Monitor ruha - Csatlakoztassa a szívjeleket az IoT -hez: 18 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

A Monitor ruha egy kísérlet a viselő szívtevékenységének digitalizálásának és az adatok feldolgozásának különböző módjainak kutatására.

A ruhában három elektróda méri a viselő testén futó elektromos jeleket. Azok az analóg impulzusok, amelyek a szív izomtevékenységéből fakadnak, digitális jelekké alakulnak. A mikrokontroller ezután egy LED -kört világít a ruha elülső részében, amely minden szívdobbanásnál lilán villog. A mikrokontroller vezeték nélküli hálózaton keresztül más célokra is elküldi az adatokat. A vezeték nélküli hálózaton keresztül elküldött adatokat egy számítógép veszi fel, amely figyeli az adatokat annak animálása érdekében. A szív elektromos jelei láthatók a kijelzőn, valamint maga a ruha.

A Monitor Dress zökkenőmentes felületet teremt az emberi test, a ruhadarab és az elektronikus alkatrészek között - digitalizálja és rögzíti átmeneti bioszignáljainkat.

1. lépés: Tervezés és áramkör áttekintése

A ruha felső darabja fekete és tiszta akrildarabokból készül - lézervágóval vágva. NeoPixel gyűrű van ragasztva a közepén lévő tiszta akril kör alá. A huzalok a felső rész mögött egy szövetszalaghoz futnak, amely a ruha hátulján lévő felső darabhoz van rögzítve. A szövetcsík a kis zsebhez csatlakozik, amelyben a mikrokontroller, a pulzusmérő és az akkumulátor található. Három e-textil elektróda van a ruha bélésébe varrva. Az elektródákat és a mikrokontrollert összekötő vezetékek két szövetréteg között futnak.

2. lépés: Kellékek:

Anyagok:

• Szövet
• Cipzár
• Vezetékek
• Hőzsugorodás
• 1/8 "fekete akril
• 1/8 "diffúz akril
• NeoPixel gyűrű (24 LED) (Adafruit)
• Foton (részecske)
• Pulzusmérő (Sparkfun)
• Biomedial érzékelő párnák (Sparkfun)
• Érzékelő kábel (Sparkfun)
• Vezető szövet (Sparkfun vagy Adafruit)
• 5 gombos csattanó
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Női + férfi jumper vezetékek
• Hőzsugorodás
• 5V Power Bank (Amazon)

Eszközök:

• Olló
• Tű
• cérna
• Csipesz
• Forrasztópáka
• Forrasztó
• Forró ragasztó
• Hőfegyver
• Varrógép
• Lézervágó
• Kalapács
• Papír
• Vonalzó
• Ceruza

3. lépés: A foton - Wi -Fi fejlesztő készlet

A Photon egy erőteljes Wi-Fi fejlesztő készlet, amely összekapcsolja projektjét a tárgyak internetével (IoT). A tábla meglehetősen kicsi, ami nagyszerűvé teszi az IoT hordható projektekhez.

A Particle, a Photon készítője egy nagyszerű foton adatlapot, valamint egy nagyon részletes kezdő útmutatót készített, amely minden olyan információt tartalmaz, amelyet az induláshoz tudnia kell.

Csak töltse le a Részecske alkalmazást okostelefonjára, és kövesse az utasításokat, hogy a Photon készüléket Wi-Fi hálózatához csatlakoztassa. Letöltheti a Particle Dev alkalmazást a számítógépére, vagy elkezdheti a programozást a böngésző használatával. A 15. lépésben visszatérünk a fotonhoz.

4. lépés: A pulzusmérő

A képen látható a pulzusmérő kártya, valamint egy érzékelő kábel 3 elektródapárna csatlakozóval és 3 megfelelő biomedikai érzékelő párna. Mivel saját, vezető anyagú elektródákat készítünk a ruhánkhoz, nem szükséges az érzékelő kábeleit és párnáit használni. Mindazonáltal kiválóan alkalmasak prototípusok készítésére és tesztelésére.

Mielőtt elkezdené, javaslom a Sparkfun pulzusmérő csatlakoztatási útmutatójának elolvasását is. Sok részletet tartalmaz a pulzusmérő működéséről és az elektródák elrendezéséről.

5. lépés: A felső darab lézeres vágása

Először egy 2D -s felső darabot terveztem az Illustrator segítségével, amelyet lézervágóval vágtam ki 1/8 "-os fekete akril lapból. Mivel a kör közepén világít a kivitel, kivágtam a megfelelő szirmokat 1 -ből /8 "diffúz akril lap. Ezenkívül kivágtam három különböző méretű diffúz akril kört. A szirmok és a NeoPixel gyűrű közé ragasztjuk a szórtabb fény érdekében. Ellenkező esetben a gyűrű egyes LED -jeit láthatja.

6. lépés: Az akril formázása

Az akril vágása után itt az ideje, hogy formázzuk, és háromdimenziós formát adjunk neki. Használhat hőlégfúvót, hajszárítót vagy bármit, ami a leggyorsabban működik, például gáztűzhelyet. Legyen óvatos, amíg felmelegíti, és mindig érintse meg a forró részeket törülközővel. Amint hajlékonyabbá válik, alakítsa úgy, ahogy szeretné, és várja meg, amíg lehűl és újra megszilárdul.

7. lépés: Az áttetsző szirmok hozzáadása

Most ragasszuk be az átlátszó akril szirmokat a megfelelő kivágásokba. Ha az akrilszirmok szélein égési nyomok vannak, csiszolja le őket csiszolópapírral. Keverjen össze kétrészes epoxit, és óvatosan vigye fel a ragasztót a szirmok szélére. Segít a darabok ragasztószalaggal történő rögzítésében, miközben a felső darab belsejében helyezkedik el.

8. lépés: Tervezze meg ruháját

A következő néhány lépésben tervezzük és varrjuk a fekete bőrruhát.

Az Illustrator fájl feldolgozásakor már volt egy durva elképzelésem a tervezésről. Miután néhány anyagot és a felső darabot a manöken köré húztam, rájöttem a megfelelő mintára: nyaktartó ruha, két darts elöl és hátul, valamint elválasztó derékvarrás, hátsó elemzseb és láthatatlan cipzár a bal oldali varráson belül. Mielőtt elvágná szép anyagát, mindig érdemes varrni a ruhát olcsóbb szövetből (más néven muszlinból). Ez lehetőséget ad arra, hogy módosítsa a mintát és apró változtatásokat hajtson végre.

9. lépés: Varrja le a ruhát

Most kövesse nyomon a mintákat, és varrja le a tényleges ruhát. Először varrja a dartsot a ruha elején és hátulján. Ezután varrja össze a két elülső és két hátsó részt, valamint a bélést, a nyaktartót és a láthatatlan cipzárt. A végén rögzítjük az elemtartót és a hevedereket (10. és 11. lépés). Ismét a lézervágóval vágtam le a hat szövetpántot. Nem szükséges, de igazán tiszta éleket biztosít, amelyeket könnyebb varrni, és sokkal gyorsabb a vágás!

10. lépés: Csatlakoztassa a hátsó zsebet

Vágjon négyzetet a felső szövetéből, és varrjon kis tépőzárat a bal és a jobb szélére. Hajtsa át a tépőzáras széleket, és varrja őket a zseb négyzet belsejébe. Keresse meg az akkumulátor zsebének megfelelő pozícióját (lehetőleg a derékvarrás tetején), és rögzítse a ruhára. Varrja a zseb alját a ruhára, valamint a megfelelő tépőzárat a bal és a jobb oldalra.

11. lépés: Készítse elő a szövetcsíkokat

A hátsó szövetcsíkokat a felső rész és a ruha összekapcsolására használják, és elrejtik az akkumulátor zsebéből az elülső LED -ekhez vezető összes vezetéket. Mielőtt összevarrná a hosszú széleket, helyezzen be egy hurkot az egyik csíkba. Ez tisztább megjelenést kölcsönöz a ruhának, amikor a vezetékeket a csíkon keresztül és ki tolja. Ezután varrja meg a szövetalagutakat, és fordítsa kifelé a csíkokat. Csipesz használatával egyszerűbb.

A következő lépésben vezessen be három hosszú vezetéket (elég hosszú ahhoz, hogy az akkumulátor zsebétől az elülső LED-ekig eljusson) a fűzőcsíkon keresztül, és vezesse ki a vezetékeket a lyukon keresztül az alagútból. Jelölje meg mindegyik vezetéket mindkét végén valamilyen szalaggal, hogy tudja, melyik melyik. Ezután varrja a csíkokat a felső darabra a képek szerint.

12. lépés: Végezze el a felső darabot

Most forrasztja a három vezeték egyikét a GND csaphoz (föld), egyet az adatbeviteli tűhöz, és az utolsó vezetéket a +5 V -os tűhöz (tápellátás). Győződjön meg arról, hogy melyik vezeték milyen tűhöz van forrasztva, mivel nem tudja visszavezetni a csövön keresztül. Mindhárom vezetékhez forrasztjon egy női csatlakozót. Ne felejtsen el hőzsugorodást használni a könnyen törhető forrasztási kötések biztosításához. Hőpisztollyal vagy epoxi ragasztóval ragassza fel a három tejes akril kört egymásra, és várja meg, amíg megszárad. Ezután helyezze a köröket az akrilszirmok belseje tetejére, és ragassza össze őket. Miután a ragasztó megszáradt, helyezze középre a NeoPixel gyűrűt, és vigyen fel ragasztót köré. Ne felejtse el rögzíteni a gyűrű körül futó vezetékeket a darab hátuljához.

13. lépés: Varrja fel a szövetcsíkokat a ruhára

Most tegye a ruhát és a felső darabot a próbababára, és találja ki, hol szeretné elhelyezni a csíkokat. Óvatosan nyissa ki a varratokat a megjelölt területen, valamint az elemzsák mögötti derékvarratokat (bélés és felső réteg). Most táplálja a szövetcsíkokat a bélés és a felső réteg segítségével, hogy a csíkok kijussanak a derékvarráson keresztül. Rögzítse a kívánt hosszúságú csíkokat a megfelelő helyzetbe, és egyelőre csak a felső varratot zárja be.

14. lépés: Integrálja az elektródákat

Vágjon három négyzetet a vezető anyagból. Az első képen látható, hogy hova kell elhelyezni az elektródákat a ruha belsejében. Cikk-cakk öltéssel varrtam a négyzeteket a bélésre. Az elektródákat szorosan rá kell tolni a csupasz bőrre, hogy felvegye a szívverését. Ellenkező esetben a vezetőképes szövet nem tudja felvenni a testén áthaladó elektromos jeleket. Most forrasztjon egy drótot (javaslom a rugalmas szilíciumdrótot) egy gombnyomásra. Készítsen elő összesen három vezetéket, mindegyik elektródához egyet. Varrja le ezeket a gombkapcsokat a bélés mögött a vezető anyaggal - a bélés és a felső réteg között. Fontos, hogy vezető menet segítségével csatlakoztassa az elektródákat a vezetékhez, majd később a mikrokontrollerhez. Ezután vezesse mind a három vezetéket a ruhán, amíg ki nem jön a derékvarrás nyílt pontjáról az akkumulátoros tasak mögött. Annak érdekében, hogy még jobban megvédjem a drótokat, beletettem őket egy kis darab maradék szövetcsőbe, ahová felvarrtam, hogy lezárjam a nyitott derékvarratot. Vágja le a három vezetéket a kívánt hosszúságra, és forrasztjon mindkét végére egy női áthidaló vezetéket. Ez szükséges az elektródák és a Hart Rate Monitor Board csatlakoztatásához. Ne feledje, fontos tudni, hogy milyen vezeték csatlakozik az elektródához.

Eddig jó. A ruha nagyjából kész.

15. lépés: Módosítsa és töltse fel a kódot

Most térjünk vissza a szoftverhez és a hardverhez:

A Photon beállítása és a Particle Dev telepítése után (3. lépés) töltse le a pulzusmérő kódját. Ha megnyitja a fájlt, két mappa jelenik meg, az egyik foton, a másik feldolgozás.

Nyissa meg a Particle Dev alkalmazást, és válassza a Fájl> Megnyitás… lehetőséget a legördülő menüben. Keresse meg a fotonmappáját, és kattintson a Megnyitás gombra. A bal oldalon kattintson a WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino elemre a kód megnyitásához. Most módosítsa a kódban megadott LED -ek számát a projektben használt LED -ek számára.

#define NUM_LEDS 24

A ruhához 24 LED -et használtam. A többi csap számát is módosíthatja, ha különböző csapokat használ. A kis táblázat áttekintést nyújt. Ha módosítani szeretné az üzemmód gomb gombját, kattintson a buttons.h fájlra, és módosítsa a 6 -os számot a használt csapra.

#define MODEBUTTON 6

Ha szeretné, hozzáadhat egy kis nyomógombot ehhez a gombhoz az élő mód és a rögzített pulzusadatok közötti váltáshoz. Ez egy szép tulajdonság, ha a ruha egy manöken. Miután csatlakoztatta az elektródákat a testéhez (a következő lépésben), csak kinyithatja a soros monitort, rögzítheti saját adatait, és a számokat szívdobogással helyettesítheti a recordData.h fájlban.

16. lépés: Szerelje össze a hardvert

Mielőtt az összes elektronikus alkatrészt „Perma-Proto Fél méretű kenyérsütő táblára” forrasztaná, használjon normál kenyérsütő deszkát az elektronika teszteléséhez. Csatlakoztassa a pulzusmérőt, a gombot és a LED -eket a kódban meghatározott fotoncsapokhoz. Ragassza az elektródákat a testéhez a képen látható módon, ügyelve arra, hogy az elektródák illeszkedjenek a megfelelő csapokhoz. Most megnyithatja a foton soros monitort, és lekérheti a szívverés adatait a helyi WiFi -n keresztül.

Ha látni szeretné a monitoron az EKG diagramot, le kell töltenie a Processing alkalmazást. A Feldolgozás részben nyissa meg a vázlatot a feldolgozó mappában, és futtassa a vázlatot a bal sarokban található nyílra kattintva. Ha mindent helyesen állított be, megnyílik egy ablak, és láthatja szíve tevékenységét. Segít a lehető legkevesebb mozgásban, és eltart egy ideig, amíg a biosignal elég stabil lesz a tiszta vizualizációhoz. További információért és/vagy hibaelhárításért nézze meg a Sparkfun pulzusmérő útmutatóját. Lehet, hogy módosítania kell a vázlat Serial.list () [3] sorát, és módosítania kell a számot a soros monitor bekapcsolt portjára. Ha nem biztos a számban, próbálkozzon 0 -tól 6 -ig.

17. lépés: Forrasztás a Perma-Proto-ra

Ahhoz, hogy egyedi, integrált e-textil elektródáinkat összekapcsoljuk a táblával, és ne a terjedelmes, ragadós elektródákat, forrasztunk egy fejlécet a táblán lévő RA (jobb kar), LA (bal kar) és RL (jobb láb) csapokra.

Ha minden működik, forraszthatja az alkatrészeket egy perma-proto táblára. A fotonnal kezdtem, majd a drótokkal, majd a pulzusmérővel. Ahelyett, hogy a három LED -vezetéket tartósan forrasztottam volna a lapra, három (Data, VCC és GND) férfi áthidaló vezetéket használtam a LED -vezetékekhez.

Az 5 V -os tápegység tápegységként nagyszerűen működik a foton számára, mert újratölthető. Használhatja más elektronikus eszközök, például okostelefonok töltésére is.

18. lépés: Csatlakoztassa a szívjeleit az IoT -hez

Most már készen áll, és összekapcsolhatja szívtevékenységét a tárgyak internetével.

Vegye figyelembe, hogy a fotont mindig vezeték nélküli hálózathoz kell csatlakoztatni, különben nem áll le a keresés, és a kód nem fog futni. Egy későbbi frissítésben javíthatom, hogy az internetkapcsolat opcionális legyen.

Ha bármilyen kérdése van, ne habozzon feltenni. Boldog alkotást.

Második díj a DIY ruhaversenyben