TfCD - AmbiHeart: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Johdanto

Tietoisuus kehomme elintoiminnoista voi auttaa havaitsemaan terveysongelmia. Nykyinen tekniikka tarjoaa työkaluja sykkeen mittaamiseen kotona. Osana Delftin teknillisen yliopiston Advanced Concept Design (alakurssi TfCD) -maisterikurssia loimme bio-palautelaitteen.

Mitä tarvitset?

1 Pulssianturi

1 RGB -LED

3 vastusta (220 ohmia)

Arduino Uno

9V akku

Leipälauta

3D -painetut kotelot

Vahvuudet

Mittauksen esittäminen vaalealla värillä on helpompi ymmärtää ja tulkita kuin raakaluvut. Se voitaisiin myös tehdä kannettavaksi. Pienemmän mikro-ohjaimen ja leipälevyn käyttö lisää kotelon kokoa. Koodimme käyttää sykkeen keskiarvoja, mutta pienillä muutoksilla koodissa voit säätää palautetta ikäryhmäsi ja terveydentilasi tarkempiin arvoihin.

Heikkoudet

Suurin heikkous on sykesensorin herkkyys. Sydämen sykkeen havaitseminen ja halutun palautteen näyttäminen kestää jonkin aikaa. Tämä viive voi joskus olla merkittävä ja johtaa väärään suoritukseen.

Vaihe 1: Elektroniikan valmistelu

Sykesensori perustuu valokuvapletysmografian periaatteeseen. Se mittaa minkä tahansa kehon elimen kautta tapahtuvan veren tilavuuden muutoksen, mikä aiheuttaa valon voimakkuuden muutoksen kyseisen elimen (verisuonialueen) kautta. Tässä projektissa pulssien ajoitus on tärkeämpää. Veren tilavuusvirta määräytyy sykepulssien nopeuden perusteella, ja koska veri absorboi valon, signaalipulssit vastaavat sydämen sykettä.

Ensinnäkin pulssianturi on yhdistettävä Arduinoon BPM: n (lyöntiä minuutissa) havaitsemiseksi. Liitä pulssianturi A1: een. Arduino -kortin merkkivalon pitäisi vilkkua synkronoituna BPM: n havaitsemisen kanssa.

Toiseksi, aseta RGB -LED ja 3 220 ohmin vastuksia kytkettyinä kaavion mukaisesti. liitä punainen nasta 10, vihreä nasta 6 ja vihreä nasta 9.

Vaihe 2: Ohjelmointi

Käytä sykemittausta LED -valon sykkimiseen lasketulla taajuudella. Leposyke on useimmilla noin 70 lyöntiä minuutissa. Kun yksi LED -valo toimii, voit käyttää toista häipymistä IBI: n kanssa. Aikuisten normaali levossa oleva syke on 60-100 lyöntiä minuutissa. Voit luokitella BPM: n tällä alueella testikohteen mukaan.

Täällä halusimme testata lepääviä ihmisiä ja luokittelimme BPM: n tämän alueen ylä- ja alapuolelle viiteen luokkaan

Hälyttävä (alle 40) - (sininen)

Varoitus (40-60) - (kaltevuus sinisestä vihreään)

Hyvä (60-100) - (vihreä)

Varoitus (100-120) - (kaltevuus vihreästä punaiseen)

Hälyttävä (yli 120) - (punainen)

Logiikka BPM: n luokittelemiseksi näihin luokkiin on seuraava:

jos (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

jos (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

jos (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

jos (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

jos (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Processing Visualizer -sovelluksen avulla voit vahvistaa pulssianturin ja nähdä, kuinka BPM ja IBI muuttuvat. Visualisaattorin käyttäminen vaatii erityisiä kirjastoja, jos sarjapiirrosta ei ole apua, voit käyttää tätä ohjelmaa, jossa BPM -tiedot käsitellään Visualizerin luettavaksi syötteeksi.

On useita tapoja mitata sykettä käyttämällä pulssianturia ilman esiladattuja kirjastoja. Käytimme seuraavaa logiikkaa, jota käytettiin yhdessä vastaavassa sovelluksessa, käyttämällä viittä pulssia laskemaan syke.

Viisi_aika_aika = aika2-aika1;

Single_pulse_time = Viisi_aikaa /5;

rate = 60000/ Single_pulse_time;

jossa aika1 on ensimmäinen pulssilaskurin arvo

aika2 on luettelon pulssilaskurin arvo

syke on lopullinen syke.

Vaihe 3: Mallinnus ja 3D -tulostus

Mittauksen mukavuuden ja elektroniikan turvallisuuden vuoksi on suositeltavaa tehdä kotelo. Lisäksi se estää osien oikosulun käytön aikana. Suunnittelimme helposti pidettävän muodon, joka noudattaa orgaanista estetiikkaa. Se on jaettu kahteen osaan: pohja, jossa on reikä pulssianturille ja kiinnitysrivat Arduinolle ja leipälevylle, ja yläosa, jossa on valo -ohjain, joka antaa mukavan visuaalisen palautteen.

Vaihe 4: Sähkömekaaninen prototyyppi

Kun kotelot ovat valmiit, aseta pulssianturi reiän edessä oleviin ohjausrimoihin. Varmista, että sormi ulottuu anturiin ja peittää pinnan kokonaan. Visuaalisen palautteen tehostamiseksi peitä yläkotelon sisäpinta läpinäkymättömällä kalvolla (käytimme alumiinifoliota) jättäen aukon keskelle. Se rajoittaa valon tiettyyn aukkoon. Irrota Arduino kannettavasta tietokoneesta ja kytke yli 5 V: n akku (käytimme täällä 9 V), jotta se olisi kannettava. Aseta nyt kaikki elektroniikka alempaan koteloon ja sulje yläkotelo.

Vaihe 5: Testaus ja vianmääritys

Nyt on aika tarkistaa tulokset! koska anturi on sijoitettu sisälle, juuri ennen kotelon avaamista, anturin herkkyys voi muuttua vain vähän. Varmista, että kaikki muut liitännät ovat ehjät. Jos se näyttää olevan jotain vialla, tässä esittelemme muutamia tapauksia, jotka auttavat sinua käsittelemään sitä.

Mahdolliset virheet voivat johtua joko anturin tulosta tai RGB -LED -lähdöstä. Anturin vianmäärityksessä on huomioitava muutama asia. Jos anturi havaitsee BPM: n, piirilevyn LED -valon (L) pitäisi vilkkua synkronoituna BPM: n kanssa. Jos et näe vilkkumista, tarkista tuloliitin A1: stä. Jos pulssianturin valo ei pala, sinun on tarkistettava kaksi muuta liitintä (5V ja GND). Sarjaplotteri tai sarjamonitori voi myös auttaa sinua varmistamaan, että anturi toimii.

Jos et näe RGB: n valoa, sinun on ensin tarkistettava tuloliitin (A1), koska koodi toimii vain, jos BPM havaitaan. Jos kaikki antureista näyttää hyvältä, etsi ohitettuja oikosulkuja leipälevyltä.

Vaihe 6: Käyttäjätestaus

Nyt kun sinulla on valmis prototyyppi, voit mitata sykkeesi saadaksesi kevyttä palautetta. Vaikka saat tietoa terveydestäsi, voit leikkiä eri tunteilla ja tarkistaa laitteen vastauksen. Sitä voidaan käyttää myös meditaatiovälineenä.