Рокля за монитор - Свържете сърдечните сигнали с IoT: 18 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Роклята на монитора е експеримент за изследване на различни начини за дигитализиране на сърдечната дейност на потребителя, както и за обработка на данните.

Три електрода вътре в роклята измерват електрическите сигнали, преминаващи през тялото на носителя. Тези аналогови импулси, които произтичат от мускулната дейност на сърцето, се преобразуват в цифрови сигнали. След това микроконтролерът осветява кръг от светодиоди в предната част на роклята, мигащ лилав с всеки сърдечен ритъм. Микроконтролерът също изпраща данните през безжична мрежа за други цели. Данните, изпратени по безжичната мрежа, се вземат от компютър, който следи данните, за да ги анимира. Електрическите сигнали на сърцето вече се виждат на дисплея, както и самата рокля.

Роклята на монитора създава безпроблемен интерфейс между човешкото тяло, облеклото и електронните компоненти - цифровизира и записва нашите преходни биосигнали.

Стъпка 1: Преглед на дизайна и схемите

Горната част на роклята е изработена от черни и прозрачни акрилни парчета - изрязани с лазерна фреза. Под чистия акрилен кръг в средата е залепен пръстен NeoPixel. Проводниците преминават зад горната част към платнена лента, която е прикрепена към горната част в задната част на роклята. Лентата от плат се свързва с малкия джоб, който побира микроконтролера, пулсомера и батерията. Три електроди от е-текстил са пришити в хастара на роклята. Проводниците, свързващи електродите и микроконтролера, преминават между два слоя плат.

Стъпка 2: Консумативи:

Материали:

• Плат
• Цип
• Проводници
• Термосвиване
• 1/8 "черен акрил
• 1/8 "Разпръснат акрил
• NeoPixel пръстен (24 светодиода) (Adafruit)
• Фотон (частица)
• Пулсомер (Sparkfun)
• Биомедиални сензорни подложки (Sparkfun)
• Сензорен кабел (Sparkfun)
• Проводима тъкан (Sparkfun или Adafruit)
• 5 щраквания с бутони
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Женски + мъжки проводници
• Термосвиване
• 5V Power Bank (Amazon)

Инструменти:

• Ножици
• Игла
• Конец
• Пинсети
• Поялник
• Припой
• Горещо лепило
• Пистолет за горещ въздух
• Шевна машина
• Лазерен нож
• Чук
• Хартия
• Владетел
• Молив

Стъпка 3: Photon - комплект за разработка на Wi -Fi

Photon е мощен комплект за разработка на Wi-Fi, който свързва вашия проект с Интернет на нещата (IoT). Дъската е доста малка, което я прави чудесна за проекти за носене на IoT.

Particle, производителят на Photon, подготви страхотен лист с данни за Photon, както и много подробно ръководство за начало с цялата информация, която трябва да знаете, за да започнете.

Просто изтеглете приложението Particle на вашия смартфон и следвайте инструкциите, за да свържете вашия Photon към вашата Wi-Fi мрежа. Можете също да изтеглите приложението Particle Dev за вашия компютър или да започнете да програмирате с вашия браузър. Ще се върнем към Photon в Стъпка 15.

Стъпка 4: Монитор на сърдечната честота

На снимката можете да видите дъската за измерване на сърдечния ритъм, както и сензорен кабел с 3 конектора за електродни подложки и 3 съвпадащи биомедицински сензорни подложки. Тъй като ще правим наши собствени електроди от проводяща тъкан за нашата рокля, не е необходимо да използвате сензорните кабели и подложки. Те обаче са чудесни за прототипиране и тестване.

Преди да започнете, също препоръчвам да прочетете Ръководството за свързване на пулсомера на Sparkfun. Той съдържа много подробности за това как работи мониторът за сърдечен ритъм и как трябва да бъдат подредени електродите.

Стъпка 5: Лазерно изрязване на горната част

Първо проектирах 2D горно парче с помощта на Illustrator, което изрязах от 1/8 "черен акрилен лист с лазерен нож. Тъй като кръгът в средата на дизайна ще светне, изрязах подходящи венчелистчета от 1 /8 "дифузен акрилен лист. Също така изрязах три различни по големина разпръснати акрилни кръга. Ще залепим тези между венчелистчетата и пръстена NeoPixel за по -разсеяна светлина. В противен случай ще видите отделните светодиоди на пръстена.

Стъпка 6: Оформяне на акрил

След като изрежете акрила, е време да го оформите и да му придадете триизмерна форма. Можете да използвате термопистолет, сешоар или каквото и да работи най -бързо, например газова печка. Бъдете внимателни, докато го нагрявате и винаги докосвайте горещите части с кърпа. След като започне да става гъвкав, оформете го както искате и изчакайте да изстине и отново да се втвърди.

Стъпка 7: Добавяне на полупрозрачни венчелистчета

Сега нека залепим прозрачните акрилни венчелистчета вътре в съответните изрези. Ако акрилните венчелистчета имат следи от изгаряне по краищата, можете да ги отшлифовате с шкурка. Смесете заедно епоксидна смола от две части и внимателно нанесете лепилото около краищата на венчелистчетата. Помага да държите парчетата с някаква лепкава лента, докато ги поставяте в горната част.

Стъпка 8: Оформете роклята си

В следващите няколко стъпки ще проектираме и шием черната кожена рокля.

Докато работех върху файла Illustrator, вече имах приблизителна представа за дизайна. След като драпирах някаква материя и горната част около манекена, разбрах правилния модел: рокля с държач за врата с две стрелички отпред и отзад, както и разделящ шев на талията, джоб на батерията отзад и невидим цип вътре в левия страничен шев. Преди да отрежете хубавия си плат, винаги си струва първо да шиете роклята с по -евтина материя (наричана още муселин). Това ви дава възможност да коригирате шаблона и да направите малки промени.

Стъпка 9: Зашийте роклята

Сега проследете моделите и шийте истинската рокля. Първо шийте стрелите в предната и задната част на роклята. След това шийте двете предни и две задни части заедно, както и подплатата, държача за врата и невидимия цип. В края ще прикрепим джоба на батерията и каишките (стъпки 10 и 11). За пореден път използвах лазерния нож, за да отрежа шестте ленти от плат. Не е необходимо, но ви дава наистина чисти ръбове, които са по -лесни за шиене и се изрязват много по -бързо!

Стъпка 10: Прикрепете задния джоб

Изрежете квадрат от горната си тъкан и шийте малки ленти велкро отгоре на левия и десния ръб. Сгънете ръбовете на велкро и ги зашийте от вътрешната страна на джобния квадрат. Намерете добра позиция за джоба на батерията (за предпочитане отгоре на талията) и я прикрепете към роклята. Зашийте долната част на джоба върху роклята, както и съответната велкро лента от лявата и дясната страна.

Стъпка 11: Подгответе платните ленти

Лентите от плат отзад се използват за свързване на горната част към роклята и за скриване на всички проводници, които преминават от джоба на батерията към светодиодите отпред. Преди да шиете дългите ръбове заедно, поставете отвор в една от лентите. Това ще придаде на роклята по -чист вид, когато избутвате проводниците през и извън лентата. След това продължете да шиете тунелите от плат и обърнете лентите отвътре навън. По -лесно е да използвате пинсети.

В следващата стъпка прокарайте три дълги проводника (достатъчно дълги, за да преминат от джоба на батерията към светодиодите отпред) през лентата на отвора, като насочите проводниците през отвора от тунела. Маркирайте всеки проводник в двата края с някаква лента, за да знаете кой е кой. След това шийте лентите върху горната част, както е показано на снимките.

Стъпка 12: Завършете горната част

Сега запоявайте един от трите си проводника към щифта GND (земя), един към щифта за въвеждане на данни и последния проводник към щифта +5 V (захранване). Уверете се, че знаете кой проводник е споен към кой щифт, тъй като не можете да го проследите обратно през тръбата. Запоявайте женски щепсел към всеки от трите проводника. Не забравяйте да използвате термично свиване, за да осигурите лесни за счупване запояващи съединения. С термопистолет или епоксидно лепило трите млечноакрилни кръга един върху друг и изчакайте да изсъхнат. След това центрирайте кръговете върху вътрешната страна на акрилните венчелистчета и ги залепете заедно. След като лепилото изсъхне, центрирайте пръстена NeoPixel отгоре и нанесете лепило около него. Не забравяйте да закрепите проводниците около пръстена към задната част на парчето.

Стъпка 13: Зашийте платните ленти върху роклята

Сега поставете роклята и горната част на манекена и разберете къде искате да позиционирате лентите. Внимателно отворете шевовете в маркираната зона, както и шевовете на талията зад торбата за батерията (подплата и горен слой). Сега подайте тъканните ленти през подплатата и горния слой, така че лентите да излязат през шева на талията. Закрепете лентите с желаната дължина в правилната позиция и затворете засега само горния шев.

Стъпка 14: Интегрирайте електроди

Изрежете три квадрата от проводяща тъкан. Първото изображение показва къде трябва да поставите електродите вътре в роклята. Използвах зиг-заг бод, зашивайки квадратите върху подплатата. Електродите трябва да бъдат натиснати плътно върху голата ви кожа, за да засилят ударите на сърцето ви. В противен случай проводящата тъкан не може да улавя електрическите сигнали, преминаващи през тялото ви. Сега запоявайте тел (препоръчвам гъвкав силициев проводник) върху щракване на бутона. Подгответе общо три проводника, по един за всеки електрод. Зашийте тези закопчалки на копчетата зад подплатата с проводящия пластир от плат - между подплатата и горния слой. Важно е с помощта на проводима резба да свържете електродите с проводника и по -късно с микроконтролера. След това прекарайте всичките три проводника през роклята, докато излезете от отвореното място в кръста на шева зад брашното на батерията. За да предпазя кабелите малко повече, ги поставих в малко парче остатъчна тръбна тръба точно там, където ги заших, за да затворя отворения шев на талията. Нарежете трите проводника до желаната от вас дължина и запоявайте женски джъмпер проводник на всеки край. Това е необходимо, за да свържете електродите с платката за мониторинг на скоростта на Харт. Не забравяйте, че е важно да знаете какъв проводник се свързва с кой електрод.

Дотук добре. Роклята е почти готова.

Стъпка 15: Променете и качете кода

Сега да се върнем към софтуера и хардуера:

След като настроите своя Photon и инсталирате Particle Dev (стъпка 3), изтеглете кода на монитора за сърдечен ритъм. Ако отворите файла, ще видите две папки, едната наречена фотонна, а другата, наречена обработка.

Продължете и отворете Particle Dev и изберете File> Open… в падащото меню. Придвижете се до вашата папка с фотони и щракнете върху Отвори. От лявата страна кликнете върху WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino, за да отворите кода. Сега променете броя на светодиодите, определени в кода, на броя на светодиодите, които използвате във вашия проект.

#дефинирайте NUM_LEDS 24

За роклята използвах 24 светодиода. Можете също да промените номера на другите щифтове, ако използвате различни щифтове. Малката диаграма ви дава преглед. Ако искате да промените щифта на бутона за режим, щракнете върху файла buttons.h и променете числото 6 на щифта, който използвате.

#define MODEBUTTON 6

Ако искате, можете да добавите малък бутон към този щифт, за да превключите между режим на живо и някои записани данни за сърдечния ритъм. Това е хубава характеристика, ако роклята на манекен. След като свържете електродите към тялото си (в следващата стъпка), можете просто да отворите серийния монитор, да запишете собствените си данни и да замените числата с ударите на сърцето си във файла recordData.h.

Стъпка 16: Сглобете хардуера

Преди да запоите всички електронни компоненти върху „Perma-Proto Half-Size Breadboard“, използвайте обикновена макетна платка за първо тестване на вашата електроника. Свържете пулсомера, бутона и светодиодите към фотонните щифтове, определени в кода. Залепете електродите към тялото си, както е показано на снимката, като се уверите, че електродите съвпадат с правилните щифтове. Сега можете да отворите серийния монитор на фотоните и да получите данни за сърдечния ритъм през локалния ви WiFi.

Ако искате да видите ЕКГ диаграмата на монитора си, трябва да изтеглите Processing. В Processing отворете скицата в папката за обработка и стартирайте скицата, като щракнете върху стрелката в левия ъгъл. Ако всичко е настроено правилно, ще се отвори прозорец и ще видите дейността на сърцето си. Той помага да се движите възможно най -малко и отнема известно време, докато биосигналът стане достатъчно стабилен за чиста визуализация. За повече информация и/или отстраняване на неизправности вижте Ръководството на Sparkfun за сърдечен ритъм. Може да се наложи да промените реда в скицата, който съдържа Serial.list () [3] и да промените номера на кой порт е включен вашият сериен монитор. Ако не сте сигурни в номера, опитайте от 0 до 6.

Стъпка 17: Припой към Perma-Proto

За да свържете нашите персонализирани електроди за електронна тъкан с дъската, а не обемистите лепкави електроди, запоявайте заглавка към всеки от щифтовете RA (дясна ръка), LA (лява ръка) и RL (десен крак) на дъската.

Ако всичко работи, можете да запоите компонентите на платка perma-proto. Започнах с фотона, след това проводниците, последвани от пулсомера в крайна сметка. Вместо да запоявам трите LED проводника за постоянно върху платката, използвах три (Data, VCC и GND) мъжки проводника за свързване, за да ги свържа с LED проводниците.

5V захранваща банка като захранване работи чудесно за фотона, защото се презарежда. Можете също да го използвате за зареждане на други електронни устройства като вашия смартфон.

Стъпка 18: Свържете сърдечните си сигнали с IoT

Вече сте готови и можете да свържете сърдечната си дейност с Интернет на нещата.

Обърнете внимание, че фотонът винаги трябва да бъде свързан към безжична мрежа, в противен случай той няма да спре търсенето и кодът ви няма да работи. В бъдеща актуализация мога да го подобря, така че интернет връзката да е по избор.

Ако имате въпроси, не се колебайте да попитате. Приятно правене.

Втора награда в конкурса „Направи си сам“