Дишайте леко тревожно устройство с монитор на сърдечната честота: 18 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Тъй като светът става все по-зает, всички са във все по-стресова среда. Студентите в колежа са изложени на още по -висок риск от стрес и тревожност. Изпитите са особено стресиращи периоди за учениците и умните часовници с настройки за дихателни упражнения обикновено не се допускат да се използват по време на изпитите, тъй като те също могат да изпращат текст и да се свързват с интернет.

„Breathe Light“е опростено устройство, насочено към безпокойство, което няма интернет връзка и ще бъде добре дошло при изпитите. Това устройство не е специфично за потребителя, което позволява лесното му адаптиране към всяко лице, което се нуждае от контрол на тревожността. Използвайки поредица от четири светодиода NeoPixel, потребителят ще може да следва стъпки за изпълнение на дихателни упражнения, както и да проследява сърдечната си честота преди и след упражненията, за да определи дали нивата на стрес намаляват.

Стъпка 1: Необходими материали и инструменти

Материали:

1. Adafruit Flora ($ 14.95)
2. Платформа ($ 5.00)
3. Adapruit NeoPixels (4) ($ 7.95)
4. PulseSensor ($ 25.00)
5. Алигаторни клипове ($ 3.95)
6. Кабелни джъмперни проводници ($ 3.95)
7. Литиево-йонна полимерна батерия ($ 9.95)
8. Резистор 220 ома ($ 6.28)
9. Бутон ($ 5.99)
10. Различни легота ($ 10-$ 40) (Забележка: Не ви трябват много легота)

Обща цена: ($ 94-$ 124)

Инструменти:

1. Софтуер Arduino (БЕЗПЛАТНО) - Изисква се
2. Иглени клещи за нос (~ $ 6) или ножици за кожички (~ $ 4)- Предлага се
3. Комплект за запояване/материали (~ $ 11)- По избор

Обща цена: ($ 15-17)

Стъпка 2: Подготовка

Преди да започнете проекта и да използвате горните материали, е важно да развиете добри познания за това какво се използва.

Adafruit Flora

Adafruit Flora е малък, прост и мощен микроконтролер, който е полезен както за начинаещи, така и за експерти. Той е много малък (само малко по -голям от една четвърт) и може да се носи! Изображението по -горе показва схемата на извеждане за Adafruit Flora. За да научите повече информация за Flora, посетете следната връзка:

learn.adafruit.com/getting-started-with-fl…

Adapruit NeoPixels

NeoPixels на Adafruit са индивидуално адресируеми RGB светодиоди, предназначени специално за носене. NeoPixels могат да бъдат свързани, което означава, че имате нужда само от един пинов свързване към микроконтролера, за да свържете колкото се може повече светодиоди, колкото желаете. Те могат да бъдат кодирани в Arduino, но изискват известна практика, изследвания и примерна помощ онлайн, за да се запознаят и да накарат NeoPixels да работи както искате. Различните стъпки в следната връзка са много полезни, тъй като ви информират за начина на работа на NeoPixels и дават съвети и примери за кодиране с Arduino.

learn.adafruit.com/flora-rgb-smart-pixels/…

PulseSensor

PulseSensor е plug and play сензор за сърдечен ритъм за Arduino за събиране на данни за сърдечния ритъм на живо за различни проекти като този! Библиотеката, която може да бъде изтеглена в Arduino (скоро ще бъде показана по -долу) има примерни кодове, които да ви помогнат да станете незабавен експерт с внедряването на PulseSensor в проект. Следващата връзка показва допълнителна информация за PulseSensor и описва примерни мини проекти за стартиране на хората.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Библиотеки на Arduino

За да може кодът да комуникира с Flora за определени функции и команди, следните библиотеки трябва да бъдат инсталирани в Arduino за различните електрически компоненти. Използвайте или тази връзка, или тази в секцията „Въведение и консумативи“, за да изтеглите софтуера

1. PulseSensor детска площадка

   (Забележка: Примерният файл Arduino с „PulseSensor_BPM“беше полезен при създаването на кода за Breathe Light)

2. Библиотека Adapruit NeoPixel

   (Забележка: Примерният файл на Arduino „Strandtest“беше полезен при създаването на кода за Breathe Light)

(Забележка: За допълнителна помощ относно инсталирането на библиотеки посетете следната връзка:

GitHub

GitHub е мощна платформа, която позволява на хората да създават и споделят софтуер заедно. Кодът, създаден за Breathe Light, се споделя чрез GitHub и може да бъде достъпен тук. Той също така ще бъде посочен по -късно в инструкциите в Стъпка 14. Библиотеките на Arduino и споменатите по -горе примери, които са необходими за проекта, също могат да бъдат достъпни чрез следните връзки на GitHub.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

За повече информация за това какво е GitHub и защо е полезно, гледайте това видео.

Стъпка 3: Безопасност

Когато се занимавате с всяка електрическа верига, включително тази, която ще създадете в този проект, е важно да разберете и спазвате всички протоколи за електрическа безопасност, за да поддържате проекта си в безопасност и да не се шокирате. Следният списък описва няколко прости стъпки, които трябва да следвате.

1. НЕ поставяйте Flora включен в компютъра, когато премествате и свързвате проводници към веригата.
2. Когато докосвате проводници или други метални компоненти във веригата, уверете се, че захранването е ИЗКЛЮЧЕНО, за да се избегне преминаването на ток през тялото ви.
3. Дръжте течности, храна и всичко друго, което може да се разлее, далеч от веригата.
4. Всеки път проверявайте за износени електрически проводници, преди да включите захранването.

ВНИМАНИЕ:

Това НЕ е медицинско изделие и не трябва да се използва в никакви клинични условия, за да се разчита на точни измервания на сърдечната честота. Отидете на лекар, ако искате точни данни за сърдечната честота. Това е просто инструмент, който помага на хората да облекчат стреса и не трябва да се използва за диагностициране на каквото и да е състояние.

Стъпка 4: Съвети и съвети

По -долу са някои съвети и съвети, които трябва да имате предвид, докато изграждате Breathe Light.

Стратегии за отстраняване на неизправности

1. Ако кодът не работи правилно, разделете различните функции/раздели на кода и ги тествайте, за да определите къде е проблемът.
2. Преди да се включите с кода и проекта, използвайте примерни кодове, дадени в библиотеките на Arduino за PulseSensor и NeoPixels, за да се уверите, че устройствата работят правилно.
3. Уверете се, че PulseSensor има плътна и сигурна връзка, преди да съберете данни, за да премахнете потенциален артефакт при движение.
4. Когато свързвате кабели, използвайте кабели от същия цвят, когато се свързвате към едни и същи портове, за да избегнете объркване.
5. Използвайте малки джъмперни кабели, за да фиксирате проводниците надолу, така че да не губят връзка, когато устройството се движи.
6. Ако имате достъп до поялник, помислете за използването му за осигуряване на кабелни връзки, които може да не работят добре.

Прозрения

• За да спестите време, тествайте с алигаторни клипове за прототипиране, преди да използвате проводници.

• За да спестите време и разочарование, опънете жиците здраво, за да направите стабилна и постоянна връзка с всеки NeoPixel.

  Леготата също са много полезни при осигуряването на флората и батерията

Стъпка 5: Монтаж Част 1а

Започнете с помощта на алигаторен клип, за да свържете #6 порта на FLORA. След това използвайте друг клип за алигатор, за да свържете GND порта. Направете същото с порта VBATT на FLORA.

Стъпка 6: Монтаж Част 1б

Сега свържете алигаторната скоба, свързана към 6 порта, към стрелката навътре на NeoPixel. Свържете щипката за порт GND към (-) на NeoPixel и клип за порт VBATT към (+) на NeoPixel.

Използвахме тази настройка, за да тестваме всеки NeoPixel, за да видим дали работи, използвайки инструкциите от страницата на NeoPixel Adafruit.

Стъпка 7: Монтаж Част 2

След като потвърдите, че всеки от NeoPixels е функционален, можете да започнете да изграждате Breathe Light!

Започнете, като свържете проводници към FLORA на VBATT, #12, #6, GND и #10. За да избегнете объркване, изберете цветове, които ще съответстват на всеки от портовете. В следващите стъпки ще ги свържем с макета.

Стъпка 8: Монтаж Част 3

След това ще започнем да правим веригата от NeoPixels. Както в първата стъпка, в крайна сметка ще свържем (+) към порта VBATT, (-) към порта GND и стрелките ще покажат посоката на потока на сигнала в линията на NeoPixels. Започнах с последното и се изкачих нагоре.

Първо, просто добавете проводниците към NeoPixels в съответните цветове. На снимката можете да видите, че използвахме бяло за VBATT, зелено за GND и жълто за сигнала, идващ от порт #6. Използвайте клещите за иглени носове, за да увиете жицата около малките дупки. Можете също така да използвате ножове за кожички, ако нямате готови клещи за игла.

(Малките червени проводници на заден план ще бъдат обяснени в следващите стъпки. Не се притеснявайте за тях засега.)

Стъпка 9: Монтаж Част 4

Добавете проводници към другите NeoPixels, точно като първия. Уверете се, че линията със стрелки сочи от порта #6 на FLORA към долната част на веригата.

След това свържете всеки от белите проводници към (+) щифтовете на макета, а зелените проводници към (-) щифтовете на макета. Уверете се, че връзките имат известно напрежение за закрепване на проводниците.

Стъпка 10: Монтаж Част 5

Сега свържете зеления проводник от GND към горната част на (-) щифтовете. Свържете белия проводник от порта VBATT към (+) щифтовете на макета и свържете жълтия проводник #6 към началото на вашата верига NeoPixel.

Лилавият проводник и червеният проводник ще бъдат свързани по -късно.

(Червените проводници в долната част помагат за създаването на напрежение между жълтите сигнални проводници между NeoPixels, но може да не се нуждаете от тях в зависимост от това колко стегнати са връзките)

Стъпка 11: Монтаж Част 6

След това ще свържем бутона с нашата дъска. Това ще започне измерването на сърдечната честота и тревожното дихателно упражнение!

Поставете бутона, както се вижда на снимката. След това използвайте бял проводник, за да свържете горния щифт на бутона към (+). Поставете резистора 220 ома между долния щифт от същата страна и (-) щифтовете. И накрая, свържете червения проводник #10 към долния десен щифт на бутона.

Стъпка 12: Сглобяване Стъпка 7

Сега ще свържем пулсовия сензор! Свържете червения проводник на сензора към (+) щифтовете на макета, а черния проводник на сензора към (-) щифтовете. След това поставете лилавия проводник на сензора и лилавия проводник, идващ от порта #12 в същия ред, за да ги свържете.

Стъпка 13: Сглобяване Стъпка 8

С разнообразни Legos, изградете платформа за FLORA, върху която да седи, и малка кухина за литиевата батерия. Уверете се, че FLORA има известно напрежение, за да могат жълтите проводници да се свържат правилно. За да направим това, използвахме жълтите Legos, които се виждат на снимката по -горе.

Платформата Lego ще варира по размер в зависимост от размера на вашата дъска, но се уверете, че FLORA може да седи плоска, че има известно напрежение с жълтите сигнални проводници и че има кухина за поставяне на батерията.

Стъпка 14: Сглобяване Стъпка 9

За да завършите сглобяването, добавете платформата Lego с FLORA до макета. Свържете батерията към FLORA.

Стъпка 15: Сглобяване Стъпка 10: Качете кода и завършете сглобяването

Последната стъпка е качването на този код в Breathe Light. След като кодът бъде качен, Breathe Light трябва да работи преносимо, когато превключвателят ON е активиран в средата на FLORA!

Как да получите код от GitHub до Flora

1. Използвайте връзката по -горе, за да стигнете до уебсайта на GitHub.

2. Кликнете върху „Клониране или изтегляне“

   Кликнете върху „Изтегляне на ZIP“

3. Запазете изтегления zip файл на желаното място на вашия компютър.
4. Отворете файла „Breathe_Light_V3.0“в Arduino.
5. Под „Инструменти“в горната лента на Arduino отидете на „Board:“и изберете „Adafruit Flora“
6. Накрая (с включен Flora към компютъра), щракнете върху „Качване“(стрелката надясно в горната част на екрана)

След като горните стъпки са изпълнени, кодът трябва да бъде качен във Flora. Flora може да бъде изключен от компютъра и Breathe Light е готов за употреба!

Стъпка 16: Монтаж Стъпка 11: Обяснение на кода

Това прави кодът:

Първо, кодът събира първоначалната сърдечна честота на субекта с помощта на PulseSensor и я показва чрез четири отделни NeoPixels, които са в един ред. Въз основа на това какъв сърдечен ритъм е открит, ще се покажат определени серии светодиоди/цветове. Например, ако сърдечната честота е 76, ще има 3 NeoPixel, които ще светят в синьо. Тези цветове/прагове се дават на субекта чрез стикер на устройството (виж по -горе), така че да знае каква е сърдечната им честота.

След това, след като се установи сърдечната честота, тя преминава през упражнение за тревожност, което помага при дълбоко, бавно вдишване и издишване. В началото на това упражнение и четирите светодиода са зелени. Докато упражнението продължава, светодиодите стават сини един по един, което съответства на това кога обектът трябва да вдишва. След като и четирите светодиода светнат, обектът трябва да задържи дъха си и когато светодиодите се върнат обратно в зелено, те могат бавно да издишат. След изпълнението на упражнението за тревожност кодът отново ще открие и покаже сърдечната честота на човека, за да определи дали е успял да се успокои.

Стъпка 17: Електрическа схема

Тази електрическа схема е направена в EAGLE. Всичко в големия правоъгълник е микропроцесор Adafruit FLORA. Той има много детайли, но като цяло се съдържа в правоъгълника. Всички компоненти, които добавихме към FLORA, са под големия правоъгълник.

Четирите неопиксела могат да се видят свързани към изхода D6* FLORA. Бутонът е свързан към IO10*, а Pulse Sensor е свързан към FLORA през порта IO12*.

Стъпка 18: Допълнителни идеи

Има много начини, по които Breathe Light може да бъде по -нататък, и ето няколко предложения.

• Направете го носещ: Използвайте лента за глава или маншет за часовник (като този) и използвайте проводима нишка, за да направите всички кабелни връзки.
• Добавете към функцията безпокойствоExercise (), за да създадете по -привлекателно визуално дихателно упражнение (като добавяне на повече цветове).
• Заменете отделните NeoPixels с пръстен NeoPixel или NeoPixel Array, за да добавите повече светодиоди и да увеличите възможностите както на функциите heartRateDisplay (), така и на безпокойствотоExercise ().