TfCD - AmbiHeart: 6 trinn (med bilder)

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

Introduksjon

Bevissthet om kroppens vitale funksjoner kan hjelpe til med å oppdage helseproblemer. Dagens teknologi gir verktøy for måling av hjertefrekvens i hjemmet. Som en del av masterkurset Advanced Concept Design (underkurs TfCD) ved Technical University of Delft, opprettet vi en bio-feedback-enhet.

Hva trenger du?

1 Pulssensor

1 RGB LED

3 motstander (220 Ohm)

Arduino Uno

9V batteri

Brødbrett

3D -trykte skap

Styrker

Å presentere måling med en lys farge er enklere å forstå og tolke enn rå tall. Det kan også gjøres bærbart. Ved å bruke mindre mikrokontroller og brødbrett kan du øke størrelsen på kabinettet. Koden vår bruker gjennomsnittlige pulsverdier, men ved små endringer i koden kan du justere tilbakemeldingen til mer spesifikke verdier for din aldersgruppe og helsetilstand.

Svakheter

Den største svakheten er responsen til pulssensoren. Det tar litt tid å oppdage pulsen og vise ønsket tilbakemelding. Den forsinkelsen kan være betydelig noen ganger og kan føre til feil ytelse.

Trinn 1: Klargjøring av elektronikk

Hjertesensoren er basert på prinsippet om fotoplettysmografi. Den måler endringen i blodvolum gjennom et hvilket som helst organ i kroppen som forårsaker en endring i lysintensiteten gjennom det organet (en vaskulær region). I dette prosjektet er timingen av pulsen viktigere. Blodvolumstrømmen bestemmes av hastigheten på hjertepulser, og siden lys absorberes av blod, tilsvarer signalpulsene hjerteslaget.

For det første skal pulssensoren kobles til Arduino for å oppdage BPM (slag per minutt). Koble pulssensoren til A1. Lysdioden på Arduino -kortet skal blinke synkronisert med deteksjonen av BPM.

For det andre, plasser en RGB LED sammen med 3 motstander på 220 Ohm tilkoblet som vist i skjematisk diagram. koble den røde pinnen til 10, den grønne pinnen til 6 og den grønne pinnen til 9.

Trinn 2: Programmering

Bruk pulsmålingen til å pulsere LED -en ved den beregnede frekvensen. Hvilepuls er rundt 70 slag i minuttet for de fleste. Etter at du har en LED som fungerer, kan du bruke en annen som forsvinner med IBI. En normal hvilepuls for voksne varierer fra 60 til 100 slag i minuttet. Du kan kategorisere BPM på tvers av dette området i henhold til testemnet ditt.

Her ønsket vi å teste på hvilende personer og kategoriserte derfor BPM over og under dette området i fem kategorier tilsvarende

Alarmerende (under 40) - (blå)

Advarsel (40 til 60) - (gradient fra blått til grønt)

Bra (60 til 100) - (grønt)

Advarsel (100 til 120) - (gradient fra grønt til rødt)

Alarmerende (over 120) - (rød)

Logikken for å kategorisere BPM i disse kategoriene er:

hvis (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

hvis (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

hvis (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

hvis (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

hvis (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Du kan bruke Processing Visualizer App for å validere pulssensoren og se hvordan BPM og IBI endres. Bruk av visualisereren trenger spesielle biblioteker, hvis du tror at seriell plotter ikke er nyttig, kan du benytte deg av dette programmet, som behandler BPM -dataene til en lesbar inngang for Visualizer.

Det er flere måter å måle hjerteslag på ved hjelp av pulssensoren uten forhåndslastede biblioteker. Vi brukte følgende logikk, som ble brukt i en av lignende applikasjoner, ved å bruke fem pulser for å beregne hjerteslaget.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5;

rate = 60000/ Single_pulse_time;

hvor tid1 er første puls -tellerverdi

time2 er listepulstellerverdien

frekvensen er den siste pulsen.

Trinn 3: Modellering og 3D -utskrift

Av hensyn til måling og sikkerhet for elektronikk er det lurt å lage et kabinett. Videre forhindrer det at komponentene blir kortsluttet under bruk. Vi designet en holdbar enkel form som følger den organiske estetikken. Den er delt inn i to deler: bunn med hull for pulssensoren og holderibber for Arduino og brødbrett, og en topp med en lysleder for å gi en fin visuell tilbakemelding.

Trinn 4: Elektromekanisk prototype

Når du har kabinettene klare, plasserer du pulssensoren inn i styreribbene foran hullet. Sørg for at fingeren når sensoren og dekker overflaten helt. For å forsterke effekten av den visuelle tilbakemeldingen, dekker du den indre overflaten på topphuset med en ugjennomsiktig film (vi brukte aluminiumsfolie) og etterlater en åpning i midten. Det vil begrense lyset til en bestemt åpning. Koble Arduino fra den bærbare datamaskinen og koble til et batteri på mer enn 5V (vi brukte 9V her) for å gjøre den bærbar. Plasser nå all elektronikken i bunnhylsteret og lukk med toppkapslingen.

Trinn 5: Testing og feilsøking

Nå er det på tide å kryssjekke resultatene! siden sensoren har blitt plassert inne, like før åpningen av kabinettet, kan det være liten endring i følsomheten til sensoren. Sørg for at alle andre tilkoblinger er intakte. Hvis det ser ut til å være noe galt, presenterer vi noen få saker som hjelper deg med å håndtere det.

De mulige feilene kan være enten med inngang fra sensor eller utgang for RGB LED. For å feilsøke med sensor er det få ting du må observere. Hvis sensoren oppdager BPM, bør det være en LED på kortet (L) som blinker synkronisert med BPM. Hvis du ikke ser et blink, sjekk inngangsterminalen på A1. Hvis lyset på pulssensoren ikke lyser, må du sjekke de to andre terminalene (5V og GND). Seriell plotter eller seriell skjerm kan også hjelpe deg med å sørge for at sensoren fungerer.

Hvis du ikke ser noe lys på RGB, må du først sjekke inngangsterminalen (A1) fordi koden bare fungerer hvis det er oppdaget en BPM. Hvis alt fra sensorer virker greit, kan du se etter de oversettede kortslutningene på brødbrettet.

Trinn 6: Brukertesting

Når du har en klar prototype, kan du måle pulsen din for å motta lett tilbakemelding. Til tross for at du mottar informasjon om helsen din, kan du leke med forskjellige følelser og kontrollere enhetens respons. Det kan også brukes som meditasjonsverktøy.