Išmanioji pagalvė: 3 žingsniai

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

Šioje instrukcijoje aprašoma, kaip pasigaminti protingą pagalvę, jautrią knarkimui!

Išmanioji pagalvė remiasi vibracija, kuri nurodo miegančiajam, kada jis knarkia miegodamas. Jis veikia automatiškai, kai žmogus padeda galvą ant pagalvės.

Knarkimas yra liūdna būklė, nes jis veikia ne tik knarkiantį žmogų, bet ir aplink jį miegančius žmones. Knarkimas buvo pripažintas didžiausia medicinine skyrybų priežastimi JAV. Be to, miego apnėja gali sukelti daugybę sveikatos problemų, kurias galima sušvelninti užtikrinant, kad miegamasis nepasirinktų padėties, dėl kurios knarkia.

Šioje instrukcijoje mes sukursime sistemą, kuri gali aptikti ir analizuoti garsus. Analizuodamas knarkimo garsą, jis įjungs vibracinį variklį, kad miegantysis atsibustų. Kai miegantis žmogus pakelia galvą nuo pagalvės, vibracijos variklis sustos. Kai miegantysis pakeičia miego padėtį, jie labiau linkę įsitaisyti kitoje padėtyje, kuri neleis knarkti.

1 žingsnis: pagalvės užduotys:

• Pagalvė turi jutiklinį jutiklį, todėl sistema įjungiama automatiškai, kai žmogus padeda galvą ant pagalvės, ir neveikia, kai pakelia galvą aukštyn.
• Kai sistema aptinka knarkimo ar bet kokį kitą kakofoninį garsą, įjungiamas vibratorius, kuris pažadina miegantįjį.
• Yra 2 vartotojo nustatomi vibracijos režimai: nuolatinis arba impulsinis. Sistema naudinga žmonėms, kenčiantiems nuo knarkimo. Saugumo sumetimais žmonės, kurie kenčia nuo labai gilaus miego, taip pat gali naudotis šia sistema, nes ji gali aptikti durų skambutį, skambančius telefonus ar verkiančius kūdikius.

Mes įgyvendinome šį projektą su „Silego SLG46620V CMIC“, garso jutikliu, vibracijos varikliu, jėgos jutikliu ir kai kuriais pasyviais komponentais.

Bendras šio dizaino komponentų skaičius yra gana minimalus, nepaisant to, kad nenaudojamas mikrovaldiklis. Kadangi „GreenPAK CMIC“yra nebrangūs ir sunaudoja mažai energijos, jie yra idealus šio sprendimo komponentas. Jų mažas dydis taip pat leistų juos lengvai integruoti į pagalvę, nesirūpinant gamyba.

Dauguma projektų, kurie priklauso nuo garso aptikimo, turi „klaidingą paleidimo dažnį“, kuris yra būtinas dėl klaidos tarp įvairių jutiklių. Su šiuo projektu susiję jutikliai tik nustato garso lygį; jie neaptinka garso tipo ar jo kilmės pobūdžio. Todėl klaidingą trigerį gali sukelti toks veiksmas kaip plojimas, beldimas ar kitas triukšmas, nesusijęs su knarkimu, kurį gali aptikti jutiklis.

Šiame projekte sistema ignoruos trumpus garsus, kurie sukelia klaidingą trigerį, todėl sukursime skaitmeninį filtrą, kuris gali aptikti garso segmentą, pvz., Knarkimo garsą.

Pažvelkite į grafinę kreivę 1 paveiksle, kuri atspindi knarkimo garsą.

Matome, kad jis susideda iš dviejų sekcijų, kurios kartojasi ir koreliuoja su laiku. Pirmasis skyrius aptinka knarkimą; tai trumpų impulsų seka, trunkanti 0,5–4 sekundes, o po to tylos laikotarpis, trunkantis 0,4–4 sekundes ir galintis apimti foninį triukšmą.

Todėl, norėdama išfiltruoti kitus triukšmus, sistema turi aptikti knarkimo segmentą, kuris trunka ilgiau nei 0,5 sek., Ir nekreipti dėmesio į bet kurį trumpesnį garso segmentą. Kad sistema taptų stabilesnė, turėtų būti įdiegtas skaitiklis, kuris suskaičiuoja knarkimo segmentus, kad įjungtų aliarmą, aptikęs du nuoseklius knarkimo segmentus.

Tokiu atveju, net jei garsas tęsiasi ilgiau nei 0,5 sek., Sistema jį filtruos, nebent jis pasikartos per tam tikrą laiką. Tokiu būdu galime filtruoti garsą, kurį gali sukelti judesys, kosulys ar net trumpi triukšmo signalai.

2 žingsnis: įgyvendinimo planas

Šio projekto dizainas susideda iš dviejų dalių; pirmasis skyrius yra atsakingas už garso aptikimą ir analizuoja jį, kad aptiktų knarkimo garsą, kad įspėtų miegantįjį.

Antrasis skyrius yra jutiklinis jutiklis; ji yra atsakinga už tai, kad sistema būtų automatiškai įjungta, kai žmogus padėtų galvą ant pagalvės, ir išjungti sistemą, kai miegantis žmogus pakelia galvą nuo pagalvės.

Išmani pagalvė gali būti labai lengvai įdiegta naudojant vieną „GreenPAK“konfigūruojamą mišraus signalo IC (CMIC).

Galite atlikti visus veiksmus, kad suprastumėte, kaip „GreenPAK“lustas buvo užprogramuotas valdyti išmaniąją pagalvę. Tačiau, jei norite tiesiog lengvai sukurti „Smart Pillow“nesuprasdami visos vidinės grandinės, atsisiųskite nemokamą „GreenPAK“programinę įrangą, kad peržiūrėtumėte jau užbaigtą „Smart Pillow GreenPAK“dizaino failą. Prijunkite kompiuterį prie „GreenPAK Development Kit“ir paspauskite programą, kad sukurtumėte pasirinktinį IC, kad galėtumėte valdyti savo išmaniąją pagalvę. Sukūrę IC, galite praleisti kitą veiksmą. Kitame žingsnyje bus aptarta logika, esanti „Smart Pillow GreenPAK“dizaino faile tiems, kurie nori suprasti, kaip veikia grandinė.

Kaip tai veikia?

Kai žmogus padeda galvą ant pagalvės, jutiklinis jutiklis siunčia aktyvinimo signalą iš „Matrix2“į „Matrix1“per P10, kad suaktyvintų grandinę ir pradėtų imti mėginius iš garso jutiklio.

Sistema ima mėginius iš garso jutiklio kas 30 ms per 5 ms. Tokiu būdu bus sutaupytos energijos ir filtruojami trumpi garso impulsai.

Jei aptinkame 15 nuoseklių garso pavyzdžių (tyla tarp bet kurio mėginio trunka ne ilgiau kaip 400 ms), daroma išvada, kad garsas yra patvarus. Tokiu atveju garso segmentas bus laikomas knarkimo segmentu. Kai šis veiksmas kartojasi po tylos, kuri trunka ilgiau nei 400 ms ir mažiau nei 6 sekundes, užfiksuotas garsas bus laikomas knarkimu, o miegantysis bus įspėtas vibracijos.

Galite atidėti įspėjimą daugiau nei 2 knarkimo segmentams, kad padidintumėte konstrukcijos „pipedelay0“konfigūracijos tikslumą, tačiau tai gali padidinti atsako laiką. Taip pat reikėtų padidinti 6 sek. Kadrą.

3 žingsnis: „GreenPAK“dizainas

Pirmasis skyrius: Knarkimo aptikimas

Garso jutiklio išėjimas bus prijungtas prie „Pin6“, kuris sukonfigūruotas kaip analoginis įėjimas. Signalas bus perkeltas iš kaiščio į ACMP0 įvestį. Kitas ACMP0 įėjimas yra sukonfigūruotas kaip 300 mV nuoroda.

ACMP0 išėjimas yra apverstas ir prijungtas prie CNT/DLY0, kuris yra nustatytas kaip kylančio krašto uždelsimas, kurio delsos trukmė lygi 400 ms. CNT0 išvestis bus didelė, kai tylos aptikimas tęsis ilgiau nei 400 ms. Jo išėjimas yra prijungtas prie kylančio krašto detektoriaus, kuris, aptikus tylą, sukurs trumpą atstatymo impulsą.

CNT5 ir CNT6 yra atsakingi už laiko vartų, kurie trunka 5ms kas 30ms, atidarymą garso mėginiams paimti; per 5 ms, jei aptinkamas garso signalas, DFF0 išėjimas duoda impulsą skaitikliui CNT9. CNT9 bus atstatytas, jei tylos aptikimas tęsis ilgiau nei 400 ms, tada jis vėl pradės skaičiuoti garso pavyzdžius.

CNT9 išvestis yra prijungta prie DFF2, kuri naudojama kaip taškas knarkimo segmentui aptikti. Kai aptinkamas knarkimo segmentas, DFF2 išvestis pasuka HI, kad suaktyvintų CNT2/Dly2, kuris sukonfigūruotas taip, kad veiktų kaip „nukritusio krašto uždelsimas“su 6 sekundžių vėlavimu.

DFF2 bus iš naujo nustatytas po tylos aptikimo, trunkančio daugiau nei 400 ms. Tada jis vėl pradės aptikti knarkimo segmentą.

DFF2 išėjimas eina per „Pipedelay“, kuris yra prijungtas prie kaiščio 9 per LUT1. Pin9 bus prijungtas prie vibracinio variklio.

„Pipedelay“išėjimas pereina iš žemo į aukštą, kai aptinka du nuoseklius knarkimo segmentus per CNT2 laiko vartus (6 sek.).

LUT3 naudojamas „Pipedelay“atstatymui, todėl jo išėjimas bus mažas, jei miegantis žmogus pakels galvą nuo pagalvės. Šiuo atveju CNT2 laiko vartai baigiami prieš aptikdami du nuoseklius knarkimo segmentus.

„Pin3“yra sukonfigūruotas kaip įvestis ir prijungtas prie „Vibracijos režimo mygtuko“. Signalas, gaunamas iš kaiščio 3, eina per DFF4, o DFF5 sukonfigūruoja vibracijos modelį į vieną iš dviejų modelių: režimas1 ir režimas2. 1 režimo atveju: kai aptinkamas knarkimas, vibraciniam varikliui siunčiamas nuolatinis signalas, o tai reiškia, kad variklis veikia nepertraukiamai.

2 režimo atveju: kai aptinkamas knarkimas, vibracinis variklis impulsuojamas CNT6 išėjimo laiku.

Taigi, kai DFF5 išvestis yra didelė, režimas 1 bus suaktyvintas. Kai jis yra žemas (2 režimas), DFF4 išvestis yra didelė, o CNT6 išvestis bus rodoma ant kaiščio 9 per LUT1.

Jautrumą garso jutikliui kontroliuoja potenciometras, kuris nustatytas modulyje. Norint gauti reikiamą jautrumą, pirmą kartą jutiklį reikia inicijuoti rankiniu būdu.

PIN10 yra prijungtas prie ACMP0 išvesties, kuri išoriškai prijungta prie šviesos diodo. Kai garso jutiklis yra sukalibruotas, „pin10“išvestis turėtų būti gana maža, o tai reiškia, kad ant viršaus prijungto išorinio šviesos diodo nemirksi. Tokiu būdu galime garantuoti, kad garso jutiklio tyloje sukurta įtampa neviršija 300 mv ACMP0 slenksčio.

Jei be vibracijos reikia dar vieno aliarmo, prie „pin9“galite prijungti signalą, kad būtų suaktyvintas ir garso signalas.

Antrasis skyrius: jutiklinis jutiklis

Mūsų sukurtas jutiklinis jutiklis naudoja jėgos jutiklį (FSR). Jėgos jutikliai susideda iš laidžiojo polimero, kuris nuspėjamai keičia pasipriešinimą pritaikius jėgą jo paviršiui. Jutimo plėvelę sudaro elektrai laidžios ir nelaidžios dalelės, suspenduotos matricoje. Taikant jėgą jutimo plėvelės paviršiui, dalelės paliečia laidžius elektrodus, keičiant plėvelės varžą. FSR yra įvairių dydžių ir formų (apskritimas ir kvadratas).

Varža viršijo 1 MΩ be jokio slėgio ir svyravo nuo maždaug 100 kΩ iki kelių šimtų omų, nes slėgis svyravo nuo lengvo iki sunkaus. Mūsų projekte FSR bus naudojamas kaip galvos jutimo jutiklis ir jis yra pagalvės viduje. Vidutinis žmogaus galvos svoris yra nuo 4,5 iki 5 kg. Kai vartotojas padeda galvą ant pagalvės, FSR veikiama jėga ir pasikeičia jos pasipriešinimas. GPAK aptinka šį pakeitimą ir sistema įjungiama.

Atsparumo jutiklio prijungimo būdas yra prijungti vieną galą prie maitinimo šaltinio, o kitą-prie ištraukiamojo rezistoriaus. Tada taškas tarp fiksuoto ištraukiamojo rezistoriaus ir kintamo FSR rezistoriaus yra prijungtas prie analoginio GPAK įėjimo (Pin12), kaip parodyta 7 paveiksle. Signalas iš kaiščio bus perkeltas į ACMP1 įvestį. Kitas ACMP1 įėjimas yra prijungtas prie 1200 mV atskaitos nustatymo. Palyginimo rezultatas saugomas DFF6. Kai aptinkamas galvos prisilietimas, DFF2 išvestis pasuka HI, kad suaktyvintų CNT2/Dly2, kuris sukonfigūruotas taip, kad veiktų kaip „nukritusio krašto uždelsimas“, kai vėluojama 1,5 sek. Tokiu atveju, jei miegamasis juda arba sukasi iš vienos pusės į kitą, o FSR pertraukiama mažiau nei 1,5 sek., Sistema vis tiek suaktyvinama ir atstatymas neįvyksta. CNT7 ir CNT8 naudojami siekiant įjungti FSR ir ACMP1 50 mS kas 1 sekundę, siekiant sumažinti energijos suvartojimą.

Išvada

Šiame projekte mes sukūrėme išmanią pagalvę, kuri naudojama knarkimo aptikimui, kad įspėtų miegantį žmogų vibracija.

Mes taip pat sukūrėme jutiklinį jutiklį naudodami FSR, kad sistema automatiškai įjungtų naudojant pagalvę. Kitas patobulinimo variantas galėtų būti lygiagrečių FSR projektavimas, kad tilptų didesnio dydžio pagalvės. Mes taip pat sukūrėme skaitmeninius filtrus, kad sumažintume klaidingų aliarmų atsiradimą.