TfCD - AmbiHeart: 6 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Panimula

Ang pagkakaroon ng kamalayan sa ating mga mahahalagang tungkulin sa katawan ay maaaring makatulong sa pagtuklas ng mga problema sa kalusugan. Ang kasalukuyang teknolohiya ay nagbibigay ng mga tool para sa pagkuha ng mga sukat ng isang Rate ng Puso sa domestic na kapaligiran. Bilang bahagi ng master course na Advanced Concept Design (sub-course TfCD) sa Teknikal na Unibersidad ng Delft, lumikha kami ng isang aparato ng bio-feedback.

Ano'ng kailangan mo?

1 sensor ng pulso

1 RGB LED

3 resistors (220 Ohm)

Arduino Uno

9V na baterya

Breadboard

Mga naka-print na enclosure na 3D

Mga lakas

Ang paglalagay ng sukat sa pamamagitan ng isang ilaw na kulay ay mas simple upang maunawaan at bigyang kahulugan kaysa sa mga hilaw na numero. Maaari rin itong gawing portable. Ang paggamit ng mas maliit na micro-controller at breadboard ay magbibigay-daan upang madagdagan ang laki ng enclosure. Gumagamit ang aming code ng average na mga halaga ng rate ng puso ngunit sa pamamagitan ng maliit na mga pagbabago sa code maaari mong ayusin ang feedback sa mas tiyak na mga halaga para sa iyong pangkat ng edad at kalagayan sa kalusugan.

Mga kahinaan

Ang pangunahing kahinaan ay ang kakayahang tumugon ng sensor ng rate ng puso. Tumatagal ng ilang oras upang makita ang rate ng puso at ipakita ang nais na puna. Ang pagkaantala na iyon ay maaaring maging makabuluhan kung minsan at maaaring humantong sa maling pagganap.

Hakbang 1: Paghahanda ng Electronics

Ang heartbeat sensor ay batay sa prinsipyo ng photo plethysmography. Sinusukat nito ang pagbabago sa dami ng dugo sa pamamagitan ng anumang organ ng katawan na nagdudulot ng pagbabago sa light intensity sa pamamagitan ng organ na iyon (isang vaskular region). Sa proyektong ito, ang oras ng pulso ay mas mahalaga. Ang daloy ng dami ng dugo ay napagpasyahan ng rate ng mga pulso ng puso at dahil ang ilaw ay hinihigop ng dugo, ang mga signal ng pulso ay katumbas ng pintig ng puso.

Una, ang sensor ng pulso ay makakonekta sa Arduino upang makita ang BPM (beats bawat minuto). Ikonekta ang sensor ng pulso sa A1. Ang pinangunahan sa Arduino board ay dapat na kumurap sa pag-sync sa pagtuklas ng BPM.

Pangalawa, maglagay ng RGB LED kasama ang 3 resistors ng 220 Ohm na konektado tulad ng ipinakita sa diagram ng eskematiko. ikonekta ang Red pin sa 10, Green pin sa 6 at berdeng pin sa 9.

Hakbang 2: Programming

Gamitin ang pagsukat ng rate ng puso upang pulso ang LED sa kinakalkula na dalas. Ang pagpapahinga sa rate ng puso ay halos 70 bpm para sa karamihan sa mga tao. Pagkatapos mong magkaroon ng isang LED na gumagana, maaari kang gumamit ng isa pang pagkupas sa IBI. Ang isang normal na rate ng puso na nagpapahinga para sa mga may sapat na gulang ay mula 60 hanggang 100 beats sa isang minuto. Maaari mong ikategorya ang BPM sa saklaw na ito ayon sa iyong paksa sa pagsubok.

Dito nais naming subukan ang mga nagpapahinga at sa gayon ay ikinategorya ang BPM sa itaas at sa ibaba ng saklaw na ito sa limang mga kategorya nang naaayon

Pag-alarm (sa ibaba 40) - (asul)

Babala (40 hanggang 60) - (gradient mula sa asul hanggang berde)

Mabuti (60 hanggang 100) - (berde)

Babala (100 hanggang 120) - (gradient mula berde hanggang pula)

Pag-alarm (higit sa 120) - (pula)

Ang lohika para sa kategorya ng BPM sa mga kategoryang ito ay:

kung (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

kung (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

kung (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

kung (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

kung (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Maaari mong magamit ang Processing Visualizer App upang mapatunayan ang sensor ng pulso at makita kung paano nagbabago ang BPM at IBI. Ang paggamit ng visualiser ay nangangailangan ng mga espesyal na aklatan, kung sa tingin mo ay hindi kapaki-pakinabang ang serial plotter, maaari mong magamit ang program na ito, kung saan pinoproseso ang data ng BPM sa isang nababasa na input para sa Visualizer.

Mayroong maraming mga paraan upang masukat ang pintig ng puso gamit ang sensor ng pulso nang walang paunang na-load na mga aklatan. Ginamit namin ang sumusunod na lohika, na ginamit sa isa sa mga katulad na application, na gumagamit ng limang pulso upang makalkula ang pintig ng puso.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time / 5;

rate = 60000 / Single_pulse_time;

kung saan ang time1 ay unang halaga ng counter ng pulso

Ang oras2 ay listahan ng halaga ng counter ng pulso

ang rate ay pangwakas na rate ng puso.

Hakbang 3: Pagmomodelo at 3D Print

Para sa ginhawa ng pagsukat at kaligtasan ng electronics ipinapayong gumawa ng isang enclosure. Bukod dito pinipigilan nito ang mga sangkap na maging maikling-circuited habang ginagamit. Dinisenyo namin ang isang madaling hawakan na simpleng hugis na sumusunod sa mga organikong aesthetics. Ito ay nahahati sa dalawang bahagi: sa ibaba na may butas para sa sensor ng pulso at may hawak na mga buto-buto para sa Arduino at breadboard, at isang nangungunang isa na may isang gabay na ilaw upang magbigay ng isang magandang visual feedback.

Hakbang 4: Prototype ng Electro-mechanical

Kapag handa na ang mga enclosure, ilagay ang sensor ng pulso sa mga gabay na tadyang sa harap ng butas. Siguraduhing naabot ng daliri ang sensor at natakpan ang buong ibabaw. Upang mapahusay ang epekto ng visual feedback, takpan ang panloob na ibabaw ng tuktok na enclosure gamit ang isang opaque film (ginamit namin ang aluminyo palara) na iniiwan ang isang pambungad sa gitna. Pipigilan nito ang ilaw sa isang tukoy na pagbubukas. Idiskonekta ang Arduino mula sa laptop at ikonekta ang isang baterya na higit sa 5V (ginamit namin ang 9V dito) upang gawin itong portable. Ngayon ilagay ang lahat ng mga electronics sa ilalim ng enclosure at isara sa tuktok na enclosure.

Hakbang 5: Pagsubok at Pag-troubleshoot

Ngayon na ang oras upang i-cross-check ang mga resulta! dahil ang sensor ay inilagay sa loob, bago ang pagbubukas ng enclosure, maaaring may maliit na pagbabago sa pagiging sensitibo ng sensor. Tiyaking buo ang lahat ng iba pang mga koneksyon. Kung tila ito ay isang bagay na mali, narito kami nagpapakita ng kaunting kaso upang matulungan kang makitungo dito.

Ang mga posibleng error ay maaaring maging alinman sa pag-input mula sa sensor o output para sa RGB LED. Upang mag-troubleshoot sa sensor, maraming mga bagay ang kailangan mong obserbahan. Kung ang sensor ay nakakakita ng BPM, dapat mayroong isang LED sa board (L) blinks na naka-sync sa iyong BPM. Kung hindi ka nakakakita ng isang kisap, suriin ang input terminal sa A1. Kung ang ilaw sa sensor ng pulso ay hindi kumikinang, suriin mo ang iba pang dalawang mga terminal (5V at GND). Ang serial plotter o serial monitor ay maaari ring makatulong sa iyo upang matiyak na gumagana ang sensor.

Kung wala kang makitang anumang ilaw sa RGB, ang una mong suriin ang input terminal (A1) dahil gagana lamang ang code kung may nakita na BPM. Kung ang lahat mula sa mga sensor ay mukhang maayos, hanapin ang hindi napapansin na mga maikling circuit sa breadboard.

Hakbang 6: Pagsubok ng Gumagamit

Ngayon kapag mayroon kang isang handa na prototype maaari mong sukatin ang rate ng iyong puso upang makatanggap ng magaan na puna. Sa kabila ng pagtanggap ng impormasyon tungkol sa iyong kalusugan maaari kang maglaro na may iba't ibang mga emosyon at suriin ang tugon ng aparato. Maaari din itong magamit bilang tool sa pagninilay.