Monitor Dress - Conectați semnale cardiace la IoT: 18 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

The Dress Dress este un experiment în cercetarea diferitelor moduri de digitalizare a activității inimii purtătorului, precum și prelucrarea datelor.

Trei electrozi din interiorul rochiei măsoară semnalele electrice care traversează corpul purtătorului. Acele impulsuri analogice, care emană din activitatea musculară a inimii, sunt convertite în semnale digitale. Microcontrolerul aprinde apoi un cerc de LED-uri în partea din față a rochiei, care aprinde intermitent la fiecare bătăi de inimă. Microcontrolerul trimite, de asemenea, datele printr-o rețea fără fir pentru alte utilizări. Datele trimise prin rețeaua fără fir sunt preluate de un computer, care monitorizează datele pentru a le anima. Semnalele electrice ale inimii sunt acum vizibile pe ecran, precum și rochia în sine.

Monitor Dress creează o interfață perfectă între corpul uman, îmbrăcăminte și componente electronice - digitalizând și înregistrând biosemnalele noastre tranzitorii.

Pasul 1: Prezentare generală a proiectării și circuitului

Piesa superioară a rochiei este realizată din piese acrilice negre și transparente - tăiate cu un tăietor cu laser. Un inel NeoPixel este lipit sub cercul acrilic transparent din mijloc. Firele rulează în spatele piesei superioare către o bandă de țesătură care este atașată la partea superioară din spatele rochiei. Banda de țesătură se conectează la micul buzunar care ține microcontrolerul, monitorul de ritm cardiac și bateria. Trei electrozi e-textile sunt cusute în căptușeala rochiei. Firele care leagă electrozii și microcontrolerul rulează între două straturi de țesătură.

Pasul 2: consumabile:

Materiale:

• Țesătură
• Fermoar
• Fire
• Reducere de căldură
• 1/8 "Acril negru
• Acril difuz 1/8"
• Inel NeoPixel (24 LED-uri) (Adafruit)
• Foton (particule)
• Monitor de ritm cardiac (Sparkfun)
• Tampoane pentru senzori biomediali (Sparkfun)
• Cablu senzor (Sparkfun)
• Țesătură conductivă (Sparkfun sau Adafruit)
• 5 butoane Snaps
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Sârmă jumper feminin + masculin
• Reducere de căldură
• 5V Power Bank (Amazon)

Instrumente:

• Foarfece
• Ac
• Fir
• Pensetă
• Ciocan de lipit
• Solder
• Lipici fierbinte
• Pistol cu aer cald
• Mașină de cusut
• Cutter cu laser
• Ciocan
• Hârtie
• Rigla
• Creion

Pasul 3: Photon - un kit de dezvoltare Wi-Fi

Photon este un puternic kit de dezvoltare Wi-Fi care vă conectează proiectul la Internetul obiectelor (IoT). Placa este destul de mică, ceea ce o face grozavă pentru proiectele purtabile IoT.

Particle, producătorul fotonului, a pregătit o foaie de date cu fotoni excelentă, precum și un ghid de pornire foarte detaliat, cu toate informațiile pe care trebuie să le cunoașteți pentru a începe.

Doar descărcați aplicația Particle pe telefonul dvs. smartphone și urmați instrucțiunile pentru a vă conecta Photon la rețeaua Wi-Fi. De asemenea, puteți descărca aplicația Particle Dev pentru computer sau puteți începe programarea utilizând browserul. Vom reveni la Photon la Pasul 15.

Pasul 4: Monitorul ritmului cardiac

În imagine puteți vedea placa de monitorizare a ritmului cardiac, precum și un cablu de senzor cu 3 conectori de plăci electrod și 3 plăci de senzori biomedicale potrivite. Deoarece vom realiza propriile noastre electrozi din țesătură conductivă pentru rochia noastră, nu este necesar să folosim cablurile și tampoanele senzorului. Cu toate acestea, sunt minunate pentru prototipare și testare.

Înainte de a începe, vă recomand să citiți Ghidul de conectare al monitorului de ritm cardiac al Sparkfun. Are multe detalii despre modul în care funcționează monitorul ritmului cardiac și despre modul în care trebuie aranjați electrozii.

Pasul 5: Tăiați cu laser partea superioară

Mai întâi am proiectat o piesă superioară 2D folosind Illustrator, pe care am decupat-o dintr-o foaie acrilică neagră de 1/8 "cu un tăietor cu laser. Deoarece cercul din mijlocul designului se va aprinde, am decupat petalele potrivite dintr-un 1 Foaie acrilică difuză / 8 ". De asemenea, am decupat trei cercuri acrilice difuze de dimensiuni diferite. Le vom lipi pe cele dintre petale și inelul NeoPixel pentru o lumină mai difuză. În caz contrar, veți vedea LED-urile individuale pe inel.

Pasul 6: modelarea acrilului

După tăierea acrilului, este timpul să-l modelăm și să-i dăm o formă tridimensională. Puteți folosi un pistol cu căldură, un uscător de păr sau orice altceva funcționează cel mai rapid, cum ar fi o sobă cu gaz. Aveți grijă în timp ce îl încălziți și atingeți întotdeauna părțile fierbinți cu un prosop. Odată ce începe să devină flexibil, modelează-l cum vrei și așteaptă până se răcește și se solidifică din nou.

Pasul 7: Adăugarea petalelor translucide

Acum, să lipim petalele acrilice limpezi în interiorul tăieturilor corespunzătoare. Dacă petalele acrilice au niște urme de arsură pe margini, le puteți șlefui cu șmirghel. Amestecați împreună niște epoxidici din două părți și aplicați cu grijă lipiciul în jurul marginilor petalelor. Ajută să țineți piesele cu niște benzi lipicioase în timp ce le poziționați în interiorul piesei superioare.

Pasul 8: Proiectează-ți rochia

În următorii pași vom proiecta și coase rochia din piele neagră.

În timp ce lucram la fișierul Illustrator, am avut deja o idee aproximativă pentru design. După ce am drapat niște țesături și piesa superioară în jurul manechinului, mi-am dat seama de modelul potrivit: o rochie de susținere a gâtului, cu două săgeți în față și în spate, precum și o cusătură de talie, un buzunar pentru baterie în spate și un fermoar invizibil. în interiorul cusăturii laterale stângi. Înainte de a vă tăia țesătura frumoasă, merită întotdeauna să coaseți rochia cu o țesătură mai ieftină (numită și muselină). Acest lucru vă oferă șansa de a regla modelul și de a face mici modificări.

Pasul 9: Coaseți rochia

Acum urmăriți modelele și coaseți rochia reală. Mai întâi coaseți săgețile în fața și în spatele rochiei. Apoi coaseți cele două piese din față și cele din spate împreună, precum și căptușeala, suportul pentru gât și fermoarul invizibil. La final, vom atașa buzunarul și curelele bateriei (pașii 10 și 11). Încă o dată, am folosit tăietorul cu laser pentru a tăia cele șase curele de țesătură. Nu este necesar, dar vă oferă margini foarte curate, care sunt mai ușor de cusut și este mult mai rapid de tăiat!

Pasul 10: Atașați buzunarul din spate

Tăiați un pătrat din țesătura de sus și coaseți benzi mici de Velcro deasupra marginii stânga și dreaptă. Îndoiți marginile cu velcro și coaseți-le pe interiorul pătratului de buzunar. Găsiți o poziție bună pentru buzunarul bateriei (de preferință deasupra cusăturii taliei) și fixați-l pe rochie. Coaseți partea inferioară a buzunarului pe rochie, precum și banda corespunzătoare de velcro în partea stângă și dreapta.

Pasul 11: Pregătiți benzile de țesătură

Benzile din țesătură din spate sunt utilizate pentru a conecta piesa superioară la rochie și pentru a ascunde toate firele care rulează de la buzunarul bateriei la LED-urile din față. Înainte de a coase marginile lungi, introduceți un ochi într-una dintre benzi. Acest lucru va oferi rochiei un aspect mai curat atunci când împingeți firele prin și din bandă. Apoi, continuați, coaseți tunelurile de țesături și întoarceți benzile din interior spre exterior. Este mai ușor să folosiți pensete.

În pasul următor, introduceți trei fire lungi (suficient de lungi pentru a trece de la buzunarul bateriei la LED-urile din față) prin banda de ochiuri, ghidând firele prin ochiul din tunel. Marcați fiecare fir la ambele capete cu o bandă, astfel încât să știți care este. Apoi coaseți benzile pe partea superioară așa cum se arată în imagini.

Pasul 12: Finalizați partea superioară

Acum lipiți unul dintre cele trei fire pe pinul GND (împământare), unul pe pinul de intrare date și ultimul fir pe pinul +5 V (putere). Asigurați-vă că știți ce sârmă este lipită cu ce știft, deoarece nu o puteți urmări înapoi prin tub. Lipiți o priză de sex feminin la fiecare dintre cele trei fire. Nu uitați să utilizați o termocontractare pentru a asigura rosturile de lipit ușor de rupt. Cu un pistol termic sau lipici epoxidic, cele trei cercuri acrilice lăptuoase unul peste celălalt și așteptați până se usucă. Apoi centrați cercurile deasupra interiorului petalelor acrilice și lipiți-le împreună. După ce lipiciul este uscat, centrează inelul NeoPixel deasupra și aplică lipici în jurul acestuia. Nu uitați să fixați firele care circulă în jurul inelului în spatele piesei.

Pasul 13: Coaseți benzile de țesătură pe rochie

Acum puneți rochia și piesa de sus pe manechin și aflați unde doriți să poziționați benzile. Deschideți cu atenție cusăturile în zona marcată, precum și cusăturile taliei în spatele sacului bateriei (căptușeală și strat superior). Acum hrăniți benzile de țesătură, deși căptușeala și stratul superior, astfel încât benzile să iasă prin cusătura taliei. Fixați benzile cu lungimea dorită în poziția corectă și închideți doar cusătura superioară pentru moment.

Pasul 14: Integrarea electrozilor

Tăiați trei pătrate din țesătură conductivă. Prima imagine arată unde trebuie să plasați electrozii în interiorul rochiei. Am folosit o cusătură în zig-zag cusând pătratele pe căptușeală. Electrozii trebuie să fie împinși strâns pe pielea goală pentru a vă bate bătăile inimii. În caz contrar, țesătura conductivă nu poate prelua semnalele electrice care vă trec prin corp. Acum lipiți un fir (recomandăm un fir flexibil de siliciu) pe un buton. Pregătiți trei fire în total, câte unul pentru fiecare electrod. Coaseți acele butoane în spatele căptușelii cu patch-ul conductiv din țesătură - între căptușeală și stratul superior. Este important să folosiți fir conductiv pentru a conecta electrozii cu firul și ulterior la microcontroler. Apoi, ghidați toate cele trei fire prin rochie până când ieșiți din locul deschis în cusătura taliei din spatele braconierului bateriei. Pentru a proteja puțin mai mult firele, le-am pus într-o bucată mică de tub de material rămas chiar acolo unde am cusut peste ele pentru a închide cusătura deschisă a taliei. Tăiați cele trei fire la lungimea dorită și lipiți un fir jumper pe fiecare capăt. Acest lucru este necesar pentru conectarea electrozilor la placa Hart Rate Monitor. Nu uitați că este important să știți ce fir se conectează la ce electrod.

Până acum, bine. Rochia este aproape gata.

Pasul 15: Modificați și încărcați codul

Acum să revenim la software și hardware:

După ce ați configurat fotonul și ați instalat Particle Dev (pasul 3), descărcați codul monitorului ritmului cardiac. Dacă deschideți fișierul, veți vedea două foldere, unul numit foton și altul numit procesare.

Continuați și deschideți Particle Dev și alegeți Fișier> Deschidere … în meniul derulant. Navigați la folderul de fotoni și faceți clic pe Deschidere. În partea stângă, faceți clic pe WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino pentru a deschide codul. Acum schimbați numărul de LED-uri definite în cod cu numărul de LED-uri pe care le utilizați în proiect.

#define NUM_LEDS 24

Pentru rochie, am folosit 24 de LED-uri. De asemenea, puteți schimba numărul pentru ceilalți pini dacă utilizați pini diferiți. Diagrama mică vă oferă o imagine de ansamblu. Dacă doriți să modificați pinul butonului de mod, faceți clic pe fișierul buttons.h și schimbați numărul 6 cu pinul pe care îl utilizați.

#define MODEBUTTON 6

Dacă doriți, puteți adăuga un mic buton la acest pin pentru a comuta între modul live și unele date înregistrate despre bătăile inimii. Este o caracteristică plăcută de a avea dacă rochia de pe un manechin. După conectarea electrozilor la corpul dvs. (la pasul următor), puteți deschide monitorul serial, înregistra propriile date și înlocui numerele cu bătăile inimii în fișierul înregistratData.h.

Pasul 16: Asamblați hardware-ul

Înainte de a lipi toate componentele electronice pe o „placă de pâine de jumătate de dimensiune Perma-Proto”, folosiți mai întâi o placă de testare normală pentru a vă testa electronica. Conectați monitorul ritmului cardiac, butonul și LED-urile la pinii de fotoni definiți în cod. Lipiți electrozii de corpul dvs. așa cum se arată în imagine, asigurându-vă că electrozii se potrivesc cu pinii corecți. Acum puteți deschide monitorul serial cu fotoni și puteți obține datele despre bătăile inimii prin WiFi local.

Dacă doriți să vedeți diagrama EKG pe monitor, trebuie să descărcați Procesare. În Procesare, deschideți schița din folderul de procesare și rulați schița făcând clic pe săgeata din colțul din stânga. Dacă totul este configurat corect, se va deschide o fereastră și puteți vedea activitatea inimii voastre. Ajută la deplasarea cât mai puțin posibil și durează un timp până când biosemnalul este suficient de constant pentru o vizualizare curată. Pentru mai multe informații și / sau depanare, consultați Ghidul pentru monitorizarea ritmului cardiac al Sparkfun. S-ar putea să trebuiască să modificați linia din schiță care conține Serial.list () [3] și să schimbați numărul pe oricare port este monitorul dvs. serial. Dacă nu sunteți sigur de număr, încercați de la 0 la 6.

Pasul 17: lipiți pe Perma-Proto

Pentru a conecta electrozii noștri e-textili personalizați cu placa, și nu electrozii voluminoși, lipiți un antet pe fiecare dintre pinii RA (brațul drept), LA (brațul stâng) și RL (piciorul drept) de pe bord.

Dacă totul funcționează, puteți lipi componentele pe o placă perma-proto. Am început cu fotonul, apoi firele urmate de monitorul ritmului cardiac în final. În loc să lipesc permanent cele trei fire LED pe placă, am folosit trei fire jumper masculine (Data, VCC și GND) pentru a le conecta cu firele LED.

O bancă de alimentare de 5V ca sursă de alimentare funcționează excelent pentru foton, deoarece este reîncărcabilă. De asemenea, îl puteți utiliza pentru încărcarea altor dispozitive electronice, cum ar fi smartphone-ul dvs.

Pasul 18: Conectați-vă semnalele inimii la IoT

Acum ești pregătit și îți poți conecta activitatea inimii la Internetul obiectelor.

Rețineți că fotonul trebuie întotdeauna să fie conectat la o rețea fără fir, altfel nu va opri căutarea și codul dvs. nu va rula. Într-o viitoare actualizare o pot îmbunătăți, astfel încât o conexiune la internet să fie opțională.

Dacă aveți întrebări, nu ezitați să întrebați. Fericire.

Premiul II la Concursul de rochii DIY