TfCD - AmbiHeart: 6 trin (med billeder)

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

Introduktion

Bevidsthed om vores krops vitale funktioner kan hjælpe med at opdage sundhedsproblemer. Nuværende teknologi giver værktøjer til måling af en puls i hjemmet. Som en del af masterkurset Advanced Concept Design (underkurs TfCD) på det tekniske universitet i Delft, skabte vi en bio-feedback-enhed.

Hvad har du brug for?

1 Pulssensor

1 RGB LED

3 modstande (220 Ohm)

Arduino Uno

9V batteri

Brødbræt

3D -trykte kabinetter

Styrker

Præsentation af måling med en lys farve er lettere at forstå og fortolke end rå tal. Det kan også gøres bærbart. Ved at bruge mindre mikro-controller og brødbræt kan du øge kabinettets størrelse. Vores kode bruger gennemsnitlige pulsværdier, men ved små ændringer i koden kan du justere feedbacken til mere specifikke værdier for din aldersgruppe og sundhedstilstand.

Svagheder

Den største svaghed er pulssensorens lydhørhed. Det tager noget tid at registrere puls og vise ønsket feedback. Denne forsinkelse kan nogle gange være betydelig og kan føre til den forkerte ydelse.

Trin 1: Forberedelse af elektronik

Hjerteslagssensoren er baseret på princippet om fotoplethysmografi. Det måler ændringen i blodvolumen gennem ethvert organ i kroppen, som forårsager en ændring i lysintensiteten gennem det organ (en vaskulær region). I dette projekt er timingen af impulserne vigtigere. Blodvolumenstrømmen afgøres af pulsen af pulsen, og da lys absorberes af blod, svarer signalpulserne til hjerteslaget.

For det første skal pulssensoren tilsluttes Arduino for at detektere BPM (slag pr. Minut). Tilslut pulssensoren til A1. Lysdioden på Arduino -kortet skulle blinke synkroniseret med påvisning af BPM.

For det andet skal du placere en RGB LED sammen med 3 modstande på 220 Ohm tilsluttet som vist i det skematiske diagram. tilslut den røde pin til 10, den grønne pin til 6 og den grønne pin til 9.

Trin 2: Programmering

Brug pulsmålingen til at pulsere LED'en ved den beregnede frekvens. Hvilepuls er omkring 70 slag i minuttet for de fleste mennesker. Når du har en LED, der fungerer, kan du bruge en anden aftoning med IBI. En normal hvilepuls for voksne varierer fra 60 til 100 slag i minuttet. Du kan kategorisere BPM på tværs af dette område i henhold til dit testperson.

Her ville vi teste på hvilende personer og kategoriserede derfor BPM over og under dette område i fem kategorier i overensstemmelse hermed

Alarmerende (under 40) - (blå)

Advarsel (40 til 60) - (gradient fra blå til grøn)

God (60 til 100) - (grøn)

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

Alarmerende (over 120) - (rød)

Logikken for at kategorisere BPM i disse kategorier 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 bruge Processing Visualizer App til at validere pulssensoren og se, hvordan BPM og IBI ændres. Brug af visualiseringsværktøj har brug for særlige biblioteker, hvis du mener, at seriel plotter ikke er nyttig, kan du gøre brug af dette program, hvor processer BPM -data omdannes til et læseligt input til Visualizer.

Der er flere måder at måle hjerteslag på ved hjælp af pulssensoren uden forudindlæste biblioteker. Vi brugte følgende logik, som blev brugt i en af lignende applikationer, ved hjælp af fem pulser til at beregne hjerteslaget.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5;

rate = 60000/ Single_pulse_time;

hvor time1 er første puls tæller værdi

time2 er listepulstællerværdi

frekvensen er den endelige puls.

Trin 3: Modellering og 3D -print

Af hensyn til måling og sikkerhed ved elektronik er det tilrådeligt at lave et kabinet. Desuden forhindrer det, at komponenterne kortsluttes under brugen. Vi designede en holdbar enkel form, der følger den organiske æstetik. Den er opdelt i to dele: bund med hul til pulssensoren og holderibber til Arduino og brødbræt, og en øverste med en lysguide for at give en flot visuel feedback.

Trin 4: Elektromekanisk prototype

Når du har kabinetterne klar, skal du placere pulssensoren i styreribberne foran hullet. Sørg for, at fingeren når sensoren og dækker overfladen helt. For at øge effekten af den visuelle feedback skal du dække den indvendige overflade af det øverste kabinet med en uigennemsigtig film (vi brugte aluminiumsfolie) og efterlade en åbning i midten. Det vil begrænse lyset til en bestemt åbning. Afbryd Arduino fra bærbar computer og tilslut et batteri på mere end 5V (vi brugte 9V her) for at gøre den bærbar. Placer nu al elektronikken i bundkabinettet og luk med det øverste kabinet.

Trin 5: Test og fejlfinding

Nu er det tid til at krydstjekke resultaterne! da sensoren er blevet placeret inden, lige før kabinettets åbning, kan der være en lille ændring i sensorens følsomhed. Sørg for, at alle de andre forbindelser er intakte. Hvis det ser ud til at være noget galt, præsenterer vi her få sager, der hjælper dig med at håndtere det.

De mulige fejl kan enten være med input fra sensor eller output til RGB LED. For at foretage fejlfinding med sensor er der få ting, du skal observere. Hvis sensoren registrerer BPM, skal der være en LED på kortet (L) blinker synkroniseret med din BPM. Hvis du ikke ser et blink, skal du kontrollere indgangsterminalen på A1. Hvis lyset på pulssensoren ikke lyser, skal du kontrollere de to andre terminaler (5V og GND). Seriel plotter eller seriel skærm kan også hjælpe dig med at sikre, at sensoren fungerer.

Hvis du ikke kan se noget lys på RGB, skal du først kontrollere inputterminalen (A1), fordi koden kun fungerer, hvis der er registreret en BPM. Hvis alt fra sensorer virker fint, skal du kigge efter de oversete kortslutninger på brødbrættet.

Trin 6: Brugertest

Når du nu har en klar prototype, kan du måle din puls for at modtage let feedback. På trods af at du modtager oplysninger om dit helbred, kan du lege med forskellige følelser og kontrollere enhedens respons. Det kan også bruges som meditationsværktøj.