جعبه پرستار: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

"جعبه پرستار" یک سیستم اسکنر حیاتی شخصی است که فرد می تواند از آن در محیط خانه برای بررسی منظم دما و ضربان قلب خود بدون هیچ زحمتی استفاده کند. جعبه پرستار داده های دما و ضربان قلب شما را ثبت و ذخیره می کند و حتی یک قدم جلوتر می رود تا هنگامی که مواد حیاتی از سطح ایمنی عبور کرده اند ، هشدار برای شما ارسال کند. این دستگاه در نسخه ایده آل خود به شما کمک می کند تا داده های مهم بهداشتی را برای تجزیه و تحلیل نگه دارید و به شما اطلاع می دهد که چه چیزی اشتباه است. "جعبه پرستاران" به هیچ وجه جایگزین یک پزشک یا یک اورژانس نیست ، بلکه یک پرستار خودکار است که هر چند وقت یکبار شما را معاینه می کند و هر زمان که اطلاعات حیاتی از نمودار خارج می شود ، به شما می گوید.

مرحله 1: برنامه های اصلی و تکامل آن:

طرح اولیه این بود که جعبه پرستاری را همانطور که در بالا توضیح داده شد با یک مدار کاملاً عملکردی که یک مدار سنجش ضربان را تشخیص می دهد ، طراحی کنید. در ابتدا می خواستم برنامه اندرویدی را که این داده ها را از جعبه پرستار ارسال می کند ، تصور کنم.

برای ارائه برخی زمینه ها ، به غیر از "ساختن" مدارهای حداقلی که در کلاس های آزمایشگاهی در دبیرستان مورد نیاز است ، من تا به حال هیچ ترمی را تا این ترم ایجاد نکرده ام. من بیشتر برنامه نویس بودم و از برخورد با کد های پیچیده و نه مدارهای ساده راحت بودم. هنگامی که من با پروفسور چارلز مالوک برای 297DP ثبت نام کردم ، می دانستم که این خارج از منطقه راحتی من است ، جایی که شانس زیادی برای شکست دارم. من سعی کردم پروژه هدفم را به طور معقول سختی ادامه دهم زیرا می دانستم که اگر هدفم را سخت تر بدانم فقط به این دلیل که همسالانم روی پروژه های پیچیده تر کار می کنند ، من کوتاه و ناامید می شوم. بنابراین ، طرح اولیه هیچ چیز پیچیده ای بر روی کاغذ نداشت ، اما به شخصه در اوج یک منحنی یادگیری تند قرار داشت. من مدارهای کوچک متعددی را آزمایش کردم تا بتوانم کنترل آردوینو بر روی مدار را درک کنم و چگونه می توانم آن را با کد دستکاری کنم. من مطالب زیادی در مورد آردوینو خواندم و کل کیت مخترع SparkFun را کار کردم. این یک فرایند بود اما روشی فوق العاده برای درک واقعی مدارها و کد. پس از چند هفته کاوش کیت مخترع ، ماموریت خود را آغاز کردم. من روی مدار دما کار کردم که درک و کدگذاری آن دو هفته طول کشید. اگرچه پیاده سازی مستقیم به صورت آنلاین وجود داشت ، من می خواستم هر خط کد را بفهمم و انجام دهم. مدار ضربان قلب بسیار چالش برانگیز بود زیرا با انواع مختلف خازن و IC-LM324 سروکار داشت. این کار مدار من را پیچیده کرد و مجبور شدم برنامه های خود را برای استفاده از ماژول بلوتوث و برنامه اندروید برای تجسم داده ها کاهش دهم. این کار شدنی است و من قبلاً خیلی خواندم و آموختم که برای پیاده سازی این کار باید چه کار کنم اما زمان محدود بود.

مرحله 2: تحقیقات انجام شده:

تحقیق یکی از مهمترین و وقت گیرترین جنبه های این پروژه و این دوره بود. من تا آنجا که می توانستم از درک مفاهیم انتزاعی در پشت آردوینو و مدارها صرف کنم. نگاه کردن به یک نمودار مدار و قرار دادن اجزاء آن قسمت سختی نیست- این به دست آوردن نمودار مدار است یا درک اینکه چرا یک طرح کلی در گوگل به این شکل ظاهر شد. خواندن مطالب مربوط به عوامل حیاتی و درک معنای داده ها و نحوه ارائه بهتر آن به کاربر جعبه پرستار در شکل گیری اهداف و چشم انداز من برای این پروژه کلیدی بود. من مقالات علمی را به اندازه متون ساده و فیلم های یوتیوب که جریان را در یک مدار مختل می کند ، مفید نمی دانم. اغلب اوقات ، پس از خواندن ، به یاد می آورم که به مدارم خیره شده بودم و متوجه شده بودم که "این کار می کند اما آنطور که فکر می کنم کار می کند نیست." دانستن نظریه در کلاس با خواندن نظریه در جستجوی راهی برای اجرای آن در پروژه بسیار متفاوت بود. هر چیزی که به اندازه یک مقاومت در یک طرح کلی در کتاب درسی بی اهمیت به نظر می رسید ، قابل توجه شد. مفاهیمی که یاد گرفتم ارزشمند بودند. من حتی به سوراخ خرگوش ارتباطات بی سیم و رمزگذاری امنیتی مبادله کلید Diffie-helman رفتم تا بتوانم روشی امن برای ارسال اطلاعات از سیستم به تلفن اجرا کنم. صادقانه بگویم ، هیجان انگیزترین بخش در مورد کل پروژه پنج ساعت بود که برای درک رمزنگاری ، رمزگذاری Ceasar ، الگوریتم RSA و الگوریتم Diffie-Helman صرف کردم. با این حال ، من نمی توانم پروژه را به حدی برسانم که بتوانم هر یک از این چیزهای شگفت انگیز جدیدی را که در طول پروژه یاد گرفته ام پیاده سازی کنم.

مرحله 3: مشکلات مواجه شده:

این چالش ها در دو بخش شخصی و توسعه ای ایجاد شد. چالش های شخصی شامل تعهد زمانی مورد نیاز برای سایر کلاس ها بود که در زمانی که قصد داشتم برای این پروژه اختصاص دهم ، کم بود. مهارتهای مدیریت زمان بهتر و دید بهتر و واضح تر به تصویر بزرگ ، به من کمک می کرد تا کل پروژه را به موقع به پایان برسانم تا نسخه مقیاس شده.

چالش های توسعه متعدد بود. درک مفاهیم به زمان و خواندن زیادی نیاز داشت. پیاده سازی هنوز سخت تر بود زیرا توپ های منحنی مانند تخته نان شکسته و قطعاتی که باید جایگزین قطعات ضروری می شد کاوش را سخت تر اما سرگرم کننده تر می کرد. اجرای کد عیبی نداشت ، اما اطمینان از این که کاری را که من فکر می کردم انجام می دهد ، شامل دور زدن چند متری بود و سخت ترین جنبه آن این بود که نمی دانستم به دنبال چه چیزی هستم. در اواخر ، وقتی سعی کردم یک ماژول بلوتوث را پیاده کنم و این شامل بازسازی کل مدار شد ، چالش های توسعه ای قابل توجه تر شد. مسئله دیگر صحت ارائه شده توسط Nurse Box است. مقادیر دما خاموش است و باید در نظر گرفته شود. اگر بخواهیم درجه حرارت را از قسمت بسته بدن بدست آوریم ، باید مدار را با استفاده از لایه استفاده و پرتاب سنسور طوری طراحی کنیم که از نظر بهداشتی و دقیق باشد.

مرحله 4: تغییر مورد نیاز در M5:

Makerspace M5 فضای ایده آل برای توسعه این پروژه بود. با رفتن به هفته اول پس از انتخاب پروژه ای که می خواستم روی آن کار کنم ، انتظار چندانی نداشتم که خارج از مبحث حیاتی و مدارهای مربوط به آن بیاموزم. با این حال ، Makerspace به من این امکان را داد که در مورد پروژه های خود به همان اندازه که در مورد پروژه خود فکر می کردم با همسالانم بحث کنم و در این روند معتقدم که خیلی بیشتر از آنچه باید آموخته ام. پروژه Ayan Sengupta در مورد تطبیق الگوها در مورد یادگیری ماشین ، آموزش ربات ها و استفاده از بردارهای ویژه (بالاخره!) بسیار به من آموخت. پروژه استفان لندل در مورد نمایش آب و هوا بر روی آینه ، من را با رزبری پای آشنا کرد و به من کمک کرد تا قدرت API ها و پایتون را در به روزرسانی زمان واقعی سیستم دریافت کنم. من و بن باتون نشستیم تا ترانزیستورها را بفهمیم و چگونه می توان از آن برای چرخاندن روتور با جریان جریان متوالی استفاده کرد. من بیشتر از آنچه که در آن قرار دادم ، از آن فضای سازنده بیرون آمدم و بیشتر به خاطر فرهنگ بود که این مکان برپا بود و ما می توانستیم از هر کسی چیزی یاد بگیریم. من شخصاً چیزی را در آن فضا ساده نمی کنم ، اما مطمئناً آرزو می کنم که از اطلاعات فراوان در آن اتاق استفاده کنم و آنها را وادار کنم تا نظرات و پیشنهادات خود را در مورد پروژه من ارائه دهند.

مرحله 5: دستاوردها:

دستاوردهای مربوط به جعبه پرستار ، توهین آمیز بود. یک مدار سنسور دما و پالس از ابتدا صادقانه تمام چیزی است که می توانم در یک نسخه ی نمایشی به عنوان یک موفقیت نشان دهم که چیز زیادی نمی گوید. با این حال ، این فرایند بیش از هر متنی که در دو ماه گذشته خواندم به من آموخت. من چیزهای زیادی درباره حیات انسانی ، زیست شناسی پشت آن و فیزیک اندازه گیری آن آموختم. من مدارها را از ابتدا توسعه دادم و آن را با مدلهای موجود مقایسه کردم و در حین این کار با مشکلاتی که هنگام ایجاد مدارها ایجاد می کنم آشنا شدم. من سرانجام ارتباط و استفاده از arduino و نحوه خواندن برگه های داده برای IC درگیر در پروژه را درک کردم. همانطور که گفته شد ، من تقریباً هر چیزی را که درباره رمزنگاری می دانم از ابتدا برای این کلاس آموختم و فکر می کنم در حال حاضر دانش اولیه برای توسعه یک سیستم امنیتی خام در پایتون را دارم. من حتی آنقدر انگیزه داشتم که شروع به نوشتن یک الگوریتم برای رمزنگاری دیفی هلمن کردم. علاوه بر این ، من مقدار زیادی در مورد یادگیری ماشین ، تطبیق الگوها ، تمشک Pi و ترانزیستورها از همسالانم در طول دوره خود آموختم. من همچنین در مورد برنامه Android در Android Studio مطالعه کردم و می دانم که می توانم جایی را که در تابستان ترک کرده ام انتخاب کنم. برای تجسم داده های جمع آوری شده

مرحله 6: چگونه جعبه پرستاری خود را ایجاد کنید

درک هدف از اولویت بالایی برخوردار است. من تفسیر نادرستی از مفهوم نبض و فشار داشتم که باعث شد دو هفته عقب بیفتم. وقتی مفاهیم از بین رفت ، توصیه می کنم اگر مثل من با مدارها آشنایی ندارید ، از مدارهای ابتدایی شروع کنید. بسیار مهم است که قبل از شروع به ایجاد یک مدار پیچیده ، با عملکرد قطعات و دستگاه ها و جریان کلی سیستم آشنا باشید. پس از انجام این کار ، تقسیم پروژه به مراحل و کار در آنها مهم خواهد بود. پروژه را به سنسور دما ، سنسور ضربان قلب ، ماژول بلوتوث و برنامه اندروید تقسیم کردم. مراحل خیلی سریع فهمیدم که در مدت محدودی که داشتم به چه چیزی امیدوار بودم و چه چیزی نمی توانستم. این به کار بسیار واقع بینانه کمک می کند و کل پروژه را دلهره آور به نظر نمی رساند. پیروی کورکورانه از مراحل وب سایت منجر به مشکلات زیادی و عملکرد بسیار محدود می شود. شما می خواهید نحوه رفتار مدار خود را بفهمید تا بتوانید آن را به آنچه که تصور می کنید تغییر دهید. در مورد بخشهایی از پروژه که در حال انجام است- ماژول بلوتوث و برنامه اندروید ، من با کارکردن جداگانه راه اندازی و دریافت ماژول بلوتوث و سپس ادغام آن با مدارهای لازم در مورد آن صحبت می کنم.

کد آردوینو شامل یک جریان متوالی از فعال سازی ، دریافت و دستکاری داده ها در حلقه است. پس از درک این موضوع ، جستجوی نحوه فعال کردن یک پورت یا دریافت داده تنها کاری است که باید انجام دهید. یک شکست منطقی قطعی در این مورد وجود دارد و اشکال زدایی کد و تجزیه و تحلیل مدار با چند متر یک راه عالی برای انجام این کار است.

مرحله 7: مراحل بعدی:

Nurse Box از نقطه نظر کاربر نقش قدرتمندی دارد. با این حال ، در شکل فعلی ما ، انتقال داده های Nurse Box را به انتقال بی سیم نزدیک از طریق بلوتوث محدود می کنیم. اگر بتوانیم arduino را به Raspberry Pi ارتقا دهیم ، که در گذشته باید با آن شروع می کردم ، می توانیم به راحتی از Wifi برای انتقال داده های طولانی مدت استفاده کنیم ، در نتیجه پزشک شخصی کاربر یا می گوید ، یکی از بستگان نزدیک ، می تواند با توجه به مواد حیاتی در حلقه نگه داشته می شود. می توان مواد حیاتی بیشتری مانند فشار اضافه کرد و این امر جعبه پرستار را قوی تر می کند. اگر بخواهیم دما را از قسمت های بسته بدن جدا کنیم ، ترکیب اجزای استفاده و پرتاب روی سنسور دما بدون به خطر انداختن دقت بسیار مهم خواهد بود. تنظیم دقیق کارایی و دقت و بهینه سازی جریان داده ها و اطمینان از انتقال داده ها آخرین مراحل قبل از رونمایی از جعبه پرستار برای کاربر خواهد بود. نیاز و فضای مشخصی در جامعه برای مفهوم اسکنر حیاتی شخصی وجود دارد که به اندازه Nurse Box ارائه می دهد. چالش های زیادی در پیش است اما معتقدم ارزش تلاش را دارد.