Monitorkjole - Koble hjertesignaler til IoT: 18 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Monitorkjolen er et eksperiment for å undersøke forskjellige måter å digitalisere brukerens hjerteaktivitet i tillegg til å behandle dataene.

Tre elektroder inne i kjolen måler de elektriske signalene som går gjennom brukerens kropp. De analoge impulsene, som kommer fra hjertets muskelaktivitet, konverteres til digitale signaler. Mikrokontrolleren tenner deretter en sirkel av lysdioder foran kjolen, blinker lilla for hvert hjerteslag. Mikrokontrolleren sender også dataene over et trådløst nettverk for annen bruk. Dataene som sendes over det trådløse nettverket blir hentet av en datamaskin som overvåker dataene for å animere dem. De elektriske signalene fra hjertet er nå synlige på displayet så vel som selve kjolen.

Monitor Dress skaper et sømløst grensesnitt mellom menneskekroppen, plagget og elektroniske komponenter - digitalisering og innspilling av våre forbigående biosignaler.

Trinn 1: Design og kretsoversikt

Toppstykket på kjolen er laget av sorte og klare akrylstykker - kuttet med en laserskjærer. En NeoPixel -ring limes under den klare akrylsirkelen i midten. Ledningene går bak toppstykket til en stoffstrimmel som er festet til toppstykket på baksiden av kjolen. Stoffstrimmelen kobles til den lille lommen som inneholder mikrokontrolleren, pulsmåleren og batteriet. Tre e-tekstilelektroder sys inn i kjolen. Ledningene som forbinder elektrodene og mikrokontrolleren går mellom to lag stoff.

Trinn 2: Rekvisita:

Materialer:

• Stoff
• Glidelås
• Ledninger
• Varmekrymping
• 1/8 "svart akryl
• 1/8 "diffus akryl
• NeoPixel -ring (24 lysdioder) (Adafruit)
• Foton (partikkel)
• Pulsmåler (Sparkfun)
• Biomedisinske sensorputer (Sparkfun)
• Sensorkabel (Sparkfun)
• Ledende stoff (Sparkfun eller Adafruit)
• 5 knapper
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Kvinnelige + mannlige hoppetråder
• Varmekrymping
• 5V Power Bank (Amazon)

Verktøy:

• Saks
• Nål
• Tråd
• Pinsett
• Loddejern
• Lodding
• Hot Lim
• Varmepistol
• Symaskin
• Laserskærer
• Hammer
• Papir
• Hersker
• Blyant

Trinn 3: Photon - et Wi -Fi -utviklingssett

Photon er et kraftig Wi-Fi-utviklingssett som kobler prosjektet ditt til Internet of Things (IoT). Brettet er ganske lite, noe som gjør det flott for IoT -bærbare prosjekter.

Particle, produsenten av Photon, utarbeidet et flott Photon -datablad i tillegg til en veldig detaljert startveiledning med all informasjonen du trenger å vite for å komme i gang.

Bare last ned Particle-appen på smarttelefonen din og følg instruksjonene for å få Photon koblet til Wi-Fi-nettverket. Du kan også laste ned Particle Dev -appen for datamaskinen din eller begynne å programmere med nettleseren din. Vi kommer tilbake til Photon i trinn 15.

Trinn 4: Pulsmåler

På bildet kan du se pulsmålerkortet samt en sensorkabel med 3 elektrodeputekontakter og 3 matchende biomedisinske sensorputer. Siden vi skal lage våre egne ledende stoffelektroder til kjolen vår, er det ikke nødvendig å bruke sensorkabler og pads. Imidlertid er de flotte for prototyping og testing.

Før jeg begynner, anbefaler jeg også å lese Sparkfun's Pulsmåler Hook Up Guide. Den har mange detaljer om hvordan pulsmåleren fungerer og hvordan elektrodene må ordnes.

Trinn 5: Laserskjær toppstykket

Først designet jeg et 2D toppstykke ved hjelp av Illustrator som jeg kuttet ut av et 1/8 "svart akrylark med en laserskjærer. Siden sirkelen i midten av designet skal lyse, kuttet jeg ut matchende kronblad fra en 1 /8 "diffust akrylark. Jeg klippet også ut tre diffuse akrylsirkler i forskjellige størrelser. Vi limer dem mellom kronbladene og NeoPixel -ringen for et mer diffust lys. Ellers ville du se de enkelte lysdiodene på ringen.

Trinn 6: Forming av akryl

Etter å ha kuttet akryl, er det på tide å forme den og gi den en tredimensjonal form. Du kan bruke varmepistol, hårføner eller det som fungerer raskest, for eksempel en gasskomfyr. Vær forsiktig mens du varmer den opp og berør alltid de varme delene med et håndkle. Når den begynner å bli smidig, form den slik du vil og vent til den er kald og størkner igjen.

Trinn 7: Legge til de gjennomsiktige kronbladene

La oss nå lime de klare akrylbladene inne i de tilsvarende utskjæringene. Hvis akrylbladene har noen brennmerker på kantene, kan du slipe dem med sandpapir. Bland litt todelt epoksy og påfør limet forsiktig rundt kantene på kronbladene. Det hjelper å holde bitene med litt klebrig tape mens du plasserer dem inne i toppstykket.

Trinn 8: Design kjolen din

I de neste trinnene skal vi designe og sy den svarte skinnkjolen.

Mens jeg jobbet med Illustrator -filen hadde jeg allerede en grov idé for designet. Etter å ha drapet litt stoff og toppstykket rundt utstillingsdukken, fant jeg ut det riktige mønsteret: en nakkekjole med to piler foran og bak samt en delende midjesøm, en batterilomme i ryggen og en usynlig glidelås inni sømmen på venstre side. Før du klipper det fine stoffet ditt, er det alltid verdt å sy kjolen med billigere stoff (også kalt muslin) først. Det gir deg sjansen til å justere mønsteret og gjøre små endringer.

Trinn 9: Sy kjolen

Spor nå mønstrene og sy den faktiske kjolen. Sy først pilene foran og bak på kjolen. Sy deretter de to front- og to bakstykkene sammen, samt fôret, nakkeholderen og den usynlige glidelåsen. På slutten fester vi batterilommen og stroppene (trinn 10 og 11). Nok en gang brukte jeg laserskjæreren til å klippe de seks stoffstroppene. Det er ikke nødvendig, men det gir deg virkelig rene kanter som er lettere å sy og det er mye raskere å klippe!

Trinn 10: Fest baklommen

Klipp en firkant ut av toppstoffet og sy små borrelåsstrimler på toppen av venstre og høyre kant. Brett borrelås kantene og sy dem på innsiden av lommen. Finn en god posisjon for batterilommen (helst på toppen av midjesømmen) og fest den på kjolen. Sy bunnen av lommen på kjolen samt den tilhørende borrelåslisten til venstre og høyre side.

Trinn 11: Forbered stoffstrimlene

Stoffstrimlene på baksiden brukes til å koble toppstykket til kjolen og til å skjule alle ledninger som går fra batterilommen til lysdiodene foran. Før du syr de lange kantene sammen, sett inn et øye i en av stripene. Dette vil gi kjolen et renere utseende når du skyver ledningene gjennom og ut av stripen. Sy deretter stofftunnelene og snu stripene på innsiden. Det er lettere å bruke pinsett.

I neste trinn mates tre lange ledninger (lange nok til å løpe fra batterilommen til lysdiodene foran) gjennom øyelisten, og leder ledningene gjennom øyet ut av tunnelen. Merk hver ledning i begge ender med litt tape, slik at du vet hvilken som er hvilken. Sy deretter strimlene på toppstykket som vist på bildene.

Trinn 12: Fullfør toppstykket

Nå loddes en av dine tre ledninger til GND -pinnen (bakken), en til datainngangspinnen og den siste ledningen til +5 V -pinnen (strøm). Sørg for at du vet hvilken ledning som er loddet til hvilken pinne, siden du ikke kan spore den tilbake gjennom røret. Lodd en hunkontakt til hver av de tre ledningene. Ikke glem å bruke litt varmekrymping for å sikre de lett å bryte loddeskjøtene. Med en varmepistol eller Epoxy limes de tre melkeaktige akrylsirklene oppå hverandre og venter til de er tørre. Sentrer deretter sirklene på toppen av innsiden av akrylbladene og lim dem sammen. Etter at limet er tørt, senter NeoPixel -ringen på toppen og påfør lim rundt det. Ikke glem å sikre ledningene som løper rundt ringen på baksiden av stykket.

Trinn 13: Sy stoffstrimlene på kjolen

Legg nå kjolen og toppstykket på mannekinen og finn ut hvor du vil plassere stripene. Åpne forsiktig sømmene i det merkede området, samt midjesømmene bak batteriposen (fôr og topplag). Mat stoffstrimlene gjennom fôret og topplaget, slik at stripene kommer ut gjennom midjesømmen. Fest stripene med ønsket lengde i riktig posisjon, og lukk bare den øverste sømmen for nå.

Trinn 14: Integrer elektroder

Klipp tre firkanter ut av ledende stoff. Det første bildet viser hvor du må plassere elektrodene inne i kjolen. Jeg brukte en sikksakk-søm ved å sy rutene på foringen. Elektrodene må skyves tett på bar hud for å få opp hjerterytmen. Ellers kan det ledende stoffet ikke fange opp de elektriske signalene som går gjennom kroppen din. Nå loddes en ledning (jeg anbefaler fleksibel silisiumtråd) på en knappeknapp. Forbered tre ledninger totalt, en for hver elektrode. Sy knappene bak fôret med den ledende stofflappen - mellom fôr og topplag. Det er viktig å bruke ledende tråd for å koble elektrodene til ledningen og senere til mikrokontrolleren. Før deretter alle tre ledningene gjennom kjolen til du kommer ut av det åpne stedet i midjesømmen bak batteripokeren. For å beskytte ledningene litt mer la jeg dem i et lite stykke stoffrør der jeg sydde over dem for å lukke den åpne midjesømmen. Klipp de tre ledningene til ønsket lengde og lodd en hunkabel på hver ende. Dette er nødvendig for å koble elektrodene til Hart Rate Monitor Board. Husk at det er viktig å vite hvilken ledning som er koblet til hvilken elektrode.

Så langt så bra. Kjolen er ganske klar.

Trinn 15: Endre og last opp koden

La oss nå komme tilbake til programvaren og maskinvaren:

Etter at du har konfigurert Photon og installert Particle Dev (trinn 3), laster du ned pulsklokke -koden. Hvis du åpner filen, ser du to mapper, en som kalles foton og en annen som kalles behandling.

Fortsett og åpne Particle Dev og velg File> Open … i rullegardinmenyen. Naviger til fotonmappen og klikk Åpne. På venstre side klikker du på WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino for å åpne koden. Endre nå antall lysdioder definert i koden til antall lysdioder du bruker i prosjektet.

#define NUM_LEDS 24

Til kjolen brukte jeg 24 lysdioder. Du kan også endre nummeret for de andre pinnene hvis du bruker forskjellige pinner. Det lille diagrammet gir deg en oversikt. Hvis du vil endre knappen for modusknappen, klikker du på knappene. H og endrer tallet 6 til pinnen du bruker.

#define MODEBUTTON 6

Hvis du vil, kan du legge til en liten trykknapp på denne knappen for å veksle mellom live -modus og noen registrerte hjerteslagdata. Det er en fin funksjon å ha hvis kjolen på en utstillingsdukke. Etter at du har koblet elektrodene til kroppen din (i neste trinn), kan du bare åpne den serielle skjermen, registrere dine egne data og erstatte tallene med hjerteslagene i filen recordedata.h.

Trinn 16: Sett sammen maskinvaren

Før du lodder alle de elektroniske komponentene på et "Perma-Proto halvstort brødbrett", bruk et vanlig brødbrett for å teste elektronikken din først. Koble pulsmåler, knapp og lysdioder til fotonpinnene som er definert i koden. Fest elektrodene til kroppen din som vist på bildet, og sørg for at elektrodene matcher de riktige pinnene. Nå kan du åpne fotonens serielle skjerm og få pulsslagdataene dine over din lokale WiFi.

Hvis du vil se EKG -diagrammet på skjermen, må du laste ned Processing. I behandling, åpne skissen i behandlingsmappen og kjør skissen ved å klikke på pilen i venstre hjørne. Hvis alt er konfigurert riktig, åpnes et vindu, og du kan se hjertets aktivitet. Det hjelper å bevege seg så lite som mulig, og det tar en stund før biosignalet er stabilt nok til en ren visualisering. For mer informasjon og/eller feilsøking, sjekk Sparkfun's Pulsmålerguide. Du må kanskje endre linjen i skissen som inneholder Serial.list () [3] og endre nummeret til hvilken port som den serielle skjermen er på. Hvis du er usikker på tallet, kan du prøve 0 til 6.

Trinn 17: Lodd på Perma-Proto

For å koble våre tilpassede integrerte e-tekstilelektroder til brettet, og ikke de klumpete, klebrige elektrodene, lodder du et topptekst på hver av RA (høyre arm), LA (venstre arm) og RL (høyre ben) på tavlen.

Hvis alt fungerer, kan du lodde komponentene på et perma-proto-kort. Jeg begynte med fotonet, deretter ledningene etterfulgt av pulsmåleren til slutt. I stedet for å lodde de tre LED -ledningene permanent på brettet, brukte jeg tre (Data, VCC og GND) mannlige ledertråder for å koble dem til LED -ledningene.

En 5V strømbank som strømforsyning fungerer utmerket for fotonet fordi det er oppladbart. Du kan også bruke den til å lade andre elektroniske enheter som smarttelefonen din.

Trinn 18: Koble hjertesignalene til IoT

Nå er du klar, og du kan koble din hjerteaktivitet til tingenes internett.

Vær oppmerksom på at fotonet alltid må være koblet til et trådløst nettverk, ellers slutter det ikke å søke og koden din kjøres ikke. I en fremtidig oppdatering kan jeg forbedre den slik at en internettforbindelse er valgfri.

Hvis du har spørsmål, ikke nøl med å spørre. Glad i å lage.

Andre premie i DIY Dress Contest