TfCD - „AmbiHeart“: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Įvadas

Mūsų kūno gyvybinių funkcijų suvokimas gali padėti nustatyti sveikatos problemas. Šiuolaikinės technologijos suteikia galimybę matuoti širdies ritmą buitinėje aplinkoje. Delfto technikos universiteto magistro kurso „Advanced Concept Design“(subkursas TfCD) metu sukūrėme biologinio grįžtamojo ryšio įrenginį.

Ko tau reikia?

1 pulso jutiklis

1 RGB šviesos diodas

3 rezistoriai (220 omų)

Arduino Uno

9V baterija

Bandomoji Lenta

3D spausdinti korpusai

Stiprybės

Matavimą pateikti šviesia spalva yra lengviau suprasti ir interpretuoti nei neapdorotus skaičius. Jis taip pat galėtų būti nešiojamas. Jei naudosite mažesnį mikrovaldiklį ir duonos lentą, galėsite padidinti korpuso dydį. Mūsų kodas naudoja vidutines širdies ritmo vertes, tačiau nedideliais kodo pakeitimais galite koreguoti atsiliepimus pagal konkretesnes jūsų amžiaus grupės ir sveikatos būklės vertes.

Trūkumai

Pagrindinis trūkumas yra širdies ritmo jutiklio jautrumas. Širdies ritmo aptikimas ir norimų atsiliepimų rodymas užtrunka šiek tiek laiko. Šis vėlavimas kartais gali būti reikšmingas ir gali lemti netinkamą veikimą.

1 žingsnis: Elektronikos paruošimas

Širdies plakimo jutiklis sukurtas foto pletismografijos principu. Jis matuoja kraujo tūrio pokyčius per bet kurį kūno organą, dėl kurio pasikeičia šviesos intensyvumas per tą organą (kraujagyslių sritį). Šiame projekte impulsų laikas yra svarbesnis. Kraujo tūrį lemia širdies impulsų dažnis ir kadangi šviesa sugeria kraują, signaliniai impulsai yra lygiaverčiai širdies plakimui.

Pirma, pulso jutiklis turi būti prijungtas prie „Arduino“, kad būtų galima nustatyti BPM (dūžių per minutę). Prijunkite pulso jutiklį prie A1. Arduino plokštės šviesos diodas turėtų mirksėti sinchroniškai su BPM aptikimu.

Antra, įdėkite RGB šviesos diodą kartu su 3 220 omų rezistoriais, prijungtais, kaip parodyta schemoje. prijunkite raudoną kaištį prie 10, žalią kaištį prie 6 ir žalią kaištį prie 9.

2 žingsnis: programavimas

Naudokite širdies ritmo matavimą, kad šviesos diodas pulsuotų apskaičiuotu dažniu. Širdies ritmas ramybės būsenoje daugeliui žmonių yra apie 70 dūžių per minutę. Kai vienas šviesos diodas veikia, galite naudoti kitą išblukimą naudodami IBI. Normalus širdies ritmas ramybės būsenoje suaugusiesiems svyruoja nuo 60 iki 100 dūžių per minutę. Galite suskirstyti BPM į šį diapazoną pagal savo tiriamąjį.

Čia norėjome išbandyti ilsintis žmones ir todėl atitinkamai suskirstėme BPM virš ir žemiau šio diapazono į penkias kategorijas

Nerimą keliantis (žemiau 40) - (mėlyna)

Įspėjimas (nuo 40 iki 60) - (nuolydis nuo mėlynos iki žalios)

Geras (nuo 60 iki 100) - (žalias)

Įspėjimas (nuo 100 iki 120) - (gradientas nuo žalios iki raudonos)

Nerimą keliantis (virš 120) - (raudonas)

BPM skirstymo į šias kategorijas logika yra tokia:

jei (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

jei (40 <BPM <60)

R = 0

G = ((((BPM-40))/20)*255)

B = ((((60-BPM))/20)*255)

jei (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

jei (100 <BPM <120)

R = ((((BPM-100))/20)*255)

G = ((((120-BPM))/20)*255)

B = 0

jei (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Galite naudoti „Processing Visualizer App“, kad patvirtintumėte pulso jutiklį ir pamatytumėte, kaip keičiasi BPM ir IBI. Naudojant vizualizatorių reikia specialių bibliotekų, jei manote, kad serijinis braižytuvas nėra naudingas, galite pasinaudoti šia programa, kuri apdoroja BPM duomenis į skaitomą „Visualizer“įvestį.

Yra keletas būdų, kaip išmatuoti širdies plakimą naudojant pulso jutiklį be iš anksto įkeltų bibliotekų. Mes naudojome šią logiką, kuri buvo naudojama vienoje iš panašių programų, naudojant penkis impulsus širdies ritmui apskaičiuoti.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Penki_pusė_laikas /5;

norma = 60000/ Single_pulse_time;

kur laikas1 yra pirmoji impulsų skaitiklio vertė

time2 yra sąrašo impulsų skaitiklis

dažnis yra galutinis širdies ritmas.

3 žingsnis: modeliavimas ir 3D spausdinimas

Norint patogiau matuoti ir saugoti elektroniką, patartina pasidaryti gaubtą. Be to, tai apsaugo komponentus nuo trumpojo jungimo naudojimo metu. Mes sukūrėme paprastą laikomą formą, kuri atitinka organinę estetiką. Jis yra padalintas į dvi dalis: apačioje su anga pulso jutikliui ir laikymo šonkauliais „Arduino“ir duonos lentai, o viršutiniame - su šviesos kreipikliu, kad būtų gražus vizualinis grįžtamasis ryšys.

4 žingsnis: Elektromechaninis prototipas

Paruošę gaubtus, įdėkite pulso jutiklį į kreipiančias briaunas priešais skylę. Įsitikinkite, kad pirštas pasiekia jutiklį ir visiškai uždengia paviršių. Norėdami sustiprinti vizualinio grįžtamojo ryšio efektą, viršutinio gaubto vidinį paviršių padenkite nepermatoma plėvele (mes naudojome aliuminio foliją), palikdami angą viduryje. Tai suvaržys šviesą į tam tikrą angą. Atjunkite „Arduino“nuo nešiojamojo kompiuterio ir prijunkite daugiau nei 5 V bateriją (čia naudojome 9 V), kad ji būtų nešiojama. Dabar įdėkite visą elektroniką į apatinį korpusą ir uždarykite viršutinį korpusą.

5 žingsnis: bandymas ir trikčių šalinimas

Dabar atėjo laikas patikrinti rezultatus! Kadangi jutiklis buvo įdėtas viduje, prieš pat korpuso atidarymą, jutiklio jautrumas gali šiek tiek pasikeisti. Įsitikinkite, kad visos kitos jungtys nepažeistos. Jei atrodo, kad kažkas negerai, čia pateikiame keletą atvejų, kurie padės jums su tuo susitvarkyti.

Galimos klaidos gali būti įvestos iš jutiklio arba išvesties RGB LED. Norėdami išspręsti triktis naudodami jutiklį, turite laikytis kelių dalykų. Jei jutiklis aptinka BPM, plokštėje turi būti šviesos diodas (L), kuris mirksi sinchroniškai su jūsų BPM. Jei nemirksi, patikrinkite A1 įvesties terminalą. Jei impulsų jutiklio lemputė nešviečia, turite patikrinti kitus du gnybtus (5V ir GND). Serijinis braižytuvas arba serijinis monitorius taip pat gali padėti įsitikinti, kad jutiklis veikia.

Jei nematote jokios šviesos RGB, pirmiausia turite patikrinti įvesties terminalą (A1), nes kodas veikia tik tuo atveju, jei aptinkamas BPM. Jei viskas nuo jutiklių atrodo gerai, ieškokite nepastebėtų trumpųjų jungimų ant lentos.

6 veiksmas: naudotojo testavimas

Dabar, kai turite parengtą prototipą, galite išmatuoti savo širdies ritmą, kad gautumėte lengvą grįžtamąjį ryšį. Nepaisant to, kad gaunate informacijos apie savo sveikatą, galite žaisti su įvairiomis emocijomis ir patikrinti prietaiso atsaką. Jis taip pat gali būti naudojamas kaip meditacijos priemonė.