سنسور پالس قابل پوشیدن: 10 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

شرح پروژه

این پروژه در مورد طراحی و ایجاد پوشیدنی است که سلامت کاربرانی که از آن استفاده می کنند را در نظر بگیرد.

هدف آن این است که مانند یک اسکلت خارجی عمل کند که وظیفه آن آرامش بخشیدن و آرام کردن کاربر در یک دوره اضطراب یا شرایط استرس زا با انتشار ارتعاش در نقاط فشار ما بر بدن است.

موتور ارتعاش در حالی روشن می شود که سنسور پالس فوتوپتیتسموگرافی در طول مدتی یک نوسان زیاد از تپش های سخت سریع را دریافت می کند. هنگامی که ضربان قلب کاهش می یابد ، به این معنی که کاربر آرام شده است ، ارتعاشات متوقف می شوند.

تأملی کوتاه به عنوان نتیجه گیری

به لطف این پروژه ، ما توانسته ایم بخشی از دانش به دست آمده در تمرینات کلاسی را که در آن روی چندین مدار الکتریکی با استفاده از حسگرها و موتورهای مختلف در یک حالت واقعی کار می کنیم ، به کار ببریم: پوشیدنی که کاربر را در دوره اضطراب یا آرامش آرام می کند شرایط استرس زا

با این پروژه ، ما نه تنها بخش خلاق را هنگام طراحی حامی و دوختن آن ، بلکه شاخه مهندسی نیز توسعه داده ایم و همه آنها را در یک پروژه واحد ترکیب کرده ایم.

ما همچنین دانش الکتریکی را هنگام ایجاد مدار الکتریکی روی صفحه اولیه و انتقال آن به لحیم کاری قطعات به LilyPad Arduino ، در عمل به کار می بریم.

تدارکات

حسگر پالس فوتوپتيسموگرافي (ورودي آنالوگ)

سنسور پالس یک سنسور ضربان قلب plug-and-play برای آردوینو است. سنسور دو طرف دارد ، در یک طرف LED به همراه سنسور نور محیط و در طرف دیگر مدارهایی وجود دارد. این وظیفه تقویت و حذف نویز را بر عهده دارد. LED در قسمت جلویی سنسور روی رگ بدن انسان قرار گرفته است.

این LED نوری را منتشر می کند که مستقیماً روی رگ می افتد. رگها فقط هنگامی که قلب در حال پمپاژ است ، جریان خون در خود دارند ، بنابراین اگر جریان خون را کنترل کنیم ، می توانیم ضربان قلب را نیز کنترل کنیم. اگر جریان خون تشخیص داده شود ، سنسور نور محیط از آنجا که توسط خون منعکس می شود ، نور بیشتری را دریافت می کند ، این تغییر جزئی در نور دریافتی در طول زمان برای تعیین ضربان قلب ما تجزیه و تحلیل می شود.

دارای سه سیم است: اولین سیم به زمین سیستم وصل شده است ، دومی +5V ولتاژ تغذیه و سومی سیگنال خروجی ضربان دار است.

در پروژه از یک سنسور پالس استفاده می شود. در زیر مچ قرار می گیرد تا بتواند ضربان های سخت را تشخیص دهد.

موتور ارتعاشی (خروجی آنالوگ)

این قطعه یک موتور DC است که هنگام دریافت سیگنال ارتعاش می کند. وقتی دیگر آن را دریافت نمی کند ، متوقف می شود.

در پروژه از سه موتور ارتعاش برای آرام کردن کاربر از طریق سه نقطه مختلف آرامش بخش که روی مچ دست و دست قرار دارند استفاده می شود.

آردوینو اونو

Arduino Uno یک میکروکنترلر منبع باز است و توسط Arduino.cc توسعه داده شده است. این برد دارای مجموعه ای از پین های ورودی/خروجی دیجیتال و آنالوگ (I/O) است. همچنین دارای 14 پین دیجیتال ، 6 پین آنالوگ است و با Arduino IDE (محیط توسعه یکپارچه) از طریق کابل USB نوع B قابل برنامه ریزی است.

سیم برق

سیمهای برق هادی هستند که برق را از مکانی به مکان دیگر منتقل می کنند.

در پروژه ما از آنها برای اتصال مدار الکتریکی جوش داده شده روی صفحه باکلیت به پین های آردوینو استفاده کردیم.

مواد دیگر:

- مچ بند

- نخ سیاه

- رنگ سیاه

- پارچه

ابزارها:

- جوشکار

- قیچی

- سوزن

- مانکن دستی مقوایی

مرحله 1:

ابتدا ، ما مدار الکتریکی را با استفاده از یک صفحه اصلی انجام دادیم تا بتوانیم تعریف کنیم که چگونه می خواهیم مدار از اجزای مورد نظر ما استفاده کند.

گام 2:

سپس ، ما مدار نهایی را که قرار بود داخل مانکن قرار دهیم با لحیم کاری اجزا با استفاده از لحیم قلع انجام دادیم. مدار باید شبیه عکس بالا باشد.

هر کابل باید به پورت مربوطه در Arduino Uno متصل شود و توصیه می شود قسمت الکتریکی سیم کشی را بپوشانید تا از اتصال کوتاه با استفاده از نوار عایق جلوگیری شود.

مرحله 3:

ما کد را با استفاده از نرم افزار آردوینو برنامه ریزی کرده و با استفاده از کابل USB به آردوینو شارژ می کنیم.

// بافر برای فیلتر کردن فرکانسهای پایین#تعریف BSIZE 50 float buf [BSIZE]؛ int bPos = 0 ؛

// الگوریتم ضربان قلب

#تعریف THRESHOLD 4 // آستانه تشخیص بدون علامت طولانی t؛ // آخرین ضربان قلب شناسایی شده شناور lastData؛ int lastBpm ؛

void setup () {

// راه اندازی ارتباط سریال با سرعت 9600 بیت در ثانیه: Serial.begin (9600) ؛ pinMode (6 ، OUTPUT) ؛ // اعلام ارتعاش 1 pinMode (11 ، OUTPUT) ؛ // اعلام ارتعاش 2 pinMode (9 ، OUTPUT) ؛ // اعلام ویبراتور 3}

حلقه خالی () {

// خوانده و پردازش ورودی از سنسور در پین آنالوگ 0: float processingData = processData (analogRead (A0)) ؛

//Serial.println(processedData) ؛ // این مورد را برای استفاده از پلاتر سریال کامنت نکنید

if (processingData> THRESHOLD) // بالاتر از این مقدار یک ضربان قلب در نظر گرفته می شود

{if (lastData <THRESHOLD) // اولین باری که از آستانه عبور کردیم BPM را محاسبه می کنیم {int bpm = 60000 /(millis () - t) ؛ if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("ضربان قلب جدید:") ؛ Serial.print (bpm) ؛ // نمایش bpms Serial.println ("bpm") در صفحه ؛

if (bpm> = 95) {// اگر bpm بیشتر از 95 یا 95 باشد…

analogWrite (6 ، 222) ؛ // ویبراتور 1 ارتعاش می کند

analogWrite (11 ، 222) ؛ // ویبراتور 2 ارتعاشی analogWrite (9 ، 222) ؛ // ویبراتور 3 ارتعاش می کند} دیگری {// اگر نباشد (ضربان در دقیقه کمتر از 95 است)… analogWrite (6 ، 0) ؛ // ویبراتور 1 آنالوگ را ارتعاش نمی کند (11 ، 0) ؛ // ویبراتور 2 ارتعاش نمی کند analogWrite (9، 0)؛ // ویبراتور 3 ارتعاش نمی کند}} lastBpm = bpm؛ t = millis ()؛ }} lastData = پردازش داده ها؛ تأخیر (10) ؛ }

فرایند شناور داده (int val)

{buf [bPos] = (شناور) val؛ bPos ++ ؛ if (bPos> = BSIZE) {bPos = 0 ؛ } شناور متوسط = 0؛ برای (int i = 0 ؛ i <BSIZE ؛ i ++) {average+= buf ؛ } بازگشت (شناور) ارزش - متوسط / (شناور) BSIZE؛ }

مرحله 4:

در طول فرایند طراحی ، ما باید مکان نقاط فشار بدن را در نظر بگیریم تا بدانیم موتورهای ارتعاشی باید در کجا قرار بگیرند ، و ما سه مورد از آنها را انتخاب کردیم.

مرحله 5:

برای به دست آوردن پوشیدنی ، ابتدا مچ بند رنگ گوشتی را با استفاده از رنگ سیاه طبق دستورالعمل محصول رنگ آمیزی کردیم.

مرحله 6:

هنگامی که مچ بند داشتیم ، چهار سوراخ روی مانکن دستی مقوایی انجام دادیم. سه مورد از آنها برای استخراج سه موتور ارتعاشی که ما در مدار الکتریکی استفاده کردیم ساخته شد و آخرین آنها برای قرار دادن سنسور پالس روی مچ مانکن انجام شد. به غیر از این ، ما یک برش کوچک روی مچ بند انجام دادیم تا این آخرین سنسور قابل مشاهده باشد.

مرحله 7:

بعداً ، ما آخرین سوراخ را در قسمت پایین دست مقوایی انجام دادیم تا کابل USB را از رایانه به برد آردوینو متصل کرده و جدا کرده و مدار را تغذیه کنید. ما آخرین آزمایش را انجام دادیم تا بررسی کنیم همه چیز خوب کار می کند.

مرحله 8:

برای اینکه بتوانیم محصول خود را طراحی سفارشی تری داشته باشیم ، یک دایره به رنگ گارنت رسم و برش می دهیم که در آن چند خط را برای نشان دادن ضربان های الکتریکی قلب می دوزیم.

مرحله 9:

سرانجام ، هنگامی که مچ بند مشکی موتورهای ارتعاشی را می پوشاند ، ما سه قلب کوچک را بر روی پوشیدنی می بریدیم و می دوزیم تا از موقعیت آنها مطلع شویم.