مانیتور لباس - سیگنال های قلب را به IoT وصل کنید: 18 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

لباس مانیتور آزمایشی است در زمینه بررسی روش های مختلف دیجیتالی شدن فعالیت قلب کاربر و همچنین پردازش داده ها.

سه الکترود داخل لباس ، سیگنال های الکتریکی را که از بدن کاربر عبور می کند اندازه گیری می کند. آن تکانه های آنالوگ که از فعالیت ماهیچه ای قلب سرچشمه می گیرد ، به سیگنال های دیجیتالی تبدیل می شوند. سپس میکروکنترلر دایره ای از LED های جلوی لباس را روشن می کند و با هر ضربان قلب بنفش چشمک می زند. میکروکنترلر همچنین داده ها را برای استفاده های دیگر از طریق شبکه بی سیم ارسال می کند. داده های ارسال شده از طریق شبکه بی سیم توسط رایانه ای جمع آوری می شود ، که داده ها را برای تحریک آنها نظارت می کند. سیگنال های الکتریکی قلب در حال حاضر بر روی صفحه نمایش و همچنین خود لباس قابل مشاهده است.

لباس مانیتور یک رابط یکپارچه بین بدن انسان ، لباس و اجزای الکترونیکی ایجاد می کند - دیجیتالی و ضبط بیوسنیگنهای گذرا ما.

مرحله 1: طراحی و مرور کلی مدار

قسمت بالای لباس از قطعات اکریلیک سیاه و شفاف ساخته شده است - با برش لیزری برش داده می شود. یک حلقه NeoPixel در زیر حلقه اکریلیک شفاف در وسط چسبانده شده است. سیمها از پشت قسمت بالا به یک نوار پارچه ای می چسبند که به قسمت بالای قسمت پشت لباس وصل شده است. نوار پارچه ای به جیب کوچکی متصل می شود که دارای میکروکنترلر ، مانیتور ضربان قلب و باتری است. سه الکترود نساجی الکترونیکی به آستر لباس دوخته شده است. سیمهای متصل کننده الکترودها و میکروکنترلر بین دو لایه پارچه قرار دارند.

مرحله 2: لوازم:

مواد:

• پارچه
• زیپ
• سیم ها
• انقباض حرارتی
• اکریلیک سیاه 1/8"
• اکریلیک پراکنده 1/8 اینچ
• حلقه NeoPixel (24 LED) (Adafruit)
• فوتون (ذره)
• مانیتور ضربان قلب (Sparkfun)
• پد های حسگر زیست پزشکی (Sparkfun)
• کابل سنسور (Sparkfun)
• پارچه رسانا (Sparkfun یا Adafruit)
• 5 دکمه ضربه محکم و ناگهانی
• تخته Perma-Proto (Adafruit)
• سیمهای جهنده زن + مرد
• انقباض حرارتی
• پاور بانک 5 ولت (آمازون)

ابزارها:

• قیچی
• سوزن
• نخ
• موچین
• آهن لحیم کاری
• لحیم کاری
• چسب گرم
• سلاح گرم
• چرخ خیاطی
• دستگاه برش لیزری
• چکش
• کاغذ
• خط کش
• مداد

مرحله 3: Photon - یک کیت توسعه Wi -Fi

Photon یک کیت توسعه Wi-Fi قوی است که پروژه شما را به اینترنت اشیا (IoT) متصل می کند. این برد نسبتاً کوچک است ، که آن را برای پروژه های پوشیدنی اینترنت اشیا عالی می کند.

Particle ، سازنده Photon ، یک برگه اطلاعات فوتون عالی و همچنین راهنمای شروع بسیار دقیق با تمام اطلاعاتی که برای شروع باید بدانید تهیه کرده است.

کافی است برنامه Particle را در تلفن هوشمند خود بارگیری کرده و دستورالعمل ها را دنبال کنید تا Photon خود را به شبکه Wi-Fi متصل کنید. همچنین می توانید برنامه Particle Dev را برای رایانه خود بارگیری کرده یا با مرورگر خود برنامه نویسی را شروع کنید. در مرحله 15 به Photon برمی گردیم.

مرحله 4: مانیتور ضربان قلب

در تصویر می توانید تابلوی مانیتور ضربان قلب و همچنین یک کابل سنسور با 3 کانکتور پد الکترود و 3 پد سنسور زیست پزشکی مطابقت داشته باشید. از آنجا که ما الکترودهای پارچه ای رسانایی خود را برای لباس خود می سازیم ، لازم نیست از کابل ها و لنت های سنسور استفاده کنیم. با این حال ، آنها برای نمونه سازی و آزمایش عالی هستند.

قبل از شروع ، توصیه می کنم راهنمای اتصال قلاب Sparkfun's Heart Rate Monitor را بخوانید. دارای جزئیات زیادی در مورد نحوه عملکرد ضربان قلب و نحوه قرارگیری الکترودها است.

مرحله 5: برش لیزری قطعه بالا

ابتدا یک قطعه بالای 2 بعدی را با استفاده از Illustrator طراحی کردم که از یک ورق اکریلیک سیاه 1/8 اینچی با برش لیزری برش دادم. از آنجا که دایره وسط طرح روشن می شود ، من گلبرگ های مطابق را از 1 جدا کردم. ورق اکریلیک پهن /8 اینچی. همچنین ، من سه حلقه اکریلیک با اندازه های مختلف برش دادم. ما آن ها را بین گلبرگ ها و حلقه NeoPixel می چسبانیم تا نور بیشتری پخش شود. در غیر این صورت ، LED های جداگانه را روی حلقه می بینید.

مرحله 6: شکل دادن به اکریلیک

پس از برش اکریلیک ، نوبت به شکل دادن آن و دادن فرم سه بعدی می رسد. می توانید از تفنگ حرارتی ، سشوار یا هر چیزی که سریعتر کار می کند ، مانند اجاق گاز استفاده کنید. هنگام گرم کردن آن مراقب باشید و همیشه قسمت های داغ را با حوله لمس کنید. هنگامی که شروع به انعطاف پذیر شدن کرد ، آن را به هر شکلی که دوست دارید شکل دهید و صبر کنید تا سرد شود و دوباره سفت شود.

مرحله 7: افزودن گلبرگهای شفاف

حالا بیایید گلبرگهای اکریلیک شفاف را داخل برش های مربوطه بچسبانیم. اگر گلبرگ های اکریلیک دارای لکه های سوختگی در لبه ها هستند ، می توانید آنها را با کاغذ سنباده بکشید. مقداری اپوکسی دو قسمتی را با هم مخلوط کرده و چسب را با دقت روی لبه گلبرگ ها بمالید. کمک می کند تا قطعات را با مقداری نوار چسبنده نگه دارید در حالی که آنها را داخل قطعه بالا قرار می دهید.

مرحله 8: لباس خود را طراحی کنید

در چند مرحله بعدی ما طراحی و دوخت لباس چرم مشکی را انجام می دهیم.

هنگام کار بر روی فایل Illustrator ، من قبلاً ایده ای خالص برای طراحی داشتم. بعد از کشیدن پارچه و قسمت بالای مانکن ، الگوی مناسب را پیدا کردم: یک لباس یقه دار با دو دارت در جلو و عقب و همچنین یک درز کمر تقسیم کننده ، یک جیب باتری در پشت و یک زیپ نامرئی داخل درز سمت چپ. قبل از بریدن پارچه زیبا ، همیشه ارزش دوختن لباس را با پارچه ارزان تر (که موسلین نیز نامیده می شود) بدوزید. این به شما این امکان را می دهد که الگو را تغییر دهید و تغییرات کوچکی ایجاد کنید.

مرحله نهم: لباس را بدوزید

حالا الگوها را دنبال کنید و لباس واقعی را بدوزید. ابتدا دارت های جلو و عقب لباس را بدوزید. سپس دو قطعه جلو و دو قسمت پشتی و همچنین آستر ، نگهدارنده گردن و زیپ نامرئی را به هم بدوزید. در پایان ، جیب و بندهای باتری را وصل می کنیم (مراحل 10 و 11). بار دیگر ، از برش لیزری برای برش شش بند پارچه ای استفاده کردم. لازم نیست ، اما به شما لبه های تمیزی می دهد که دوخت آنها راحت تر است و برش آنها بسیار سریعتر است!

مرحله 10: جیب پشت را وصل کنید

از پارچه بالای خود یک مربع برش دهید و نوارهای کوچک Velcro را در بالای لبه چپ و راست بدوزید. لبه های Velcro را روی هم تا کنید و به قسمت داخلی مربع جیب بدوزید. موقعیت مناسبی برای جیب باتری (ترجیحاً بالای درز کمر) پیدا کنید و آن را روی لباس سنجاق کنید. قسمت پایینی جیب را روی لباس و همچنین نوار Velcro مربوطه را به سمت چپ و راست بدوزید.

مرحله 11: نوارهای پارچه ای را آماده کنید

نوارهای پارچه ای در پشت برای اتصال قسمت بالا به لباس و پنهان کردن تمام سیم هایی که از جیب باتری به LED های جلو منتقل می شوند ، استفاده می شود. قبل از دوختن لبه های بلند به هم ، یک حلقه چشم را در یکی از نوارها قرار دهید. این امر باعث می شود لباس هنگام تمیز کردن سیم ها از داخل و خارج از نوار ، تمیزتر به نظر برسد. سپس تونل های پارچه ای را بدوزید و نوارها را به داخل بچرخانید. استفاده از موچین راحت تر است.

در مرحله بعد سه سیم بلند (به اندازه کافی بلند از جیب باتری تا LED های جلویی) از طریق نوار چشمک تغذیه کنید ، سیم ها را از طریق چشمک خارج از تونل هدایت کنید. هر سیم را در دو طرف آن با نوار علامت گذاری کنید تا بدانید کدام یک کدام است. سپس نوارها را بر روی قطعه بالا همانطور که در تصاویر نشان داده شده است بدوزید.

مرحله 12: قسمت بالای صفحه را تمام کنید

حالا یکی از سه سیم خود را به پین GND (زمین) ، یکی را به پین ورودی داده و آخرین سیم را به پین +5 ولت (قدرت) لحیم کنید. مطمئن شوید که می دانید کدام سیم به کدام پین لحیم شده است زیرا نمی توانید آن را از طریق لوله رد کنید. یک پلاگین زن را به هر سه سیم بچسبانید. فراموش نکنید که برای محکم کردن اتصالات لحیم کاری ، از کوچک کننده استفاده کنید. با یک تفنگ حرارتی یا اپوکسی سه دایره اکریلیک شیری را روی هم بچسبانید و صبر کنید تا خشک شود. سپس دایره ها را در قسمت داخلی گلبرگ های اکریلیک قرار دهید و آنها را به هم بچسبانید. بعد از خشک شدن چسب ، حلقه NeoPixel را در بالا قرار دهید و چسب را دور آن بمالید. فراموش نکنید که سیم های دور حلقه را به پشت قطعه محکم کنید.

مرحله 13: نوارهای پارچه ای را روی لباس بدوزید

حالا لباس و بالاتنه را روی مانکن بگذارید و مشخص کنید که کجا می خواهید نوارها را قرار دهید. درزهای ناحیه مشخص شده و همچنین درزهای کمر پشت کیف باتری (روکش و لایه بالایی) را با دقت باز کنید. حالا نوارهای پارچه ای را با پوشش و لایه بالایی تغذیه کنید تا نوارها از درز کمر خارج شوند. نوارها را با طول مورد نظر در موقعیت مناسب سنجاق کنید و فعلاً فقط درز بالا را ببندید.

مرحله 14: الکترودها را یکپارچه کنید

سه مربع از پارچه رسانا برش دهید. تصویر اول نشان می دهد که کجا باید الکترودها را داخل لباس قرار دهید. من از دوخت زیگزاگ برای دوختن مربع ها روی آستر استفاده کردم. الکترودها باید محکم روی پوست برهنه شما فشار داده شوند تا ضربان قلب شما افزایش یابد. در غیر این صورت پارچه رسانا نمی تواند سیگنال های الکتریکی را که در بدن شما جریان دارد دریافت کند. حالا یک سیم (سیم سیلیکون قابل انعطاف را توصیه می کنم) را روی یک دکمه محکم کنید. در کل سه سیم ، یک عدد برای هر الکترود آماده کنید. با اتصال پارچه ای رسانا - بین آستر و لایه بالایی ، آن دسته از دکمه ها را در پشت آستر بدوزید. استفاده از نخ رسانا برای اتصال الکترودها به سیم و بعداً به میکروکنترلر بسیار مهم است. سپس هر سه سیم را داخل لباس هدایت کنید تا جایی که در پشت کمر باتری از درز کمر خارج می شوید. برای اینکه سیم ها کمی بیشتر محافظت شوند ، آنها را در یک تکه کوچک از پارچه باقیمانده از پارچه قرار دادم ، جایی که روی آنها دوختم تا درز کمر باز بسته شود. سه سیم را به طول دلخواه خود ببرید و یک سیم بلوز زنانه را در هر انتهای آن بچسبانید. این امر برای اتصال الکترودها به برد مانیتور Hart Rate ضروری است. به یاد داشته باشید این مهم است که بدانید چه سیم به چه الکترودی متصل می شود.

تا کنون خیلی خوب. لباس تقریباً آماده است.

مرحله 15: کد را تغییر داده و بارگذاری کنید

حال بیایید به نرم افزار و سخت افزار بازگردیم:

پس از راه اندازی فوتون خود و نصب Particle Dev (مرحله 3) ، کد مانیتور ضربان قلب را بارگیری کنید. اگر فایل را باز کنید دو پوشه مشاهده خواهید کرد ، یکی پوشه به نام فوتون و دیگری پردازش نام دارد.

پیش بروید و Particle Dev را باز کنید و در منوی کشویی File> Open… را انتخاب کنید. به پوشه فوتون خود بروید و روی Open کلیک کنید. در سمت چپ ، روی WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino کلیک کنید تا کد باز شود. اکنون تعداد LED های تعریف شده در کد را به تعداد LED هایی که در پروژه خود استفاده می کنید تغییر دهید.

#تعریف NUM_LEDS 24

برای لباس ، از 24 LED استفاده کردم. اگر از پین های مختلف استفاده می کنید ، می توانید شماره سایر پین ها را نیز تغییر دهید. نمودار کوچک به شما یک نمای کلی می دهد. اگر می خواهید پین دکمه حالت را تغییر دهید ، روی فایل buttons.h کلیک کنید و عدد 6 را به پینی که استفاده می کنید تغییر دهید.

#تعریف MODEBUTTON 6

در صورت تمایل ، می توانید یک دکمه کوچک فشار به این پین اضافه کنید تا بین حالت زنده و برخی از داده های ضبط شده ضربان قلب جابجا شود. اگر لباس را روی مانکن قرار دهید ، ویژگی خوبی است. پس از اتصال الکترودها به بدن (در مرحله بعدی) ، فقط می توانید مانیتور سریال را باز کنید ، داده های خود را ضبط کرده و ضربان قلب خود را در فایل recordData.h جایگزین اعداد کنید.

مرحله 16: سخت افزار را مونتاژ کنید

قبل از لحیم کاری تمام قطعات الکترونیکی بر روی "Perma-Proto Half-size Breadboard" ، ابتدا از یک تخته نان معمولی برای آزمایش وسایل الکترونیکی خود استفاده کنید. مانیتور ضربان قلب ، دکمه و LED ها را به پایه های فوتونی که در کد تعریف شده است وصل کنید. الکترودها را همانطور که در تصویر نشان داده شده به بدن خود بچسبانید و مطمئن شوید که الکترودها با پین های صحیح مطابقت دارند. اکنون می توانید مانیتور سریال فوتون را باز کرده و داده های ضربان قلب خود را از طریق WiFi محلی دریافت کنید.

اگر می خواهید نمودار EKG را در مانیتور خود ببینید ، باید پردازش را بارگیری کنید. در پردازش ، طرح را در پوشه پردازش باز کنید و با کلیک بر روی پیکان در گوشه سمت چپ ، طرح را اجرا کنید. اگر همه چیز به درستی تنظیم شده باشد ، پنجره ای باز می شود و می توانید فعالیت قلب خود را مشاهده کنید. تا حد امکان به حرکت کمک می کند و مدتی طول می کشد تا نشانگر زیستی به اندازه کافی برای تصویری تمیز ثابت بماند. برای اطلاعات بیشتر و/یا عیب یابی ، راهنمای مانیتور ضربان قلب Sparkfun را بررسی کنید. ممکن است لازم باشد خط موجود در طرح را که حاوی Serial.list () [3] است ، تغییر دهید و شماره را به هر پورتی که مانیتور سریال شما در آن قرار دارد تغییر دهید. اگر از شماره مطمئن نیستید ، از 0 تا 6 را امتحان کنید.

مرحله 17: Solder Onto Perma-Proto

برای اتصال الکترودهای نساجی الکترونیکی سفارشی به تخته و نه الکترودهای چسبنده حجیم ، یک سربرگ را روی هر کدام از پین های RA (بازوی راست) ، LA (بازوی چپ) و RL (پای راست) روی تخته بچسبانید.

اگر همه چیز کار می کند ، می توانید اجزا را روی یک برد اولیه قرار دهید. من با فوتون شروع کردم ، سپس سیمها و سپس مانیتور ضربان قلب در پایان. به جای اینکه سه سیم LED را به طور دائمی روی برد بچسبانم ، از سه سیم بلوز نر (Data ، VCC و GND) برای اتصال آنها با سیم های LED استفاده کردم.

یک پاوربانک 5 ولت به عنوان منبع تغذیه برای فوتون عالی عمل می کند زیرا قابل شارژ است. همچنین می توانید از آن برای شارژ سایر دستگاه های الکترونیکی مانند تلفن هوشمند خود استفاده کنید.

مرحله 18: سیگنال های قلبی خود را به IoT وصل کنید

اکنون همه چیز آماده است و می توانید فعالیت قلبی خود را به اینترنت اشیا متصل کنید.

توجه داشته باشید که فوتون همیشه باید به یک شبکه بی سیم متصل باشد ، در غیر این صورت جستجو را متوقف نمی کند و کد شما اجرا نمی شود. در یک به روز رسانی بعدی می توانم آن را بهبود دهم تا اتصال به اینترنت اختیاری باشد.

اگر سوالی دارید ، از پرسیدن آن دریغ نکنید. ساخت شاد

جایزه دوم در مسابقه لباس DIY