TfCD - AmbiHeart: 6 lépés (képekkel)

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

Bevezetés

Testünk létfontosságú funkcióinak tudatosítása segíthet az egészségügyi problémák felderítésében. A jelenlegi technológia eszközöket kínál a pulzusszám mérésére hazai környezetben. A Delfti Műszaki Egyetemen a Fejlett koncepciótervezés (TfCD résztanfolyam) mesterkurzus részeként létrehoztunk egy bio-visszacsatoló eszközt.

Mire van szükséged?

1 Pulzusérzékelő

1 RGB LED

3 ellenállás (220 Ohm)

Arduino Uno

9V -os akkumulátor

Kenyeretábla

3D nyomtatott burkolatok

Erősségek

A mérés világos színnel történő bemutatása egyszerűbb megérteni és értelmezni, mint a nyers számok. Hordozható is lehetne. Kisebb mikrovezérlő és kenyértábla használata lehetővé teszi a ház méretének növelését. Kódunk a szívfrekvencia átlagos értékeit használja, de a kód apró változtatásaival korrigálhatja a visszacsatolást a korosztályának és egészségi állapotának pontosabb értékeihez.

Gyengeségek

A fő gyengeség a pulzusérzékelő reakciókészsége. Időbe telik a pulzusszám észlelése és a kívánt visszajelzés megjelenítése. Ez a késés néha jelentős lehet, és rossz teljesítményhez vezethet.

1. lépés: Az elektronika előkészítése

A szívverés -érzékelő a fotopletiszmográfia elvén alapul. A test bármely szervén áthaladó vér térfogatának változását méri, ami megváltoztatja a fény intenzitását ezen a szerven (érrendszer). Ebben a projektben az impulzusok időzítése fontosabb. A vér térfogatát a szívimpulzusok gyakorisága határozza meg, és mivel a fény elnyeli a vér, a jelimpulzusok egyenértékűek a szívveréssel.

Először is, az impulzusérzékelőt az Arduino -hoz kell csatlakoztatni a BPM (ütés / perc) észleléséhez. Csatlakoztassa az impulzusérzékelőt az A1 -hez. Az Arduino táblán lévő LED -nek szinkronban kell villognia a BPM észlelésével.

Másodsorban helyezzen el egy RGB LED -et és 3 db 220 ohmos ellenállást a vázlatos ábra szerint. csatlakoztassa a piros csapot 10 -hez, zöld tűt 6 -hoz és zöld tűt 9 -hez.

2. lépés: Programozás

A pulzusméréssel pulzálja a LED -et a számított frekvencián. A nyugalmi pulzusszám a legtöbb embernél körülbelül 70 ütés / perc. Miután egy LED működött, használhat egy másik elhalványulást az IBI -vel. A normál nyugalmi pulzusszám felnőtteknél 60 és 100 ütés / perc között van. A BPM -et ezen a tartományon belül kategorizálhatja a vizsgálati alany szerint.

Itt a pihenő személyeken akartunk tesztelni, és ennek megfelelően a fenti és alatti BPM -et öt kategóriába soroltuk

Riasztó (40 alatt) - (kék)

Figyelmeztetés (40-60) - (színátmenet kékről zöldre)

Jó (60-100) - (zöld)

Figyelmeztetés (100–120) - (színátmenet zöldtől pirosig)

Riasztó (120 felett) - (piros)

A BPM e kategóriákba való besorolásának logikája a következő:

ha (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

ha (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

ha (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

ha (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

ha (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

A Processing Visualizer App segítségével ellenőrizheti az impulzusérzékelőt, és megtekintheti, hogyan változik a BPM és az IBI. A vizualizátor használata speciális könyvtárakat igényel, ha úgy gondolja, hogy a soros plotter nem hasznos, használhatja ezt a programot, amely feldolgozza a BPM adatokat a Visualizer olvasható bemenetévé.

A pulzusmérésnek több módja is van az impulzusérzékelő használatával előre betöltött könyvtárak nélkül. A következő logikát használtuk, amelyet egy hasonló alkalmazásban használtunk, öt impulzus segítségével kiszámítottuk a szívverést.

Öt_oszlop_idő = idő2-idő1;

Single_pulse_time = Öt_oszlop_idő /5;

arány = 60000/ Single_pulse_time;

ahol az idő1 az első impulzusszámláló értéke

time2 a lista impulzusszámláló értéke

a végső pulzusszám.

3. lépés: Modellezés és 3D nyomtatás

A mérés kényelme és az elektronika biztonsága érdekében tanácsos burkolatot készíteni. Ezenkívül megakadályozza az alkatrészek rövidzárlatát használat közben. Tartható, egyszerű formát terveztünk, amely követi a szerves esztétikát. Két részre van osztva: alsó rész lyukkal az impulzusérzékelő számára és tartó bordákkal az Arduino és a kenyérlap számára, és egy felső fényvezetővel, hogy szép vizuális visszajelzést adjon.

4. lépés: Elektromechanikus prototípus

Miután elkészítette a burkolatokat, helyezze az impulzusérzékelőt a lyuk előtti vezetőbordákba. Győződjön meg arról, hogy az ujja eléri az érzékelőt, és teljesen eltakarja a felületet. A vizuális visszacsatolás hatásának fokozása érdekében fedje le a felső burkolat belső felületét egy átlátszatlan fóliával (alumínium fóliát használtunk), és hagyjon egy nyílást a közepén. Ez korlátozza a fényt egy speciális nyílásba. Válassza le az Arduino -t a laptopról, és csatlakoztassa az 5 V -nál nagyobb akkumulátort (itt 9 V -ot használtunk), hogy hordozható legyen. Most helyezze az összes elektronikát az alsó házba, és zárja be a felső burkolattal.

5. lépés: Tesztelés és hibaelhárítás

Itt az ideje, hogy ellenőrizze az eredményeket! mivel az érzékelőt a szekrény belsejében helyezték el, közvetlenül a ház nyílása előtt, az érzékelő érzékenysége alig változhat. Győződjön meg arról, hogy az összes többi csatlakozás sértetlen. Ha úgy tűnik, hogy valami nincs rendben, akkor néhány olyan esetet mutatunk be, amelyek segítenek a kezelésében.

A lehetséges hibák az érzékelő bemenetén vagy az RGB LED kimenetén lehetnek. Az érzékelővel kapcsolatos hibaelhárításhoz néhány dolgot figyelembe kell vennie. Ha az érzékelő BPM -et észlel, akkor egy LED -nek kell lennie a táblán (L) a BPM -mel szinkronban villog. Ha nem lát villogást, ellenőrizze az A1 bemeneti terminálját. Ha az impulzusérzékelő fénye nem világít, ellenőrizze a másik két csatlakozót (5V és GND). A soros plotter vagy a soros monitor is segíthet abban, hogy az érzékelő működjön.

Ha nem lát fényt az RGB -n, először ellenőriznie kell a bemeneti terminált (A1), mert a kód csak akkor működik, ha BPM -et észlel. Ha az érzékelőktől kezdve minden rendben van, keresse meg a figyelmen kívül hagyott rövidzárlatokat a kenyértáblán.

6. lépés: Felhasználói tesztelés

Most, amikor kész prototípusa van, mérheti pulzusát, hogy könnyű visszajelzést kapjon. Annak ellenére, hogy információkat kap az egészségéről, különböző érzelmekkel játszhat, és ellenőrizheti az eszköz válaszát. Meditációs eszközként is használható.