Nabız Sensörü Giyilebilir: 10 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Proje Açıklaması

Bu proje, giyecek kullanıcının sağlığını göz önünde bulunduracak bir giyilebilir cihaz tasarlamak ve yaratmakla ilgilidir.

Amacı, vücutta sahip olduğumuz basınç noktalarında titreşim yayarak, endişe veya stresli durumlarda kullanıcıyı rahatlatmak ve sakinleştirmek olan bir dış iskelet gibi davranmaktır.

Fotopletismografik nabız sensörü bir süre boyunca yükseltilmiş bir hızlandırılmış sert titreşim aralığı alırken titreşim motoru açık olacaktır. Nabız hızı düştüğünde, yani kullanıcı sakinleştiğinde, titreşimler duracaktır.

Sonuç olarak kısa bir yansıma

Bu proje sayesinde, farklı sensörler ve motorlar kullanarak birkaç elektrik devresi üzerinde çalıştığımız sınıf alıştırmalarında edindiğimiz bilgilerin bir kısmını gerçek bir durumda uygulayabildik: Kullanıcıyı kaygılı bir dönemde rahatlatan veya stresli durumlar.

Bu proje ile patronu tasarlarken ve dikerken sadece yaratıcı kısmı değil, mühendislik dalını da geliştirdik ve hepsini tek bir projede harmanladık.

Ayrıca elektrik bilgisini protoboard üzerinde elektrik devresini oluştururken ve bileşenleri lehimleyerek LilyPad Arduino'ya aktarırken uygulamaya koyduk.

Gereçler

Fotopletismografik nabız sensörü (Analog giriş)

Nabız sensörü, Arduino için tak ve çalıştır kalp atış hızı sensörüdür. Sensörün iki tarafı vardır, bir tarafta LED, ortam ışığı sensörü ile birlikte yerleştirilmiştir ve diğer tarafta bazı devreler vardır. Bu, amplifikasyon ve gürültü engelleme çalışmasından sorumludur. Sensörün ön tarafında bulunan LED, insan vücudumuzdaki bir damarın üzerine yerleştirilmiştir.

Bu LED doğrudan damara düşen ışık yayar. Damarların içinde yalnızca kalp pompalarken kan akışı olacaktır, bu nedenle kan akışını izlersek kalp atışlarını da takip edebiliriz. Kan akışı algılanırsa, ortam ışığı sensörü kan tarafından yansıtılacağı için daha fazla ışık alacaktır, alınan ışıktaki bu küçük değişiklik, kalp atışlarımızı belirlemek için zaman içinde analiz edilir.

Üç kablosu vardır: birincisi sistemin toprağına bağlanır, ikincisi +5V besleme voltajı ve üçüncüsü titreşimli çıkış sinyalidir.

Projede tek darbe sensörü kullanılmaktadır. Sert nabızları algılayabilmesi için bileğin altına yerleştirilir.

Titreşim motoru (Analog çıkış)

Bu bileşen, bir sinyal alırken titreşen bir DC motordur. Artık almadığında, durur.

Projede, bilek ve el üzerinde bulunan üç farklı rahatlatıcı nokta aracılığıyla kullanıcıyı sakinleştirmek için üç adet vibrasyon motoru kullanılmıştır.

Arduino Uno'su

Arduino Uno, Arduino.cc tarafından geliştirilen açık kaynaklı bir mikro denetleyicidir. Kart, dijital ve analog giriş/çıkış (I/O) pin setleri ile donatılmıştır. Ayrıca 14 Dijital pin, 6 Analog pin içerir ve bir B tipi USB kablosu aracılığıyla Arduino IDE (Entegre Geliştirme Ortamı) ile programlanabilir.

Elektrik kablosu

Elektrik telleri, elektriği bir yerden başka bir yere ileten iletkenlerdir.

Projede onları Bakalit plaka üzerine kaynaklı elektrik devresini Arduino pinlerine bağlamak için kullandık.

Diğer materyaller:

- Bileklik

- Siyah iplik

- Siyah boya

- Kumaş

Aletler:

- Kaynakçı

- Makas

- İğneler

- Karton el mankeni

Aşama 1:

İlk olarak, elektrik devresini bir protoboard kullanarak yaptık, böylece devrenin nasıl olmasını istediğimizi, hangi bileşenleri kullanmak istediğimizi tanımlayabildik.

Adım 2:

Daha sonra mankenin içine koyacağımız son devreyi kalay lehim ile komponentleri lehimleyerek yaptık. Devre yukarıdaki fotoğraftaki gibi görünmelidir.

Her kablo Arduino Uno'daki ilgili bağlantı noktasına bağlanmalıdır ve kısa devreleri önlemek için kablolamanın elektrik kısmının yalıtım bandı kullanılarak kapatılması önerilir.

Aşama 3:

Kodu Arduino yazılımı kullanarak programladık ve bir USB kablosu kullanarak Arduino'ya şarj ettik.

//düşük frekansları filtrelemek için arabellek#define BSIZE 50 float buf[BSIZE]; int bPos = 0;

//kalp atışı algoritması

#define EŞİK 4 //algılama eşiği unsigned long t; //son algılanan kalp atışı kayan nokta lastData; int lastBpm;

geçersiz kurulum() {

// seri iletişimi saniyede 9600 bitte başlat: Serial.begin(9600); pinMode(6, ÇIKIŞ); //vibratörü bildir 1 pinMode(11, OUTPUT);//vibratörü bildir 2 pinMode(9, OUTPUT);//vibratörü bildir 3 }

boşluk döngüsü () {

// analog pin 0'daki sensörden gelen girişi okuyun ve işleyin: float işlenmişData = processData(analogRead(A0));

//Serial.println(işlenmişVeri); // seri çiziciyi kullanmak için bunun yorumunu kaldırın

if (processedData > EŞİK) //bu değerin üstünde bir sinyal kabul edilir

{ if (lastData < EŞİK) //eşik değeri ilk kez aştığımızda BPM'yi hesaplıyoruz { int bpm = 60000 / (milis() - t); if (abs(bpm - lastBpm) 40 && bpm < 240) { Serial.print("Yeni kalp atışı: "); Seri.baskı(bpm); // ekranda bpms Serial.println(" bpm");

if (bpm >= 95) { //bpm 95 veya 95'ten yüksekse…

analogWrite(6, 222); //vibratör 1 titreşir

analogWrite(11, 222); //vibratör 2 titreşir analogWrite(9, 222); //vibratör 3 titreşir } else {//eğer değilse (bpm 95'ten düşük)… analogWrite(6, 0);//vibratör 1 titreşmiyor analogWrite(11, 0);//vibratör 2 titreşmiyor analogWrite(9, 0);//vibratör 3 titreşmiyor } } lastBpm = bpm; t = millis(); } } lastData = işlenmişData; gecikme(10); }

float processData(int val)

{ buf[bPos] = (kayan) değer; bPos++; if (bPos >= BSIZE) { bPos = 0; } kayan ortalama = 0; for (int i = 0; i < BSIZE; i++) { ortalama += buf; } return (float)val - ortalama / (float) BSIZE; }

4. Adım:

Tasarım sürecinde vibrasyon motorlarının nereye yerleştirilmesi gerektiğini anlamak için gövdedeki basınç noktalarının konumunu göz önünde bulundurduk ve bunlardan üç tanesini seçtik.

Adım 5:

Giyilebilir olanı elde etmek için önce ürünün talimatlarını takip ederek ten rengi bilekliği siyah boya ile boyadık.

6. Adım:

Bilekliği aldıktan sonra karton el mankenine dört delik açtık. Bunlardan üçü elektrik devresinde kullandığımız üç vibrasyon motorunu çıkarmak için, sonuncusu ise nabız sensörünü mankenin bileğine yerleştirmek için yapıldı. Bunun dışında bu son sensörün görünür olması için bileklikte de küçük bir kesim yaptık.

7. Adım:

Daha sonra devreye güç sağlamak için USB kablosunu bilgisayardan Arduino kartına takıp çıkarmak için karton elin alt tarafında son bir delik açtık. Her şeyin iyi çalıştığını kontrol etmek için son bir test yaptık.

Adım 8:

Ürünümüze daha özelleştirilebilir bir tasarım kazandırmak için, granat renginde bir daire çizip kestik ve ardından elektriksel kalp atışlarını temsil etmek için bazı çizgiler diktik.

9. Adım:

Son olarak, siyah bileklik titreşim motorlarını kaplarken, yerlerini öğrenmek için giyilebilir cihazın üzerine üç küçük kalp kesip diktik.