Andas lätt ångest med pulsmätare: 18 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

I och med att världen blir upptagen befinner sig alla i en allt mer stressig miljö. Studenter har en ännu högre risk för stress och ångest. Examinationer är särskilt stressiga perioder för studenter, och smartklockor med inställningar för andningsträning får vanligtvis inte användas under tentamen, eftersom de också kan sms: a och ansluta till internet.

"Andas ljus" är en förenklad ångestcentrerad enhet som inte har internetuppkoppling och kommer att välkomnas vid tentor. Denna enhet är inte användarspecifik, vilket gör att den enkelt kan anpassas till alla som behöver ångestkontroll. Genom att använda en serie med fyra NeoPixel -lysdioder kan användaren följa stegen för att utföra andningsövningar och även spåra deras puls före och efter övningarna för att avgöra om deras stressnivåer sänks.

Steg 1: Material och verktyg som behövs

Material:

1. Adafruit Flora ($ 14,95)
2. Brödbräda ($ 5,00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7,95)
4. PulseSensor ($ 25,00)
5. Alligator Clips ($ 3,95)
6. Breadboard Jumper Wires ($ 3,95)
7. Litiumjonpolymerbatteri ($ 9,95)
8. 220 Ohm motstånd ($ 6,28)
9. Tryckknapp ($ 5,99)
10. Blandade Legos ($ 10- $ 40) (Obs! Du behöver inte många Legos)

Total kostnad: ($ 94-$ 124)

Verktyg:

1. Arduino -programvara (GRATIS) - Obligatorisk
2. Needle Nose Tang (~ $ 6) eller Cuticle Cutters (~ $ 4)- Rekommenderas
3. Lödkit/material (~ $ 11)- Valfritt

Total kostnad: ($ 15-17)

Steg 2: Förberedelse

Innan du påbörjar projektet och använder ovanstående material är det viktigt att utveckla god bakgrundskunskap om vad som används.

Adafruit Flora

Adafruit Flora är en liten, enkel och kraftfull mikrokontroller som är användbar för både nybörjare och experter. Den är väldigt liten (bara något större än en fjärdedel) och bärbar! Bilden ovan visar pinout -diagrammet för Adafruit Flora. För mer information om Flora, besök följande länk:

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

Adafruit NeoPixels

NeoPixels från Adafruit är individuellt adresserbara RGB -lysdioder som är utformade speciellt för bärbara enheter. NeoPixels är kedjbara, vilket innebär att du bara behöver en stiftanslutning till mikrokontrollern för att ansluta så många lysdioder som du vill. De kan kodas för i Arduino, men kräver lite övning, forskning och exempelhjälp online för att bli bekant och få NeoPixels att fungera som du vill att de ska göra. De olika stegen i följande länk är till stor hjälp eftersom den informerar dig om hur NeoPixels fungerar och ger kodningstips och exempel med Arduino.

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

PulseSensor

PulseSensor är en plug and play -pulssensor för Arduino för att samla live -pulsdata för en mängd olika projekt som den här! Biblioteket som kan laddas ner till Arduino (kommer att visas nedan inom kort) har exempelkoder som hjälper dig att bli en snabb expert med att implementera PulseSensor i ett projekt. Följande länk visar ytterligare information för PulseSensor och beskriver exempel på miniprojekt för att komma igång personer.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Arduino bibliotek

För att koden ska kunna kommunicera med Flora för vissa funktioner och kommandon måste följande bibliotek installeras i Arduino för de olika elektriska komponenterna. Använd antingen den här länken eller den i avsnittet "Intro och förbrukningsmaterial" för att ladda ner programvaran

1. PulseSensor lekplats

   (Obs! Arduino -filen med "PulseSensor_BPM" -exempel var till hjälp för att skapa koden för Andas ljus)

2. Adafruit NeoPixel -bibliotek

   (Obs! "Strandtest" -exemplet Arduino -fil var till hjälp för att skapa koden för Andas ljus)

(Obs! Mer information om hur du installerar bibliotek finns på följande länk:

GitHub

GitHub är en kraftfull plattform som gör det möjligt för personer att bygga och dela programvara tillsammans. Koden som skapats för Andas ljus delas via GitHub och kan nås här. Det kommer också att refereras senare i instruktionsboken under steg 14. Arduino -biblioteken och ovan nämnda exempel som är nödvändiga för projektet kan också nås via följande GitHub -länkar.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

För mer information om vad GitHub är och varför det är användbart, titta på den här videon.

Steg 3: Säkerhet

När du hanterar någon elektrisk krets, inklusive den som du kommer att skapa i detta projekt, är det viktigt att förstå och följa alla elektriska säkerhetsprotokoll för att hålla ditt projekt säkert och se till att du inte blir chockad. Följande lista beskriver några enkla steg att följa.

1. Låt INTE Flora vara ansluten till datorn när du flyttar och kopplar ledningar till kretsen.
2. När du rör vid trådar eller andra metallkomponenter i kretsen, se till att strömmen är AV för att undvika att ström flyter genom kroppen.
3. Förvara vätskor, mat och allt annat som kan spillas bort från din krets.
4. Kontrollera om det finns några elektriska ledningar varje gång innan du slår på strömmen.

VARNING:

Detta är INTE en medicinsk utrustning och bör inte användas i någon klinisk miljö för att förlita sig på exakta pulsmätningar. Gå till din läkare om du vill ha exakta pulsdata. Detta är helt enkelt ett verktyg för att hjälpa personer att lindra stress och bör inte användas för att diagnostisera något tillstånd.

Steg 4: Tips och tips

Nedan följer några tips och tips att tänka på när du bygger andas ljus.

Felsökningsstrategier

1. Om koden inte fungerar korrekt, dela upp de olika funktionerna/kodavsnitten och testa dem för att avgöra var problemet är.
2. Innan du hoppar in med koden och projektet, använd exempelkoder som anges i Arduino Libraries för PulseSensor och NeoPixels för att säkerställa att enheterna fungerar korrekt.
3. Se till att PulseSensor har en tät och säker anslutning innan du samlar in data för att ta bort potentiella rörelseartefakter.
4. Använd kablar med samma färg när du ansluter till samma portar för att undvika förvirring.
5. Använd små bygelkablar för att säkra kablarna så att de inte tappar anslutningen när enheten rör sig.
6. Om du har tillgång till ett lödkolv, överväg att använda det för att säkra trådanslutningar som kanske inte fungerar bra.

Insikter

• För att spara tid, testa med krokodilklämmor för prototyper innan du använder ledningar.

• För att spara tid och frustration, sträck ut trådarna för att skapa en stadig och konstant anslutning till varje NeoPixel.

  Lego är också mycket hjälpsamma för att säkra Flora och batteripaket

Steg 5: Montering Del 1a

Börja med att använda en krokodilklämma för att ansluta #6 -porten på FLORA. Använd sedan ett annat alligatorklipp för att ansluta GND -porten. Gör samma sak med VBATT -porten på FLORA.

Steg 6: Montering Del 1b

Anslut nu krokodilklämman som är ansluten till 6 -porten till pilen inåt på NeoPixel. Anslut GND-portklämman till (-) på NeoPixel och VBATT-portklämman till (+) på NeoPixel.

Vi använde detta upplägg för att testa varje NeoPixel för att se om det fungerade med hjälp av instruktionerna från NeoPixel Adafruit -sidan.

Steg 7: Montering Del 2

När du har bekräftat att var och en av NeoPixels är funktionella kan du börja bygga Breathe Light!

Börja med att ansluta kablar till FLORA på VBATT, #12, #6, GND och #10. För att undvika förvirring, välj färger som motsvarar var och en av portarna. Vi kommer att ansluta dem till brödbrädan i efterföljande steg.

Steg 8: Montering Del 3

Därefter börjar vi göra kedjan av NeoPixels. Precis som i det första steget kommer vi så småningom att ansluta (+) till VBATT-porten, (-) till GND-porten, och pilarna visar signalflödets riktning i NeoPixels linje. Jag började med den sista och arbetade mig upp.

Lägg först till ledningarna i NeoPixels i motsvarande färger. På bilden kan du se att vi använde vitt för VBATT, grönt för GND och gult för signalen från port #6. Använd nåltången för att verkligen linda tråden runt de små hålen. Du kan också använda cuticle cutters om du inte har nåltång lätt tillgänglig.

(De små röda trådarna i bakgrunden kommer att förklaras i efterföljande steg. Oroa dig inte för dem nu.)

Steg 9: Montering Del 4

Lägg till kablar till de andra NeoPixels precis som den första. Se till att pilarna pekar från port #6 på FLORA till botten av kedjan.

Anslut sedan var och en av de vita trådarna till (+) stiften på brödbrädet och de gröna trådarna till (-) stiften på brödbrädet. Se till att anslutningarna har en viss spänning för att säkra trådarna.

Steg 10: Montering Del 5

Anslut nu den gröna ledningen från GND till toppen av (-) stiften. Anslut den vita ledningen från VBATT -porten till (+) stiften på brödbrädan och anslut den #6 gula tråden till början av din NeoPixel -kedja.

Den lila tråden och den röda tråden kommer att anslutas senare.

(De röda trådarna nära botten hjälper till att skapa spänning mellan de gula signalkablarna mellan NeoPixels, men du kanske inte behöver dem beroende på hur täta anslutningarna är)

Steg 11: Montering Del 6

Därefter ansluter vi knappen till vår brödbräda. Detta kommer att starta pulsmätningarna och andningsövningen!

Placera knappen som på bilden. Använd sedan en vit tråd för att ansluta den övre knappstiftet till (+). Placera 220 ohm motståndet mellan bottenstiftet på samma sida och (-) stiften. Anslut slutligen den röda ledningen #10 till knappstiftet längst ned till höger.

Steg 12: Montering Steg 7

Nu kommer vi att ansluta pulssensorn! Anslut den röda sensorkabeln till (+) stiften på brödbrädan och den svarta sensorkabeln till (-) stiften. Lägg sedan den lila sensortråden och den lila tråden som kommer från #12 -porten i samma rad för att ansluta dem.

Steg 13: Montering Steg 8

Med olika Legos, bygg en plattform för FLORA att sitta på och lite hålrum för litiumbatteriet. Se till att FLORA har en viss spänning för att de gula trådarna ska anslutas ordentligt. För att göra detta använde vi de gula legon som syns på bilden ovan.

Lego -plattformen kommer att variera i storlek beroende på storleken på din brödbräda, men se till att FLORA kan sitta platt, att det finns en viss spänning med de gula signalkablarna och att det finns ett hålrum för att sätta i batteripaketet.

Steg 14: Montering Steg 9

För att avsluta monteringen, lägg till Lego -plattformen med FLORA bredvid brödbrädan. Anslut batteriet till FLORA.

Steg 15: Montering Steg 10: Ladda upp koden och avsluta monteringen

Det sista steget är att ladda upp den här koden till Breathe Light. Efter att koden har laddats upp ska Breathe Light fungera portabelt när ON -omkopplaren är aktiverad i mitten av FLORA!

Hur får man kod från GitHub till Flora

1. Använd länken ovan för att komma till GitHub -webbplatsen.

2. Klicka på "Klona eller ladda ner"

   Klicka på "Ladda ner ZIP"

3. Spara den nedladdade zip -filen till önskad plats på din dator.
4. Öppna filen "Breathe_Light_V3.0" i Arduino.
5. Under "Verktyg" på den övre Arduino -baren, gå till "Board:" och välj "Adafruit Flora"
6. Slutligen (med Flora ansluten till din dator), klicka på "Ladda upp" (högerpilen högst upp på skärmen)

När ovanstående steg har slutförts bör koden laddas upp till Flora. Flora kan kopplas bort från datorn och Breathe Light är redo att användas!

Steg 16: Montering Steg 11: Kodförklaring

Så här gör koden:

Först samlar koden in ämnets initiala hjärtfrekvens med hjälp av en PulseSensor och visar den genom fyra individuella NeoPixels som ligger på en rad. Baserat på vilken hjärtfrekvens som detekteras kommer en viss serie lysdioder/färger att visas. Om pulsen till exempel är 76 kommer det att finnas 3 NeoPixels som lyser upp i blått. Dessa färger/trösklar ges till motivet via ett klistermärke på enheten (sett ovan) så att de vet vad deras puls är.

Efter att pulsen har detekterats går den igenom en ångestövning som hjälper till med djup, långsam inandning och utandning. I början av denna övning är alla fyra lysdioderna gröna. När övningen pågår blir lysdioderna blåa en efter en vilket motsvarar när motivet ska andas in. När alla fyra lysdioderna är tända är motivet att hålla andan och när lysdioderna återgår till grönt kan de långsamt andas ut. Efter att ångestövningen har utförts kommer koden igen att upptäcka och visa personens puls igen för att avgöra om de kunde lugna ner sig.

Steg 17: Kretsschema

Detta kretsschema gjordes i EAGLE. Allt inom den stora rektangeln är Adafruit FLORA -mikroprocessorn. Den har mycket detaljer, men som helhet finns den i rektangeln. Alla komponenter som vi har lagt till i FLORA är under den stora rektangeln.

De 4 neopixlarna kan ses anslutna till D6* FLORA -utgången. Knappen är ansluten till IO10*, och pulssensorn är ansluten till FLORA via IO12* -porten.

Steg 18: Ytterligare idéer

Det finns många sätt på vilket Breathe Light kan tas vidare, och här är några förslag.

• Gör det bärbart: Använd ett pannband eller klockmanschett (som den här) och använd ledande tråd för att göra alla trådanslutningar.
• Lägg till till angstExercise () -funktionen för att skapa en mer visuellt tilltalande andningsövning (som att lägga till fler färger).
• Ersätt de enskilda NeoPixels med en NeoPixel Ring eller en NeoPixel Array för att lägga till fler lysdioder och för att öka funktionerna för både heartRateDisplay () och angstExercise () funktioner.