Haljina za monitor - povežite signale srca sa internetom stvari: 18 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Monitor Haljina je eksperiment u istraživanju različitih načina digitalizacije srčane aktivnosti korisnika, kao i obradi podataka.

Tri elektrode unutar haljine mjere električne signale koji prolaze kroz tijelo korisnika. Ti analogni impulsi, koji proizlaze iz mišićne aktivnosti srca, pretvaraju se u digitalne signale. Mikrokontroler zatim pali krug LED dioda ispred haljine, trepereći ljubičasto sa svakim otkucajem srca. Mikrokontroler također šalje podatke putem bežične mreže za drugu upotrebu. Podatke poslane putem bežične mreže preuzima računalo koje nadzire podatke kako bi ih animiralo. Električni signali srca sada su vidljivi na ekranu, kao i na samoj haljini.

Haljina monitora stvara besprijekoran interfejs između ljudskog tijela, odjeće i elektroničkih komponenti - digitalizira i snima naše prolazne biosignale.

Korak 1: Pregled dizajna i kola

Gornji dio haljine izrađen je od crnih i prozirnih akrilnih komada - izrezanih laserskim rezačem. Ispod prozirnog akrilnog kruga u sredini zalijepljen je NeoPixel prsten. Žice prolaze iza gornjeg dijela do trake od tkanine koja je pričvršćena na gornji dio na stražnjoj strani haljine. Traka od tkanine povezuje se s malim džepom koji drži mikrokontroler, monitor otkucaja srca i bateriju. Tri elektrode od e-tekstila ušivene su u podstavu haljine. Žice koje povezuju elektrode i mikrokontroler prolaze između dva sloja tkanine.

Korak 2: Potrošni materijal:

Materijali:

• Tkanina
• Zipper
• Žice
• Termoskupljanje
• 1/8 "Crni akril
• 1/8 "Difuzni akril
• NeoPixel prsten (24 LED diode) (Adafruit)
• Foton (čestica)
• Monitor otkucaja srca (Sparkfun)
• Biomedijalni senzorski jastučići (Sparkfun)
• Kabel senzora (Sparkfun)
• Vodljiva tkanina (Sparkfun ili Adafruit)
• 5 kopči dugmadi
• Perma-Proto ploča (Adafruit)
• Ženske + muške kratkospojne žice
• Termoskupljanje
• 5V Power Bank (Amazon)

Alati:

• Makaze
• Igla
• Thread
• Pinceta
• Lemilica
• Solder
• Hot Glue
• Heat Gun
• Mašina za šivanje
• Laserski rezač
• Hammer
• Papir
• Vladar
• Olovka

Korak 3: Photon - komplet za razvoj Wi -Fi -ja

Photon je moćan razvojni komplet za Wi-Fi koji povezuje vaš projekt s internetom stvari (IoT). Ploča je prilično mala, što je čini odličnom za IoT projekte koji se mogu nositi.

Particle, proizvođač Photona, pripremio je odličan Photon Datasheet, kao i vrlo detaljan vodič za početak rada sa svim podacima koje trebate znati za početak.

Samo preuzmite aplikaciju Particle na svoj pametni telefon i slijedite upute za povezivanje vašeg Photona na vašu Wi-Fi mrežu. Također možete preuzeti aplikaciju Particle Dev za svoje računalo ili započeti programiranje pomoću preglednika. Vratit ćemo se na Photon u koraku 15.

Korak 4: Monitor otkucaja srca

Na slici možete vidjeti ploču za mjerenje otkucaja srca, kao i kabel senzora s 3 konektora za elektrode i 3 odgovarajuća biomedicinska senzora. Budući da ćemo za našu haljinu izrađivati vlastite elektrode od provodljive tkanine, nije potrebno koristiti kabele senzora i jastučiće. Međutim, odlični su za izradu prototipova i testiranje.

Prije nego počnete, preporučujem i čitanje Sparkfun vodiča za spajanje monitora otkucaja srca. Ima mnogo detalja o tome kako radi monitor otkucaja srca i kako je potrebno rasporediti elektrode.

Korak 5: Laserski rez gornjeg dijela

Prvo sam dizajnirao 2D gornji dio pomoću Illustratora koji sam izrezao od 1/8 "crnog akrilnog lima laserskim rezačem. Budući da će krug u sredini dizajna zasvijetliti, izrezao sam odgovarajuće latice iz 1 /8 "difuzni akrilni lim. Također sam izrezao tri difuzna akrilna kruga različite veličine. Zalijepit ćemo one između latica i prstena NeoPixel za više raspršenog svjetla. U suprotnom biste na prstenu vidjeli pojedinačne LED diode.

Korak 6: Oblikovanje akrila

Nakon rezanja akrila, vrijeme je za oblikovanje i davanje trodimenzionalne forme. Možete koristiti toplinski pištolj, sušilo za kosu ili bilo šta što najbrže radi, poput plinske peći. Budite oprezni pri zagrijavanju i vruće dijelove uvijek dodirujte ručnikom. Kad počne postajati savitljiv, oblikujte ga kako želite i pričekajte da se ohladi i ponovno učvrsti.

Korak 7: Dodavanje prozirnih latica

Zalijepimo bistre akrilne latice unutar odgovarajućih izreza. Ako akrilne latice imaju tragove opekotina na rubovima, možete ih brusiti brusnim papirom. Pomiješajte dvodijelni epoksid i pažljivo nanesite ljepilo oko rubova latica. Pomaže držati komade ljepljivom trakom dok ih postavljate unutar gornjeg dijela.

Korak 8: Dizajnirajte svoju haljinu

U sljedećih nekoliko koraka dizajnirat ćemo i šivati crnu kožnu haljinu.

Tijekom rada na datoteci Illustrator već sam imao grubu ideju o dizajnu. Nakon što sam ogrnuo nešto tkanine i gornji komad oko manekena, shvatio sam pravi uzorak: haljinu s držačem za vrat s dvije strelice sprijeda i straga, kao i razdjelnim šavom u struku, džepom za bateriju straga i nevidljivim patentnim zatvaračem unutar lijevog bočnog šava. Prije rezanja vaše lijepe tkanine, uvijek je vrijedno prvo sašiti haljinu od jeftinije tkanine (koja se naziva i muslin). To vam daje priliku da prilagodite uzorak i napravite male izmjene.

Korak 9: Sašite haljinu

Sada pronađite uzorke i sašite stvarnu haljinu. Prvo sašite strelice na prednjoj i stražnjoj strani haljine. Zatim spojite dva prednja i dva zadnja dijela zajedno, kao i podstavu, držač za vrat i nevidljivi patentni zatvarač. Na kraju ćemo pričvrstiti džep za bateriju i trake (koraci 10 i 11). Još jednom sam laserskim rezačem izrezao šest traka za tkaninu. Nije potrebno, ali vam daje zaista čiste rubove koje je lakše sašiti i mnogo je brže rezati!

Korak 10: Pričvrstite zadnji džep

Izrežite kvadrat iz gornje tkanine i sašite male čičak trake na vrhu lijevog i desnog ruba. Preklopite čičak rubove i zašijte ih na unutarnju stranu džepnog kvadrata. Pronađite dobro mjesto za džep baterije (po mogućnosti na vrhu struka) i pričvrstite ga na haljinu. Prišijte donji dio džepa na haljinu, kao i odgovarajuću čičak traku s lijeve i desne strane.

Korak 11: Pripremite tkanine

Trake od tkanine na stražnjoj strani koriste se za povezivanje gornjeg dijela s haljinom i za skrivanje svih žica koje vode od džepa baterije do LED dioda na prednjoj strani. Prije šivanja dugih rubova umetnite rupicu u jednu od traka. Ovo će haljini dati čistiji izgled pri guranju žica kroz i van trake. Zatim naprijed sašite tunele od tkanine i okrenite trake naopako. Lakše je koristiti pincetu.

U sljedećem koraku provucite tri dugačke žice (dovoljno dugačke da teku od džepa baterije do LED dioda na prednjoj strani) kroz traku za ušice, vodeći žice kroz otvor kroz tunel. Označite svaku žicu na oba kraja nekom trakom kako biste znali koja je koja. Zatim zašijte trake na gornji dio kao što je prikazano na slikama.

Korak 12: Završite gornji dio

Sada lemite jednu od svoje tri žice na pin GND (uzemljenje), jednu na pin za unos podataka, a posljednju žicu na pin +5 V (napajanje). Provjerite znate li koja je žica lemljena na koji pin jer je ne možete pratiti unatrag kroz cijev. Lemiti ženski utikač na svaku od tri žice. Ne zaboravite upotrijebiti malo termoskupljanja kako biste osigurali spojeve za lemljenje koji se lako lome. Toplinskim pištoljem ili epoksidnim ljepilom tri mliječno akrilna kruga jedan na drugi i pričekajte da se osuše. Zatim centrirajte krugove na unutrašnjoj strani akrilnih latica i zalijepite ih zajedno. Nakon što se ljepilo osuši, centrirajte NeoPixel prsten na vrh i nanesite ljepilo oko njega. Ne zaboravite pričvrstiti žice oko prstena na stražnju stranu komada.

Korak 13: Zašijte tkanine na haljinu

Sada stavite haljinu i gornji dio na maneken i shvatite gdje želite postaviti trake. Pažljivo otvorite šavove u označenom području, kao i šavove struka iza vrećice za bateriju (obloga i gornji sloj). Sada umetnite trake od tkanine kroz podstavu i gornji sloj tako da trake izlaze kroz šav u struku. Zakačite trake željene dužine u pravi položaj i za sada zatvorite samo gornji šav.

Korak 14: Integrirajte elektrode

Izrežite tri kvadrata od provodljive tkanine. Prva slika prikazuje gdje morate postaviti elektrode unutar haljine. Koristila sam cik-cak ubod šivajući kvadrate na podstavu. Elektrode moraju biti čvrsto pritisnute na golu kožu kako bi ubrzale rad srca. U protivnom provodljiva tkanina ne može pokupiti električne signale koji prolaze kroz vaše tijelo. Sada lemite žicu (preporučujem fleksibilnu silikonsku žicu) na kopču za gumb. Pripremite ukupno tri žice, po jednu za svaku elektrodu. Zašijte kopče za dugmad iza podstave sa provodljivom tkaninom - između podstave i gornjeg sloja. Važno je pomoću provodnog navoja spojiti elektrode sa žicom, a kasnije i sa mikrokontrolerom. Zatim provucite sve tri žice kroz haljinu dok ne izađu s otvorenog mjesta u šavu oko struka iza baterije. Da bih malo zaštitila žice, stavila sam ih u mali komad zaostale cijevi od tkanine gdje sam ih sašila da zatvorim otvoreni šav u struku. Odrežite tri žice na željenu duljinu i zalemite žensku kratkospojnik na svaki kraj. To je potrebno za povezivanje elektroda s pločom za praćenje Hart Rate -a. Zapamtite da je važno znati koja je žica spojena na koju elektrodu.

Zasada je dobro. Haljina je skoro spremna.

Korak 15: Izmijenite i učitajte kôd

Vratimo se sada softveru i hardveru:

Nakon postavljanja vašeg Photona i instaliranja programa Particle Dev (korak 3), preuzmite kod za praćenje otkucaja srca. Ako otvorite datoteku, vidjet ćete dvije mape, jednu koja se zove foton, a drugu koja se zove obrada.

Idite naprijed i otvorite Particle Dev i odaberite File> Open… u padajućem izborniku. Idite u fasciklu sa fotonima i kliknite Otvori. Na lijevoj strani kliknite na WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino da otvorite kôd. Sada promijenite broj LED dioda definiranih u kodu u broj LED dioda koje koristite u svom projektu.

#define NUM_LEDS 24

Za haljinu sam koristila 24 LED diode. Također možete promijeniti broj ostalih pinova ako koristite različite pinove. Mali grafikon daje pregled. Ako želite promijeniti pin tipke za način rada, kliknite datoteku buttons.h i promijenite broj 6 u pin koji koristite.

#define MODEBUTTON 6

Ako želite, ovom pin -u možete dodati malo dugme za prebacivanje između načina rada uživo i nekih snimljenih podataka o otkucajima srca. Lijepo je imati haljinu na manekenu. Nakon povezivanja elektroda s tijelom (u sljedećem koraku), možete samo otvoriti serijski monitor, snimiti vlastite podatke i zamijeniti brojeve otkucajima srca u datoteci snimljeneData.h.

Korak 16: Sastavite hardver

Prije lemljenja svih elektroničkih komponenti na 'Perma-Proto pola veličine pločice' upotrijebite uobičajenu ploču za testiranje svoje elektronike. Spojite monitor otkucaja srca, dugme i LED diode na fotonske pinove definirane u kodu. Zalijepite elektrode na svoje tijelo kao što je prikazano na slici, pazeći da elektrode odgovaraju ispravnim iglama. Sada možete otvoriti serijski monitor fotona i dobiti podatke o srčanom ritmu preko vaše lokalne WiFi mreže.

Ako želite vidjeti EKG dijagram na svom monitoru, morate preuzeti Processing. U okviru Obrada otvorite skicu u mapi za obradu i pokrenite skicu klikom na strelicu u lijevom kutu. Ako je sve ispravno postavljeno, otvorit će se prozor i možete vidjeti aktivnosti svog srca. Pomaže u što je moguće manjem kretanju i potrebno je neko vrijeme da biosignal postane dovoljno stabilan za čistu vizualizaciju. Za više informacija i/ili rješavanje problema pogledajte Sparkfun -ov Vodič za praćenje otkucaja srca. Možda ćete morati promijeniti liniju na skici koja sadrži Serial.list () [3] i promijeniti broj na bilo koji port na kojem je vaš serijski monitor. Ako niste sigurni u broj, pokušajte od 0 do 6.

Korak 17: Lemljenje na Perma-Proto

Da biste povezali naše prilagođene integrirane elektrode od e-tekstila s pločom, a ne glomazne ljepljive elektrode, lemite zaglavlje na svaki od igara RA (desna ruka), LA (lijeva ruka) i RL (desna noga) na ploči.

Ako sve funkcionira, komponente možete lemiti na perma-proto ploču. Počeo sam s fotonom, zatim žice, a na kraju i monitor otkucaja srca. Umjesto da trajno lemim tri LED žice na ploču, upotrijebio sam tri (Data, VCC i GND) muške kratkospojne žice da ih povežem sa LED žicama.

Banka napajanja od 5 V kao izvor napajanja odlično funkcionira za foton jer se može puniti. Možete ga koristiti i za punjenje drugih elektroničkih uređaja poput pametnog telefona.

Korak 18: Povežite svoje srčane signale s internetom stvari

Sada ste spremni i možete povezati svoju srčanu aktivnost s internetom stvari.

Imajte na umu da foton uvijek mora biti povezan s bežičnom mrežom, u protivnom neće prestati s pretraživanjem i vaš kôd se neće pokrenuti. U budućem ažuriranju mogu ga poboljšati tako da internetska veza nije obavezna.

Ako imate pitanja, ne ustručavajte se pitati. Sretno stvaranje.

Druga nagrada na takmičenju DIY haljina