Monitor Dress - Kalp Sinyallerini IoT'ye Bağlayın: 18 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:21

Monitor Dress, kullanıcının kalp aktivitesini dijitalleştirmenin ve verileri işlemenin farklı yollarını araştıran bir deneydir.

Elbisenin içindeki üç elektrot, kullanıcının vücudundan geçen elektrik sinyallerini ölçer. Kalbin kas aktivitesinden kaynaklanan bu analog impulslar dijital sinyallere dönüştürülür. Mikrodenetleyici daha sonra elbisenin önünde her kalp atışında mor renkte yanıp sönen bir LED çemberi yakar. Mikrodenetleyici ayrıca diğer kullanımlar için verileri kablosuz bir ağ üzerinden gönderir. Kablosuz ağ üzerinden gönderilen veriler, verileri canlandırmak için izleyen bir bilgisayar tarafından alınır. Kalbin elektrik sinyalleri artık elbisenin yanı sıra ekranda da görülebiliyor.

Monitor Dress insan vücudu, giysi ve elektronik bileşenler arasında kusursuz bir arayüz oluşturarak geçici biyosinyallerimizi dijitalleştirir ve kaydeder.

Adım 1: Tasarım ve Devreye Genel Bakış

Elbisenin üst kısmı siyah ve şeffaf akrilik parçalardan yapılmıştır - lazer kesici ile kesilmiştir. Ortadaki şeffaf akrilik dairenin altına NeoPixel halka yapıştırılmıştır. Teller üst parçanın arkasından elbisenin arkasındaki üst parçaya bağlanan bir kumaş şeride geçer. Kumaş şerit, mikro denetleyiciyi, kalp atış hızı monitörünü ve pili tutan küçük cebe bağlanır. Elbisenin astarına üç e-tekstil elektrot dikilir. Elektrotları ve mikrodenetleyiciyi birbirine bağlayan teller, iki kumaş tabakası arasında çalışır.

2. Adım: Malzemeler:

Malzemeler:

• Kumaş
• Fermuar
• teller
• Isıyla Daralan
• 1/8" Siyah Akrilik
• 1/8" Dağınık Akrilik
• NeoPixel Yüzük (24 LED) (Adafruit)
• Foton (Parçacık)
• Nabız Monitörü (Sparkfun)
• Biyomedial Sensör Pedleri (Sparkfun)
• Sensör Kablosu (Sparkfun)
• İletken Kumaş (Sparkfun veya Adafruit)
• 5 Düğme Çıtçıt
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Dişi + Erkek Jumper Telleri
• Isıyla Daralan
• 5V Güç Bankası (Amazon)

Aletler:

• Makas
• İğne
• Konu
• Cımbız
• Havya
• Lehim
• Sıcak tutkal
• Isı tabancası
• Dikiş makinesi
• Lazer Kesici
• Çekiç
• Kağıt
• Hükümdar
• Kalem

3. Adım: Foton - bir Wi-Fi Geliştirme Kiti

Photon, projenizi Nesnelerin İnterneti'ne (IoT) bağlayan güçlü bir Wi-Fi geliştirme kitidir. Kart oldukça küçüktür, bu da onu IoT giyilebilir projeler için harika kılar.

Photon'un üreticisi Particle, harika bir Photon Veri Sayfası ve başlamak için bilmeniz gereken tüm bilgileri içeren çok ayrıntılı Başlangıç Kılavuzu hazırladı.

Akıllı telefonunuza Particle uygulamasını indirin ve Photon'unuzu Wi-Fi ağınıza bağlamak için talimatları izleyin. Ayrıca bilgisayarınıza Particle Dev uygulamasını indirebilir veya tarayıcınızı kullanarak programlamaya başlayabilirsiniz. Adım 15'te Foton'a geri döneceğiz.

Adım 4: Nabız Monitörü

Resimde Nabız Monitörü kartının yanı sıra 3 elektrot pedi konektörlü ve 3 eşleşen biyomedikal sensör pedli bir sensör kablosunu görebilirsiniz. Elbisemiz için kendi iletken kumaş elektrotlarımızı yapacağımız için sensör kabloları ve pedleri kullanmaya gerek yoktur. Ancak, prototip oluşturma ve test etme için harikadırlar.

Başlamadan önce Sparkfun'un Kalp Atış Hızı Monitörü Bağlantı Kılavuzunu da okumanızı tavsiye ederim. Nabız Monitörünün nasıl çalıştığı ve elektrotların nasıl düzenlenmesi gerektiği hakkında birçok ayrıntıya sahiptir.

Adım 5: Üst Parçayı Lazerle Kes

İlk önce Illustrator kullanarak 1/8" siyah akrilik levhadan lazer kesici ile kesip çıkardığım 2 boyutlu bir üst parça tasarladım. Tasarımın ortasındaki daire yanacağı için 1'den eşleşen yaprakları kestim. /8" dağınık akrilik levha. Ayrıca üç farklı boyutta dağınık akrilik daire kestim. Daha dağınık bir ışık için bunları yapraklar ve NeoPixel halkası arasına yapıştıracağız. Aksi takdirde, halkadaki ayrı LED'leri görürsünüz.

Adım 6: Akrilik Şekillendirme

Akrilik kesildikten sonra şekil verme ve 3 boyutlu bir form verme zamanı. Bir ısı tabancası, saç kurutma makinesi veya gaz sobası gibi en hızlı çalışan her şeyi kullanabilirsiniz. Isıtırken dikkatli olun ve sıcak kısımlara daima bir havluyla dokunun. Kıvrılmaya başlayınca dilediğiniz gibi şekillendirin ve tekrar soğuyup katılaşana kadar bekleyin.

7. Adım: Yarı Saydam Yaprakları Ekleme

Şimdi şeffaf akrilik yaprakları ilgili kesiklerin içine yapıştıralım. Akrilik yaprakların kenarlarında yanık izleri varsa, bunları zımpara kağıdı ile zımparalayabilirsiniz. İki parçalı epoksiyi karıştırın ve tutkalı dikkatlice yaprakların kenarlarına uygulayın. Parçaları üst parçanın içine yerleştirirken bir miktar yapışkan bant ile tutmaya yardımcı olur.

Adım 8: Elbisenizi Tasarlayın

Sonraki birkaç adımda siyah deri elbiseyi tasarlayıp dikeceğiz.

Illustrator dosyası üzerinde çalışırken, tasarım için zaten kaba bir fikrim vardı. Mankenin etrafına bir miktar kumaş ve üst parçayı örttükten sonra, doğru modeli buldum: Önde ve arkada iki dart olan, ayrıca bel dikişi olan, arkada pil cebi ve görünmez bir fermuarı olan boyun askılı bir elbise. sol yan dikişin içinde. Güzel kumaşınızı kesmeden önce, elbiseyi her zaman önce daha ucuz kumaşla (muslin olarak da adlandırılır) dikmeye değer. Bu size kalıbı ayarlama ve küçük değişiklikler yapma şansı verir.

9. Adım: Elbiseyi Dikin

Şimdi desenleri takip edin ve gerçek elbiseyi dikin. Önce elbisenin önüne ve arkasına dart dikin. Ardından iki ön ve iki arka parçayı, ayrıca astarı, boyun tutucuyu ve görünmez fermuarı birlikte dikin. Sonunda pil cebini ve kayışları takacağız (adım 10 ve 11). Altı kumaş şeridi kesmek için bir kez daha lazer kesiciyi kullandım. Bu gerekli değildir, ancak dikilmesi daha kolay ve kesilmesi çok daha hızlı olan gerçekten temiz kenarlar sağlar!

Adım 10: Arka Cebi Takın

Üst kumaşınızdan bir kare kesin ve sol ve sağ kenarın üstüne küçük Velcro şeritler dikin. Velcro kenarlarını katlayın ve cep karesinin içine dikin. Pil cebi için iyi bir konum bulun (tercihen bel dikişinin üstünde) ve elbiseye sabitleyin. Cebin altını elbisenin üzerine ve buna karşılık gelen Velcro şeridi sol ve sağ tarafa dikin.

Adım 11: Kumaş Şeritleri Hazırlayın

Arkadaki kumaş şeritler, üst parçayı elbiseye bağlamak ve pil cebinden ön taraftaki LED'lere uzanan tüm kabloları gizlemek için kullanılır. Uzun kenarları birbirine dikmeden önce şeritlerden birine bir delik yerleştirin. Bu, telleri şeridin içinden ve dışına iterken elbiseye daha temiz bir görünüm verecektir. Ardından kumaş tünelleri dikin ve şeritleri ters çevirin. Cımbız kullanmak daha kolaydır.

Bir sonraki adımda, üç uzun kabloyu (pil cebinden öndeki LED'lere kadar uzanacak kadar uzun) kuşgözü şeridinden geçirin, kabloları delikten tünelin dışına yönlendirin. Hangisinin hangisi olduğunu anlamak için her bir kabloyu her iki ucunda bir bantla işaretleyin. Ardından şeritleri üst parçaya resimlerde gösterildiği gibi dikin.

Adım 12: Üst Parçayı Bitirin

Şimdi üç kablonuzdan birini GND pimine (toprak), birini Veri Giriş pimine ve son kabloyu +5 V pimine (güç) lehimleyin. Tüpten geriye doğru izleyemeyeceğiniz için hangi telin hangi pime lehimlendiğini bildiğinizden emin olun. Üç kablonun her birine bir dişi fiş lehimleyin. Kırılması kolay lehim bağlantılarını sabitlemek için biraz ısıyla büzüşme kullanmayı unutmayın. Bir ısı tabancası veya Epoksi ile üç sütlü akrilik daireyi üst üste yapıştırın ve kuruyana kadar bekleyin. Ardından daireleri akrilik yaprakların iç kısmına ortalayın ve birbirine yapıştırın. Yapıştırıcı kuruduktan sonra NeoPixel halkasını üstte ortalayın ve etrafına yapıştırıcı sürün. Halkanın etrafından geçen telleri parçanın arkasına sabitlemeyi unutmayın.

Adım 13: Kumaş Şeritleri Elbisenin Üzerine Dikin

Şimdi elbiseyi ve üst parçayı mankenin üzerine koyun ve şeritleri nereye yerleştirmek istediğinizi belirleyin. Pil torbasının (astar ve üst katman) arkasındaki bel dikişlerinin yanı sıra işaretli alandaki dikişleri dikkatlice açın. Şimdi kumaş şeritlerini astardan ve üst tabakadan geçirin, böylece şeritler bel dikişinden dışarı çıkar. İstenilen uzunlukta şeritleri doğru pozisyonda sabitleyin ve şimdilik sadece üst dikişi kapatın.

Adım 14: Elektrotları Entegre Edin

İletken kumaştan üç kare kesin. İlk resim elektrotları elbisenin içinde nereye yerleştirmeniz gerektiğini gösteriyor. Kareleri astar üzerine dikerek zikzak dikiş kullandım. Kalp atışınızı yakalamak için elektrotların çıplak teninize sıkıca bastırılması gerekir. Aksi takdirde iletken kumaş vücudunuzdan geçen elektrik sinyallerini alamaz. Şimdi bir teli (esnek silikon tel öneririm) bir düğme çıtçıtına lehimleyin. Her elektrot için bir tane olmak üzere toplamda üç kablo hazırlayın. Bu düğme çıtçıtlarını, astar ve üst katman arasına iletken kumaş yama ile astarın arkasına dikin. Elektrotları telle ve daha sonra mikrodenetleyiciye bağlamak için iletken iplik kullanılması önemlidir. Ardından, pil poach arkasındaki bel dikişindeki açık noktadan çıkana kadar üç kabloyu da elbisenin içinden geçirin. Telleri biraz daha korumak için, açık bel dikişini kapatmak için üzerlerini diktiğim küçük bir parça artık kumaş boruya koydum. Üç kabloyu istediğiniz uzunlukta kesin ve her iki uca bir dişi jumper teli lehimleyin. Bu, elektrotları Hart Rate Monitor Board ile bağlamak için gereklidir. Hangi telin hangi elektrota bağlandığını bilmenin önemli olduğunu unutmayın.

Çok uzak çok iyi. Elbise neredeyse hazır.

Adım 15: Kodu Değiştirin ve Yükleyin

Şimdi yazılım ve donanıma geri dönelim:

Photon'unuzu ayarladıktan ve Particle Dev'i kurduktan sonra (3. adım), kalp atış hızı izleme kodunu indirin. Dosyayı açarsanız, biri foton diğeri işleme adı verilen iki klasör göreceksiniz.

Devam edin ve Particle Dev'i açın ve açılır menüden Dosya > Aç…'ı seçin. Foton klasörünüze gidin ve Aç'a tıklayın. Sol tarafta, kodu açmak için WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino'ya tıklayın. Şimdi kodda tanımlanan LED sayısını projenizde kullandığınız LED sayısıyla değiştirin.

#define NUM_LEDS 24

Elbise için 24 LED kullandım. Farklı pinler kullanıyorsanız diğer pinlerin numarasını da değiştirebilirsiniz. Küçük grafik size bir genel bakış sunar. Mod düğmesi pinini değiştirmek istiyorsanız, button.h dosyasına tıklayın ve 6 sayısını kullandığınız pin ile değiştirin.

#define MODEBUTON 6

İsterseniz, canlı mod ve bazı kayıtlı kalp atışı verileri arasında geçiş yapmak için bu pime küçük bir basma düğmesi ekleyebilirsiniz. Elbisenin manken üzerinde olması güzel bir özellik. Elektrotları vücudunuza bağladıktan sonra (bir sonraki adımda) seri monitörü açıp kendi verilerinizi kaydedebilir ve kaydedilenData.h dosyasındaki sayıları kalp atışlarınızla değiştirebilirsiniz.

Adım 16: Donanımı Birleştirin

Tüm elektronik bileşenleri bir 'Perma-Proto Yarım Boyutlu Breadboard' üzerine lehimlemeden önce, elektroniklerinizi test etmek için normal bir devre tahtası kullanın. Nabız monitörü, buton ve LED'leri kodda tanımlanan foton pinlerine bağlayın. Elektrotları, elektrotların doğru pimlerle eşleştiğinden emin olarak, resimde gösterildiği gibi vücudunuza yapıştırın. Artık foton seri monitörünü açabilir ve kalp atış verilerinizi yerel WiFi üzerinden alabilirsiniz.

Monitörünüzde EKG diyagramını görmek istiyorsanız, İşleme'yi indirmeniz gerekir. İşleme'de, işleme klasöründeki çizimi açın ve sol köşedeki oka tıklayarak çizimi çalıştırın. Her şey doğru ayarlanmışsa, bir pencere açılır ve kalbinizin aktivitesini görebilirsiniz. Mümkün olduğunca az hareket etmeye yardımcı olur ve biyosinyal temiz bir görselleştirme için yeterince sabit olana kadar biraz zaman alır. Daha fazla bilgi ve/veya sorun giderme için Sparkfun's Heart Rate Monitor Guide'a bakın. Serial.list()[3] içeren çizimdeki satırı değiştirmeniz ve seri monitörünüzün hangi bağlantı noktasındaysa numarayı değiştirmeniz gerekebilir. Sayıdan emin değilseniz, 0'dan 6'ya kadar deneyin.

Adım 17: Perma-Proto Üzerine Lehimleme

Özel entegre e-tekstil elektrotlarımızı hantal yapışkan elektrotlara değil de karta bağlamak için kart üzerindeki RA (sağ kol), LA (sol kol) ve RL (sağ bacak) pinlerinin her birine bir başlık lehimleyin.

Her şey işe yararsa, bileşenleri bir kalıcı protokol kartına lehimleyebilirsiniz. Fotonla başladım, ardından teller ve ardından kalp atış hızı monitörü. Üç LED kablosunu kalıcı olarak tahtaya lehimlemek yerine, bunları LED kablolarına bağlamak için üç (Data, VCC ve GND) erkek jumper kablosu kullandım.

Güç kaynağı olarak 5V'luk bir güç bankası, şarj edilebilir olduğu için foton için harika çalışır. Akıllı telefonunuz gibi diğer elektronik cihazları şarj etmek için de kullanabilirsiniz.

Adım 18: Kalp Sinyallerinizi IoT'ye Bağlayın

Artık hazırsınız ve kalp aktivitenizi Nesnelerin İnterneti'ne bağlayabilirsiniz.

Fotonun her zaman kablosuz bir ağa bağlı olması gerektiğini unutmayın, aksi takdirde aramayı durdurmaz ve kodunuz çalışmaz. Gelecekteki bir güncellemede, internet bağlantısının isteğe bağlı olması için onu iyileştirebilirim.

Herhangi bir sorunuz varsa, sormaktan çekinmeyin. Mutlu yapım.

Kendin Yap Elbise Yarışmasında İkincilik Ödülü