TfCD - AmbiHeart: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

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

معرفی

آگاهی از عملکردهای حیاتی بدن ما می تواند به تشخیص مشکلات سلامتی کمک کند. فناوری فعلی ابزارهایی را برای اندازه گیری ضربان قلب در محیط داخلی فراهم می کند. به عنوان بخشی از دوره کارشناسی ارشد طراحی مفهوم پیشرفته (زیر دوره TfCD) در دانشگاه فنی دلفت ، ما یک دستگاه بازخورد زیستی ایجاد کردیم.

چه چیزی نیاز دارید؟

1 سنسور پالس

1 عدد LED RGB

3 مقاومت (220 اهم)

آردوینو اونو

باتری 9 ولت

تخته نان

محفظه های چاپ سه بعدی

نقاط قوت

درک و تفسیر اندازه گیری با رنگ روشن ساده تر از اعداد خام است. همچنین می توان آن را قابل حمل کرد. استفاده از میکروکنترلر کوچکتر و تخته نان باعث افزایش اندازه محفظه می شود. کد ما از مقادیر متوسط ضربان قلب استفاده می کند اما با تغییرات کوچک در کد می توانید بازخورد را با مقادیر خاص تری برای گروه سنی و وضعیت سلامتی خود تنظیم کنید.

نقاط ضعف

ضعف اصلی واکنش حسگر ضربان قلب است. برای تشخیص ضربان قلب و نشان دادن بازخورد دلخواه مدتی طول می کشد. این تأخیر گاهی اوقات قابل توجه است و ممکن است منجر به عملکرد اشتباه شود.

مرحله 1: تهیه وسایل الکترونیکی

سنسور ضربان قلب بر اساس اصل پلتیسموگرافی عکس است. این تغییر حجم خون را از طریق هر اندام بدن که باعث تغییر شدت نور از طریق آن اندام (ناحیه عروقی) می شود اندازه گیری می کند. در این پروژه ، زمان پالس ها اهمیت بیشتری دارد. جریان حجم خون بر اساس ضربان قلب تعیین می شود و از آنجا که نور توسط خون جذب می شود ، پالس های سیگنال معادل ضربان قلب است.

در مرحله اول ، سنسور پالس باید به آردوینو متصل شود تا BPM (ضربان در دقیقه) را تشخیص دهد. سنسور پالس را به A1 وصل کنید. لید روی برد آردوینو باید همزمان با تشخیص BPM پلک بزند.

در مرحله دوم ، یک LED RGB به همراه 3 مقاومت 220 اهم متصل کنید که در نمودار شماتیک نشان داده شده است. پین قرمز را به 10 ، پایه سبز را به 6 و پایه سبز را به 9 وصل کنید.

مرحله 2: برنامه نویسی

برای اندازه گیری ضربان قلب در فرکانس محاسبه شده ، از اندازه گیری ضربان قلب استفاده کنید. ضربان قلب در حالت استراحت برای بیشتر افراد حدود 70 ضربه در دقیقه است. بعد از اینکه یک LED کار کرد ، می توانید از دیگر محو شدن با IBI استفاده کنید. ضربان قلب طبیعی در حالت استراحت برای بزرگسالان بین 60 تا 100 ضربه در دقیقه است. شما می توانید BPM را در این محدوده با توجه به موضوع آزمون خود طبقه بندی کنید.

در اینجا ما می خواستیم روی افراد در حال استراحت آزمایش کنیم و بنابراین BPM را در بالا و پایین این محدوده به پنج دسته تقسیم بندی کردیم

هشدار دهنده (زیر 40) - (آبی)

هشدار (40 تا 60) - (شیب از آبی به سبز)

خوب (60 تا 100) - (سبز)

هشدار (100 تا 120) - (شیب از سبز به قرمز)

هشدار دهنده (بالای 120) - (قرمز)

منطق طبقه بندی BPM به این دسته ها به شرح زیر است:

if (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

if (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

if (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

if (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

if (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

برای اعتبارسنجی سنسور نبض و مشاهده تغییرات BPM و IBI می توانید از Processing Visualizer App استفاده کنید. استفاده از ویژوالایزر به کتابخانه های خاصی نیاز دارد ، اگر فکر می کنید پلاتر سریال مفید نیست ، می توانید از این برنامه که در آن داده های BPM را به عنوان ورودی قابل خواندن برای Visualizer پردازش می کند ، استفاده کنید.

چندین روش برای اندازه گیری ضربان قلب با استفاده از سنسور نبض بدون کتابخانه های از پیش بارگذاری شده وجود دارد. ما از منطق زیر که در یکی از کاربردهای مشابه استفاده می شد ، با استفاده از پنج ضربان قلب برای محاسبه ضربان قلب استفاده کردیم.

Five_pusle_time = time2-time1؛

Single_pulse_time = Five_pusle_time /5؛

نرخ = 60000/ Single_pulse_time؛

جایی که time1 اولین مقدار شمارنده پالس است

time2 لیست ارزش شمارنده پالس است

ضربان قلب ضربان نهایی است.

مرحله 3: مدل سازی و چاپ سه بعدی

برای راحتی اندازه گیری و ایمنی وسایل الکترونیکی ، توصیه می شود محفظه ای بسازید. علاوه بر این ، از اتصال کوتاه قطعات در حین استفاده جلوگیری می کند. ما یک شکل ساده قابل حمل طراحی کردیم که از زیبایی ارگانیک پیروی می کند. این دستگاه به دو قسمت تقسیم می شود: قسمت زیرین دارای حفره برای سنسور پالس و دنده های نگهدارنده برای آردوینو و نانبرد ، و قسمت بالا با راهنمای نور برای ارائه بازخورد بصری زیبا.

مرحله 4: نمونه اولیه الکترومکانیکی

هنگامی که محفظه ها را آماده کردید ، سنسور پالس را در دنده های راهنمای جلوی سوراخ قرار دهید. مطمئن شوید که انگشت به سنسور رسیده و سطح آن را به طور کامل بپوشاند. برای افزایش تأثیر بازخورد بصری ، سطح داخلی محفظه بالا را با یک فیلم مات بپوشانید (ما از فویل آلومینیومی استفاده کردیم) و یک سوراخ در وسط آن باقی بماند. این نور را به یک دهانه خاص محدود می کند. Arduino را از لپ تاپ جدا کرده و یک باتری بیش از 5 ولت (ما در اینجا از 9 ولت استفاده کردیم) وصل کنید تا قابل حمل شود. اکنون تمام قطعات الکترونیکی را در محفظه پایینی قرار دهید و با محفظه بالا ببندید.

مرحله 5: آزمایش و عیب یابی

اکنون وقت آن است که نتایج را بررسی کنیم! از آنجا که سنسور در داخل قرار گرفته است ، درست قبل از باز شدن محفظه ، ممکن است تغییر کمی در حساسیت سنسور ایجاد شود. مطمئن شوید که سایر اتصالات سالم هستند. اگر به نظر می رسد چیزی اشتباه است ، در اینجا موارد کمی را برای کمک به شما در مقابله با آن ارائه می دهیم.

خطاهای احتمالی می تواند با ورودی سنسور یا خروجی LED RGB باشد. برای عیب یابی با سنسور ، چند نکته را باید رعایت کنید. اگر سنسور BPM را تشخیص می دهد ، باید یک LED روی برد (L) همزمان با BPM شما چشمک می زند. اگر چشمک نمی زنید ، ترمینال ورودی A1 را بررسی کنید. اگر سنسور نبض روشن نمی شود ، باید دو پایانه دیگر (5V و GND) را بررسی کنید. پلاتر سریال یا مانیتور سریال نیز می تواند به شما در اطمینان از عملکرد سنسور کمک کند.

اگر نوری روی RGB نمی بینید ، ابتدا باید ترمینال ورودی (A1) را بررسی کنید زیرا کد فقط در صورت تشخیص BPM کار می کند. اگر همه چیز از حسگرها خوب به نظر می رسد ، به دنبال اتصال کوتاه نادیده گرفته شده روی تخته نان باشید.

مرحله 6: آزمایش کاربر

حالا وقتی یک نمونه اولیه آماده دارید می توانید ضربان قلب خود را اندازه گیری کنید تا بازخورد نوری دریافت کنید. با وجود دریافت اطلاعات مربوط به سلامتی خود ، می توانید با احساسات مختلف بازی کرده و پاسخ دستگاه را بررسی کنید. همچنین می تواند به عنوان ابزار مدیتیشن استفاده شود.