Pangunahing Sensor ng Paghinga ng Belt: 8 Mga Hakbang

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

Sa mundo ng biosensing, maraming mga paraan upang masukat ang paghinga. Ang isa ay maaaring gumamit ng isang thermistor upang masukat ang temperatura sa paligid ng butas ng ilong, ngunit muli marahil ay hindi mo nais ang isang kakatwang ipataw na nakatali sa iyong ilong. Maaari ding maglakip ng isang accelerometer sa isang sinturon na gumagalaw pataas at pababa, ngunit ang paksa ay maaaring nakahiga o hindi gumagalaw. Habang ang pangunahing, nababaluktot na band belt respiration sensor ay may mga disbentaha (ang tugon sa signal ay hindi tumpak tulad ng iba pang mga pamamaraan), mabuti para sa kung nais ng iyong paksa na mag-strap at gawin kung ano man ang nais nilang gawin habang ang kanilang hininga sinusukat. Narito ang isang halimbawa ng isang pangunahing sensor ng paghinga, na inilaan upang manirahan sa loob ng isang nababaluktot na sinturon na iginapos mo sa paligid ng isang dibdib. Kapag ang pinag-uusapan na dibdib ay kumakalat at kumontrata sa pamamagitan ng paghinga ng hangin sa baga, ang paglaban ng isang isinasama na piraso ng maiunat na lubid ng goma ay nagbabago. Gumagamit lamang ng ilan pang mga bahagi, maaari naming isalin ito sa isang analog signal na binasa nang live ng iyong Arduino. Ginagawa ito sa pamamagitan ng mahika ng napaka-mahahalaga at madaling matutunan boltahe divider circuit.

BABALA: Bago kami magsimula, dapat mong malaman na ang hindi nasubukan at hindi matatag na kagamitan sa biosensing ay laging naglalaman ng isang panganib na mapanganib! Mangyaring subukan at likhain ang circuit na ito na may isang mapagkukunan ng lakas ng baterya- Gagawin ko ang lahat upang maipakita sa iyo kung paano gawin ang circuit na ito upang matiyak na hindi ka mapahamak, ngunit hindi ako mananagot ng mga aksidente na maaaring mangyari. Gumamit ng sentido komun at laging subukan ang iyong circuit gamit ang isang multimeter bago i-strap ang anumang bagay sa iyong dibdib.

Hakbang 1: ANO ANG KAILANGAN MO

1) Ang anumang microcontroller na may isang analog input ay gagana, ngunit sa halimbawang ito ay gagamit ako ng isang Arduino Uno. Kung kailangan mo ng isa, makukuha mo ito mula sa Adafruit o Sparkfun.

2) Conductive Rubber Cord. Ang kamangha-manghang kurdon na ito ay kumikilos bilang isang variable risistor, at magbabago sa paglaban habang ito ay nakaunat o pinakawalan. Magagamit mula sa Adafruit, o ang Robotshop ay may magandang pagkakaiba-iba ng haba na may paunang nakakabit na mga dulo ng metal

3) Isang multimeter

4) Isang LED

5) Isang resistor ng 1K

6) Isang pull-down risistor (malalaman natin kung ano ang halaga nito sa paglaon!)

7) Duct tape

8) Isang hole punch o pares ng gunting

9) Mga Jumper wires

10) Isang breadboard

11) 2 Mga clip ng Alligator

Mangyaring tandaan na tulad ng lahat ng kagamitan sa biosensing, ang proyektong ito ay pinakaligtas kung ang iyong Arduino ay pinalakas mula sa mga baterya.

Upang makumpleto ang proyektong ito maaari mo ring kailanganin:

· Panghinang na bakal at panghinang

· Mainit na glue GUN

· Mga snip ng wire

· Wire stripper

· Mga Makatulong

· Bise, crimp tool, o isang malaking pares ng pliers

· 2 o higit pang mga Ringed Crimp Terminal

Hakbang 2: Gupitin ang Cord, at I-attach ang Mga Conductive Terminal

Habang maaari mong gamitin ang anumang haba ng kurdon ng goma mula sa 2 "-8" para sa eksperimentong ito, ang mas maiikling haba ng goma ay mas mura at hindi mo talaga kailangan ng napakalaking halaga upang matapos ang trabaho. Kung bumili ka ng isang mahabang haba ng goma pagkatapos ay inirerekumenda ko ang pagputol ng isang 4 "na haba. Gupitin ang haba na ito at maghanda upang maglakip ng isang kondaktibo na nagtatapos sa parehong mga dulo.

Kumuha ng isang konektor ng terminal, tulad ng isa sa mga ito na nakalarawan sa itaas, at idikit ang isang dulo ng kondaktibong goma sa loob ng dulo ng isa sa iyong mga konektor sa terminal, at i-crimp ang dulo nang magkasama. Maaari mong gamitin ang alinman sa isang bisyo o mga dulo ng iyong mga striper ng kawad upang magawa ito, ngunit mag-ingat na huwag masiksik nang masikip ang terminal baka ma-snap o maputol ang iyong goma! Kung namamahala ka upang gawin ito, at naputol ang kurdon, subukang muli sa ibang konektor ng terminal. Dapat ay mayroon ka pang haba upang magawa ang gawaing ito. Kung ito ay magiging mas maikli sa 2 "dapat mong subukan lamang ulit sa isang bagong 4" haba. Huwag mag-alala, makukuha mo ito! Kapag nagawa mo na ito sa isang tabi, napakatalino! Ulitin sa kabilang panig. Ngayon tapos ka na!

Ngayon mayroon kang isang kondaktibong goma na goma na may angkop na terminal sa bawat dulo. Sukatin natin kung ano ang mga saklaw ng kurdon na ito sa isang multimeter.

Hakbang 3: Sukatin ang Iyong Paglaban

I-on ang dial ng iyong multimeter sa simbolo ng ohm (Ω) at idikit ang parehong pula at itim na mga dulo ng iyong multimeter sa magkabilang panig ng iyong conductive cord.

Kung hindi ka sigurado kung paano pa gagamitin ang iyong multimeter, maaari kang magpasariwa sa tutorial na ito mula sa Lady Ada.

Kahit na ang numero ay maaaring tumalon sa paligid ng kaunti habang sinusukat mo ito, ang mga numerong ito ay magbibigay sa iyo ng isang ideya kung gaano kalaban ang kurdon kapag ito ay nasa pahinga. Kinukuha ang iyong pinakamahusay na hulaan, isulat ang pagtutol sa-rest ng iyong kurdon, pagkatapos ay bilugan ito sa pinakamalapit na maramihang 10. (ie: 239 = 240, 183 = 180)

Ngayon, pag-iingat upang ayusin ang mga multimeter probe sa lugar gamit ang isang kamay, gamitin ang iyong iba pang kamay upang dahan-dahang hilahin ang kurdon. Maaari mo lamang iunat ang bagay na ito hanggang sa humigit-kumulang na 50% -70% ng orihinal na haba, kaya huwag masyadong mahimok! Pagmasdan kung paano nagbago ang mga halaga ng paglaban sa iyong multimeter. Hayaan, at ulitin ang prosesong ito ng ilang beses upang mapanood ang paglaban mula sa minimum hanggang sa maximum. Habang iniunat mo ito, tumataas ang paglaban sapagkat ang mga maliit na butil sa goma ay inilayo nang mas malayo. Kapag napalabas ang puwersa, ang goma ay urong babalik, bagaman tumatagal ng isa o dalawa na minuto upang bumalik sa orihinal na haba. Dahil sa mga limitasyong pisikal na ito ang mahigpit na kurdon ay hindi isang tunay na linear sensor, kaya't hindi ito kamangha-mangha na tumpak ngunit may mga paraan upang magtrabaho kasama ito sa pagbuo ng iyong sensor. I-unat muli ang kurdon sa maximum nito, at sa bawat dulo ng mga multimeter na probe sa lugar sa magkabilang panig ng iyong goma, isulat ang halaga ng paglaban, bilugan muli sa pinakamalapit na maramihang 10.

Hakbang 4: Formula ng Axel Benz

Gagamitin namin ang isang simpleng circuit na naghahati ng boltahe upang magamit ang variable na paglaban ng kahabaan ng kurdon bilang isang sensor ng paghinga. Kung nais mong malaman ang tungkol sa boltahe na naghahati ng mga circuit, ito ay karaniwang ilang resistors sa serye na ginagawang mas maliit ang isang malaking boltahe. Nakasalalay sa mga halaga ng resistors na iyong ginagamit, maaari mong i-chop ang iyong 5V mula sa iyong Arduino sa mas malaki o mas maliit na mga bahagi ng sarili nito gamit ang isang pull-down risistor, na kapaki-pakinabang para sa Analog Read. Kung nais mong malaman ang higit pa tungkol sa matematika sa likod ng boltahe na naghahati ng mga circuit, tingnan ang mahusay na tutorial sa Sparkfun.

Habang nalalaman natin na ang halaga ng unang risistor sa circuit (ang sensor ng kahabaan) ay nasa tuluy-tuloy na pagkilos ng bagay, kailangan naming gumamit ng wastong halaga ng paglaban para sa pull-down na risistor upang makakuha ng masarap at magkakaibang signal hangga't maaari.

Upang magsimula, gamitin ang formula ng Axel Benz:

Pull-Down-Resistor = squareroot (Rmin * Rmax)

Kaya't kung ang minimum na halaga ng iyong kahabaan ng kurdon ay 130ohms, at ang maximum ay 240ohms

Pull-Down Resistor = squareroot (130 * 240)

Pull-Down Resistor = squareroot (31200)

Pull-Down Resistor = 176.635217327

Kaya ngayon dapat mong tingnan ang iyong koleksyon ng resistor at alamin kung ano ang iyong pinakamahusay na kaso na risistor "para sa ngayon". Kung mayroon ka lamang isang koleksyon ng mga random na piraso at bob, ang calculator ng kulay ng banda ng risistor na ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa iyo. Ang pag-ballpark ng risistor na ito ay maaaring maging ok, marahil ay wala kang perpektong risistor sa kamay. Habang ginagamit mo ang circuit maaari mong malaman na kailangan mong palitan ito para sa isa pa, ngunit bibigyan ka nito ng mahusay na pagsisimula upang magsimulang maglaro.

Sa wakas, bilugan ko ang numero sa pinakamalapit na maramihang 10.

Hilahin ang Down Resistor = 180ohms

Hakbang 5: Ihanda ang Iyong Breadboard

Gamit ang mga jumper wires, ikonekta ang 5v pin ng Arduino sa iyong power rail sa iyong breadboard, at pagkatapos ay ikonekta ang isang GND pin sa ground rail ng iyong breadboard.

Gusto kong gumuhit ng 5V mula sa Arduino dahil tinitiyak nito na hindi ka mag-aalala tungkol sa pagpapadala ng labis na boltahe sa mga analog pin. Maaari mo ring gamitin ang 3v3 boltahe pin, ngunit nalaman kong nakakakuha ako ng isang mas mahusay na signal mula sa paggamit ng 5v.

Ikonekta ang iyong pull-down risistor sa lupa.

Dalhin ang pareho ng iyong mga clip ng buaya at i-clip ang mga ito sa mga terminal sa magkabilang panig ng iyong variable na resistensya na kahabaan ng kurdon. Ikabit ang isang dulo ng mga clip ng mga buaya sa 5v rail. Ikonekta ang iba pang clip ng buaya sa isang kawad sa ipinakita na pagsasaayos sa mga diagram.

Siguraduhin na ang "iba pang" mga dulo ng iyong pull-down risistor at ang iyong kondaktibo na kahabaan ng kurdon ay konektado, ngayon ikonekta ang isang jumper wire mula sa isang analog pin (gamitin natin ang A0) sa gitna ng dalawang magkakaugnay na puntong ito.

Sa wakas, naka-attach ang isang LED na may isang 1k risistor upang i-pin ang 9 ng iyong Arduino.

Hakbang 6: I-program ang Iyong Arduino

Tandaan: Ngayon ko lang nakita na ang mga gumagamit ng GitHub na Non0Mad ay napabuti sa aking code! (Salamat) Subukan ang code na ito kung nais mo:

Kung mas gugustuhin mong subukan ang ginawa ko, patakbuhin ang naka-attach na "RespSensorTest.ino" na sketch sa iyong Arduino.

Pag-iingat na huwag hawakan ang nakalantad na metal, kunin ang iyong dalawang mga clip ng buaya at iunat ang goma. Panoorin ang LED fade in at out habang lumalawak ka. Buksan ang iyong Serial Monitor, at panoorin ang pagbabago ng iyong boltahe ng analog. Kung hindi ka nasisiyahan sa mga kumukupas na halaga o iyong mga numero, maaari mong subukan ang ilang mga bagay:

1) Subukang palitan ang isa pang halaga ng pull-down na risistor na katulad ng huling ginamit mo. Gumagawa ba ito ng positibong pagkakaiba? (Ito ang pinakamahusay na paraan upang magawa ito)

2) Kung ang talagang nais mong gawin ay magaan ang LED, subukang likyan ang variable ng scaleValue upang makita kung makakagawa ka ng mas mahusay na mga saklaw sa ganoong paraan. (Maaaring ito ang pinakamadaling paraan upang gawin ito)

Kapag ikaw ay sapat na masaya sa iyong mga numero at LED glow, oras na upang i-prototype ang isang modelo para sa suot sa iyong dibdib! Patayin ang iyong Arduino at huwag paganahin ang kapangyarihan sa breadboard para sa susunod na hakbang.

Hakbang 7: Gumawa ng isang Prototype Respiration Band

Ang pinakamabilis na paraan upang makagawa ng isang prototype band ay ang pag-jig lamang ng isang bagay kasama ang duct tape. Kumuha ng isang mahabang strip ng duct tape (Mga 30 "-36" ang dapat masakop ang karamihan, ngunit sa huli ito lamang ang paligid ng iyong dibdib) at tiklupin ito upang ang malagkit na mga gilid ay dumikit sa sarili nito. Lagyan ng butas ang magkabilang panig ng iyong duct tape strip, kaya ito ay kahawig ng isang sinturon.

Gumamit ng mga turnilyo upang ma-secure ang mga terminal sa mga punched hole na ginawa mo para sa iyong sensor, at mahigpit na ikonekta ang iyong mahabang piraso ng duct tape sa isang loop na isinusuot mo sa iyong dibdib. Nais mong tiyakin na ang iyong "sinturon" ay umaangkop sa iyo o ng solar plexus ng iyong paksa, ngunit tiyakin na may sapat na silid para sa mga papasok na paghinga upang mabatak ang kurdon.

Sa wakas, muling ikabit ang iyong mga clip ng buaya at i-plug ang bawat isa sa mga jumper mula sa dulo ng kondaktibo na kahabaan ng kurdon pabalik sa lugar sa breadboard. Handa na kami ngayon upang subukan ang prototype!

Hakbang 8: Subukan ang Prototype

I-on ang Arduino at patakbuhin ang nakaraang sketchagain. Kumusta ang mga halagang analog na iyon? Nakakakuha ka ba ng magandang resolusyon ng data gamit ang iyong mga hininga? Ang LED ba ay may magandang pagkakaiba-iba ng ilaw sa paghinga at paglabas? Kung hindi, subukang palitan ang iyong pull-down risistor para sa isang malapit na halaga upang makita kung ang mga halagang nabasa mo ay naging mas mahusay.

Kapag naayos mo na ang perpektong pull-down risistor, magalak! Kumpleto ang iyong circuit, ang iyong paghinga ay naitala, at ang LED ay masayang susundan ang iyong hininga.

May perpektong alinman sa iyo o sa ibang tao sa kalaunan ay magtatahi ng isang banda para sa iyo mula sa hindi kondaktibo na telang gawa ng tao na may kaunting kahabaan dito mismo, at isang sinturon ng D-Ring upang higpitan. (Ang Velcro ay ok bilang isang fastener ngunit ito ay isang kabuuang gulo sa mga damit at panglamig minsan.) Maaari mong ligtas na tahiin ang kondaktibo kurdon sa banda na ito, sa katunayan ang mga paikot na terminal ay mahusay na ikabit sa isang tela. Para sa isang bagay na medyo mas permanenteng kaysa sa mga clip ng buaya, baka gusto mong solder lamang ng ilang napakahabang mga multi-straced na wires sa mga dulo ng mga konektor ng terminal at ilakip ang mga ito sa iyong circuit.