TfCD - AmbiHeart: 6 addım (şəkillərlə)

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:48

Giriş

Vücudumuzun həyati funksiyalarını bilmək sağlamlıq problemlərini aşkar etməyə kömək edə bilər. Mövcud texnologiya daxili mühitdə nəbzin ölçülməsi üçün vasitələr təqdim edir. Delft Texniki Universitetində "Advanced Concept Design" (TfCD alt kursu) master kursunun bir hissəsi olaraq bio-geribildirim cihazı yaratdıq.

Sənə nə lazımdır?

1 Pulse sensoru

1 RGB LED

3 rezistor (220 Ohm)

Arduino Uno

9V batareya

Çörək lövhəsi

3D çap korpuslar

Güclü tərəflər

Açıq rənglə ölçmə təqdim etmək, xam rəqəmlərdən daha asan başa düşmək və şərh etməkdir. Portativ də etmək olar. Kiçik bir mikro nəzarətçi və çörək taxtasının istifadəsi, korpusun ölçüsünü artırmağa imkan verəcəkdir. Kodumuz ürək dərəcəsinin orta dəyərlərindən istifadə edir, lakin koddakı kiçik dəyişikliklərlə rəyi yaş qrupunuz və sağlamlıq vəziyyətiniz üçün daha spesifik dəyərlərə uyğunlaşdıra bilərsiniz.

Zəif tərəflər

Əsas çatışmazlıq ürək dərəcəsi sensörünün həssaslığıdır. Ürək dərəcəsini aşkar etmək və istədiyiniz rəyi göstərmək üçün bir az vaxt lazımdır. Bu gecikmə bəzən əhəmiyyətli ola bilər və səhv performansa səbəb ola bilər.

Addım 1: Elektronikanın hazırlanması

Ürək döyüntüsü sensoru foto pletismoqrafiya prinsipinə əsaslanır. İşığın intensivliyinin dəyişməsinə səbəb olan hər hansı bir orqan vasitəsilə qan həcminin dəyişməsini ölçür (damar bölgəsi). Bu layihədə impulsların vaxtı daha vacibdir. Qan həcminin axını ürək nəbzlərinin tezliyi ilə müəyyən edilir və işıq qanla udduğundan siqnal pulsları ürək döyüntüsünə bərabərdir.

Birincisi, BPM (dəqiqədə atım) aşkar etmək üçün nəbz sensoru Arduinoya bağlanmalıdır. Pulse sensorunu A1 -ə qoşun. Arduino lövhəsindəki LED, BPM aşkarlanması ilə sinxron olaraq yanıb -sönməlidir.

İkincisi, sxematik diaqramda göstərildiyi kimi birləşdirilmiş 220 Ohm 3 müqavimət ilə birlikdə bir RGB LED qoyun. Qırmızı pimi 10 -a, Yaşıl sancağı 6 -ya və yaşıl sancağı 9 -a bağlayın.

Addım 2: Proqramlaşdırma

LED -ni hesablanmış tezlikdə vurmaq üçün nəbz ölçməsindən istifadə edin. Əksər insanlar üçün istirahət edən ürək dərəcəsi 70 bpm civarındadır. Bir LED işlədikdən sonra IBI ilə başqa bir sönmə istifadə edə bilərsiniz. Yetkinlər üçün normal bir ürək dərəcəsi dəqiqədə 60 ilə 100 vuruş arasında dəyişir. BPM -ni bu mövzuda test mövzunuza görə təsnif edə bilərsiniz.

Burada istirahət edən insanları sınamaq istədik və buna görə də bu aralığın yuxarı və altındakı BPM -ni müvafiq olaraq beş kateqoriyaya ayırdıq

Siqnal (40 -dan aşağı) - (mavi)

Xəbərdarlıq (40 ilə 60 arası) - (mavidən yaşılda qradiyent)

Yaxşı (60 ilə 100 arasında) - (yaşıl)

Xəbərdarlıq (100 ilə 120 arasında) - (yaşıldan qırmızıya doğru gradient)

Siqnal (120 -dən yuxarı) - (qırmızı)

BPM -ni bu kateqoriyalara bölmək üçün məntiq:

əgər (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

əgər (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

əgər (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

əgər (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

əgər (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Pulse sensorunu yoxlamaq və BPM və IBI -nin necə dəyişdiyini görmək üçün Qenerasiya Vizualizator Tətbiqindən istifadə edə bilərsiniz. Vizualizatordan istifadə etmək üçün xüsusi kitabxanalar lazımdır, əgər serial plotterin faydalı olmadığını düşünürsünüzsə, BPM məlumatlarını Visualizer üçün oxunaqlı bir girişə çevirən bu proqramdan istifadə edə bilərsiniz.

Əvvəlcədən yüklənmiş kitabxanalar olmadan nəbz sensoru istifadə edərək ürək döyüntüsünü ölçməyin bir neçə yolu var. Ürək döyüntüsünü hesablamaq üçün beş impuls istifadə edərək oxşar tətbiqlərdən birində istifadə olunan aşağıdakı məntiqdən istifadə etdik.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5;

dərəcəsi = 60000/ Single_pulse_time;

burada time1 ilk nəbz sayğacının dəyəridir

time2, siyahı pulse sayğacının dəyəridir

dərəcəsi son ürək dərəcəsidir.

Addım 3: Modelləşdirmə və 3D Çap

Ölçmə rahatlığı və elektronikanın təhlükəsizliyi üçün bir qəfəs düzəltmək məsləhətdir. Bundan əlavə, istifadə zamanı komponentlərin qısa qapanmasının qarşısını alır. Üzvi estetikaya uyğun olaraq tuta bilən sadə bir forma hazırladıq. İki hissəyə bölünür: nəbz sensoru üçün çuxurlu və Arduino və çörək taxtası üçün tutma qabırğalı və gözəl vizual rəy vermək üçün işıq bələdçisi olan üst hissə.

Addım 4: Elektro-mexaniki Prototip

Kassaları hazırladıqdan sonra, nəbz sensorunu çuxurun qarşısındakı istiqamətləndirici qabırğalara yerləşdirin. Barmağınızın sensora çatdığından və səthi tamamilə örtdüyündən əmin olun. Vizual geribildirimin təsirini artırmaq üçün üst korpusun daxili səthini şəffaf olmayan bir filmlə örtün (alüminium folqa istifadə etdik) ortada bir boşluq buraxın. İşığı müəyyən bir açılışa məhdudlaşdıracaq. Arduino'yu dizüstü kompüterdən ayırın və portativ etmək üçün 5V -dən çox bir batareyanı (burada 9V istifadə etdik) bağlayın. İndi bütün elektronikanı alt korpusa yerləşdirin və üst korpusla bağlayın.

Addım 5: Test və Problem Giderme

İndi nəticələri yoxlamaq vaxtıdır! Sensor içəriyə yerləşdirildiyindən, korpus açılmadan dərhal əvvəl, sensorun həssaslığında çox az dəyişiklik ola bilər. Bütün digər əlaqələrin sağlam olduğundan əmin olun. Səhv bir şey kimi görünsə, burada həll etməyinizə kömək edəcək bir neçə nümunə təqdim edirik.

Mümkün səhvlər ya sensorun girişi, ya da RGB LED -in çıxışı ola bilər. Sensorla problemi həll etmək üçün müşahidə etməli olduğunuz bir neçə şey var. Sensor BPM algılarsa, lövhədə BPM ilə senkronize olaraq bir LED (L) yanıp sönməlidir. Göz qırpımını görmürsənsə, A1 giriş terminalını yoxlayın. Pulse sensöründəki işıq yanmırsa, digər iki terminalı (5V və GND) yoxlamalısınız. Serial plotter və ya serial monitor da sensorun işlədiyinə əmin ola bilər.

RGB -də heç bir işıq görmürsənsə, əvvəlcə giriş terminalını (A1) yoxlamalısan, çünki kod yalnız BPM aşkar edildikdə işləyir. Sensorlardan hər şey yaxşı görünsə, çörək taxtasında gözdən qaçan qısa dövrələrə baxın.

Addım 6: İstifadəçi Testi

Hazır bir prototipiniz olduqda, yüngül rəy almaq üçün nəbzinizi ölçə bilərsiniz. Sağlamlığınız haqqında məlumat almağınıza baxmayaraq, fərqli duyğularla oynaya və cihazın cavabını yoxlaya bilərsiniz. Meditasiya vasitəsi olaraq da istifadə edilə bilər.