Pulssensor bärbar: 10 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:40

Projekt beskrivning

Detta projekt handlar om att designa och skapa en bärbar dator som tar hänsyn till hälsan hos användaren som kommer att bära den.

Dess mål är att fungera som ett exoskelet som har som funktion att koppla av och lugna användaren under en period av ångest eller stressade situationer genom att avge vibrationer i de tryckpunkter vi har på kroppen.

Vibrationsmotorn kommer att vara på medan den fotoplethysmografiska pulssensorn under en tid tar emot en förhöjd ring av accelererade hårda pulsationer. När pulsfrekvensen minskar, vilket innebär att användaren har lugnat ner sig, avbryts vibrationerna.

En kort reflektion som avslutning

Tack vare detta projekt har vi kunnat tillämpa en del av den kunskap som förvärvats i klassövningarna, där vi arbetar på flera elektriska kretsar med olika sensorer och motorer i ett verkligt fall: en bärbar dator som slappnar av användaren under en period av ångest eller stressade situationer.

Med det här projektet har vi inte bara utvecklat den kreativa delen när vi utformat beskyddaren och sytt den, utan också ingenjörsgrenen, och vi blandade dem alla tillsammans i ett enda projekt.

Vi praktiserade också den elektriska kunskapen när vi skapar den elektriska kretsen på protoboardet och överför den till LilyPad Arduino -lödning av komponenterna.

Tillbehör

Fotoplethysmografisk pulssensor (analog ingång)

Pulssensorn är en plug-and-play pulssensor för Arduino. Sensorn har två sidor, på ena sidan placeras lysdioden tillsammans med en sensor för omgivande ljus och på den andra sidan finns det en del kretsar. Detta ansvarar för förstärkning och brusreducering. Lysdioden på sensorns framsida är placerad över en ven i vår människokropp.

Denna LED avger ljus som faller direkt på venen. Venerna kommer att ha blodflöde inuti dem bara när hjärtat pumpar, så om vi övervakar blodflödet kan vi också övervaka hjärtslag. Om blodflödet detekteras, tar sensorn för omgivande ljus upp mer ljus eftersom det kommer att reflekteras av blodet, denna mindre förändring i mottaget ljus analyseras över tiden för att bestämma våra hjärtslag.

Den har tre ledningar: den första är ansluten till systemets jord, den andra +5V matningsspänning och den tredje är den pulserande utsignalen.

I projektet används en pulssensor. Den placeras under handleden så att den kan upptäcka de hårda pulsationerna.

Vibrationsmotor (analog utgång)

Denna komponent är en likströmsmotor som vibrerar när den tar emot en signal. När den inte tar emot den längre stannar den.

I projektet används tre vibrationsmotorer för att lugna ner användaren genom tre olika avkopplande punkter på handleden och handen.

Arduino Uno

Arduino Uno är en micro-controller med öppen källkod och utvecklad kort av Arduino.cc. Boardet är utrustat med uppsättningar digitala och analoga ingångar/utgångar (I/O). Den har också 14 digitala stift, 6 analoga stift och är programmerbar med Arduino IDE (Integrated Development Environment) via en USB -kabel av typ B.

Elektrisk kabel

Elektriska ledningar är ledare som överför elektricitet från en plats till en annan.

I projektet använde vi dem för att ansluta den elektriska kretsen som svetsats på bakelitplattan till Arduino -stiften.

Andra material:

- Armband

- Svart tråd

- Svart färg

- Tyg

Verktyg:

- Svetsare

- Sax

- Nålar

- Skyltdocka i kartong

Steg 1:

Först gjorde vi den elektriska kretsen med ett protoboard så att vi kunde definiera hur vi ville att kretsen skulle vara för vilka komponenter vi ville använda.

Steg 2:

Sedan gjorde vi den sista kretsen vi skulle sätta in i skyltdockan genom att lödda komponenterna med hjälp av en tennlödning. Kretsen ska se ut som fotograferingen ovan.

Varje kabel måste anslutas till motsvarande port i Arduino Uno och det rekommenderas att täcka den elektriska delen av ledningarna för att undvika kortslutning med isoleringstejp.

Steg 3:

Vi programmerade koden med Arduino -programvaran och laddade den till Arduino med en USB -kabel.

// buffert för att filtrera de låga frekvenserna#definiera BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

// hjärtslagalgoritm

#define THRESHOLD 4 // detekteringströskel osignerad lång t; // senast upptäckta hjärtslagflöde lastData; int lastBpm;

void setup () {

// initiera seriell kommunikation med 9600 bitar per sekund: Serial.begin (9600); pinMode (6, OUTPUT); // deklarera vibratorn 1 pinMode (11, OUTPUT); // deklarera vibratorn 2 pinMode (9, OUTPUT); // deklarera vibratorn 3}

void loop () {

// läs och bearbeta ingången från sensorn på analog pin 0: float processorData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println(processedData); // kommentera detta för att använda seriell plotter

om (processorData> THRESHOLD) // över detta värde anses vara ett hjärtslag

{if (lastData <THRESHOLD) // första gången vi överskrider tröskeln beräknar vi BPM {int bpm = 60000 /(millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("Nytt hjärtslag:"); Serial.print (bpm); // visa bpms Serial.println ("bpm") på skärmen;

om (bpm> = 95) {// om bpm är högre än 95 eller 95 …

analogWrite (6, 222); // vibrator 1 vibrerar

analogWrite (11, 222); // vibrator 2 vibrerar analogWrite (9, 222); // vibrator 3 vibrerar} annars {// om inte (bpm är lägre än 95) … analogWrite (6, 0); // vibrator 1 vibrerar inte analogWrite (11, 0); // vibrator 2 vibrerar inte analogWrite (9, 0); // vibrator 3 vibrerar inte}} lastBpm = bpm; t = millis (); }} lastData = processorData; fördröjning (10); }

float processData (int val)

{buf [bPos] = (float) val; bPos ++; om (bPos> = BSIZE) {bPos = 0; } flytande medelvärde = 0; för (int i = 0; i <BSIZE; i ++) {genomsnitt+= buf ; } return (float) val - genomsnitt / (float) BSIZE; }

Steg 4:

Under designprocessen var vi tvungna att ta hänsyn till platsen för tryckpunkterna i kroppen för att veta var vibrationsmotorerna måste placeras, och vi valde tre av dem.

Steg 5:

För att få det bärbara färgade vi först armbandet av köttfärg med svart färg enligt produktens instruktioner.

Steg 6:

När vi väl hade armbandet gjorde vi fyra hål i kartongens skyltdocka. Tre av dem gjordes för att extrahera de tre vibrationsmotorer vi använde i den elektriska kretsen och den sista gjordes för att placera pulssensorn på skyltdockans handled. Bortsett från det gjorde vi också ett litet snitt på armbandet för att göra den sista sensorn synlig.

Steg 7:

Senare gjorde vi ett sista hål på kartongens undersida för att ansluta och koppla bort USB -kabeln från datorn till Arduino -kortet för att driva kretsen. Vi gjorde ett sista test för att kontrollera att allt fungerade bra.

Steg 8:

För att ge vår produkt en mer anpassningsbar design, ritar vi och skär en cirkel i granatfärg där vi sedan sydde några linjer för att representera de elektriska hjärtslag.

Steg 9:

Slutligen, när det svarta armbandet täckte vibrationsmotorerna, klippte vi och sydde tre små hjärtan på bärbara för att veta deras plats.