Subaybayan ang Damit - Ikonekta ang Mga Senyas sa Puso sa IoT: 18 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang Monitor Dress ay isang eksperimento sa pagsasaliksik ng iba't ibang mga paraan ng pag-digitalize ng aktibidad ng puso ng tagapagsuot pati na rin ang pagproseso ng data.

Tatlong electrodes sa loob ng damit ang sumusukat sa mga signal ng kuryente na tumatakbo sa katawan ng tagapagsuot. Ang mga analog na salpok, na nagmula sa aktibidad ng kalamnan ng puso, ay ginawang digital signal. Pagkatapos ay sindihan ng microcontroller ang isang bilog ng mga LED sa harap ng damit, kumikislap ng lila sa bawat tibok ng puso. Nagpapadala din ang microcontroller ng data sa isang wireless network para sa iba pang mga paggamit. Ang data na ipinadala sa wireless network ay kinuha ng isang computer, na sinusubaybayan ang data upang mai-animate ito. Ang mga de-koryenteng signal ng puso ay nakikita na sa display pati na rin ang damit mismo.

Ang Monitor Dress ay lumilikha ng isang seamless interface sa pagitan ng katawan ng tao, kasuotan at mga elektronikong sangkap - digitalize at pagtatala ng aming pansamantalang biosignals.

Hakbang 1: Pangkalahatang-ideya ng Disenyo at Circuit

Ang tuktok na piraso ng damit ay gawa sa itim at malinaw na mga piraso ng acrylic - gupitin ng isang pamutol ng laser. Ang isang singsing na NeoPixel ay nakadikit sa ilalim ng malinaw na bilog na acrylic sa gitna. Ang mga wire ay tumatakbo sa likod ng tuktok na piraso sa isang strip ng tela na nakakabit sa tuktok na piraso sa likuran ng damit. Ang strip ng tela ay kumokonekta sa maliit na bulsa na nagtataglay ng microcontroller, monitor ng rate ng puso at baterya. Tatlong e-textile electrodes ang naitahi sa lining ng damit. Ang mga wire na kumukonekta sa mga electrodes at microcontroller ay tumatakbo sa pagitan ng dalawang mga layer ng tela.

Hakbang 2: Mga Pantustos:

Mga Materyales:

• Tela
• Siper
• Mga wire
• Heat Shrink
• 1/8 "Itim na Acrylic
• 1/8 "Diffused Acrylic
• NeoPixel Ring (24 LEDs) (Adafruit)
• Photon (Particle)
• Heart Rate Monitor (Sparkfun)
• Biomedial Sensor Pads (Sparkfun)
• Sensor Cable (Sparkfun)
• Conductive Fabric (Sparkfun o Adafruit)
• 5 Button Snaps
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Babae + Mga Lalaki na Jumper Wires
• Heat Shrink
• 5V Power Bank (Amazon)

Mga tool:

• Gunting
• Karayom
• Thread
• Mga Tweezer
• Panghinang
• Panghinang
• Mainit na Pandikit
• Mainit na baril
• Makinang pantahi
• Laser Cutter
• Martilyo
• Papel
• Pinuno
• Lapis

Hakbang 3: Ang Photon - isang Wi-Fi Development Kit

Ang Photon ay isang malakas na Wi-Fi development kit na nagkokonekta sa iyong proyekto sa Internet of Things (IoT). Ang board ay medyo maliit, na ginagawang mahusay para sa mga naisusuot na proyekto ng IoT.

Ang particle, ang gumagawa ng Photon, ay naghanda ng isang mahusay na Photon Datasheet pati na rin ang detalyadong detalyadong Gabay sa Pagsisimula sa lahat ng impormasyong kailangan mong malaman upang makapagsimula.

I-download lamang ang Particle app sa iyong smartphone at sundin ang mga tagubilin upang makakonekta ang iyong Photon sa iyong Wi-Fi network. Maaari mo ring i-download ang Particle Dev app para sa iyong computer o magsimulang mag-program gamit ang iyong browser. Babalik kami sa Photon sa Hakbang 15.

Hakbang 4: Ang Monitor ng Rate ng Puso

Sa larawan maaari mong makita ang board ng Heart Rate Monitor pati na rin ang isang sensor cable na may 3 mga konektor ng electrode pad at 3 pagtutugma ng mga biomedical sensor pad. Dahil gagawa kami ng aming sariling conductive na mga electrode ng tela para sa aming damit, hindi kinakailangan na gamitin ang mga sensor cable at pad. Gayunpaman, mahusay sila para sa prototyping at pagsubok.

Bago magsimula, inirerekumenda ko ring basahin ang Patnubay sa Heart Rate Monitor ng Up Up ng Sparkfun. Marami itong mga detalye tungkol sa kung paano gumagana ang Heart Rate Monitor at kung paano kailangang ayusin ang mga electrode.

Hakbang 5: Gupitin ng Laser ang Nangungunang piraso

Una ay dinisenyo ko ang isang tuktok na piraso ng 2D gamit ang Illustrator na kung saan pinutol ko ang isang 1/8 "itim na sheet ng acrylic na may isang pamutol ng laser. Dahil ang bilog sa gitna ng disenyo ay mag-iilaw, pinutol ko ang mga tumutugmang petals mula sa isang 1 / 8 "nagkakalat na acrylic sheet. Gayundin, pinutol ko ang tatlong magkakaibang laki ng diffuse na mga bilog na acrylic. Ididikit namin ang mga nasa pagitan ng mga petal at singsing na NeoPixel para sa isang mas kalat na ilaw. Kung hindi man, makikita mo ang mga indibidwal na LED sa singsing.

Hakbang 6: Pagbubuo ng Acrylic

Matapos i-cut ang acrylic, oras na upang hubugin ito at bigyan ito ng isang 3-dimensional na form. Maaari mong gamitin ang isang heat gun, hair dryer o kung ano ang pinakamabilis na gumana, tulad ng isang gas stove. Mag-ingat habang pinapainit ito at palaging hawakan ng tuwalya ang mga maiinit na bahagi. Kapag nagsimula na itong maging masunurin, hugis ito subalit nais mo at maghintay hanggang sa ito ay malamig at tumibay muli.

Hakbang 7: Pagdaragdag ng mga translucent Petals

Ngayon ay idikit natin ang malinaw na mga acrylic petals sa loob ng kaukulang cut out. Kung ang mga acrylic petals ay may ilang mga marka ng pagkasunog sa mga gilid, maaari mong i-sand ang mga ito gamit ang liha. Paghaluin ang ilang dalawang bahagi na epoxy at maingat na ilapat ang pandikit sa paligid ng mga gilid ng mga petals. Nakakatulong itong hawakan ang mga piraso ng ilang sticky tape habang iposisyon ang mga ito sa loob ng tuktok na piraso.

Hakbang 8: Idisenyo ang Iyong Damit

Sa mga susunod na hakbang, magdidisenyo at magtatahi kami ng itim na damit na katad.

Habang nagtatrabaho sa file ng Illustrator mayroon na akong isang magaspang na ideya para sa disenyo. Pagkatapos ng pag-drap ng ilang tela at sa tuktok na piraso ng mannequin, nalaman ko ang tamang pattern: isang damit na may hawak ng leeg na may dalawang darts sa harap at likod pati na rin ang isang naghahati na baywang, isang bulsa ng baterya sa likod at isang hindi nakikitang siper. sa loob ng kaliwang gilid tahi. Bago i-cut ang iyong magandang tela, palaging nagkakahalaga ng pagtahi ng damit gamit ang mas murang tela (tinatawag ding muslin) muna. Binibigyan ka nito ng pagkakataon na ayusin ang pattern at gumawa ng maliliit na pagbabago.

Hakbang 9: Tahiin ang Damit

Subaybayan ngayon ang mga pattern at tahiin ang totoong damit. Una tahiin ang mga darts sa harap at likod ng damit. Pagkatapos ay tahiin ang dalawang harap at dalawang piraso ng likod, pati na rin ang lining, may hawak ng leeg at hindi nakikita na siper. Sa dulo, ikakabit namin ang bulsa ng baterya at mga strap (hakbang 10 at 11). Muli, ginamit ko ang laser cutter upang gupitin ang anim na strap ng tela. Hindi kinakailangan, ngunit nagbibigay ito sa iyo ng talagang malinis na mga gilid na mas madaling manahi at mas mabilis itong gupitin!

Hakbang 10: Ikabit ang Back Pocket

Gupitin ang isang parisukat sa iyong tuktok na tela at tumahi ng maliliit na piraso ng Velcro sa tuktok ng kaliwa at kanang gilid. Tiklupin ang mga gilid ng Velcro at tahiin ito sa loob ng bulsa-parisukat. Maghanap ng isang magandang posisyon para sa bulsa ng baterya (mas mabuti sa tuktok ng baywang seam) at i-pin ito sa damit. Tahiin ang ilalim ng bulsa sa damit pati na rin ang kaukulang Velcro strip sa kaliwa at kanang bahagi.

Hakbang 11: Ihanda ang mga Strips ng Tela

Ang mga piraso ng tela sa likuran ay ginagamit upang ikonekta ang tuktok na piraso sa damit at upang maitago ang lahat ng mga wire na tumatakbo mula sa bulsa ng baterya hanggang sa mga LED sa harap. Bago ang pagtahi ng mahabang gilid magkasama ipasok ang isang eyelet sa isa sa mga piraso. Bibigyan nito ang damit ng isang mas malinis na hitsura kapag itulak ang mga wire sa loob at labas ng strip. Pagkatapos ay sige na tahiin ang mga tela-tunnel at i-on ang mga piraso sa loob. Mas madaling gamitin ang tweezers.

Sa susunod na hakbang feed ang tatlong mahahabang wires (sapat na haba upang tumakbo mula sa bulsa ng baterya hanggang sa mga LED sa harap) sa pamamagitan ng eyelet-strip, na ginagabayan ang mga wire sa eyelet sa labas ng tunnel. Markahan ang bawat kawad sa magkabilang dulo ng ilang tape upang malaman mo kung alin ang alin. Pagkatapos ay tahiin ang mga piraso sa tuktok na piraso tulad ng ipinakita sa mga larawan.

Hakbang 12: Tapusin ang Nangungunang piraso

Ngayon maghinang ng isa sa iyong tatlong mga wire sa pin ng GND (lupa), isa sa pin ng Data Input at ang huling kawad sa +5 V pin (lakas). Tiyaking alam mo kung aling kawad ang na-solder sa kung anong pin dahil hindi mo ito masusubaybayan pabalik sa tubo. Maghinang ng isang babaeng plug sa bawat isa sa tatlong mga wire. Huwag kalimutang gumamit ng kaunting pag-urong ng init upang ma-secure ang madaling masira ang mga joint ng paghihinang. Gamit ang isang heat gun o Epoxy na pandikit ang tatlong mga bilog na acrylic na nasa tuktok ng bawat isa at maghintay hanggang matuyo. Pagkatapos isentro ang mga bilog sa tuktok ng loob ng mga acrylic petals at idikit silang magkasama. Matapos ang pandikit ay tuyong sentro ang NeoPixel singsing sa itaas at maglagay ng pandikit sa paligid nito. Huwag kalimutang i-secure ang mga wire na tumatakbo sa paligid ng singsing sa likod ng piraso.

Hakbang 13: Tumahi sa Mga Damit ng tela sa Damit

Ngayon ilagay ang damit at tuktok na piraso sa manekin at alamin kung saan mo nais na iposisyon ang mga piraso. Maingat na buksan ang mga seam sa minarkahang lugar pati na rin ang mga seam ng baywang sa likod ng bag ng baterya (lining at tuktok na layer). Ngayon pakainin ang mga piraso ng tela kahit na ang lining at tuktok na layer upang ang mga piraso ay lumabas sa pamamagitan ng seam seam. I-pin ang mga piraso ng nais na haba sa tamang posisyon at isara lamang ang nangungunang tahi sa ngayon.

Hakbang 14: Isama ang Mga Elektroda

Gupitin ang tatlong mga parisukat mula sa kondaktibong tela. Ipinapakita ng unang imahe kung saan kailangan mong ilagay ang mga electrode sa loob ng damit. Gumamit ako ng isang zig-zag stitch na tinatahi ang mga parisukat sa lining. Ang mga electrodes ay kailangang itulak nang mahigpit sa iyong hubad na balat upang kunin ang pintig ng iyong puso. Kung hindi man ang kondaktibong tela ay hindi maaaring kunin ang mga de-koryenteng signal na tumatakbo sa iyong katawan. Ngayon maghinang ng isang kawad (Inirerekumenda ko ang kakayahang umangkop na wire ng silikon) sa isang pindutan ng iglap. Maghanda ng tatlong mga wire sa kabuuan, isa para sa bawat elektrod. Tahiin ang mga pindutan na iyon sa likod ng lining gamit ang kondaktibo na tela ng patch - sa pagitan ng lining at tuktok na layer. Mahalaga ang paggamit ng kondaktibo na thread upang ikonekta ang mga electrode sa kawad at sa paglaon sa microcontroller. Pagkatapos ay gabayan ang lahat ng tatlong mga wire sa pamamagitan ng damit hanggang sa paglabas ng bukas na lugar sa baywang seam sa likod ng baterya poach. Upang maprotektahan ang mga wire nang kaunti pa inilalagay ko sila sa isang maliit na piraso ng natirang tubo ng tela mismo kung saan ako tumahi sa kanila upang isara ang bukas na seam seam. Gupitin ang tatlong mga wire sa nais mong haba at maghinang ng isang babaeng jumper wire sa bawat dulo. Ito ay kinakailangan upang ikonekta ang mga electrode sa Hart Rate Monitor Board. Tandaan na mahalagang malaman kung ano ang nag-uugnay sa wire sa kung anong elektrod.

Sa ngayon napakahusay. Ang damit ay medyo handa na.

Hakbang 15: Baguhin at I-upload ang Code

Bumalik tayo ngayon sa software at hardware:

Matapos i-set up ang iyong Photon at mai-install ang Particle Dev (hakbang 3), i-download ang heart rate monitor code. Kung buksan mo ang file makikita mo ang dalawang folder, ang isa ay tinatawag na photon at isa pa na tinatawag na pagproseso.

Sige at buksan ang Particle Dev at piliin ang File> Buksan … sa drop down na menu. Mag-navigate sa iyong folder ng photon at i-click ang Buksan. Sa kaliwang bahagi, mag-click sa WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino upang buksan ang code. Baguhin ngayon ang mga bilang ng mga LED na tinukoy sa code sa bilang ng mga LED na ginagamit mo sa iyong proyekto.

# tukuyin ang NUM_LEDS 24

Para sa damit, gumamit ako ng 24 LEDs. Maaari mo ring baguhin ang numero para sa iba pang mga pin kung gumagamit ka ng iba't ibang mga pin. Ang maliit na tsart ay nagbibigay sa iyo ng isang pangkalahatang ideya. Kung nais mong baguhin ang pindutan ng pindutan ng mode, mag-click sa mga files na button.h at palitan ang numero 6 sa pin na iyong ginagamit.

# tukuyin ang MODEBUTTON 6

Kung nais mo, maaari kang magdagdag ng isang maliit na pindutan ng push sa pin na ito upang lumipat sa pagitan ng live mode at ilang naitala na data ng beat ng puso. Ito ay isang magandang tampok na mayroon kung ang damit sa isang mannequin. Matapos ikonekta ang mga electrode sa iyong katawan (sa susunod na hakbang), maaari mo lamang buksan ang serial monitor, itala ang iyong sariling data at palitan ang mga numero ng iyong mga heart beats sa naitala na file naData.h.

Hakbang 16: Ipunin ang Hardware

Bago ang paghihinang ng lahat ng mga elektronikong sangkap sa isang 'Perma-Proto Half-size Breadboard' gumamit ng isang normal na breadboard para sa pagsubok muna sa iyong electronics. Ikonekta ang monitor ng rate ng puso, pindutan at mga LED sa mga photon pin na tinukoy sa code. Idikit ang mga electrode sa iyong katawan tulad ng ipinakita sa larawan, tinitiyak na tumutugma ang mga electrode sa tamang mga pin. Ngayon ay maaari mong buksan ang photon serial monitor at makuha ang data ng iyong heart beat sa iyo lokal na WiFi.

Kung nais mong makita ang diagram ng EKG sa iyong monitor kailangan mong i-download ang Pagproseso. Sa Pagproseso, buksan ang sketch sa folder ng pagproseso at patakbuhin ang sketch sa pamamagitan ng pag-click sa arrow sa kaliwang sulok. Kung ang lahat ay na-set up nang tama, magbubukas ang isang window at makikita mo ang aktibidad ng iyong puso. Nakatutulong ito sa paggalaw nang kaunti hangga't maaari at tumatagal hanggang ang biosignal ay matatag na sapat para sa isang malinis na visualization. Para sa karagdagang impormasyon at / o pag-troubleshoot suriin ang Patnubay sa Rate ng Pag-rate ng Heart para sa Sparkfun. Maaaring kailanganin mong baguhin ang linya sa sketch na naglalaman ng Serial.list () [3] at palitan ang numero sa alinmang port kung nasaan ang iyong serial monitor. Kung hindi ka sigurado sa numero, subukan ang 0 hanggang 6.

Hakbang 17: Solder Onto Perma-Proto

Upang ikonekta ang aming pasadyang isinamang mga e-textile electrode sa board, at hindi ang napakalaking malagkit na mga electrode, maghinang ng isang header sa bawat RA (kanang braso), LA (kaliwang braso) at RL (kanang binti) na mga pin sa pisara.

Kung gumagana ang lahat, maaari mong solder ang mga sangkap sa isang perma-proto board. Nagsimula ako sa photon, pagkatapos ang mga wire ay sinusundan ng monitor ng rate ng puso sa huli. Sa halip na paghihinang ang tatlong LED wires na permanenteng papunta sa board, gumamit ako ng tatlong (Data, VCC at GND) na mga lalaking jumper wires upang ikonekta ang mga ito sa mga LED wire.

Ang isang 5V power bank bilang isang power supply ay mahusay na gumagana para sa photon dahil ito ay maaaring muling magkarga. Maaari mo ring gamitin ito para sa pagsingil ng iba pang mga elektronikong aparato tulad ng iyong smartphone.

Hakbang 18: Ikonekta ang Iyong Mga Senyas sa Puso sa IoT

Handa ka na at maaari mong ikonekta ang iyong aktibidad sa puso sa Internet ng Mga Bagay.

Tandaan na laging kailangang kumonekta ang foton sa isang wireless network, kung hindi man ay hindi ito titigil sa paghahanap at hindi tatakbo ang iyong code. Sa hinaharap na pag-update maaari kong pagbutihin ito upang ang isang koneksyon sa internet ay opsyonal.

Kung mayroon kang anumang mga katanungan, huwag mag-atubiling magtanong. Masayang paggawa.

Pangalawang Gantimpala sa DIY Dress Contest