Monitorkjole - Tilslut hjertesignaler til IoT: 18 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:29

Monitorkjolen er et eksperiment med at undersøge forskellige måder at digitalisere bærerens hjerteaktivitet samt behandling af dataene på.

Tre elektroder inde i kjolen måler de elektriske signaler, der løber gennem brugerens krop. De analoge impulser, der stammer fra hjertets muskelaktivitet, konverteres til digitale signaler. Mikrocontrolleren tænder derefter en cirkel af lysdioder foran på kjolen, blinker lilla med hvert hjerteslag. Mikrocontrolleren sender også dataene over et trådløst netværk til andre formål. De data, der sendes over det trådløse netværk, hentes af en computer, som overvåger dataene for at animere dem. De elektriske signaler fra hjertet er nu synlige på displayet såvel som selve kjolen.

Monitor Dress skaber en problemfri grænseflade mellem menneskekroppen, beklædningsgenstanden og elektroniske komponenter - digitalisering og optagelse af vores forbigående biosignaler.

Trin 1: Oversigt over design og kredsløb

Kjolens øverste stykke er lavet af sorte og klare akrylstykker - skåret med en laserskærer. En NeoPixel -ring limes under den klare akrylcirkel i midten. Trådene løber bag overstykket til en stofstrimmel, der er fastgjort til det øverste stykke bag på kjolen. Stoffstrimlen forbindes til den lille lomme, der indeholder mikrokontrolleren, pulsmåler og batteri. Tre e-tekstilelektroder sys ind i kjolens for. Ledningerne, der forbinder elektroderne og mikrokontrolleren, løber mellem to lag stof.

Trin 2: Forbrugsvarer:

Materialer:

• Stof
• Lynlås
• Ledninger
• Varme krympe
• 1/8 "sort akryl
• 1/8 "diffust akryl
• NeoPixel -ring (24 lysdioder) (Adafruit)
• Photon (partikel)
• Pulsmåler (Sparkfun)
• Biomediale sensorpuder (Sparkfun)
• Sensorkabel (Sparkfun)
• Ledende stof (Sparkfun eller Adafruit)
• 5 knapper
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Kvinde + mandlige Jumper Wires
• Varme krympe
• 5V Power Bank (Amazon)

Værktøjer:

• Saks
• Nål
• Tråd
• Pincet
• Loddekolbe
• Lodde
• Varm lim
• Varmepistol
• Symaskine
• Laserskærer
• Hammer
• Papir
• Lineal
• Blyant

Trin 3: Fotonen - et Wi -Fi -udviklingssæt

Photon er et kraftfuldt Wi-Fi-udviklingssæt, der forbinder dit projekt med tingenes internet (IoT). Tavlen er ret lille, hvilket gør den fantastisk til IoT -bærbare projekter.

Particle, producenten af Photon, udarbejdede et fantastisk Photon -datablad samt en meget detaljeret startvejledning med alle de oplysninger, du har brug for at vide for at komme i gang.

Download bare Particle-appen på din smartphone, og følg vejledningen for at få din Photon tilsluttet dit Wi-Fi-netværk. Du kan også downloade Particle Dev -appen til din computer eller begynde at programmere ved hjælp af din browser. Vi vender tilbage til fotonet i trin 15.

Trin 4: Pulsmåler

På billedet kan du se pulsmålerkortet samt et sensorkabel med 3 elektrodepudestik og 3 matchende biomedicinske sensorpuder. Da vi laver vores egne ledende stofelektroder til vores kjole, er det ikke nødvendigt at bruge sensorkablerne og puderne. De er dog gode til prototyper og test.

Inden jeg går i gang, anbefaler jeg også at læse Sparkfun's Pulsmåler Hook Up Guide. Den har mange detaljer om, hvordan pulsmåleren fungerer, og hvordan elektroderne skal arrangeres.

Trin 5: Laserskær topstykket

Først designede jeg et 2D -topstykke ved hjælp af Illustrator, som jeg skar ud af et 1/8 "sort akrylark med en laserskærer. Da cirklen i midten af designet skal lyse, skar jeg matchende kronblade ud af en 1 /8 "diffust akrylark. Jeg skar også tre diffuse akrylcirkler af forskellig størrelse ud. Vi limer dem mellem kronbladene og NeoPixel -ringen for et mere diffust lys. Ellers ville du se de enkelte lysdioder på ringen.

Trin 6: Formning af akryl

Efter at have skåret akryl, er det tid til at forme det og give det en tredimensionel form. Du kan bruge en varmepistol, hårtørrer eller hvad som helst, der arbejder hurtigste, f.eks. En gaskomfur. Vær forsigtig, mens du opvarmer den, og rør altid ved de varme dele med et håndklæde. Når det begynder at blive bøjeligt, formes det, som du vil, og venter, indtil det er koldt og størkner igen.

Trin 7: Tilføjelse af de gennemsigtige kronblade

Lad os nu lime de klare akrylblade inde i de tilsvarende udskæringer. Hvis akrylbladene har nogle brændemærker på kanterne, kan du slibe dem af med sandpapir. Bland noget todelt epoxy sammen og påfør forsigtigt limen rundt om kronbladene. Det hjælper at holde stykkerne med lidt klæbende tape, mens de placeres inde i det øverste stykke.

Trin 8: Design din kjole

I de næste par trin skal vi designe og sy den sorte læderkjole.

Mens jeg arbejdede på Illustrator -filen, havde jeg allerede en grov idé til designet. Efter at have draperet noget stof og det øverste stykke omkring mannequinen fandt jeg ud af det rigtige mønster: en halsholderskjole med to pile foran og bagpå samt en delende taljesøm, en batterilomme i ryggen og en usynlig lynlås inde i venstre sidesøm. Inden du klipper dit flotte stof, er det altid værd at sy kjolen med billigere stof (også kaldet muslin) først. Det giver dig mulighed for at justere mønsteret og foretage små ændringer.

Trin 9: Sy kjolen

Spor nu mønstrene og sy den faktiske kjole. Sy først pile foran og bag på kjolen. Sy derefter de to forreste og to bagstykker sammen, såvel som for, nakkeholder og usynlig lynlås. I slutningen fastgør vi batterilommen og stropperne (trin 10 og 11). Endnu en gang brugte jeg laserskæreren til at skære de seks stofremme. Det er ikke nødvendigt, men det giver dig virkelig rene kanter, der er lettere at sy, og det er meget hurtigere at klippe!

Trin 10: Sæt baglommen på

Skær en firkant ud af dit topstof og sy små velcrobånd på toppen af venstre og højre kant. Fold velcro-kanterne om, og sy dem på indersiden af lommeruten. Find en god position til batterilommen (gerne oven på taljesømmen) og sæt den fast på kjolen. Sy bunden af lommen på kjolen samt den tilsvarende velcrobånd til venstre og højre side.

Trin 11: Forbered stofstrimlerne

Stofstrimlerne bagpå bruges til at forbinde topstykket med kjolen og skjule alle ledninger, der løber fra batterilommen til lysdioderne foran. Inden du syr de lange kanter sammen, skal du indsætte et øje i en af strimlerne. Dette vil give kjolen et renere udseende, når du skubber ledningerne igennem og ud af strimlen. Sy derefter stof-tunnellerne og vend strimlerne indvendigt ud. Det er lettere at bruge en pincet.

I det næste trin skal du føre tre lange ledninger (lange nok til at løbe fra batterilommen til lysdioderne foran) gennem øjenstrimlen og føre ledningerne gennem øjet ud af tunnelen. Marker hver ledning i begge ender med lidt tape, så du ved, hvilken der er hvilken. Sy derefter strimlerne på det øverste stykke som vist på billederne.

Trin 12: Afslut topstykket

Nu loddes en af dine tre ledninger til GND -stiften (jord), en til dataindgangsstiften og den sidste ledning til +5 V -stiften (strøm). Sørg for at vide, hvilken ledning der er loddet til hvilken stift, da du ikke kan spore den tilbage gennem røret. Lod et hunstik til hver af de tre ledninger. Glem ikke at bruge lidt varmekrympning til at sikre de let at bryde loddeforbindelser. Med en varmepistol eller Epoxy limes de tre mælkeagtige akrylcirkler oven på hinanden og venter, indtil de er tørre. Centrer derefter cirklerne oven på indersiden af akrylbladene og lim dem sammen. Når limen er tør, centrerer NeoPixel -ringen ovenpå og påfører lim omkring den. Glem ikke at fastgøre ledningerne, der løber rundt om ringen, på bagsiden af stykket.

Trin 13: Sy stofstrimlerne på kjolen

Læg nu kjolen og topstykket på mannequinen og find ud af, hvor du vil placere strimlerne. Åbn forsigtigt sømmene i det markerede område samt taljesømmene bag batteriposen (for og øverste lag). Nu fodres stofstrimlerne gennem foringen og det øverste lag, så strimlerne kommer ud gennem taljesømmen. Pin strimlerne med den ønskede længde i den rigtige position, og luk kun den øverste søm for nu.

Trin 14: Integrer elektroder

Skær tre firkanter ud af ledende stof. Det første billede viser, hvor du skal placere elektroderne inde i kjolen. Jeg brugte en zig-zag søm, der syede firkanterne på foringen. Elektroderne skal skubbes tæt på din bare hud for at få dit hjerteslag. Ellers kan det ledende stof ikke opfange de elektriske signaler, der løber gennem din krop. Nu loddes en ledning (jeg anbefaler fleksibel siliciumtråd) på en knap. Forbered tre ledninger i alt, en for hver elektrode. Sy knapperne bagved foringen med den ledende stoflappe - mellem for og øverste lag. Det er vigtigt at bruge ledende tråd til at forbinde elektroderne med ledningen og senere på mikrokontrolleren. Før derefter alle tre ledninger gennem kjolen, indtil den kommer ud af det åbne sted i taljesømmen bag batteripokatoren. For at beskytte ledningerne lidt mere lagde jeg dem i et lille stykke stofrør lige der, hvor jeg syede over dem for at lukke den åbne taljesøm. Klip de tre ledninger til din ønskede længde, og lod en hunkabel til hver ende. Dette er nødvendigt for at forbinde elektroderne med Hart Rate Monitor Board. Husk, at det er vigtigt at vide, hvilken ledning der er forbundet til hvilken elektrode.

Så langt så godt. Kjolen er stort set klar.

Trin 15: Rediger og upload koden

Lad os nu vende tilbage til software og hardware:

Når du har konfigureret din Photon og installeret Particle Dev (trin 3), skal du downloade pulsmålerens kode. Hvis du åbner filen, vil du se to mapper, en kaldet foton og en anden kaldet behandling.

Fortsæt med at åbne Particle Dev, og vælg Fil> Åbn … i rullemenuen. Naviger til din fotonmappe, og klik på Åbn. I venstre side skal du klikke på WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino for at åbne koden. Skift nu antallet af lysdioder, der er defineret i koden, til det antal lysdioder, du bruger i dit projekt.

#define NUM_LEDS 24

Til kjolen brugte jeg 24 lysdioder. Du kan også ændre nummeret på de andre pins, hvis du bruger forskellige pins. Det lille skema giver dig et overblik. Hvis du vil ændre tilstandsknappenålen, skal du klikke på knappen.h -fil og ændre tallet 6 til den nål, du bruger.

#define MODEBUTTON 6

Hvis du vil, kan du tilføje en lille trykknap til denne pin for at skifte mellem live -tilstand og nogle registrerede pulsdata. Det er en dejlig funktion at have, hvis kjolen på en mannequin. Efter at have tilsluttet elektroderne til din krop (i næste trin), kan du bare åbne den serielle skærm, registrere dine egne data og erstatte numrene med dine hjerteslag i filen recordData.h.

Trin 16: Saml hardware

Inden lodning af alle de elektroniske komponenter på et 'Perma-Proto halvstort brødbræt' skal du bruge et normalt brødbræt til først at teste din elektronik. Tilslut pulsmåler, knap og lysdioder til de fotonstifter, der er defineret i koden. Sæt elektroderne på din krop som vist på billedet, og sørg for, at elektroderne matcher de korrekte stifter. Nu kan du åbne fotonets serielle skærm og få dine pulsdata over din lokale WiFi.

Hvis du vil se EKG -diagrammet på din skærm, skal du downloade Processing. I Processing skal du åbne skitsen i behandlingsmappen og køre skitsen ved at klikke på pilen i venstre hjørne. Hvis alt er konfigureret korrekt, åbnes et vindue, og du kan se dit hjertes aktivitet. Det hjælper med at bevæge sig så lidt som muligt, og det tager et stykke tid, indtil biosignalet er stabilt nok til en ren visualisering. For mere information og/eller fejlfinding, tjek Sparkfun's Pulsmålerguide. Du skal muligvis ændre linjen i skitsen, der indeholder Serial.list () [3] og ændre nummeret til den port, din serielle skærm er på. Hvis du er usikker på nummeret, kan du prøve 0 til 6.

Trin 17: Lodning på Perma-Proto

For at forbinde vores brugerdefinerede integrerede e-tekstilelektroder med brættet, og ikke de omfangsrige klæbrige elektroder, loddes et overskrift på hver af RA (højre arm), LA (venstre arm) og RL (højre ben) på tavlen.

Hvis alt virker, kan du lodde komponenterne på et perma-proto-bord. Jeg startede med fotonet, derefter ledningerne efterfulgt af pulsmåleren til sidst. I stedet for at lodde de tre LED -ledninger permanent på brættet, brugte jeg tre (Data, VCC og GND) hanstrømtråde til at forbinde dem med LED -ledningerne.

En 5V powerbank som strømforsyning fungerer godt til fotonet, fordi det er genopladeligt. Du kan også bruge den til opladning af andre elektroniske enheder som din smartphone.

Trin 18: Tilslut dine hjertesignaler til IoT

Nu er du klar, og du kan forbinde din hjerteaktivitet med tingenes internet.

Bemærk, at fotonet altid skal være forbundet til et trådløst netværk, ellers stopper det ikke med at søge, og din kode kører ikke. I en fremtidig opdatering kan jeg forbedre det, så en internetforbindelse er valgfri.

Hvis du har spørgsmål, tøv ikke med at stille. Glad for at lave.

Anden præmie i DIY Dress Contest