Pust lys angst enhet med pulsmåler: 18 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Etter hvert som verden blir mer travel, befinner alle seg i et stadig mer stressende miljø. Studenter har en enda høyere risiko for stress og angst. Eksamen er spesielt perioder med mye stress for studenter, og smartklokker med pusteøvelser er vanligvis ikke tillatt å bruke under eksamen siden de også kan skrive tekst og koble til internett.

"Pust lys" er en forenklet angst-sentrert enhet som ikke har internettilkobling og vil bli ønsket velkommen i eksamener. Denne enheten er ikke brukerspesifikk, noe som gjør at den enkelt kan tilpasses alle som trenger angstkontroll. Ved å bruke en serie med fire NeoPixel -lysdioder, vil brukeren kunne følge trinn for å utføre pusteøvelser og også spore pulsen før og etter øvelsene for å avgjøre om stressnivået senkes.

Trinn 1: Materialer og verktøy som trengs

Materialer:

1. Adafruit Flora ($ 14,95)
2. Brødbrett ($ 5,00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7,95)
4. PulseSensor ($ 25,00)
5. Alligator Clips ($ 3,95)
6. Breadboard Jumper Wires ($ 3,95)
7. Litium-ion-polymerbatteri ($ 9,95)
8. 220 Ohm motstand ($ 6,28)
9. Trykknapp ($ 5,99)
10. Assorterte legoer ($ 10- $ 40) (Merk: Du trenger ikke mange Lego-er)

Total kostnad: ($ 94-$ 124)

Verktøy:

1. Arduino -programvare (GRATIS) - Obligatorisk
2. Needle Nose Tang (~ $ 6) eller Cuticle Cutters (~ $ 4)- Foreslått
3. Loddesett/materialer (~ $ 11)- Valgfritt

Total kostnad: ($ 15-17)

Trinn 2: Forberedelse

Før du starter prosjektet og bruker materialene ovenfor, er det viktig å utvikle god bakgrunnskunnskap om hva som brukes.

Adafruit Flora

Adafruit Flora er en liten, enkel og kraftig mikrokontroller som er nyttig for både nybegynnere og eksperter. Den er veldig liten (bare litt større enn en fjerdedel) og bærbar! Bildet ovenfor viser pinout -diagrammet for Adafruit Flora. For å lære mer informasjon om Flora, besøk følgende lenke:

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

Adafruit NeoPixels

NeoPixels fra Adafruit er individuelt adresserbare RGB -lysdioder som er designet spesielt for wearables. NeoPixels er kjedbare, noe som betyr at du bare trenger en pin -tilkobling til mikrokontrolleren for å koble til så mange lysdioder som du ønsker. De kan kodes for i Arduino, men krever litt øvelse, forskning og eksempelhjelp på nettet for å bli kjent og få NeoPixels til å fungere slik du vil. De forskjellige trinnene i den følgende lenken er veldig nyttig, da den informerer deg om hvordan NeoPixels fungerer og gir kodetips og eksempler med Arduino.

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

PulseSensor

PulseSensor er en plug and play -pulssensor for Arduino for å samle levende pulsdata for en rekke prosjekter som denne! Biblioteket som kan lastes ned til Arduino (vil bli vist nedenfor om kort tid) har eksempler på koder som hjelper deg med å bli en øyeblikkelig ekspert med å implementere PulseSensor i et prosjekt. Følgende lenke viser ytterligere informasjon for PulseSensor og beskriver eksempler på miniprosjekter for å få personer i gang.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Arduino biblioteker

For at koden skal kommunisere med Flora for visse funksjoner og kommandoer, må følgende biblioteker installeres i Arduino for de forskjellige elektriske komponentene. Bruk enten denne lenken eller den i "Intro og rekvisita" -delen for å laste ned programvaren

1. PulseSensor lekeplass

   (Merk: "PulseSensor_BPM" -eksempel Arduino -filen var nyttig for å lage koden for Pust lys)

2. Adafruit NeoPixel Library

   (Merk: "Strandtest" -eksemplet med Arduino -filen var nyttig for å lage koden for Breathe Light)

(Merk: For ytterligere hjelp til å installere biblioteker, gå til følgende lenke:

GitHub

GitHub er en kraftig plattform som lar personer bygge og dele programvare sammen. Koden som er opprettet for Breathe Light deles gjennom GitHub og kan nås her. Det vil også bli referert til det senere i instruksjonene under trinn 14. Arduino -bibliotekene og eksemplene nevnt ovenfor som er nødvendige for prosjektet, kan også nås via følgende GitHub -koblinger.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

For mer informasjon om hva GitHub er og hvorfor det er nyttig, se denne videoen.

Trinn 3: Sikkerhet

Når du arbeider med en elektrisk krets, inkludert den du vil lage i dette prosjektet, er det viktig å forstå og følge alle elektriske sikkerhetsprotokoller for å holde prosjektet ditt trygt og sikre at du ikke blir sjokkert. Følgende liste beskriver noen enkle trinn du må følge.

1. Ikke ha Flora koblet til datamaskinen når du flytter og kobler ledninger til kretsen.
2. Når du berører ledninger eller andre metallkomponenter i kretsen, må du kontrollere at strømmen er AV for å unngå at strøm strømmer gjennom kroppen din.
3. Hold væsker, mat og alt annet som kan søles borte fra kretsen din.
4. Se etter eventuelle elektriske ledninger før du slår på strømmen.

ADVARSEL:

Dette er IKKE et medisinsk utstyr og bør ikke brukes i noen kliniske omgivelser for å stole på nøyaktige pulsmålinger. Gå til legen din hvis du vil ha nøyaktige pulsdata. Dette er ganske enkelt et verktøy for å hjelpe personer med å lindre stress, og bør ikke brukes til å diagnostisere noen tilstand.

Trinn 4: Tips og tips

Nedenfor er noen tips og tips du må huske på når du bygger Breathe Light.

Feilsøkingsstrategier

1. Hvis koden ikke fungerer som den skal, må du dele opp de forskjellige funksjonene/delene av koden og teste dem for å finne ut hvor problemet er.
2. Før du hopper inn med koden og prosjektet, bruker du eksempelkoder gitt i Arduino Libraries for PulseSensor og NeoPixels for å sikre at enhetene fungerer som de skal.
3. Sørg for at PulseSensor har en tett og sikker forbindelse før du samler inn data for å fjerne potensiell bevegelsesartefakt.
4. Når du kobler til, bruker du de samme fargede ledningene når du kobler til de samme portene for å unngå forvirring.
5. Bruk små startkabler for å feste ledningene, slik at de ikke mister tilkoblingen når enheten beveger seg.
6. Hvis du har tilgang til et loddejern, bør du vurdere å bruke det til å sikre ledningstilkoblinger som kanskje ikke fungerer godt.

Innsikt

• For å spare tid, test med alligatorklemmer for prototyping før du bruker ledninger.

• For å spare tid og frustrasjon, strekk ut ledningene for å få en solid og konstant forbindelse med hver NeoPixel.

  Legoene er også veldig hjelpsomme med å sikre Flora og batteripakke

Trinn 5: Montering Del 1a

Start med å bruke et krokodilleklipp for å koble #6 -porten på FLORA. Bruk deretter et annet krokodilleklipp for å koble til GND -porten. Gjør det samme med VBATT -porten på FLORA.

Trinn 6: Montering Del 1b

Koble nå krokodilleklippet som er koblet til 6 -porten til pilen innover på NeoPixel. Koble GND-portklippet til (-) på NeoPixel og VBATT-portklippet til (+) på NeoPixel.

Vi brukte dette oppsettet til å teste hvert NeoPixel for å se om det fungerte ved å bruke instruksjonene fra NeoPixel Adafruit -siden.

Trinn 7: Montering Del 2

Når du har bekreftet at hver av NeoPixels er funksjonelle, kan du begynne å bygge pustelyset!

Start med å koble ledninger til FLORA på VBATT, #12, #6, GND og #10. For å unngå forvirring, velg farger som tilsvarer hver av portene. Vi vil koble dem til brødbrettet i påfølgende trinn.

Trinn 8: Montering Del 3

Deretter begynner vi å lage kjeden av NeoPixels. Som i det første trinnet, vil vi til slutt koble (+) til VBATT-porten, (-) til GND-porten, og pilene viser signalstrømningsretningen i NeoPixels linje. Jeg begynte med den siste og jobbet meg opp.

Først er det bare å legge ledningene til NeoPixels i de tilsvarende fargene. På bildet kan du se at vi brukte hvitt for VBATT, grønt for GND og gult for signalet som kommer fra port #6. Bruk nåletangen for å virkelig vikle tråden rundt de små hullene. Du kan også bruke cuticle cutters hvis du ikke har nåletang tilgjengelig.

(De små røde ledningene i bakgrunnen vil bli forklart i påfølgende trinn. Ikke bekymre deg for dem foreløpig.)

Trinn 9: Montering Del 4

Legg ledninger til de andre NeoPixels akkurat som den første. Sørg for at pilelinjen peker fra port #6 på FLORA til bunnen av kjeden.

Koble deretter hver av de hvite ledningene til (+) pinnene på brødbrettet og de grønne ledningene til (-) pinnene på brødbrettet. Sørg for at tilkoblingene har litt spenning for å feste ledningene.

Trinn 10: Montering Del 5

Koble nå den grønne ledningen fra GND til toppen av (-) pinnene. Koble den hvite ledningen fra VBATT -porten til (+) pinnene på brødbrettet, og koble den #6 gule ledningen til begynnelsen av NeoPixel -kjeden.

Den lilla tråden og den røde ledningen kobles til senere.

(De røde ledningene nær bunnen bidrar til å skape spenning mellom de gule signaltrådene mellom NeoPixels, men du trenger dem kanskje ikke avhengig av hvor tette tilkoblingene er)

Trinn 11: Montering Del 6

Deretter kobler vi knappen til brødbrettet. Dette vil starte pulsmålingene og angstpusten!

Plasser knappen som vist på bildet. Bruk deretter en hvit ledning til å koble den øverste knappestiften til (+). Plasser 220 ohm motstanden mellom bunnpinnen på samme side og (-) pinnene. Til slutt kobler du den røde ledningen #10 til knappenålen nederst til høyre.

Trinn 12: Montering Trinn 7

Nå vil vi koble til pulssensoren! Koble den røde sensortråden til (+) pinnene på brødbrettet og den svarte sensortråden til (-) pinnene. Deretter legger du den lilla sensortråden og den lilla ledningen som kommer fra #12 -porten i samme rad for å koble dem.

Trinn 13: Montering Trinn 8

Med forskjellige Legos kan du bygge en plattform for FLORA å sitte på og et lite hulrom for litiumbatteripakken. Sørg for at FLORA har litt spenning for at de gule ledningene skal koble til ordentlig. For å gjøre dette brukte vi den gule legoen sett på bildet ovenfor.

Lego -plattformen vil variere i størrelse avhengig av størrelsen på brødbrettet, men sørg for at FLORA kan sitte flatt, at det er litt spenning med de gule signalledningene, og at det er et hulrom for å sette inn batteripakken.

Trinn 14: Montering Trinn 9

For å fullføre monteringen, legg til Lego -plattformen med FLORA ved siden av brødbrettet. Koble batteripakken til FLORA.

Trinn 15: Montering Trinn 10: Last opp koden og fullfør monteringen

Det siste trinnet er å laste opp denne koden til Breathe Light. Etter at koden er lastet opp, bør Breathe Light fungere portabelt når PÅ -bryteren er aktivert i midten av FLORA!

Hvordan få kode fra GitHub til Flora

1. Bruk lenken ovenfor for å komme til GitHub -nettstedet.

2. Klikk på "Clone or Download"

   Klikk "Last ned ZIP"

3. Lagre den nedlastede zip -filen til ønsket plassering på datamaskinen.
4. Åpne "Breathe_Light_V3.0" -filen i Arduino.
5. Under "Verktøy" på den øverste Arduino -linjen, gå til "Board:" og velg "Adafruit Flora"
6. Til slutt (med Flora koblet til datamaskinen), klikker du på "Last opp" (høyre pil øverst på skjermen)

Etter at trinnene ovenfor er fullført, bør koden lastes opp til Flora. Flora kan kobles fra datamaskinen og Breathe Light er klar til bruk!

Trinn 16: Montering Trinn 11: Forklaring av kode

Dette er hva koden gjør:

Først samler koden motivets innledende hjertefrekvens ved hjelp av en PulseSensor og viser den gjennom fire individuelle NeoPixels som er i en linje. Basert på hvilken hjertefrekvens som oppdages, vil en viss serie med lysdioder/farger vises. For eksempel, hvis pulsen er 76, vil det være 3 NeoPixels som lyser blått. Disse fargene/tersklene gis motivet via et klistremerke på enheten (sett ovenfor) slik at de vet hva pulsen deres er.

Etter at pulsen er oppdaget, går den gjennom en angstøvelse som hjelper til med dyp, langsom inn- og utpust. I begynnelsen av denne øvelsen er alle fire lysdioder grønne. Etter hvert som øvelsen fortsetter, blir lysdiodene blå, en etter en, som tilsvarer når motivet skal inhalere. Etter at alle fire lysdiodene er tent, må motivet holde pusten, og når lysdiodene går tilbake til grønt, kan de puste sakte ut. Etter at angstøvelsen er utført, vil koden igjen oppdage og vise personens puls igjen for å avgjøre om de klarte å roe seg ned.

Trinn 17: Kretsdiagram

Dette kretsdiagrammet ble laget i EAGLE. Alt i det store rektangelet er Adafruit FLORA mikroprosessor. Den har mange detaljer, men som helhet er den inneholdt i rektangelet. Alle komponentene vi la til FLORA er under det store rektangelet.

De 4 neopikslene kan sees koblet til D6* FLORA -utgangen. Knappen er koblet til IO10*, og pulssensoren er koblet til FLORA via IO12* -porten.

Trinn 18: Ytterligere ideer

Det er mange måter å puste lys på, og her er noen forslag.

• Gjør den bærbar: Bruk et hodebånd eller en mansjett (for eksempel denne), og bruk ledende tråd for å lage alle trådtilkoblingene.
• Legg til angstExercise () -funksjonen for å lage en mer visuelt tiltalende pusteøvelse (for eksempel å legge til flere farger).
• Erstatt de enkelte NeoPixels med en NeoPixel Ring eller en NeoPixel Array for å legge til flere lysdioder og for å øke funksjonene til både heartRateDisplay () og angstExercise () -funksjonene.