TfCD - AmbiHeart: 6 Adım (Resimlerle)

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

Tanıtım

Vücudumuzun hayati fonksiyonlarının farkındalığı, sağlık sorunlarının tespitinde yardımcı olabilir. Mevcut teknoloji, ev ortamında Kalp Atış Hızı ölçümleri almak için araçlar sağlar. Delft Teknik Üniversitesi'ndeki İleri Düzey Konsept Tasarım (alt-kurs TfCD) yüksek lisans dersinin bir parçası olarak, bir biyo-geri bildirim cihazı oluşturduk.

Ne istiyorsun?

1 Darbe sensörü

1 RGB LED'i

3 direnç (220 Ohm)

Arduino Uno

9V pil

ekmek tahtası

3D baskılı muhafazalar

Güçlü

Ölçümü açık bir renkle sunmak, ham sayılara göre anlaşılması ve yorumlanması daha kolaydır. Ayrıca taşınabilir hale getirilebilir. Daha küçük mikro denetleyici ve devre tahtası kullanmak, kasanın boyutunu artırmaya olanak tanır. Kodumuz, kalp atış hızının ortalama değerlerini kullanır, ancak koddaki küçük değişikliklerle, geri bildirimi yaş grubunuz ve sağlık durumunuz için daha spesifik değerlere ayarlayabilirsiniz.

zayıf yönler

Ana zayıflık, kalp atış hızı sensörünün duyarlılığıdır. Kalp atış hızını tespit etmek ve istenen geri bildirimi göstermek biraz zaman alır. Bu gecikme bazen önemli olabilir ve yanlış performansa yol açabilir.

Adım 1: Elektroniklerin Hazırlanması

Kalp atışı sensörü, foto pletismografi ilkesine dayanmaktadır. Vücudun herhangi bir organı yoluyla kan hacmindeki değişikliği ölçer ve bu organ (vasküler bölge) aracılığıyla ışık yoğunluğunda bir değişikliğe neden olur. Bu projede darbelerin zamanlaması daha önemlidir. Kan hacminin akışına kalp atış hızı karar verir ve ışık kan tarafından emildiği için sinyal atımları kalp atışına eşdeğerdir.

İlk olarak, BPM'yi (dakikadaki vuruş sayısı) algılamak için nabız sensörü Arduino'ya bağlanmalıdır. Nabız sensörünü A1'e bağlayın. Arduino kartındaki led, BPM'nin tespiti ile senkronize olarak yanıp sönmelidir.

İkinci olarak, şematik diyagramda gösterildiği gibi bağlı 220 Ohm'luk 3 dirençle birlikte bir RGB LED yerleştirin. Kırmızı pimi 10'a, Yeşil pimi 6'ya ve yeşil pimi 9'a bağlayın.

Adım 2: Programlama

LED'i hesaplanan frekansta titreştirmek için kalp atış hızı ölçümünü kullanın. Dinlenme kalp atış hızı çoğu insan için 70 bpm civarındadır. Bir LED'i çalıştırdıktan sonra, IBI ile başka bir sönümleme kullanabilirsiniz. Yetişkinler için normal dinlenme kalp atış hızı dakikada 60 ila 100 atış arasındadır. BPM'yi test deneğinize göre bu aralıkta kategorize edebilirsiniz.

Burada dinlenen kişiler üzerinde test etmek istedik ve bu aralığın üstündeki ve altındaki BPM'yi buna göre beş kategoriye ayırdık

Alarm verici (40'ın altında) - (mavi)

Uyarı (40 ila 60) - (maviden yeşile geçiş)

İyi (60 ila 100) - (yeşil)

Uyarı (100 ila 120) - (yeşilden kırmızıya geçiş)

Alarm verici (120'nin üzerinde) - (kırmızı)

BPM'yi bu kategorilere ayırmanın mantığı şudur:

eğer (BPM<40)

R=0

G=0

B=0

eğer (40 < BPM < 60)

R = 0

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

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

eğer (60 < BPM < 100)

R = 0

G = 255

B = 0

eğer (100 < BPM <120)

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

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

B = 0

eğer (120 < BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Nabız sensörünü doğrulamak ve BPM ile IBI'nin nasıl değiştiğini görmek için Processing Visualizer Uygulamasını kullanabilirsiniz. Görselleştiriciyi kullanmak özel kütüphanelere ihtiyaç duyar, seri çizicinin yardımcı olmadığını düşünüyorsanız, BPM verilerini Görselleştirici için okunabilir bir girdiye dönüştüren bu programı kullanabilirsiniz.

Önceden yüklenmiş kitaplıklar olmadan nabız sensörünü kullanarak kalp atışını ölçmenin birkaç yolu vardır. Kalp atışını hesaplamak için beş darbe kullanarak benzer uygulamalardan birinde kullanılan aşağıdaki mantığı kullandık.

Five_pusle_time=time2-time1;

Single_pulse_time= Five_pusle_time /5;

oran=60000/ Single_pulse_time;

burada time1 ilk darbe sayacı değeridir

time2, liste darbe sayacı değeridir

hızı, son kalp hızıdır.

3. Adım: Modelleme ve 3D Baskı

Elektroniklerin ölçüm rahatlığı ve güvenliği için bir muhafaza yapılması tavsiye edilir. Ayrıca kullanım sırasında bileşenlerin kısa devre yapmasını engeller. Organik estetiği takip eden, tutulabilir basit bir şekil tasarladık. İki parçaya bölünmüştür: nabız sensörü için delikli alt kısım ve Arduino ve breadboard için tutma nervürleri ve güzel bir görsel geri bildirim vermek için ışık kılavuzlu üst kısım.

Adım 4: Elektro-mekanik Prototip

Muhafazaları hazır hale getirdikten sonra nabız sensörünü deliğin önündeki kılavuz nervürlere yerleştirin. Parmağın sensöre ulaştığından ve yüzeyi tamamen kapladığından emin olun. Görsel geri bildirimin etkisini arttırmak için, ortada bir açıklık bırakarak üst muhafazanın iç yüzeyini opak bir filmle (alüminyum folyo kullandık) kaplayın. Işığı belirli bir açıklığa hapseder. Arduino'yu dizüstü bilgisayardan ayırın ve taşınabilir hale getirmek için 5V'den fazla bir pil bağlayın (burada 9V kullandık). Şimdi tüm elektronik aksamları alt muhafazaya yerleştirin ve üst muhafaza ile kapatın.

Adım 5: Test Etme ve Sorun Giderme

Şimdi sonuçları çapraz kontrol etme zamanı! sensör muhafazanın açılmasından hemen önce içeriye yerleştirildiğinden, sensörün hassasiyetinde çok az değişiklik olabilir. Diğer tüm bağlantıların sağlam olduğundan emin olun. Yanlış bir şey gibi görünüyorsa, bununla başa çıkmanıza yardımcı olacak birkaç vaka sunuyoruz.

Olası hatalar, sensörden gelen giriş veya RGB LED çıkışı olabilir. Sensörle ilgili sorunları gidermek için gözlemlemeniz gereken birkaç şey vardır. Sensör BPM algılıyorsa, BPM'niz ile senkronize olarak kartta (L) yanıp sönen bir LED olmalıdır. Yanıp sönme görmüyorsanız, A1'deki giriş terminalini kontrol edin. Nabız sensöründeki ışık yanmıyorsa, diğer iki terminali (5V ve GND) kontrol etmeniz gerekir. Seri çizici veya seri monitör, sensörün çalıştığından emin olmanıza da yardımcı olabilir.

RGB'de herhangi bir ışık görmüyorsanız, ilk önce giriş terminalini (A1) kontrol etmeniz gerekir, çünkü kod yalnızca bir BPM algılandığında çalışır. Sensörlerden gelen her şey yolunda görünüyorsa, devre tahtasında gözden kaçan kısa devreleri arayın.

Adım 6: Kullanıcı Testi

Artık hazır bir prototipiniz olduğunda, hafif geri bildirim almak için kalp atış hızınızı ölçebilirsiniz. Sağlığınız hakkında bilgi almanıza rağmen farklı duygularla oynayabilir ve cihazın tepkisini kontrol edebilirsiniz. Meditasyon aracı olarak da kullanılabilir.