Breathe Light Angstgerät mit Pulsmesser - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Da die Welt immer beschäftigter wird, befindet sich jeder in einer zunehmend stressigen Umgebung. College-Studenten haben ein noch höheres Risiko für Stress und Angst. Prüfungen sind für Studenten besonders stressige Zeiten, und Smartwatches mit Atemübungseinstellungen dürfen normalerweise nicht während Prüfungen verwendet werden, da sie auch SMS schreiben und eine Verbindung zum Internet herstellen können.

"Breathe Light" ist ein vereinfachtes angstzentriertes Gerät, das keine Internetverbindung hat und in Prüfungen willkommen ist. Dieses Gerät ist nicht benutzerspezifisch, wodurch es leicht an jede Person angepasst werden kann, die Angstkontrolle benötigt. Durch die Verwendung einer Reihe von vier NeoPixel-LEDs kann der Benutzer die Schritte zur Durchführung von Atemübungen befolgen und auch seine Herzfrequenz vor und nach den Übungen verfolgen, um festzustellen, ob sein Stresslevel sinkt.

Schritt 1: Benötigte Materialien und Werkzeuge

Materialien:

1. Adafrucht-Flora (14,95 $)
2. Steckbrett ($5,00)
3. Adafruit NeoPixel (4) (7,95 $)
4. Pulssensor (25,00 $)
5. Krokodilklemmen ($3,95)
6. Steckbrett-Überbrückungsdrähte ($3,95)
7. Lithium-Ionen-Polymer-Akku (9,95 $)
8. 220 Ohm Widerstand ($6,28)
9. Druckknopf (5,99 $)
10. Verschiedene Legos ($10-$40) (Hinweis: Sie brauchen nicht viele Legos)

Gesamtkosten: ($94-$124)

Werkzeuge:

1. Arduino-Software (KOSTENLOS) - Erforderlich
2. Spitzzange (~ $ 6) oder Nagelhautschneider (~ $ 4) - Empfohlen
3. Lötkit/Materialien (~$11) - Optional

Gesamtkosten: (15-17 $)

Schritt 2: Vorbereitung

Bevor Sie mit dem Projekt beginnen und die oben genannten Materialien verwenden, ist es wichtig, sich ein gutes Hintergrundwissen über die verwendeten Materialien anzueignen.

Adafrucht Flora

Der Adafruit Flora ist ein kleiner, einfacher und leistungsstarker Mikrocontroller, der sowohl für Anfänger als auch für Experten nützlich ist. Es ist sehr klein (nur etwas größer als ein Viertel) und tragbar! Das obige Bild zeigt das Pinout-Diagramm für die Adafruit Flora. Um mehr über die Flora zu erfahren, besuchen Sie den folgenden Link:

learn.adafruit.com/getting-started-with-fl…

Adafruit NeoPixel

Die NeoPixels von Adafruit sind einzeln adressierbare RGB-LEDs, die speziell für Wearables entwickelt wurden. Die NeoPixel sind verkettebar, d.h. Sie benötigen nur eine Pin-Verbindung zum Mikrocontroller, um beliebig viele LEDs anzuschließen. Sie können in Arduino codiert werden, erfordern jedoch etwas Übung, Recherche und Online-Beispielhilfe, um sich vertraut zu machen und die NeoPixels so zu gestalten, dass sie so funktionieren, wie Sie es möchten. Die verschiedenen Schritte im folgenden Link sind sehr hilfreich, da er Sie über die Funktionsweise der NeoPixels informiert und Programmiertipps und Beispiele mit Arduino gibt.

learn.adafruit.com/flora-rgb-smart-pixels/…

Pulssensor

Der PulseSensor ist ein Plug-and-Play-Herzfrequenzsensor für Arduino, um Live-Herzfrequenzdaten für eine Vielzahl von Projekten wie diesem zu sammeln! Die Bibliothek, die auf Arduino heruntergeladen werden kann (wird in Kürze gezeigt), enthält Beispielcodes, die Ihnen helfen, sofort ein Experte bei der Implementierung des PulseSensors in ein Projekt zu werden. Der folgende Link zeigt weitere Informationen zum PulseSensor und beschreibt beispielhafte Miniprojekte zum Einstieg.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Arduino-Bibliotheken

Damit der Code für bestimmte Funktionen und Befehle mit der Flora kommunizieren kann, müssen die folgenden Bibliotheken für die verschiedenen elektrischen Komponenten in Arduino installiert werden. Verwenden Sie entweder diesen Link oder den Link im Abschnitt "Intro and Supplies", um die Software herunterzuladen

1. Pulssensor Spielplatz

   (Hinweis: Die Arduino-Beispieldatei "PulseSensor_BPM" war hilfreich beim Erstellen des Codes für Breathe Light)

2. Adafruit NeoPixel-Bibliothek

   (Hinweis: Die Arduino-Beispieldatei "Strandtest" war hilfreich beim Erstellen des Codes für Breathe Light)

(Hinweis: Für weitere Hilfe zur Installation von Bibliotheken besuchen Sie den folgenden Link:

GitHub

GitHub ist eine leistungsstarke Plattform, die es Personen ermöglicht, gemeinsam Software zu entwickeln und zu teilen. Der für Breathe Light erstellte Code wird über GitHub geteilt und kann hier abgerufen werden. Es wird auch später in der Anleitung unter Schritt 14 referenziert. Auf die oben genannten Arduino-Bibliotheken und Beispiele, die für das Projekt erforderlich sind, kann auch über die folgenden GitHub-Links zugegriffen werden.

1. Pulssensor
2. NeoPixel

Weitere Informationen darüber, was GitHub ist und warum es nützlich ist, finden Sie in diesem Video.

Schritt 3: Sicherheit

Beim Umgang mit einem Stromkreis, einschließlich dem, den Sie in diesem Projekt erstellen, ist es wichtig, alle elektrischen Sicherheitsprotokolle zu verstehen und zu befolgen, um Ihr Projekt sicher zu halten und sicherzustellen, dass Sie keinen Stromschlag bekommen. Die folgende Liste enthält einige einfache Schritte, die Sie befolgen müssen.

1. Lassen Sie die Flora NICHT an den Computer angeschlossen, wenn Sie Kabel bewegen und an den Stromkreis anschließen.
2. Stellen Sie beim Berühren von Drähten oder anderen Metallkomponenten im Stromkreis sicher, dass die Stromversorgung ausgeschaltet ist, um zu vermeiden, dass Strom durch Ihren Körper fließt.
3. Halten Sie Flüssigkeiten, Nahrungsmittel und alles andere, was verschüttet werden könnte, von Ihrem Kreislauf fern.
4. Überprüfen Sie jedes Mal vor dem Einschalten, ob die Stromkabel ausgefranst sind.

WARNUNG:

Dies ist KEIN medizinisches Gerät und sollte in keiner klinischen Umgebung verwendet werden, um sich auf genaue Herzfrequenzmessungen zu verlassen. Gehen Sie zu Ihrem Arzt, wenn Sie genaue Herzfrequenzdaten wünschen. Dies ist einfach ein Werkzeug, um Personen zu helfen, Stress abzubauen, und sollte nicht verwendet werden, um einen Zustand zu diagnostizieren.

Schritt 4: Hinweise und Tipps

Nachfolgend finden Sie einige Hinweise und Tipps, die Sie beim Aufbau von Breathe Light beachten sollten.

Fehlerbehebungsstrategien

1. Wenn der Code nicht richtig funktioniert, teilen Sie die verschiedenen Funktionen/Codeabschnitte auf und testen Sie diese, um festzustellen, wo das Problem liegt.
2. Bevor Sie mit dem Code und dem Projekt beginnen, verwenden Sie Beispielcodes, die in den Arduino-Bibliotheken für PulseSensor und NeoPixels angegeben sind, um sicherzustellen, dass die Geräte ordnungsgemäß funktionieren.
3. Stellen Sie sicher, dass der Pulssensor eine feste und sichere Verbindung hat, bevor Sie Daten sammeln, um potenzielle Bewegungsartefakte zu entfernen.
4. Verwenden Sie bei der Verkabelung die gleichen farbigen Drähte, wenn Sie an die gleichen Ports anschließen, um Verwechslungen zu vermeiden.
5. Verwenden Sie kleine Überbrückungskabel, um die Drähte zu sichern, damit sie die Verbindung nicht verlieren, wenn sich das Gerät bewegt.
6. Wenn Sie Zugang zu einem Lötkolben haben, sollten Sie ihn verwenden, um Kabelverbindungen zu sichern, die möglicherweise nicht richtig funktionieren.

Einblicke

• Um Zeit zu sparen, testen Sie mit Krokodilklemmen für das Prototyping, bevor Sie Drähte verwenden.

• Um Zeit und Frustration zu sparen, strecken Sie die Kabel fest, um eine solide und konstante Verbindung mit jedem NeoPixel herzustellen.

  Die Legos sind auch sehr hilfreich bei der Sicherung der Flora und des Akkus

Schritt 5: Montageteil 1a

Verwenden Sie zunächst eine Krokodilklemme, um den Anschluss #6 am FLORA anzuschließen. Verwenden Sie dann eine andere Krokodilklemme, um den GND-Port anzuschließen. Machen Sie dasselbe mit dem VBATT-Port auf der FLORA.

Schritt 6: Montageteil 1b

Verbinden Sie nun die mit dem 6-Port verbundene Krokodilklemme mit dem nach innen gerichteten Pfeil auf dem NeoPixel. Verbinden Sie den GND-Port-Clip mit (-) am NeoPixel und den VBATT-Port-Clip mit (+) am NeoPixel.

Wir haben dieses Setup verwendet, um jedes NeoPixel zu testen, um zu sehen, ob es mit den Anweisungen auf der NeoPixel Adafruit-Seite funktioniert.

Schritt 7: Montageteil 2

Sobald Sie bestätigt haben, dass jedes der NeoPixel funktionsfähig ist, können Sie mit der Konstruktion des Breathe Light beginnen!

Beginnen Sie damit, die Drähte an die FLORA an VBATT, #12, #6, GND und #10 anzuschließen. Um Verwirrung zu vermeiden, wählen Sie Farben aus, die jedem der Ports entsprechen. Wir werden sie in den folgenden Schritten mit dem Steckbrett verbinden.

Schritt 8: Montageteil 3

Als nächstes beginnen wir mit der Erstellung der Kette von NeoPixels. Wie im ersten Schritt verbinden wir schließlich (+) mit dem VBATT-Port, den (-) mit dem GND-Port, und die Pfeile zeigen die Richtung des Signalflusses in der Linie der NeoPixel. Ich habe mit dem letzten angefangen und mich hochgearbeitet.

Fügen Sie zunächst einfach die Drähte in den entsprechenden Farben zu den NeoPixels hinzu. Auf dem Bild sehen Sie, dass wir Weiß für VBATT, Grün für GND und Gelb für das von Port #6 kommende Signal verwendet haben. Verwenden Sie die Spitzzange, um den Draht wirklich um die kleinen Löcher zu wickeln. Sie können auch Nagelhautschneider verwenden, wenn Sie keine Spitzzange zur Hand haben.

(Die kleinen roten Drähte im Hintergrund werden in den folgenden Schritten erklärt. Machen Sie sich jetzt keine Sorgen.)

Schritt 9: Montageteil 4

Fügen Sie den anderen NeoPixels wie dem ersten Drähte hinzu. Stellen Sie sicher, dass die Pfeillinie vom Anschluss #6 am FLORA zum unteren Ende der Kette zeigt.

Verbinden Sie dann jedes der weißen Drähte mit den (+) Stiften auf dem Steckbrett und die grünen Drähte mit den (-) Stiften auf dem Steckbrett. Stellen Sie sicher, dass die Anschlüsse eine gewisse Spannung haben, um die Drähte zu sichern.

Schritt 10: Montageteil 5

Verbinden Sie nun das grüne Kabel von GND mit der Oberseite der (-) Pins. Verbinden Sie das weiße Kabel vom VBATT-Port mit den (+) Pins auf dem Steckbrett und verbinden Sie das gelbe Kabel #6 mit dem Anfang Ihrer NeoPixel-Kette.

Das violette Kabel und das rote Kabel werden später verbunden.

(Die roten Drähte unten tragen dazu bei, Spannung zwischen den gelben Signaldrähten zwischen den NeoPixels zu erzeugen, aber Sie benötigen sie möglicherweise nicht, je nachdem, wie fest die Verbindungen sind)

Schritt 11: Montageteil 6

Als nächstes verbinden wir den Knopf mit unserem Steckbrett. Dies beginnt mit der Herzfrequenzmessung und der Angstatmungsübung!

Platzieren Sie den Knopf wie im Bild zu sehen. Verwenden Sie dann ein weißes Kabel, um den oberen Knopfstift mit dem (+) zu verbinden. Platzieren Sie den 220 Ohm Widerstand zwischen dem unteren Pin auf der gleichen Seite und den (-) Pins. Schließlich verbinden Sie das rote Kabel Nr. 10 mit dem unteren rechten Knopfstift.

Schritt 12: Montageschritt 7

Jetzt verbinden wir den Pulssensor! Verbinden Sie das rote Sensorkabel mit den (+) Pins auf dem Steckbrett und das schwarze Sensorkabel mit den (-) Pins. Als nächstes legen Sie das violette Sensorkabel und das violette Kabel, das vom Anschluss Nr. 12 kommt, in die gleiche Reihe, um sie zu verbinden.

Schritt 13: Montageschritt 8

Bauen Sie mit verschiedenen Legos eine Plattform, auf der die FLORA sitzen kann, und einen kleinen Hohlraum für den Lithium-Akku. Stellen Sie sicher, dass die FLORA etwas Spannung hat, damit die gelben Drähte richtig angeschlossen werden. Dazu haben wir die gelben Legos verwendet, die im obigen Bild zu sehen sind.

Die Größe der Lego-Plattform hängt von der Größe Ihres Steckbretts ab, aber stellen Sie sicher, dass die FLORA flach sitzen kann, dass die gelben Signalkabel etwas gespannt sind und dass ein Hohlraum zum Einsetzen des Akkus vorhanden ist.

Schritt 14: Montageschritt 9

Um die Montage abzuschließen, fügen Sie die Lego-Plattform mit der FLORA neben dem Steckbrett hinzu. Verbinden Sie den Akku mit der FLORA.

Schritt 15: Montage Schritt 10: Laden Sie den Code hoch und beenden Sie die Montage

Der letzte Schritt ist das Hochladen dieses Codes in Breathe Light. Nachdem der Code hochgeladen wurde, sollte das Breathe Light portabel funktionieren, wenn der ON-Schalter in der Mitte des FLORA!

So erhalten Sie Code von GitHub zu Flora

1. Verwenden Sie den obigen Link, um zur GitHub-Website zu gelangen.

2. Klicken Sie auf "Klonen oder Herunterladen"

   Klicken Sie auf "ZIP herunterladen"

3. Speichern Sie die heruntergeladene ZIP-Datei am gewünschten Speicherort auf Ihrem Computer.
4. Öffnen Sie die Datei "Breathe_Light_V3.0" in Arduino.
5. Gehen Sie unter "Tools" in der oberen Arduino-Leiste zu "Board:" und wählen Sie "Adafruit Flora"
6. Klicken Sie schließlich (wenn die Flora an Ihren Computer angeschlossen ist) auf "Hochladen" (der rechte Pfeil oben auf Ihrem Bildschirm).

Nachdem die obigen Schritte abgeschlossen sind, sollte der Code in die Flora hochgeladen werden. Die Flora kann vom Computer getrennt werden und Breathe Light ist einsatzbereit!

Schritt 16: Montage Schritt 11: Code-Erklärung

Das macht der Code:

Zuerst erfasst der Code die anfängliche Herzfrequenz der Person mit einem Pulssensor und zeigt sie durch vier einzelne NeoPixel an, die in einer Linie sind. Basierend auf der erkannten Herzfrequenz wird eine bestimmte Reihe von LEDs/Farben angezeigt. Wenn die Herzfrequenz beispielsweise 76 beträgt, werden 3 NeoPixel blau beleuchtet. Diese Farben/Schwellenwerte werden dem Probanden über einen Aufkleber auf dem Gerät (siehe oben) mitgeteilt, damit er seine Herzfrequenz kennt.

Dann, nachdem die Herzfrequenz erfasst wurde, durchläuft es eine Angstübung, die beim tiefen, langsamen Ein- und Ausatmen hilft. Zu Beginn dieser Übung leuchten alle vier LEDs grün. Im Laufe der Übung werden die LEDs nacheinander blau, was dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Person einatmen sollte. Nachdem alle vier LEDs leuchten, muss die Person den Atem anhalten, und wenn die LEDs wieder grün werden, kann sie langsam ausatmen. Nachdem die Angstübung durchgeführt wurde, erkennt der Code erneut die Herzfrequenz der Person und zeigt sie erneut an, um festzustellen, ob sie sich beruhigen konnte.

Schritt 17: Schaltplan

Dieser Schaltplan wurde in EAGLE erstellt. Alles innerhalb des großen Rechtecks ist der Mikroprozessor Adafruit FLORA. Es hat viele Details, aber als Ganzes ist es innerhalb des Rechtecks enthalten. Alle Komponenten, die wir der FLORA hinzugefügt haben, befinden sich unter dem großen Rechteck.

Die 4 Neopixel sind an den D6* FLORA-Ausgang angeschlossen. Der Taster ist mit dem IO10* verbunden und der Pulssensor ist über den IO12*-Port mit dem FLORA verbunden.

Schritt 18: Weitere Ideen

Es gibt viele Möglichkeiten, wie Breathe Light weitergeführt werden könnte, und hier sind ein paar Vorschläge.

• Machen Sie es tragbar: Verwenden Sie ein Stirnband oder eine Uhrenmanschette (wie diese) und verwenden Sie leitfähiges Garn, um alle Drahtverbindungen herzustellen.
• Ergänze die Funktion AngstExercise(), um eine optisch ansprechendere Atemübung zu erstellen (z. B. durch Hinzufügen weiterer Farben).
• Ersetzen Sie die einzelnen NeoPixel durch einen NeoPixel Ring oder ein NeoPixel Array, um mehr LEDs hinzuzufügen und die Fähigkeiten der Funktionen heartRateDisplay() und AngstExercise() zu erhöhen.