Træk vejret til angst med pulsmåler: 18 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Efterhånden som verden bliver mere travl, befinder alle sig i et stadigt mere stressende miljø. Universitetsstuderende har en endnu højere risiko for stress og angst. Eksaminer er især perioder med høj stress for studerende, og smartwatches med indstillinger for åndedrætsøvelser må typisk ikke bruges under eksamener, da de også kan skrive og oprette forbindelse til internettet.

"Breathe Light" er en forenklet angst-centreret enhed, der ikke har internetforbindelse og vil blive budt velkommen i eksamener. Denne enhed er ikke brugerspecifik, hvilket gør det let at tilpasse den til enhver person, der har brug for angstkontrol. Ved at bruge en serie på fire NeoPixel LED'er kan brugeren følge trin til at udføre vejrtrækningsøvelser og også spore deres puls før og efter øvelserne for at afgøre, om deres stressniveau sænkes.

Trin 1: Nødvendige materialer og værktøjer

Materialer:

1. Adafruit Flora ($ 14,95)
2. Breadboard ($ 5,00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7,95)
4. PulseSensor ($ 25,00)
5. Alligator Clips ($ 3,95)
6. Breadboard Jumper Wires ($ 3,95)
7. Lithium-ion-polymerbatteri ($ 9,95)
8. 220 Ohm modstand ($ 6,28)
9. Trykknap ($ 5,99)
10. Assorterede legoer ($ 10- $ 40) (Bemærk: Du behøver ikke mange Lego'er)

Samlede omkostninger: ($ 94-$ 124)

Værktøjer:

1. Arduino -software (GRATIS) - Påkrævet
2. Needle Nose Tang (~ $ 6) eller Cuticle Cutters (~ $ 4)- Foreslået
3. Loddesæt/materialer (~ $ 11)- Valgfrit

Samlede omkostninger: ($ 15-17)

Trin 2: Forberedelse

Inden projektet påbegyndes og materialerne ovenfor bruges, er det vigtigt at udvikle et godt baggrundsviden om, hvad der bruges.

Adafruit Flora

Adafruit Flora er en lille, enkel og kraftfuld mikrokontroller, der er nyttig til både begyndere og eksperter. Den er meget lille (kun lidt større end en fjerdedel) og bærbar! Billedet ovenfor viser pinout -diagrammet for Adafruit Flora. Hvis du vil vide mere om Flora, kan du besøge følgende link:

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

Adafruit NeoPixels

NeoPixels fra Adafruit er individuelt adresserbare RGB -LED'er, der er designet specielt til wearables. NeoPixels kan kædes, hvilket betyder, at du kun har brug for en pin -forbindelse til mikrokontrolleren for at tilslutte så mange lysdioder som ønsket. De kan kodes for i Arduino, men kræver lidt øvelse, forskning og eksempelhjælp online til at blive fortrolig og få NeoPixels til at fungere, som du vil have dem til. De forskellige trin i det følgende link er meget nyttige, da det informerer dig om, hvordan NeoPixels fungerer og giver kodningstip og eksempler med Arduino.

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

PulseSensor

PulseSensor er en plug and play -pulssensor til Arduino til at indsamle levende pulsdata til en række forskellige projekter som denne! Biblioteket, der kan downloades til Arduino (vil blive vist nedenfor om kort tid) har eksempler på koder, der hjælper dig med at blive en øjeblikkelig ekspert med at implementere PulseSensor i et projekt. Følgende link viser yderligere oplysninger om PulseSensor og beskriver eksempler på mini-projekter for at få personer i gang.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Arduino biblioteker

For at koden skal kommunikere med Flora for visse funktioner og kommandoer, skal følgende biblioteker installeres i Arduino for de forskellige elektriske komponenter. Brug enten dette link eller det i afsnittet 'Intro og forbrugsvarer' til at downloade softwaren

1. PulseSensor Legeplads

   (Bemærk: Arduino -filen med "PulseSensor_BPM" -eksempel var nyttig til at oprette koden til Breathe Light)

2. Adafruit NeoPixel -bibliotek

   (Bemærk: "Strandtest" -eksempel Arduino -filen var nyttig til at oprette koden til Breathe Light)

(Bemærk: For yderligere hjælp til installation af biblioteker kan du besøge følgende link:

GitHub

GitHub er en kraftfuld platform, der gør det muligt for personer at bygge og dele software sammen. Koden oprettet til Breathe Light deles via GitHub og kan tilgås her. Der vil også blive henvist til det senere i instruktionerne under trin 14. De Arduino -biblioteker og eksempler, der er nævnt ovenfor, og som er nødvendige for projektet, kan også tilgås via følgende GitHub -links.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

For mere information om, hvad GitHub er, og hvorfor det er nyttigt, se denne video.

Trin 3: Sikkerhed

Når du behandler ethvert elektrisk kredsløb, inklusive det, du vil oprette i dette projekt, er det vigtigt at forstå og følge alle elektriske sikkerhedsprotokoller for at holde dit projekt sikkert og sikre, at du ikke bliver chokeret. Følgende liste indeholder et par enkle trin, der skal følges.

1. Har IKKE Flora tilsluttet computeren, når du flytter og tilslutter ledninger til kredsløbet.
2. Når du berører ledninger eller andre metalkomponenter i kredsløbet, skal du sikre dig, at strømmen er slukket for at undgå, at der strømmer strøm gennem din krop.
3. Opbevar væsker, mad og andet, der kan spildes, væk fra dit kredsløb.
4. Kontroller hver gang der er flossede elektriske ledninger, inden du tænder for strømmen.

ADVARSEL:

Dette er IKKE et medicinsk udstyr og bør ikke bruges i nogen kliniske omgivelser til at stole på nøjagtige pulsmålinger. Gå til din læge, hvis du ønsker nøjagtige pulsdata. Dette er simpelthen et værktøj til at hjælpe personer med at lindre stress og bør ikke bruges til at diagnosticere nogen tilstand.

Trin 4: Tip og tip

Nedenfor er nogle tip og tips, du skal huske på, når du bygger Breathe Light.

Fejlfindingsstrategier

1. Hvis koden ikke fungerer korrekt, skal du opdele de forskellige funktioner/sektioner i koden og teste dem for at afgøre, hvor problemet er.
2. Inden du hopper ind med koden og projektet, skal du bruge eksempler på koder, der er angivet i Arduino Libraries for PulseSensor og NeoPixels, for at sikre, at enhederne fungerer korrekt.
3. Sørg for, at PulseSensor har en tæt og sikker forbindelse, før du indsamler data for at fjerne potentielle bevægelsesartefakter.
4. Ved ledninger skal du bruge de samme farvede ledninger, når du tilslutter de samme porte for at undgå forvirring.
5. Brug små jumperkabler til at fastgøre ledningerne, så de ikke mister forbindelsen, når enheden bevæger sig.
6. Hvis du har adgang til et loddejern, kan du overveje at bruge det til at sikre ledningsforbindelser, der muligvis ikke fungerer godt.

Indsigt

• For at spare tid skal du teste med krokodilleklip til prototyper, inden du bruger ledninger.

• For at spare tid og frustration skal du strække ledningerne ud for at skabe en solid og konstant forbindelse med hver NeoPixel.

  Legoerne er også meget hjælpsomme med at sikre Flora og batteripakke

Trin 5: Montering Del 1a

Start med at bruge et krokodilleklip til at forbinde #6 -porten på FLORA. Brug derefter et andet alligatorklip til at forbinde GND -porten. Gør det samme med VBATT -porten på FLORA.

Trin 6: Montering Del 1b

Tilslut nu alligatorklemmen, der er forbundet til 6 -porten, til den indadvendte pil på NeoPixel. Tilslut GND-portklip til (-) på NeoPixel og VBATT-portklip til (+) på NeoPixel.

Vi brugte dette sæt til at teste hvert NeoPixel for at se, om det fungerede ved hjælp af instruktionerne fra NeoPixel Adafruit -siden.

Trin 7: Montering Del 2

Når du har bekræftet, at hver af NeoPixels er funktionelle, kan du begynde at konstruere Breathe Light!

Start med at tilslutte ledninger til FLORA på VBATT, #12, #6, GND og #10. For at undgå forvirring skal du vælge farver, der svarer til hver af portene. Vi forbinder dem til brødbrættet i efterfølgende trin.

Trin 8: Montering Del 3

Dernæst begynder vi at lave kæden af NeoPixels. Ligesom i det første trin vil vi til sidst forbinde (+) til VBATT-porten, (-) til GND-porten, og pilene viser signalstrømmens retning i NeoPixels linje. Jeg startede med den sidste og arbejdede mig op.

Først skal du bare tilføje ledningerne til NeoPixels i de tilsvarende farver. På billedet kan du se, at vi brugte hvid til VBATT, grøn til GND og gul til signalet fra port #6. Brug nålestangen til virkelig at vikle tråden rundt om de små huller. Du kan også bruge neglebåndsskærere, hvis du ikke har en nåletang tilgængelig.

(De små røde ledninger i baggrunden vil blive forklaret i de efterfølgende trin. Du skal ikke bekymre dig om dem lige nu.)

Trin 9: Monteringsdel 4

Føj ledninger til de andre NeoPixels ligesom den første. Sørg for, at pilelinjen peger fra port #6 på FLORA til bunden af kæden.

Tilslut derefter hver af de hvide ledninger til (+) benene på brødbrættet og de grønne ledninger til (-) benene på brødbrættet. Sørg for, at forbindelserne har en vis spænding for at fastgøre ledningerne.

Trin 10: Montering Del 5

Tilslut nu den grønne ledning fra GND til toppen af (-) benene. Tilslut den hvide ledning fra VBATT -porten til (+) benene på brødbrættet, og slut den #6 gule ledning til begyndelsen af din NeoPixel -kæde.

Den lilla ledning og den røde ledning forbindes senere.

(De røde ledninger nær bunden hjælper med at skabe spændinger mellem de gule signaltråde mellem NeoPixels, men du har muligvis ikke brug for dem afhængigt af, hvor tætte forbindelserne er)

Trin 11: Montering Del 6

Derefter forbinder vi knappen til vores brødbræt. Dette vil starte pulsmålingerne og angst vejrtrækning øvelse!

Placer knappen som vist på billedet. Brug derefter en hvid ledning til at forbinde den øverste knapstift til (+). Placer 220 ohm modstanden mellem bundstiftet på samme side og (-) benene. Tilslut til sidst den røde ledning #10 til knappenålen nederst til højre.

Trin 12: Montering Trin 7

Nu vil vi forbinde pulssensoren! Tilslut den røde sensortråd til (+) benene på brødbrættet og den sorte sensortråd til (-) benene. Sæt derefter den lilla sensortråd og den lilla ledning, der kommer fra #12 -porten i samme række for at forbinde dem.

Trin 13: Montering Trin 8

Med diverse Legos kan du bygge en platform for FLORA at sidde på og et lille hul til litiumbatteriet. Sørg for, at FLORA har en vis spænding på sig, så de gule ledninger kan tilsluttes korrekt. For at gøre dette brugte vi de gule legoer set på billedet ovenfor.

Lego -platformen vil variere i størrelse afhængigt af størrelsen på dit brødbræt, men sørg for, at FLORA kan sidde fladt, at der er en vis spænding med de gule signalledninger, og at der er et hulrum til at isætte batteripakken.

Trin 14: Montering Trin 9

For at afslutte samlingen skal du tilføje Lego -platformen med FLORA ved siden af brødbrættet. Tilslut batteripakken til FLORA.

Trin 15: Montering Trin 10: Upload koden, og afslut samlingen

Det sidste trin er at uploade denne kode til Breathe Light. Efter at koden er uploadet, skal Breathe Light fungere bærbart, når ON -kontakten er aktiveret i midten af FLORA!

Sådan får du kode fra GitHub til Flora

1. Brug linket ovenfor for at komme til GitHub -webstedet.

2. Klik på "Klon eller download"

   Klik på "Download ZIP"

3. Gem den downloadede zip -fil til den ønskede placering på din computer.
4. Åbn filen "Breathe_Light_V3.0" i Arduino.
5. Under "Værktøjer" på den øverste Arduino -bar, skal du gå til "Board:" og vælge "Adafruit Flora"
6. Endelig (med Flora tilsluttet din computer) skal du klikke på "Upload" (højre pil øverst på skærmen)

Når ovenstående trin er gennemført, skal koden uploades til Flora. Floraen kan afbrydes fra computeren, og Breathe Light er klar til brug!

Trin 16: Montering Trin 11: Forklaring af kode

Dette er hvad koden gør:

For det første indsamler koden motivets indledende puls ved hjælp af en PulseSensor og viser den gennem fire individuelle NeoPixels, der er i en linje. Baseret på hvilken puls der registreres, vises en vis serie af lysdioder/farver. For eksempel, hvis pulsen er 76, vil der være 3 NeoPixels, der lyser med blåt. Disse farver/tærskler gives til motivet via et klistermærke på enheden (set ovenfor), så de ved, hvad deres puls er.

Derefter, efter at pulsen er registreret, gennemgår den en angstøvelse, der hjælper med dyb, langsom indånding og udånding. I begyndelsen af denne øvelse er alle fire lysdioder grønne. Efterhånden som øvelsen fortsætter, bliver lysdioderne blå en efter en, hvilket svarer til, hvornår motivet skal inhalere. Når alle fire lysdioder er tændt, skal motivet holde vejret, og når lysdioderne vender tilbage til grønt, kan de langsomt ånde ud. Efter angstøvelsen er udført, vil koden igen registrere og vise personens puls igen for at afgøre, om de var i stand til at falde til ro.

Trin 17: Kredsløbsdiagram

Dette kredsløbsdiagram blev lavet i EAGLE. Alt inden for det store rektangel er Adafruit FLORA mikroprocessoren. Den har mange detaljer, men som helhed er den indeholdt i rektanglet. Alle de komponenter, vi tilføjede til FLORA, er under det store rektangel.

De 4 Neopixels kan ses forbundet til D6* FLORA -udgangen. Knappen er forbundet til IO10*, og pulssensoren er forbundet til FLORA via IO12* -porten.

Trin 18: Yderligere ideer

Der er mange måder, hvorpå Breathe Light kan tages videre, og her er et par forslag.

• Gør det bærbart: Brug et hovedbånd eller en urmanchet (f.eks. Denne), og brug ledende tråd til at lave alle trådforbindelser.
• Tilføj til angstExercise () -funktionen for at skabe en mere visuelt tiltalende åndedrætsøvelse (f.eks. Tilføjelse af flere farver).
• Udskift de enkelte NeoPixels med en NeoPixel Ring eller en NeoPixel Array for at tilføje flere lysdioder og for at øge funktionerne i både heartRateDisplay () og angstExercise () funktioner.