Pulssensor tragbar - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:17

Projektbeschreibung

Bei diesem Projekt geht es darum, ein Wearable zu entwerfen und zu erstellen, das die Gesundheit des Benutzers berücksichtigt, der es trägt.

Sein Ziel ist es, wie ein Exoskelett zu wirken, dessen Funktion darin besteht, den Benutzer in einer Angst- oder Stresssituation zu entspannen und zu beruhigen, indem es Vibrationen an den Druckpunkten ausgibt, die wir am Körper haben.

Der Vibrationsmotor wird eingeschaltet, während der photoplethysmographische Pulssensor während einiger Zeit einen erhöhten Bereich beschleunigter harter Pulsationen empfängt. Wenn die Pulsfrequenz sinkt, was bedeutet, dass sich der Benutzer beruhigt hat, hören die Vibrationen auf.

Eine kurze Reflexion als Fazit

Dank dieses Projekts konnten wir einen Teil des in den Klassenübungen erworbenen Wissens anwenden, in denen wir mit verschiedenen Sensoren und Motoren an mehreren Stromkreisen in einem realen Fall arbeiten: ein Wearable, das den Benutzer in einer Angstphase entspannt oder Stresssituationen.

Bei diesem Projekt haben wir nicht nur den kreativen Teil bei der Gestaltung des Mäzens und das Nähen entwickelt, sondern auch den Maschinenbaubereich, und wir haben alles in einem einzigen Projekt zusammengemischt.

Das elektrische Wissen setzen wir auch in der Praxis um, wenn wir die elektrische Schaltung auf dem Protoboard erstellen und auf das LilyPad Arduino übertragen, indem wir die Komponenten verlöten.

Lieferungen

Photoplethysmographischer Pulssensor (Analogeingang)

Der Pulssensor ist ein Plug-and-Play-Herzfrequenzsensor für Arduino. Der Sensor hat zwei Seiten, auf einer Seite ist die LED zusammen mit einem Umgebungslichtsensor platziert und auf der anderen Seite gibt es einige Schaltungen. Dieser ist für die Verstärkungs- und Geräuschunterdrückungsarbeiten verantwortlich. Die LED auf der Vorderseite des Sensors befindet sich über einer Vene in unserem menschlichen Körper.

Diese LED emittiert Licht, das direkt auf die Vene fällt. Die Venen werden nur dann durchblutet, wenn das Herz pumpt. Wenn wir also den Blutfluss überwachen, können wir auch die Herzschläge überwachen. Wenn der Blutfluss erkannt wird, nimmt der Umgebungslichtsensor mehr Licht auf, da es vom Blut reflektiert wird. Diese geringfügige Änderung des empfangenen Lichts wird im Laufe der Zeit analysiert, um unseren Herzschlag zu bestimmen.

Es hat drei Drähte: Der erste ist mit der Masse des Systems verbunden, der zweite mit +5V Versorgungsspannung und der dritte ist das pulsierende Ausgangssignal.

Im Projekt wird ein Pulssensor verwendet. Es wird unterhalb des Handgelenks platziert, damit es die harten Pulsationen erkennen kann.

Vibrationsmotor (Analogausgang)

Diese Komponente ist ein Gleichstrommotor, der beim Empfang eines Signals vibriert. Wenn es ihn nicht mehr empfängt, stoppt es.

Im Projekt werden drei Vibrationsmotoren verwendet, um den Benutzer durch drei verschiedene Entspannungspunkte an Handgelenk und Hand zu beruhigen.

Arduino Uno

Arduino Uno ist ein Open-Source-Mikrocontroller und ein von Arduino.cc entwickeltes Board. Das Board ist mit Sätzen von digitalen und analogen Input/Output (I/O)-Pins ausgestattet. Es hat auch 14 digitale Pins, 6 analoge Pins und ist mit der Arduino IDE (Integrated Development Environment) über ein USB-Kabel vom Typ B programmierbar.

Elektrisches Kabel

Elektrische Drähte sind Leiter, die Elektrizität von einem Ort zum anderen übertragen.

Im Projekt haben wir sie verwendet, um den auf der Bakelit-Platte geschweißten Stromkreis mit den Arduino-Pins zu verbinden.

Andere Materialien:

- Armband

- Schwarzer Faden

- Schwarzer Farbstoff

- Stoff

Werkzeuge:

- Schweißer

- Schere

- Nadeln

- Handpuppe aus Pappe

Schritt 1:

Zuerst haben wir die elektrische Schaltung mit einem Protoboard erstellt, damit wir definieren konnten, wie die Schaltung aussehen sollte und welche Komponenten wir verwenden wollten.

Schritt 2:

Dann haben wir die letzte Schaltung gemacht, die wir in die Schaufensterpuppe stecken wollten, indem wir die Komponenten mit einem Zinnlot löten. Die Schaltung sollte wie in der obigen Fotografie aussehen.

Jedes Kabel muss mit dem entsprechenden Port im Arduino Uno verbunden werden und es wird empfohlen, den elektrischen Teil der Verkabelung zur Vermeidung von Kurzschlüssen mit Isolierband abzudecken.

Schritt 3:

Wir haben den Code mit der Arduino-Software programmiert und mit einem USB-Kabel auf den Arduino geladen.

//Puffer zum Filtern der niedrigen Frequenzen#define BSIZE 50 float buf[BSIZE]; int bPos = 0;

//Heartbeat-Algorithmus

#define THRESHOLD 4 //Erkennungsschwelle unsigned long t; // zuletzt erkannter Heartbeat float lastData; int lastBpm;

Leere Einrichtung () {

// serielle Kommunikation mit 9600 Bits pro Sekunde initialisieren: Serial.begin (9600); pinMode(6, AUSGANG); // deklariere den Vibrator 1 PinMode (11, OUTPUT); // deklariere den Vibrator 2 PinMode (9, OUTPUT); // deklariere den Vibrator 3}

Leere Schleife () {

// Lesen und verarbeiten Sie den Eingang des Sensors am analogen Pin 0: floatprocessedData = processData (analogRead (A0));

//Seriell.println (verarbeitete Daten); // Kommentieren Sie dies, um den seriellen Plotter zu verwenden

if (processedData > THRESHOLD) // über diesem Wert wird als Heartbeat betrachtet

{ if (lastData < THRESHOLD) // Beim ersten Überschreiten des Schwellenwerts berechnen wir den BPM { int bpm = 60000 / (millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("Neuer Herzschlag:"); Serial.print (bpm); // Zeigen Sie auf dem Bildschirm die bpms Serial.println ("bpm");

if (bpm >= 95) {//wenn bpm höher als 95 oder 95 ist…

analogWrite(6, 222); // Vibrator 1 vibriert

analogWrite(11, 222); // Vibrator 2 vibriert analogWrite (9, 222); // Vibrator 3 vibriert} else {//wenn nicht (bpm ist niedriger als 95)… analogWrite (6, 0); // Vibrator 1 vibriert nicht analogWrite (11, 0); // Vibrator 2 vibriert nicht analogWrite (9, 0); // Vibrator 3 vibriert nicht } } lastBpm = bpm; t = Millis(); } } lastData = verarbeiteteDaten; Verzögerung(10); }

float processData(int val)

{ buf[bPos] = (float) val; bPos++; wenn (bPos >= BSIZE) { bPos = 0; } Float-Durchschnitt = 0; für (int i = 0; i < BSIZE; i ++) { Durchschnitt + = buf; } return (float)val - Durchschnitt / (float) BSIZE; }

Schritt 4:

Während des Konstruktionsprozesses mussten wir die Lage der Druckpunkte im Körper berücksichtigen, um zu wissen, wo die Vibrationsmotoren platziert werden müssen, und wir haben drei davon ausgewählt.

Schritt 5:

Um das Wearable zu erhalten, haben wir zuerst das fleischfarbene Armband mit schwarzer Farbe gemäß den Anweisungen des Produkts gefärbt.

Schritt 6:

Sobald wir das Armband hatten, machten wir vier Löcher in die Handpuppe aus Pappe. Drei davon wurden gemacht, um die drei Vibrationsmotoren zu extrahieren, die wir im Stromkreis verwendet haben, und der letzte wurde gemacht, um den Pulssensor am Handgelenk der Schaufensterpuppe zu platzieren. Außerdem haben wir noch einen kleinen Schnitt am Armband vorgenommen, um diesen letzten Sensor sichtbar zu machen.

Schritt 7:

Später haben wir ein letztes Loch auf der Unterseite der Papphand gemacht, um das USB-Kabel vom Computer mit der Arduino-Platine zu verbinden und zu trennen, um die Schaltung mit Strom zu versorgen. Wir haben einen letzten Test gemacht, um zu überprüfen, ob alles gut funktioniert.

Schritt 8:

Um unserem Produkt ein individuelleres Design zu verleihen, zeichnen und schneiden wir einen Kreis in Granatfarbe, in den wir dann einige Linien genäht haben, um die elektrischen Herzschläge darzustellen.

Schritt 9:

Als schließlich das schwarze Armband die Vibrationsmotoren bedeckte, schnitten und nähten wir drei kleine Herzen auf das Wearable, um ihren Standort zu kennen.