Smart Pillow: 3 Hakbang

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

Inilalarawan ng Tagubilin na ito kung paano gumawa ng isang matalinong unan na sensitibo sa hilik!

Ang matalinong unan ay umaasa sa panginginig ng boses upang ipahiwatig sa natutulog kapag siya ay hilik habang natutulog. Gumagana ito nang awtomatiko kapag inilagay ng isang tao ang kanyang ulo sa unan.

Ang hilik ay isang kapus-palad na kalagayan sapagkat nakakaapekto ito hindi lamang sa taong hilik kundi pati na rin sa mga taong natutulog sa paligid niya. Ang hilik ay binoto bilang pinakamalaking medikal na dahilan sa likod ng diborsyo sa USA. Bilang karagdagan, ang sleep apnea ay maaaring maging sanhi ng isang malawak na hanay ng mga problema sa kalusugan na maaaring mapagaan sa pamamagitan ng pagtiyak na ang natutulog ay hindi pipili ng isang posisyon na hahantong sa hilik.

Sa Instructable na ito, magtatayo kami ng isang system na makakakita at makakapagsuri ng mga tunog. Kapag pinag-aaralan nito ang tunog ng hilik, bubukas ito ng isang motor na panginginig ng boses upang magising ang natutulog. Kapag ang taong natutulog ay itinaas ang kanyang ulo sa unan, titigil ang panginginig na motor. Kapag binago ng isang natutulog ang kanilang posisyon sa pagtulog mas malamang na tumira sila sa ibang posisyon na maiiwasan ang hilik.

Hakbang 1: Mga Gawain sa Unan:

• Ang unan ay mayroong isang touch sensor upang ang system ay awtomatikong pinagana kapag inilagay ng tao ang kanyang ulo sa unan, at walang ginagawa kapag iniangat niya ang kanyang ulo.
• Kapag nakita ng system ang isang tunog ng hilik o anumang iba pang tunog na cacophonic, ang isang vibrator ay nakabukas upang gisingin ang natutulog.
• Nagtatampok ng 2 mga mode ng pag-set up ng gumagamit na mag-ayos: tuloy-tuloy o pulsed. Ang system ay kapaki-pakinabang para sa mga taong nagdurusa sa hilik. Para sa kaligtasan, ang mga taong naghihirap mula sa napakalalim na pagtulog ay maaari ding gumamit ng system dahil nakakakita ito ng mga doorbells, nagri-ring na telepono o umiiyak na mga sanggol.

Ipinatupad namin ang proyektong ito sa isang Silego SLG46620V CMIC, isang sound sensor, isang motor na panginginig ng boses, resistors ng sensing ng puwersa at ilang mga passive na bahagi.

Ang kabuuang bilang ng mga bahagi para sa disenyo na ito ay medyo minimal, sa kabila ng hindi paggamit ng isang microcontroller. Dahil ang GreenPAK CMIC's ay mababa ang gastos at may mababang paggamit ng kuryente, sila ay isang mainam na sangkap para sa solusyon na ito. Papayagan din ng kanilang maliit na sukat na madali silang isama sa loob ng unan nang walang mga alalahanin sa pagmamanupaktura.

Karamihan sa mga proyekto na nakasalalay sa tunog ng pagtuklas ay may isang "maling rate ng pag-trigger", na kinakailangan dahil sa posibilidad ng error sa gitna ng iba't ibang mga sensor. Ang mga sensor na nauugnay sa proyektong ito ay nakakakita lamang ng antas ng tunog; hindi nila nakita ang uri ng tunog o ang likas na pinagmulan nito. Dahil dito, ang isang maling pag-trigger ay maaaring sanhi ng isang kilos tulad ng pagpalakpak, katok o iba pang ingay na walang kaugnayan sa hilik na maaaring napansin ng sensor.

Sa proyektong ito, hindi papansinin ng system ang mga maiikling tunog na sanhi ng maling rate ng pag-trigger, kaya magtatayo kami ng isang digital na filter na makakakita ng isang segment ng tunog tulad ng tunog ng hilik.

Tingnan ang graphic curve sa figure 1 na kumakatawan sa tunog ng hilik.

Maaari nating makita na binubuo ito ng dalawang mga seksyon na paulit-ulit at naiugnay ang oras. Nakita ng unang seksyon ang hilik; ito ay isang pagkakasunud-sunod ng mga maikling pulso na tumatagal ng 0.5 hanggang 4 na segundo, na sinusundan ng isang panahon ng pananahimik na tumatagal ng 0.4 hanggang 4 na segundo at maaaring maglaman ng ingay sa background.

Samakatuwid, upang ma-filter ang iba pang mga ingay dapat makita ng system ang isang hilik na hilik, na tumatagal ng higit sa 0.5 segundo, at huwag pansinin ang anumang briefer na tunog na bahagi. Upang gawing mas matatag ang system, dapat ipatupad ang isang counter na bibilangin ang mga seksyon ng hilik upang ilunsad ang alarma pagkatapos ng pagtuklas ng dalawang magkakasunod na mga segment ng hilik.

Sa kasong ito, kahit na ang isang tunog ay tumatagal ng higit sa 0.5 sec, i-filter ito ng system maliban kung ito ay paulit-ulit sa loob ng isang tukoy na time frame. Sa ganitong paraan, maaari nating mai-filter ang tunog na maaaring sanhi ng isang paggalaw, pag-ubo o kahit na mga maiikling signal ng ingay.

Hakbang 2: Plano ng Pagpapatupad

Ang disenyo ng proyektong ito ay binubuo ng dalawang seksyon; ang unang seksyon ay responsable para sa pagtuklas ng tunog at pinag-aaralan ito upang makita ang tunog ng hilik upang alerto ang natutulog.

Ang pangalawang seksyon ay isang touch sensor; responsable ito para sa awtomatikong pagpapagana ng system kapag inilagay ng isang tao ang kanyang ulo sa unan, at upang hindi paganahin ang system kapag ang taong natutulog ay itinaas ang kanyang ulo mula sa unan.

Ang isang matalinong unan ay maaaring napakadaling ipatupad sa isang solong GreenPAK na mai-configure na halo-hudyat na IC (CMIC).

Maaari kang dumaan sa lahat ng mga hakbang upang maunawaan kung paano naka-program ang chip ng GreenPAK upang makontrol ang Smart Pillow. Gayunpaman, kung nais mo lamang madaling lumikha ng Smart Pillow nang hindi nauunawaan ang lahat ng panloob na circuitry, mag-download ng libreng GreenPAK software upang matingnan ang natapos na na Smart Pillow GreenPAK Design File. I-plug ang iyong computer sa GreenPAK Development Kit at pindutin ang programa upang likhain ang pasadyang IC upang makontrol ang iyong Smart Pillow. Kapag nilikha ang IC, maaari mong laktawan ang susunod na hakbang. Tatalakayin ang susunod na hakbang sa lohika na nasa loob ng file ng disenyo ng Smart Pillow GreenPAK para sa mga interesadong maunawaan kung paano gumagana ang circuit.

Paano ito gumagana

Tuwing inilalagay ng isang tao ang kanilang ulo sa unan, ang touch sensor ay nagpapadala ng isang senyas ng pag-aktibo mula sa Matrix2 hanggang Matrix1 sa pamamagitan ng P10 upang buhayin ang circuit at upang simulang kumuha ng mga sample mula sa sound sensor.

Ang system ay tumatagal ng isang sample mula sa sound sensor tuwing 30ms sa loob ng isang 5ms time frame. Sa ganitong paraan, mase-save ang pagkonsumo ng enerhiya at mai-filter ang maikling tunog ng tunog.

Kung may napansin kaming sunud-sunod na mga sample ng tunog (walang katahimikan na tumatagal ng higit sa 400ms sa pagitan ng alinman sa mga sample), napagpasyahan na ang tunog ay paulit-ulit. Sa kasong ito, ang segment ng tunog ay isasaalang-alang bilang isang hilik. Kapag ang pagkilos na ito ay paulit-ulit pagkatapos ng isang katahimikan, na tumatagal ng higit sa 400ms at mas mababa sa 6s, ang nakunan ng tunog ay maituturing na hilik at ang natutulog ay aalerto ng panginginig.

Maaari mong antalahin ang babala para sa higit sa 2 mga segment ng hilik upang itaas ang kawastuhan mula sa pagsasaayos ng pipedelay0 sa disenyo, ngunit maaari nitong dagdagan ang oras ng pagtugon. Ang 6sec frame ay kailangang dagdagan din.

Hakbang 3: Disenyo ng GreenPAK

Unang Seksyon: Pagtuklas ng Hilik

Ang output ng sound sensor ay makakonekta sa Pin6 na na-configure bilang isang analog input. Ang signal ay dadalhin mula sa pin sa input ng ACMP0. Ang iba pang input ng ACMP0 ay naka-configure bilang isang sanggunian na 300mv.

Ang output ng ACMP0 ay baligtad at pagkatapos ay konektado sa CNT / DLY0, na itinakda bilang isang tumataas na pagkaantala sa gilid na may pagkaantala na katumbas ng 400ms. Ang output ng CNT0 ay magiging mataas kapag ang pagtuklas ng katahimikan ay tumatagal ng higit sa 400ms. Ang output nito ay konektado sa isang tumataas na detektor ng gilid, na makakabuo ng isang maikling pag-reset ng pulso pagkatapos makita ang katahimikan.

Ang CNT5 at CNT6 ay responsable para sa pagbubukas ng isang time gate na tumatagal ng 5ms bawat 30ms upang kumuha ng mga tunog na sample; sa panahon ng 5ms na ito kung mayroong pagtuklas ng isang tunog signal, ang output ng DFF0 ay nagbibigay ng isang pulso sa counter CNT9. Ang CNT9 ay mare-reset kung ang isang pagtuklas ng katahimikan ay tumatagal ng higit sa 400ms, sa oras na ito ay muling i-restart ang pagbibilang ng mga sample ng tunog.

Ang output ng CNT9 ay konektado sa DFF2 na ginagamit bilang isang punto upang makita ang isang hilik na bahagi. Kapag nakita ang isang bahagi ng hilik, ang output ng DFF2 ay lumiliko sa HI upang buhayin ang CNT2 / Dly2, na na-configure upang gumana bilang "pagkahulog ng gilid na pag-antala" na may pagkaantala na katumbas ng 6 sec.

Ire-reset ang DFF2 pagkatapos ng isang pagtuklas ng katahimikan na tumatagal ng higit sa 400ms. Pagkatapos ay magsisimulang muli itong tuklasin para sa isang bahagi ng hilik.

Ang output ng DFF2 ay dumadaan sa Pipedelay, na konektado sa pin9 sa pamamagitan ng LUT1. Ang Pin9 ay konektado sa motor na panginginig.

Ang output ng mga transisyon ng Pipedelay mula Mababa hanggang Mataas kapag nakakita ito ng dalawang sunud-sunod na mga segment ng hilik sa loob ng time gate para sa CNT2 (6 sec).

Ginagamit ang LUT3 upang i-reset ang Pipedelay, kaya't ang output nito ay magiging Mababa kung ang nakatulog ay maiangat ang kanilang ulo sa unan. Sa kasong ito, ang time gate ng CNT2 ay natapos bago makita ang dalawang magkakasunod na mga segment ng hilik.

Ang Pin3 ay na-configure bilang isang input at konektado sa isang pindutan ng "Vibration mode". Ang senyas na nagmumula sa pin3 ay dumadaan sa DFF4 at DFF5 ay nai-configure ang pattern ng panginginig ng boses sa isa sa dalawang mga pattern: mode1 at mode2. Sa kaso ng mode1: kapag nakita ang hilik, isang tuluy-tuloy na signal ay ipinadala sa panginginig na motor, na nangangahulugang patuloy na tumatakbo ang motor.

Sa kaso ng mode2: kapag nakita ang hilik, ang panginginig na motor ay pulsed sa oras ng output ng CNT6.

Kaya't kapag ang output ng DFF5 ay mataas, ang mode1 ay isasaaktibo. Kapag ito ay mababa (mode 2), ang output ng DFF4 ay mataas, at ang output ng CNT6 ay lilitaw sa pin9 sa pamamagitan ng LUT1.

Ang pagkasensitibo sa sensor ng tunog ay kinokontrol ng isang potensyomiter na nakatakda sa modyul. Ang sensor ay dapat na manu-manong pinasimulan sa unang pagkakataon upang makuha ang kinakailangang pagiging sensitibo.

Ang PIN10 ay konektado sa output ng ACMP0, na panlabas na konektado sa isang LED. Kapag ang sensor ng tunog ay na-calibrate, ang output ng pin10 ay dapat na medyo mababa, na nangangahulugang walang flicker sa panlabas na LED na konektado sa topin10. Sa ganitong paraan, masisiguro namin na ang boltahe na nabuo ng sound sensor sa katahimikan ay hindi hihigit sa 300mv ACMP0 threshold.

Kung kailangan mo ng isa pang alarma bilang karagdagan sa panginginig ng boses, maaari mong ikonekta ang isang buzzer sa pin9 upang ang isang alarm ng tunog ay isasaaktibo din.

Pangalawang seksyon: Touch sensor

Ang touch sensor na itinayo namin ay gumagamit ng Force-sensing resistor (FSR). Ang resistors ng sensing na may lakas ay binubuo ng isang kondaktibong polimer na nagbabago ng paglaban sa isang mahuhulaan na pamamaraan kasunod ng paglalapat ng puwersa sa ibabaw nito. Ang sensing film ay binubuo ng parehong electrically conduct at non-conduct particles na nasuspinde sa isang matrix. Ang paglalapat ng isang puwersa sa ibabaw ng sensing film ay nagdudulot ng mga maliit na butil na hawakan ang pagsasagawa ng mga electrode, binabago ang paglaban ng pelikula. Ang FSR ay may iba't ibang laki at hugis (bilog at parisukat).

Ang paglaban ay lumagpas sa 1 MΩ na walang inilapat na presyon at saklaw mula sa halos 100 kΩ hanggang sa ilang daang Ohms habang ang presyon ay iba-iba mula sa magaan hanggang sa mabibigat. Sa aming proyekto, ang FSR ay gagamitin bilang head touch sensor at ito ay matatagpuan sa loob ng unan. Ang average na bigat ng ulo ng tao ay nasa pagitan ng 4.5 at 5kg. Kapag inilagay ng gumagamit ang kanyang ulo sa unan, isang puwersa ang inilalapat sa FSR at nagbabago ang paglaban nito. Nakita ng GPAK ang pagbabagong ito at pinagana ang system.

Ang paraan upang ikonekta ang isang resistive sensor ay upang ikonekta ang isang dulo sa Power at ang isa pa sa isang pull-down na risistor sa lupa. Pagkatapos ang punto sa pagitan ng naayos na pull down resistor at ang variable na resistor ng FSR ay konektado sa analog input ng isang GPAK (Pin12) tulad ng ipinakita sa figure 7. Ang signal ay dadalhin mula sa pin sa input ng ACMP1. Ang iba pang input ng ACMP1 ay konektado sa isang setting ng sanggunian na 1200mv. Ang resulta ng paghahambing ay nakaimbak sa DFF6. Kapag napansin ang isang touch ng ulo, ang output ng DFF2 ay lumiliko sa HI upang i-aktibo ang CNT2 / Dly2, na na-configure upang gumana bilang "pagkahulog sa gilid na pag-antala" na may pagkaantala na katumbas ng 1.5 sec. Sa kasong ito, kung ang natutulog ay gumagalaw o lumiliko mula sa gilid patungo sa gilid at ang FSR ay nagambala mas mababa sa 1.5 sec, ang system ay aktibo pa rin at walang naganap na pag-reset. Ginagamit ang CNT7 at CNT8 upang paganahin ang FSR at ACMP1 para sa 50 mS bawat 1sec upang mabawasan ang pagkonsumo ng kuryente.

Konklusyon

Sa proyektong ito gumawa kami ng isang matalinong unan na ginagamit para sa pagtuklas ng hilik upang alerto ang natutulog na tao sa pamamagitan ng panginginig ng boses.

Gumawa rin kami ng touch sensor gamit ang FSR upang awtomatikong i-aktibo ang system kapag ginagamit ang unan. Ang isang karagdagang pagpipilian sa pagpapahusay ay maaaring ang disenyo sa parallel FSR's upang mapaunlakan ang mas malaking sukat ng mga unan. Gumawa rin kami ng mga digital na filter upang mabawasan ang paglitaw ng maling mga alarma.