TfCD - AmbiHeart: 6 стъпки (със снимки)

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

Въведение

Осъзнаването на жизнените функции на нашето тяло може да помогне при откриването на здравословни проблеми. Съвременните технологии предоставят инструменти за измерване на сърдечната честота в домашна среда. Като част от магистърския курс Advanced Concept Design (подкурс TfCD) в Техническия университет в Делфт, ние създадохме устройство за биологична обратна връзка.

Какво ти е необходимо?

1 Пулсов сензор

1 RGB LED

3 резистора (220 ома)

Arduino Uno

9V батерия

Платка

3D отпечатани кутии

Силни страни

Представянето на измерване чрез светъл цвят е по -лесно за разбиране и тълкуване от необработените числа. Може да се направи и преносим. Използването на по-малък микроконтролер и макет ще позволи да се увеличи размерът на корпуса. Нашият код използва средни стойности на сърдечната честота, но чрез малки промени в кода можете да коригирате обратната връзка към по -конкретни стойности за вашата възрастова група и здравословно състояние.

Слабости

Основната слабост е отзивчивостта на сензора за сърдечен ритъм. Отнема известно време за откриване на сърдечната честота и показване на желаната обратна връзка. Това забавяне понякога може да бъде значително и може да доведе до грешно представяне.

Стъпка 1: Подготовка на електрониката

Сензорът за сърдечен ритъм се основава на принципа на фотоплетизмографията. Той измерва промяната в обема на кръвта през всеки орган на тялото, което причинява промяна в интензитета на светлината през този орган (съдова област). В този проект времето на импулсите е по -важно. Потокът на кръвния обем се определя от скоростта на сърдечните импулси и тъй като светлината се абсорбира от кръвта, сигналните импулси са еквивалентни на сърдечния ритъм.

Първо, пулсовият сензор трябва да бъде свързан към Arduino, за да открие BPM (удари в минута). Свържете пулсовия сензор към A1. Светодиодът на платката Arduino трябва да мига в синхрон с откриването на BPM.

Второ, поставете RGB LED заедно с 3 резистора от 220 Ohm, свързани, както е показано на схематичната диаграма. свържете червения щифт към 10, зеления щифт към 6 и зеления щифт към 9.

Стъпка 2: Програмиране

Използвайте измерването на сърдечната честота, за да пулсирате светодиода на изчислената честота. Пулсът в покой е около 70 удара в минута за повечето хора. След като работи един светодиод, можете да използвате друг избледняващ с IBI. Нормалният пулс в покой за възрастни варира от 60 до 100 удара в минута. Можете да категоризирате BPM в този диапазон според вашия субект.

Тук искахме да тестваме върху почиващи хора и така категоризирахме BPM над и под този диапазон в пет категории съответно

Алармиращ (под 40) - (син)

Предупреждение (40 до 60) - (градиент от синьо до зелено)

Добър (60 до 100) - (зелен)

Предупреждение (100 до 120) - (градиент от зелено до червено)

Алармиращ (над 120) - (червен)

Логиката за категоризиране на BPM в тези категории е:

ако (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

ако (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

ако (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

ако (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

ако (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Можете да използвате приложението Processing Visualizer App, за да потвърдите пулсовия сензор и да видите как се променят BPM и IBI. Използването на визуализатора се нуждае от специални библиотеки, ако смятате, че серийният плотер не е полезен, можете да използвате тази програма, в която обработва BPM данните в четлив вход за Visualizer.

Има няколко начина за измерване на сърдечния ритъм с помощта на пулсовия сензор без предварително заредени библиотеки. Използвахме следната логика, която беше използвана в едно от подобни приложения, като използвахме пет импулса за изчисляване на сърдечния ритъм.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5;

скорост = 60000/ единичен_импулс_време;

където time1 е първата стойност на брояча на импулсите

time2 е стойността на брояча на импулсите в списъка

честотата е крайна сърдечна честота.

Стъпка 3: Моделиране и 3D печат

За удобство при измерване и безопасност на електрониката е препоръчително да се направи заграждение. Освен това предотвратява късо съединение на компонентите по време на употреба. Проектирахме издръжлива проста форма, която следва органичната естетика. Той е разделен на две части: долна с отвор за пулсовия сензор и задържащи ребра за Arduino и макет, и горна със светлинен водач, за да даде приятна визуална обратна връзка.

Стъпка 4: Електромеханичен прототип

След като сте подготвили кутиите, поставете пулсовия сензор в направляващите ребра пред отвора. Уверете се, че пръстът достига сензора и покрива напълно повърхността. За да засилите ефекта от визуалната обратна връзка, покрийте вътрешната повърхност на горния корпус с непрозрачен филм (използвахме алуминиево фолио), оставяйки отвор в средата. Това ще ограничи светлината в определен отвор. Изключете Arduino от лаптоп и свържете батерия с повече от 5V (използвахме 9V тук), за да го направите преносим. Сега поставете цялата електроника в долния корпус и затворете с горния корпус.

Стъпка 5: Тестване и отстраняване на проблеми

Сега е време да проверите резултатите! тъй като сензорът е поставен вътре, точно преди отварянето на корпуса, може да има малка промяна в чувствителността на сензора. Уверете се, че всички останали връзки са непокътнати. Ако изглежда, че нещо не е наред, тук представяме няколко случая, които да ви помогнат да се справите с него.

Възможните грешки могат да бъдат както с вход от сензора, така и с изход за RGB LED. За да отстраните неизправности със сензора, трябва да наблюдавате няколко неща. Ако сензорът открива BPM, трябва да има светодиод на платката (L) да мига в синхрон с вашия BPM. Ако не виждате мигане, проверете входния терминал на A1. Ако светлината на пулсовия сензор не свети, трябва да проверите другите два терминала (5V и GND). Серийният плотер или серийният монитор също могат да ви помогнат да се уверите, че сензорът работи.

Ако не виждате светлина върху RGB, първо трябва да проверите входния терминал (A1), защото кодът работи само ако има открит BPM. Ако всичко от сензорите изглежда добре, потърсете пренебрегваните къси съединения на макета.

Стъпка 6: Потребителско тестване

Сега, когато имате готов прототип, можете да измерите сърдечната си честота, за да получите лека обратна връзка. Въпреки че получавате информация за вашето здраве, можете да играете с различни емоции и да проверите реакцията на устройството. Може да се използва и като инструмент за медитация.