Alap öv légzésérzékelő: 8 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

A bioszenzív világban számos módszer létezik a légzés mérésére. Termisztorral lehet mérni az orrlyuk körüli hőmérsékletet, de akkor talán megint nem szeretné, ha furcsa munkaeszközt rögzítenének az orrához. A gyorsulásmérőt fel és le mozgó övre is fel lehet szerelni, de az alanynak valószínűleg feküdnie kell, vagy nem kell mozognia. Bár ennek az alapvető, rugalmas szalagos öv -légzésérzékelőnek vannak hátrányai (a jelválasz nem olyan pontos, mint más módszereknél), akkor jó, ha az alany csak be akarja kötni a pántját, és mindent megtesz, amit tenni akar, miközben lélegzik. mérés alatt áll. Íme egy példa egy alapvető légzésérzékelőre, amely egy rugalmas öv belsejében található, amelyet egy mellkasra rögzít. Amikor a szóban forgó mellkas kitágul és összehúzódik, a levegőt a tüdőbe lélegezve, a beépített nyújtható gumiszalag ellenállása megváltozik. Néhány további komponens segítségével ezt le tudjuk fordítani analóg jellé, amelyet az Arduino élőben olvas. Ez a nagyon lényeges és könnyen elsajátítható feszültségosztó áramkör varázslatán keresztül történik.

FIGYELMEZTETÉS: Mielőtt elkezdenénk, tudnia kell, hogy a nem tesztelt és instabil bioszenzáló berendezés mindig veszélyt rejt magában! Kérem, tesztelje és hozza létre ezt az áramkört egy akkumulátorral- mindent megteszek, hogy megmutassam Önnek, hogyan kell elkészíteni ezt az áramkört, hogy ne sérüljön meg, de nem vállalok felelősséget az esetleges balesetekért. Használja a józan eszét, és mindig próbálja ki áramkörét multiméterrel, mielőtt bármit a mellkasára rögzítene.

1. lépés: Mire lesz szüksége

1) Bármely analóg bemenettel rendelkező mikrokontroller működni fog, de ebben a példában egy Arduino Uno -t fogok használni. Ha szükséged van rá, beszerezheted az Adafruitból vagy a Sparkfunból.

2) Vezetőképes gumiszalag. Ez a csodálatos vezeték változó ellenállásként fog működni, és nyújtásakor vagy elengedésekor megváltozik az ellenállása. Az Adafruit-tól kapható, vagy a Robotshop sokféle hosszúságú, előre rögzített fémvéggel

3) Multiméter

4) LED

5) 1K ellenállás

6) Lehúzható ellenállás (ennek értékét később kitaláljuk!)

7) Ragasztószalag

8) Lyukasztó vagy olló

9) Jumper vezetékek

10) Kenyérsütő deszka

11) 2 Alligátor klip

Kérjük, vegye figyelembe, hogy mint minden bioszenzáló berendezés esetében, ez a projekt a legbiztonságosabb, ha az Arduino akkumulátorról működik.

A projekt befejezéséhez szüksége lehet még:

· Forrasztópáka és forrasztópáka

· Ragasztópisztoly

· Drótvágó

· Huzalcsupaszító

· Segítő kezek

· Vice, présszerszám vagy egy nagy fogó

· 2 vagy több gyűrűs préselő terminál

2. lépés: Vágja el a kábelt, és csatlakoztassa a vezetőképes csatlakozókat

Bár ehhez a kísérlethez bármilyen hosszúságú gumi zsinórt használhat, 2–8”, a rövidebb gumi olcsóbb, és valójában nincs szüksége szuper nagy mennyiségre a munka elvégzéséhez. Ha hosszú hosszúságú gumit vásárolt, akkor azt javaslom, hogy 4 hüvelykes vágást végezzen. Vágja le ezt a hosszúságot, és készüljön fel egy vezetőképes végződés rögzítésére mindkét végére.

Fogjon egy terminálcsatlakozót, például az egyiket a fenti képen, és ragassza a vezető gumizsinór egyik végét az egyik csatlakozó végébe, és préselje össze a végét. Ehhez használhatja a satut vagy a huzalcsupaszító végeit, de vigyázzon, hogy ne szorítsa túl szorosan a csatlakozót, nehogy elpattanjon vagy elvágja a gumit! Ha mégis sikerül ezt megtenni, és a vezeték megszakad, próbálja meg újra egy másik terminálcsatlakozóval. Még sok idő kell ahhoz, hogy megvalósítsa ezt a teljesítményt. Ha 2 hüvelyknél rövidebb lesz, akkor valószínűleg csak újra kell próbálnia egy új, 4 hüvelykes hosszúsággal. Ne aggódj, megkapod! Ha ezt az egyik oldalon megvalósította, zseniális! Ismételje meg a másik oldalon. Most kész!

Most van egy vezetőképes gumi zsinórja, mindkét végén megfelelő csatlakozóval. Mérjük meg ennek a vezetéknek a hatótávolságát multiméterrel.

3. lépés: Mérje meg ellenállását

Fordítsa a multiméter tárcsát az ohm szimbólumhoz (Ω), és ragassza a multiméter piros és fekete végét a vezetékek mindkét oldalára.

Ha még nem biztos abban, hogyan kell használni a multimétert, felfrissülhet ezzel a Lady Ada oktatóanyaggal.

Annak ellenére, hogy a szám kissé megugrik a mérés során, ezek a számok képet adnak arról, hogy a zsinór ellenállása mekkora nyugalmi állapotban. A legjobb találgatása szerint írja le a zsinór nyugalmi ellenállását, majd kerekítse a legközelebbi 10-es többszörösére (azaz: 239 = 240, 183 = 180)

Most, óvatosan rögzítse a multiméter szondákat a helyén egy kézzel, a másik kezével óvatosan húzza fel a zsinórt. Ezt a cuccot csak addig nyújthatja, amíg az eredeti hossza körülbelül 50-70% -a lesz, ezért ne húzza túl erősen! Figyelje meg, hogyan változtak a multiméter ellenállási értékei. Engedje el, és ismételje meg ezt a folyamatot néhányszor, hogy megnézze az ellenállást a minimumról a maximumra. Kinyújtásakor az ellenállás növekszik, mivel a gumiban lévő részecskék távolabb kerülnek egymástól. Az erő felszabadulása után a gumi vissza fog zsugorodni, bár egy -két percbe telik, amíg visszaáll az eredeti hosszára. E fizikai korlátok miatt ez a feszített zsinór nem valódi lineáris érzékelő, tehát nem elképesztően pontos, de vannak módok, amelyekkel dolgozhat ezzel az érzékelő építésében. Húzza meg még egyszer a zsinórt a maximumig, és amikor a multiméter szondák mindkét vége a helyén van a gumizsinór mindkét oldalán, írja le az ellenállás értékét, még egyszer kerekítve a legközelebbi 10 -es többszörösére.

4. lépés: Axel Benz formula

Egy egyszerű feszültségosztó áramkört fogunk használni annak érdekében, hogy a feszítőzsinór változó ellenállását légzésérzékelőként használjuk. Ha többet szeretne megtudni a feszültségosztó áramkörökről, akkor alapvetően néhány soros ellenállásról van szó, amelyek egy nagy feszültséget kisebbekké változtatnak. A használt ellenállások értékeitől függően az 5 V-ot az Arduino-ból kisebb vagy nagyobb részekre vághatja lehúzható ellenállással, ami hasznos az analóg olvasáshoz. Ha többet szeretne megtudni a feszültségosztó áramkörök matematikájáról, nézze meg a Sparkfun kiváló oktatóanyagát.

Bár tudjuk, hogy az áramkör első ellenállásának értéke (a nyújtóérzékelő) állandó fluxusban lesz, a lehúzható ellenállás megfelelő ellenállási értékét kell használnunk annak érdekében, hogy a lehető legszebb és változatosabb jelet kapjuk..

A kezdéshez használja az Axel Benz képletet:

Lehúzható ellenállás = négyzetgyök (Rmin * Rmax)

Tehát ha a feszítőzsinór minimális értéke 130 ohm, a maximális értéke 240 ohm

Lehúzható ellenállás = négyzetgyök (130*240)

Lehúzható ellenállás = négyzetgyök (31200)

Lehúzható ellenállás = 176.635217327

Tehát most meg kell néznie az ellenállások gyűjteményét, és kitalálnia, hogy mi a legjobb eseti ellenállás "egyelőre". Ha csak véletlenszerű bitek és bobok gyűjteménye van, akkor ez az ellenállásos színsáv -számológép hasznos lehet az Ön számára. Ennek az ellenállásnak a ballparkolása rendben lehet, valószínűleg nincs kéznél a tökéletes ellenállás. Az áramkör használata közben előfordulhat, hogy mindenképpen ki kell cserélnie egy másikra, de ez nagyszerű kezdést nyújt a játék megkezdéséhez.

Végül a számot 10 -es legközelebbi többszörösére kerekítem.

Húzza le az ellenállást = 180ohm

5. lépés: Készítse elő a kenyeretáblát

Az áthidaló vezetékek segítségével csatlakoztassa az Arduino 5 V -os tüskéjét a kenyérsütő tápcsatlakozójához, majd csatlakoztasson egy GND -tűt a kenyérsütőlap földi sínjéhez.

Szeretek 5 V -ot húzni az Arduino -ból, mert ez biztosítja, hogy ne aggódjon, hogy túl sok feszültséget küld az analóg érintkezőknek. Használhatja a 3v3 feszültségű csapot is, de úgy látom, hogy jobb jelet kapok az 5v használatával.

Csatlakoztassa a lehúzható ellenállást a földhöz.

Fogja meg mindkét aligátor klipjét, és pattintsa őket a változó ellenállású, rugalmas zsinór mindkét oldalán lévő kapcsokra. Csatlakoztassa az aligátor klipek egyik végét az 5V -os sínhez. Csatlakoztassa a másik aligátor klipet az ábrákon bemutatott konfigurációjú vezetékhez.

Győződjön meg arról, hogy a lehúzható ellenállás „másik” vége és a vezetőképes feszítőzsinór csatlakoztatva van, most csatlakoztassa az áthidaló vezetéket egy analóg csapból (használjuk az A0-t) e két összekötő pont középpontjához.

Végül csatlakoztasson egy 1k -s ellenállású LED -et az Arduino 9 -es tűjéhez.

6. lépés: Programozza Arduino -ját

Megjegyzés: Most láttam, hogy a GitHub Non0Mad felhasználói javítottak a kódomon! (Köszi) Próbálja ki ezt a kódot, ha szeretné:

Ha inkább az általam készítettet szeretné kipróbálni, futtassa a mellékelt "RespSensorTest.ino" vázlatot az Arduino készüléken.

Ügyeljen arra, hogy ne érintse meg a kitett fémet, vegye fel a két aligátor klipjét, és nyújtsa ki a gumiszalagot. Nézze, ahogy a LED kialszik és kialszik nyújtás közben. Nyissa ki a soros monitort, és figyelje az analóg feszültség változását. Ha nem elégedett az elhalványuló értékekkel vagy számokkal, próbálkozzon néhány dologgal:

1) Próbáljon meg kicserélni egy másik lehúzható ellenállást, amely hasonló az utoljára használt értékhez. Pozitív különbséget tesz? (Ez a legjobb módszer erre)

2) Ha csak annyit szeretne tenni, hogy meggyújtja a LED -et, próbálja meg bánni a scaleValue változóval, hátha így jobb tartományokat tud létrehozni. (Ez lehet a legegyszerűbb módja)

Ha már elégedett a számokkal és a LED -izzással, itt az ideje, hogy prototípusozzon egy modellt a mellkas körül! Kapcsolja ki az Arduino -t, és kapcsolja ki a kenyérpult tápellátását a következő lépéshez.

7. lépés: Készítsen prototípus légzőszalagot

A leggyorsabb módja annak, hogy prototípus sávot készítsen, ha valamit csak ragasztószalaggal összerak. Vegyünk egy hosszú csík ragasztószalagot (kb. 30”-36” -nek kell lefednie a legtöbbet, de végül ez csak a mellkas kerülete), és hajtsuk össze úgy, hogy a ragadós oldalak ragaszkodjanak hozzá. Lyukasszon lyukakat a ragasztószalagcsík mindkét oldalára, így az övre hasonlít.

Csavarokkal rögzítse a csatlakozókat az érzékelőhöz készített lyukasztott lyukakba, és szorosan csatlakoztassa a hosszú ragasztószalagot egy hurokba, amelyet a mellkasán visel. Biztos akar lenni abban, hogy az „öv” elég szorosan illeszkedik hozzád vagy az alany napfonatához, de ügyelj arra, hogy elegendő hely legyen a bejövő lélegzetek számára a zsinór nyújtásához.

Végül csatlakoztassa újra az aligátor klipeket, és dugja vissza a vezetőképes feszítőzsinór végéről a jumpereket a helyére a kenyértáblán. Most készen állunk a prototípus tesztelésére!

8. lépés: Próbálja ki a prototípust

Kapcsolja be az Arduino -t, és futtassa az előző vázlatláncot. Hogy állnak ezek az analóg értékek? Szép felbontást kap az adatokból a lélegzetvételével? A LED -ek szép fényvariánsokkal rendelkeznek, amikor belélegzünk és kilélegzünk? Ha nem, próbálja meg kicserélni a lehúzható ellenállást egy közeli értékre, hogy lássa, javul-e az olvasott érték.

Ha az ideális lehúzható ellenálláson döntött, örüljön! Az áramkör befejeződött, a légzését rögzítik, és a LED boldogan követi a lélegzetét.

Ideális esetben vagy te, vagy valaki más varrna neked egy pántot nem vezető szintetikus anyagból, egy kis nyújtással, és egy D-gyűrű övvel, hogy meghúzza. (A tépőzáras rögzítőelem rendben van, de a ruházattal és pulóverekkel néha teljesen összezavarodik.) Ebbe a szalagba nyugodtan varrhatja a vezető zsinórt, valójában a kör alakú kapcsok kiválóan rögzíthetők szövethez. Az aligátorbilincseknél valamivel tartósabb dolog érdekében érdemes néhány nagyon hosszú, többszálú vezetéket forrasztani a csatlakozócsatlakozók végére, és ezeket az áramkörhöz csatlakoztatni.