Trainings-Herzfrequenz-Zonenmonitor-Uhr - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Das College ist eine hektische und chaotische Zeit im Leben, deshalb ist es sehr wichtig, den Stresspegel niedrig zu halten. Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist das Training, das hilft, Ihren Geist klar zu halten und sich gesund zu fühlen. Aus diesem Grund haben wir einen tragbaren Biosensor entwickelt, der die menschliche Herzfrequenz während eines intensiven Trainings verwendet, um Benutzern Informationen über die Herzfrequenzzone bereitzustellen, in der sie sich befinden.

Auf diese Weise können Benutzer sicherstellen, dass sie ihren Körper nicht über die maximale Herzfrequenz hinaus zu einem gefährlichen Punkt anstrengen oder drücken. Dieser Sensor hilft auch Benutzern, die versuchen, Gewicht zu verlieren oder ihre Ausdauer zu erhöhen, indem er sicherstellt, dass sie ihre Herzfrequenz in bestimmten Zonen halten.

Schritt 1: Herzfrequenzzonen

Dieses Bild oben zeigt die verschiedenen Herzfrequenzzonen. Jedes Mal, wenn der Benutzer eine neue Zone betritt, leuchtet die Uhr zunehmend auf, um den Benutzer darauf hinzuweisen, in welcher Zone er sich gerade befindet. Wenn der Benutzer seine maximale Herzfrequenz überschreitet, wird die Uhr rot und vibriert. Die maximale Herzfrequenz wird aus dem Alter der Person berechnet und von 220 abgezogen.

Schritt 2: Materialien, die Sie benötigen

Nachfolgend finden Sie eine Liste der Materialien und Werkzeuge, die Sie für dieses Projekt benötigen:

Materialien

1. Flora von Adafruit
2. Pulssensor
3. Vibrierende Mini-Motorscheibe
4. NeoPixel Ring - 12 RGBW LEDs - Kaltweiß
5. Diode
6. 220 Ohm Widerstand
7. NPN-Transistor
8. Krokodilklemmen
9. Uhrenmanschette mit Klettverschluss
10. Batterie
11. Drähte
12. Taste (optional)

Viele dieser Materialien finden Sie unter diesem Link:

Werkzeuge

1. Lötkit/Materialien
2. Nadel und Faden
3. Arduino-Software
4. Abisolierzangen
5. Kleber bei Bedarf
6. Schere

Schritt 3: Vorbereitung & Hintergrund

Um diese Materialien nutzen zu können, ist es hilfreich zu wissen und zu verstehen, was einige von ihnen tun.

Eine Flora ist die tragbare elektronische Plattform von Adafruit. Dies ist ein sehr anfängerfreundliches Gerät, das klein ist und ein Netzteil hat, das einfach zu bedienen ist. Das Bild oben zeigt, wo sich alles auf der Flora befindet.

Weitere Informationen zu Floras finden Sie auf dieser Website:

NeoPixels ist auch die Marke von Adafruit für individuell adressierbare RGB-Farbpixel und -streifen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass sie nicht nur von selbst leuchten, sondern einen Mikrocontroller wie einen Arduino und eine Codierung benötigen. Es bedarf einiger Programmierpraxis, damit die NeoPixels das tun, was Sie von ihnen erwarten, also mussten wir dies für unser Projekt untersuchen. Die Programmierung war für dieses Projekt extrem wichtig, und Erfahrungen in diesem Bereich werden helfen.

Weitere Informationen zu Neopixel finden Sie auf dieser Website:

Zur Pulsmessung kommt auch ein Pulssensor von Adafruit zum Einsatz. Wir implementieren dann Code, damit es Beats per Minute (BPM) für dieses Projekt berechnet.

Weitere Anweisungen und Informationen zum Pulssensor finden Sie unter diesem Link:

Es gibt Bibliotheken, die Sie in die Arduino-Software herunterladen müssen, damit der Code mit bestimmten Befehlen mit Ihrem Gerät kommunizieren kann. Dieser Link unten zeigt Ihnen, wie Sie Bibliotheken in Arduino herunterladen.

learn.adafruit.com/adafruit-all-about-ardu…

Die folgenden Bibliotheken sind die, die Sie benötigen:

1. Adafruit NeoPixel-Bibliothek

2. Pulssensor-Spielplatz

3. Adafruit Flora Pixel-Bibliothek

Klicken Sie auf "Klonen oder Herunterladen" und befolgen Sie die Anweisungen oben im Link, um sie in Ihren Code aufzunehmen.

Danksagung

Besonderer Dank geht an Adafruit, die uns einen Teil des Codes zur Verfügung gestellt haben, der für unser Endprodukt verwendet wurde!

Schritt 4: Sicherheitsinformationen

Es ist wirklich wichtig, bei der Arbeit an verschiedenen Projekten immer die Sicherheit von Ihnen und den Menschen um Sie herum im Auge zu behalten. Erstens ist es wichtig, dass Sie beim Umzug immer den USB vom Computer abgezogen und die Kabel an die Flora angeschlossen haben, damit Sie sich nicht selbst schocken.

1. Flüssigkeiten sollten von diesem Gerät ferngehalten werden, falls etwas verschüttet wird, das den Kreislauf zerstören könnte

2. Vermeiden Sie Stromfluss durch Ihren Körper, indem Sie nur Drähte und andere Metallschaltkreise berühren, während die Stromversorgung ausgeschaltet ist

Warnung, dies ist kein medizinisches Gerät, es warnt Sie strengstens, wenn Ihre Herzfrequenz die maximale Herzfrequenz überschritten hat. Es sollte nicht mit einem Herzfrequenzmesser in der medizinischen Welt verglichen werden. Wenn Sie sich erschöpft/ermüdet fühlen und die Uhr Sie nicht darauf aufmerksam gemacht hat, dass Sie über der maximalen Herzfrequenz liegen, sollten Sie trotzdem aufhören, was Sie tun, da die Uhr möglicherweise nicht immer genau ist.

Schritt 5: Hinweise und Tipps

Hier sind einige Hinweise und Tipps, wenn Sie unterwegs nicht weiterkommen:

Tipps zur Fehlerbehebung:

• NeoPixels kann eine Vielzahl von verschiedenen Lichtmustern anzeigen, um sicherzustellen, dass es funktioniert, verwenden Sie den Beispielcode der NeoPixel-Bibliothek
• Sie können ein Multimeter verwenden, um die Kontinuität zwischen den Anschlüssen nach dem Löten zu messen, um sicherzustellen, dass diese Verbindungen richtig hergestellt sind
• Stellen Sie sicher, dass der Pulssensor sicher an der Uhrenmanschette befestigt ist, um sicherzustellen, dass Bewegungsartefakte die Herzfrequenzmessung nicht beeinflussen
• Wenn Sie in der Prototyping-Phase keine guten Verbindungen erhalten, stellen Sie sicher, dass die Krokodilklemmen richtig angebracht sind

• Wenn der Code nicht richtig funktioniert, kopieren Sie Teile Ihres Codes und fügen Sie sie in ein separates Fenster ein

  1. Laden Sie den Code hoch, nachdem jeder Teil kopiert und eingefügt wurde
  2. Dies zeigt Ihnen, wo Ihr Code funktioniert und nicht funktioniert

Einblicke:

• Der Vibrationsmotor kann anstelle eines Hectic Motor Controllers mit einer Diode, einem Widerstand und einem Transistor angeschlossen werden. Wir haben festgestellt, dass diese Methode die günstigste Option ist.
• Um Zeit und Frustration zu sparen, verwenden Sie Krokodilklemmen für das Prototyping. Sie möchten den Prototyp nicht löten und dann feststellen, dass eine Verbindung nicht funktioniert.

Schritt 6: Montage 1 - Verkabelung des NeoPixel-Rings mit Flora

Nehmen Sie zunächst den NeoPixel-Ring und befestigen Sie ihn mit 3 Drähten und Krokodilklemmen. Sie werden Krokodilklemmen verwenden, um den Prototyp zu bauen und die Teile zusammenzulöten, sobald Sie mit dem Produkt zufrieden sind.

1. Bringen Sie einen Draht an, der von "IN" am Neopixel-Ring zu "#6" führt
2. Befestigen Sie einen Draht von "PWR" am NeoPixel-Ring an "VBATT" an der Flora
3. Befestigen Sie einen Draht von "GND" am NeoPixel-Ring an "GND" an der Flora

Schritt 7: Montage 2- Verdrahtung der Taste mit Flora

DIESER SCHRITT IST OPTIONAL … Wenn Sie eine Schaltfläche wünschen, können Sie eine hinzufügen. Wir haben für diesen Schritt den Ein / Aus-Schalter an Flora verwendet, daher ist er nicht im Code enthalten.

In diesem Schritt müssen Sie…

1. Verbinden Sie einen Draht von einem der 4 Beine des Knopfes mit "#12" auf der Flora
2. Verbinden Sie einen Draht von einem der verbleibenden 3 Beine des Knopfes mit "GND" auf der Flora

Schritt 8: Montage 3- Verkabelung des Vibrationsmotors mit Flora

Um den Vibrationsmotor mit der Flora zu verbinden, haben wir eine Diode, einen Transistor und einen Widerstand verwendet. Sie möchten zuerst…

1. Verwenden Sie Krokodilklemmen, um das rote Kabel des Vibrationsmotors am Ende der Diode zu befestigen, das dem Streifen am nächsten ist
2. Befestigen Sie das blaue Kabel des Vibrationsmotors am anderen Ende der Diode

Schritt 9: Montage 4- Verkabelung des Vibrationsmotors mit Flora (Forts.)

Befestigen Sie nun die Diode das eine Ende der Diode (kommt vom roten Draht des Vibrationsmotors) an "3.3V" an der Flora.

Schritt 10: Montage 5- Verkabelung des Vibrationsmotors mit Flora (Forts.)

Nehmen Sie die andere Seite der Diode und greifen Sie Ihren Transistor, verbinden Sie ihn mit dem Transistorkollektor (rechter Pin des Transistors).

Schritt 11: Montage 6- Verkabelung des Vibrationsmotors mit Flora (Forts.)

Suchen Sie den Transistor-Emitter (linker Pin des Transistors) auf Masse.

Schritt 12: Montage 7- Verkabelung des Vibrationsmotors mit Flora (Forts.)

Der letzte Schritt beim Anschließen des Vibrationsmotors an die Flora besteht darin, die Transistorbasis (Mittelstift des Transistors) zu lokalisieren und sie an einen Widerstand und dann den Widerstand an "GND" an der Flora anzuschließen.

Schritt 13: Montage 8- Verkabelung des Pulssensors mit Flora

In diesem Schritt müssen Sie drei Drahtverbindungen herstellen.

1. Verbinden Sie das violette Kabel des Pulssensors mit "#10" auf der Flora
2. Verbinden Sie das rote Kabel des Pulssensors mit "3.3V" an der Flora
3. Verbinden Sie das schwarze Kabel des Pulssensors mit "GND" der Flora

Schritt 14: Montage 9- Anbringen der Batterie an Flora

Suchen Sie die Drähte der Batterie mit dem weißen Anschluss am Ende und stecken Sie diesen Teil in die Batteriekomponente der Flora.

Schritt 15: Montage 10-Kompletter Schaltplan

Jetzt ist die Schaltung mit allen Krokodilklemmen komplett. Es mag wie ein Durcheinander aussehen, aber jetzt sind alle Verbindungen hergestellt! Jetzt können einzelne Anschlüsse zusammengelötet werden, um die Uhr kompakter zu machen.

Schritt 16: Endlich… der Code

Sobald die Schaltung abgeschlossen ist, benötigt die Baugruppe einen Code, der sie dazu bringt, das zu tun, was wir wollen. Der Github-Code sammelt Herzfrequenzdaten vom Adafruit Pulse Sensor und kategorisiert sie in 5 Herzfrequenzzonen. Wenn die HF der Person in die bestimmten Zonen fällt, leuchtet der Neopixel-Ring entsprechend der Zone auf, in der sie sich befindet. Wenn die HF einer Person nahe der maximalen HF ist, wird das Neopixel rot wischen und der Vibrationsmotor wird aktiviert werden, um anzuzeigen, dass sich die HR in einer Gefahrenzone befindet und die Person langsamer werden muss.

Schritt 17: Montage beobachten

Nach dem Zusammenlöten der Teile wie im Schaltplan gezeigt, ist es Zeit, die Uhr zusammenzubauen!

Der NeoPixel-Ring wird oben auf die Flora gelegt und kann mit Kleber befestigt oder mit dem offenen Loch im nicht verlöteten NeoPixel sicher vernäht werden. Lassen Sie Ihren Code an dieser Stelle laufen, um zu sehen, wo das erste NeoPixel aufleuchtet, um es zu setzen die Uhr in einer für Sie sinnvollen Ausrichtung. Achten Sie darauf, dass Sie bei diesem Schritt NICHT den Ein-/Ausschalter abdecken. Die Flora wird auch durch die verbleibenden Löcher außen an der Manschette angenäht.

Der Akku kann zusammen mit dem Vibrator (und Aufsätzen) unter dem Flora/NeoPixel-Ring verstaut werden.

Der Pulssensor wird dann fest auf den Teil der Uhr genäht, der an der Unterseite Ihres Handgelenks befestigt wird. Achten Sie dabei darauf, dass die rechte Seite nach oben zeigt.

Fühlen Sie sich frei, je nach Material, das Ihnen zur Verfügung steht, unterschiedlich zu montieren!

Schritt 18: Endprodukt

So soll das Endprodukt aussehen. Funktional und stilistisch!

Schritt 19: Weitere Ideen

Eine Möglichkeit, diese Idee weiterzuentwickeln, besteht darin, die Schaltfläche hinzuzufügen, die zuvor in der Anleitung als optional angezeigt wurde.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen separaten Code hinzuzufügen, der verwendet werden kann, wenn Sie nicht trainieren. Dies könnte eine Echtzeituhr sein, bei der ein Pixel den Stundenzeiger und das andere den Minutenzeiger anzeigt. Weitere Informationen dazu finden Sie unter diesem Link für die Echtzeituhr-Funktion.