TfCD - AmbiHeart: 6 pași (cu imagini)

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

Introducere

Conștientizarea funcțiilor vitale ale corpului nostru poate ajuta la detectarea problemelor de sănătate. Tehnologia actuală oferă instrumente pentru măsurarea ritmului cardiac în mediul casnic. Ca parte a cursului de masterat Advanced Concept Design (subcurs TfCD) de la Universitatea Tehnică din Delft, am creat un dispozitiv de bio-feedback.

De ce ai nevoie?

1 Senzor de impulsuri

1 LED RGB

3 rezistențe (220 Ohm)

Arduino Uno

Baterie de 9V

Pană de pâine

Carcase tipărite 3D

Puncte tari

Prezentarea măsurătorilor printr-o culoare deschisă este mai ușor de înțeles și interpretat decât numerele brute. De asemenea, ar putea fi făcut portabil. Utilizarea unui micro-controler mai mic și a unei plăci de calcul va permite creșterea dimensiunii incintei. Codul nostru utilizează valori medii ale ritmului cardiac, dar prin mici modificări ale codului, puteți ajusta feedback-ul la valori mai specifice pentru grupul dvs. de vârstă și starea de sănătate.

Puncte slabe

Principalul punct slab este reacția senzorului de ritm cardiac. Este nevoie de ceva timp pentru a detecta ritmul cardiac și a arăta feedback-ul dorit. Această întârziere poate fi uneori semnificativă și poate duce la o performanță greșită.

Pasul 1: Pregătirea electronice

Senzorul bătăilor inimii se bazează pe principiul pletismografiei foto. Măsoară schimbarea volumului de sânge prin orice organ al corpului, ceea ce determină o modificare a intensității luminii prin acel organ (o regiune vasculară). În acest proiect, sincronizarea impulsurilor este mai importantă. Fluxul volumului de sânge este decis de rata pulsurilor cardiace și, deoarece lumina este absorbită de sânge, impulsurile de semnal sunt echivalente cu bătăile inimii.

În primul rând, senzorul de impuls trebuie să fie conectat la Arduino pentru a detecta BPM (bătăi pe minut). Conectați senzorul de impuls la A1. Ledul de pe placa Arduino ar trebui să clipească sincronizat cu detectarea BPM.

În al doilea rând, plasați un LED RGB împreună cu 3 rezistențe de 220 Ohm conectate așa cum se arată în diagrama schematică. conectați pinul roșu la 10, pinul verde la 6 și pinul verde la 9.

Pasul 2: Programare

Utilizați măsurarea ritmului cardiac pentru a impulsiona LED-ul la frecvența calculată. Ritmul cardiac în repaus este de aproximativ 70 bpm pentru majoritatea oamenilor. După ce ați funcționat un LED, puteți utiliza un alt decolorare cu IBI. O frecvență cardiacă normală de odihnă pentru adulți variază de la 60 la 100 de bătăi pe minut. Puteți clasifica BPM în acest interval în funcție de subiectul testat.

Aici am vrut să testăm persoanele care se odihnesc și astfel am clasificat BPM peste și sub acest interval în cinci categorii în consecință

Alarmant (sub 40) - (albastru)

Avertisment (40-60) - (gradient de la albastru la verde)

Bine (60 la 100) - (verde)

Avertisment (100 la 120) - (gradient de la verde la roșu)

Alarmant (peste 120) - (roșu)

Logica pentru clasificarea BPM în aceste categorii este:

dacă (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

dacă (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

dacă (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

dacă (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

dacă (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Puteți utiliza aplicația Processing Visualizer pentru a valida senzorul de impuls și pentru a vedea cum se modifică BPM și IBI. Utilizarea vizualizatorului are nevoie de biblioteci speciale, dacă credeți că plotterul serial nu este util, puteți utiliza acest program, în care procesează datele BPM într-o intrare lizibilă pentru Visualizer.

Există mai multe moduri de a măsura bătăile inimii folosind senzorul de impuls fără biblioteci preîncărcate. Am folosit următoarea logică, care a fost utilizată într-una din aplicații similare, folosind cinci impulsuri pentru a calcula bătăile inimii.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time / 5;

rate = 60000 / Single_pulse_time;

unde time1 este prima valoare a contorului de impulsuri

time2 este valoarea contorului de impulsuri de listă

rata este ritmul cardiac final.

Pasul 3: Modelare și imprimare 3D

Pentru confortul măsurării și siguranței electronice, este recomandabil să realizați o carcasă. Mai mult, previne scurtcircuitarea componentelor în timpul utilizării. Am proiectat o formă simplă care poate fi ținută, care urmează estetica organică. Este împărțit în două părți: partea inferioară cu orificiu pentru senzorul de impuls și nervurile de susținere pentru Arduino și panoul de măsurare și una superioară cu un ghidaj ușor pentru a oferi un feedback vizual frumos.

Pasul 4: Prototip electromecanic

Odată ce aveți carcasele gata, plasați senzorul de impuls în coastele de ghidare din fața găurii. Asigurați-vă că degetul ajunge la senzor și acoperă complet suprafața. Pentru a spori efectul feedback-ului vizual, acoperiți suprafața internă a incintei superioare cu un film opac (am folosit folie de aluminiu) lăsând afară o deschidere în mijloc. Va constrânge lumina într-o deschidere specifică. Deconectați Arduino de la laptop și conectați o baterie de peste 5V (am folosit 9V aici) pentru a-l face portabil. Acum puneți toate componentele electronice în carcasa inferioară și închideți-o cu carcasa superioară.

Pasul 5: Testare și depanare

Acum este timpul să verificați încrucișat rezultatele! deoarece senzorul a fost amplasat în interior, chiar înainte de deschiderea incintei, s-ar putea modifica puțin sensibilitatea senzorului. Asigurați-vă că toate celelalte conexiuni sunt intacte. Dacă se pare că este ceva în neregulă, aici vă prezentăm câteva cazuri care să vă ajute să faceți față acestuia.

Posibilele erori ar putea fi fie cu intrarea de la senzor, fie cu ieșirea pentru LED-ul RGB. Pentru a depana cu senzorul, trebuie să observați câteva lucruri. Dacă senzorul detectează BPM, ar trebui să existe un LED pe placă (L) care să clipească sincronizat cu BPM-ul dvs. Dacă nu vedeți o clipire, verificați terminalul de intrare de pe A1. Dacă lumina senzorului de impuls nu aprinde, trebuie să verificați celelalte două terminale (5V și GND). Plotterul serial sau monitorul serial vă pot ajuta, de asemenea, să vă asigurați că senzorul funcționează.

Dacă nu vedeți nicio lumină pe RGB, prima trebuie să verificați terminalul de intrare (A1) deoarece codul funcționează numai dacă este detectat un BPM. Dacă totul, de la senzori, pare bine, căutați scurtcircuitele trecute cu vederea pe panou.

Pasul 6: Testarea utilizatorului

Acum, când aveți un prototip gata, vă puteți măsura ritmul cardiac pentru a primi feedback ușor. În ciuda faptului că primiți informații despre sănătatea dvs., vă puteți juca cu diferite emoții și puteți verifica răspunsul dispozitivului. Poate fi folosit și ca instrument de meditație.