TfCD - AmbiHeart: 6 koraka (sa slikama)

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

Uvod

Svijest o vitalnim funkcijama našeg tijela može pomoći u otkrivanju zdravstvenih problema. Trenutna tehnologija pruža alate za mjerenje pulsa u domaćem okruženju. Kao dio master kursa Napredni konceptualni dizajn (podpredmet TfCD) na Tehničkom univerzitetu u Delftu, stvorili smo uređaj za bio-povratnu informaciju.

Šta ti treba?

1 Senzor pulsa

1 RGB LED

3 otpornika (220 ohma)

Arduino Uno

9V baterija

Breadboard

3D štampana kućišta

Prednosti

Predstavljanje mjerenja svjetlom bojom jednostavnije je za razumijevanje i tumačenje od sirovih brojeva. Takođe se može učiniti prenosivim. Korištenje manjeg mikrokontrolera i matične ploče omogućit će povećanje veličine kućišta. Naš kôd koristi prosječne vrijednosti otkucaja srca, ali malim promjenama u kodu možete prilagoditi povratne informacije specifičnijim vrijednostima za vašu dobnu skupinu i zdravstveno stanje.

Slabosti

Glavna slabost je osjetljivost senzora brzine otkucaja srca. Potrebno je neko vrijeme da se otkrije broj otkucaja srca i pokaže željena povratna informacija. To kašnjenje ponekad može biti značajno i može dovesti do pogrešnih performansi.

Korak 1: Priprema elektronike

Senzor otkucaja srca zasnovan je na principu foto pletizmografije. Mjeri promjenu volumena krvi kroz bilo koji organ u tijelu što uzrokuje promjenu intenziteta svjetlosti kroz taj organ (vaskularno područje). U ovom projektu, vrijeme pulsiranja je važnije. Protok volumena krvi ovisi o brzini srčanih impulsa, a budući da krv apsorbira svjetlost, signalni impulsi su ekvivalentni otkucajima srca.

Prvo, senzor pulsa treba spojiti na Arduino radi otkrivanja BPM -a (otkucaja u minuti). Priključite senzor pulsa na A1. LED dioda na Arduino ploči trebala bi treperiti sinkronizirano s otkrivanjem BPM -a.

Drugo, postavite RGB LED zajedno sa 3 otpornika od 220 Ohma spojena kako je prikazano na shematskom dijagramu. spojite crvenu iglu na 10, zelenu iglu na 6 i zelenu iglu na 9.

Korak 2: Programiranje

Pomoću mjerenja pulsa pulsirajte LED diodu na izračunatoj frekvenciji. Otkucaji srca u mirovanju su oko 70 otkucaja u minuti za većinu ljudi. Nakon što jedna LED dioda radi, možete koristiti drugu opciju koja se gasi s IBI -jem. Normalni puls u mirovanju za odrasle kreće se od 60 do 100 otkucaja u minuti. BPM možete kategorizirati u ovom rasponu prema ispitnom subjektu.

Ovdje smo htjeli testirati na osobama u mirovanju i tako smo kategorizirali BPM iznad i ispod ovog raspona u pet kategorija

Alarmantno (ispod 40) - (plavo)

Upozorenje (40 do 60) - (gradijent od plave do zelene)

Dobro (60 do 100) - (zeleno)

Upozorenje (100 do 120) - (gradijent od zelenog do crvenog)

Alarmantno (iznad 120) - (crveno)

Logika za kategorizaciju BPM -a u ove kategorije je:

ako (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

if (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

if (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

if (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

if (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Možete upotrijebiti aplikaciju Processing Visualizer App za provjeru valjanosti senzora pulsa i vidjeti kako se mijenjaju BPM i IBI. Za korištenje vizualizatora potrebne su posebne biblioteke, ako mislite da serijski ploter nije od pomoći, možete se poslužiti ovim programom, koji obrađuje BPM podatke u čitljiv ulaz za vizualizator.

Postoji nekoliko načina za mjerenje otkucaja srca pomoću senzora pulsa bez unaprijed učitanih biblioteka. Koristili smo sljedeću logiku, koja je korištena u jednoj od sličnih aplikacija, koristeći pet impulsa za izračunavanje otkucaja srca.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5;

rate = 60000/ Single_pulse_time;

gdje je time1 prva vrijednost brojača impulsa

time2 je vrijednost brojača impulsa u listi

brzina je konačni broj otkucaja srca.

Korak 3: Modeliranje i 3D ispis

Radi udobnosti mjerenja i sigurnosti elektronike, preporučljivo je napraviti kućište. Osim toga, sprječava kratki spoj komponenti tijekom upotrebe. Dizajnirali smo jednostavan oblik koji drži organsku estetiku. Podijeljen je na dva dijela: donji s otvorom za pulsni senzor i rebrima za držanje za Arduino i matičnu ploču, te gornji sa svjetlosnim vodičem za lijepu vizualnu povratnu informaciju.

Korak 4: Elektromehanički prototip

Nakon što spremite kućišta, postavite senzor pulsa u rebra za vođenje ispred rupe. Uvjerite se da prst doseže senzor i potpuno prekriva površinu. Da biste pojačali učinak vizualne povratne informacije, pokrijte unutrašnju površinu gornjeg kućišta neprozirnim filmom (koristili smo aluminijsku foliju) ostavljajući otvor u sredini. Ograničiće svetlost u određeni otvor. Isključite Arduino s prijenosnog računala i spojite bateriju veću od 5V (ovdje smo koristili 9V) kako bi bio prenosiv. Sada postavite svu elektroniku u donje kućište i zatvorite gornjim kućištem.

Korak 5: Testiranje i rješavanje problema

Sada je vrijeme za unakrsnu provjeru rezultata! budući da je senzor postavljen unutra, neposredno prije otvaranja kućišta, moglo bi doći do male promjene osjetljivosti senzora. Provjerite jesu li sve ostale veze netaknute. Ako se čini da nešto nije u redu, ovdje vam predstavljamo nekoliko slučajeva koji će vam pomoći da se nosite s tim.

Moguće greške mogu biti sa ulazom sa senzora ili izlazom za RGB LED. Za rješavanje problema sa senzorom morate obratiti pažnju na nekoliko stvari. Ako senzor detektira BPM, trebala bi postojati LED dioda na ploči (L) koja treperi sinhronizirano s BPM -om. Ako ne vidite treptanje, provjerite ulazni terminal na A1. Ako svjetlo na pulsnom senzoru ne svijetli, morate provjeriti druga dva terminala (5V i GND). Serijski ploter ili serijski monitor također bi vam mogli pomoći da provjerite radi li senzor.

Ako ne vidite svjetlo na RGB -u, prvo morate provjeriti ulazni terminal (A1) jer kôd radi samo ako je otkriven BPM. Ako vam sve od senzora izgleda u redu, potražite previđene kratke spojeve na ploči.

Korak 6: Testiranje korisnika

Sada kada imate spreman prototip, možete izmjeriti broj otkucaja srca kako biste primili laganu povratnu informaciju. Unatoč primanju informacija o vašem zdravlju, možete se igrati s različitim emocijama i provjeriti odziv uređaja. Može se koristiti i kao sredstvo za meditaciju.