TfCD - AmbiHeart: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Introduktion

Medvetenhet om vår kropps vitala funktioner kan hjälpa till att upptäcka hälsoproblem. Nuvarande teknik ger verktyg för att mäta pulsen i hemmet. Som en del av masterkursen Advanced Concept Design (underkurs TfCD) vid Technical University of Delft skapade vi en bio-feedback-enhet.

Vad behöver du?

1 Pulssensor

1 RGB LED

3 motstånd (220 Ohm)

Arduino Uno

9V batteri

Bakbord

3D -tryckta höljen

Styrkor

Att presentera mätning med en ljus färg är enklare att förstå och tolka än råa tal. Det kan också göras bärbart. Om du använder mindre mikrokontroller och brödbräda kan du öka kapslingens storlek. Vår kod använder medelvärden för hjärtfrekvensen men genom små ändringar i koden kan du justera feedbacken till mer specifika värden för din åldersgrupp och hälsotillstånd.

Svagheter

Den största svagheten är reaktionen hos pulssensorn. Det tar lite tid att upptäcka pulsen och visa önskad feedback. Förseningen kan ibland vara betydande och kan leda till fel prestanda.

Steg 1: Förbereda elektronik

Hjärtslagssensorn är baserad på principen för fotoplethysmografi. Det mäter förändringen i blodvolym genom något organ i kroppen som orsakar en förändring i ljusintensiteten genom det organet (en kärlregion). I detta projekt är tidpunkten för pulserna viktigare. Flödet av blodvolym bestäms av hjärtpulshastigheten och eftersom ljus absorberas av blod är signalpulserna ekvivalenta med hjärtslaget.

För det första ska pulssensorn anslutas till Arduino för att detektera BPM (slag per minut). Anslut pulssensorn till A1. Lysdioden på Arduino -kortet borde blinka synkroniserat med upptäckten av BPM.

För det andra, placera en RGB -LED tillsammans med 3 motstånd på 220 Ohm anslutna enligt det schematiska diagrammet. anslut den röda stiftet till 10, den gröna stiftet till 6 och den gröna stiftet till 9.

Steg 2: Programmering

Använd pulsmätningen för att pulsera lysdioden med den beräknade frekvensen. Vilopuls är runt 70 slag per minut för de flesta. När du har en LED som fungerar kan du använda en annan blekning med IBI. En normal vilopuls för vuxna varierar från 60 till 100 slag i minuten. Du kan kategorisera BPM över detta intervall beroende på ditt testämne.

Här ville vi testa på vilande personer och kategoriserade därför BPM över och under detta intervall i fem kategorier i enlighet därmed

Alarmerande (under 40) - (blå)

Varning (40 till 60) - (lutning från blått till grönt)

Bra (60 till 100) - (grönt)

Varning (100 till 120) - (lutning från grönt till rött)

Alarmerande (över 120) - (röd)

Logiken för att kategorisera BPM i dessa kategorier är:

om (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

om (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

om (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

om (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

om (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Du kan använda Processing Visualizer App för att validera pulssensorn och se hur BPM och IBI ändras. Om du använder visualiseraren behöver speciella bibliotek, om du tycker att seriell plotter inte är till hjälp kan du använda det här programmet, där processer av BPM -data görs till en läsbar ingång för Visualizer.

Det finns flera sätt att mäta hjärtslag med pulssensorn utan förinstallerade bibliotek. Vi använde följande logik, som användes i en av liknande applikationer, med fem pulser för att beräkna hjärtslaget.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5;

rate = 60000/ Single_pulse_time;

där time1 är första pulsräknarens värde

time2 är listpulsräknarens värde

frekvensen är den sista pulsen.

Steg 3: Modellering och 3D -utskrift

För mätningskomfort och säkerhet för elektronik är det lämpligt att göra ett hölje. Dessutom förhindrar det att komponenterna kortsluts under användningen. Vi designade en hållbar enkel form som följer den organiska estetiken. Den är uppdelad i två delar: botten med hål för pulssensorn och hållarribbor för Arduino och brödbräda, och en översta med en ljusguide för att ge en fin visuell återkoppling.

Steg 4: Elektromekanisk prototyp

När du har kapslingarna klara placerar du pulssensorn i styrribborna framför hålet. Se till att fingret når sensorn och täcker ytan helt. För att förbättra effekten av den visuella återkopplingen, täck över den inre ytan på topphöljet med en ogenomskinlig film (vi använde aluminiumfolie) och lämna en öppning i mitten. Det kommer att begränsa ljuset till en specifik öppning. Koppla bort Arduino från bärbar dator och anslut ett batteri på mer än 5V (vi använde 9V här) för att göra den bärbar. Placera nu all elektronik i bottenhöljet och stäng med det övre höljet.

Steg 5: Testning och felsökning

Nu är det dags att korskontrollera resultaten! eftersom sensorn har placerats inuti, strax innan höljesöppningen, kan det bli liten förändring av sensorns känslighet. Se till att alla andra anslutningar är intakta. Om det verkar vara något fel, presenterar vi här få fall som hjälper dig att hantera det.

De möjliga felen kan vara antingen med ingång från sensor eller utgång för RGB LED. För att felsöka med sensor är det få saker du måste observera. Om sensorn upptäcker BPM bör det finnas en lysdiod på kortet (L) blinkar i synkronisering med din BPM. Om du inte ser en blinkning, kontrollera ingångsterminalen på A1. Om lampan på pulssensorn inte lyser måste du kontrollera de andra två terminalerna (5V och GND). Seriell plotter eller seriell bildskärm kan också hjälpa dig att se till att sensorn fungerar.

Om du inte ser något ljus på RGB måste du först kontrollera ingångsterminalen (A1) eftersom koden bara fungerar om det upptäcks en BPM. Om allt från sensorer verkar bra, leta efter de förbisedda kortslutningarna på brödbrädan.

Steg 6: Användartestning

Nu när du har en färdig prototyp kan du mäta din puls för att få lätt feedback. Trots att du får information om din hälsa kan du leka med olika känslor och kontrollera enhetens svar. Det kan också användas som meditationsverktyg.