TfCD - AmbiHeart: 6 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Киришүү

Денебиздин маанилүү функцияларын билүү ден соолук көйгөйлөрүн аныктоого жардам берет. Учурдагы технологиялар үй шартында Жүрөктүн кагышын өлчөө үчүн шаймандар менен камсыз кылат. Delft Техникалык Университетинде Advanced Concept Design (TfCD суб-курсу) мастер-курсунун бир бөлүгү катары биз био-пикир түзмөк түздүк.

Сага эмне керек?

1 Пульс сенсору

1 RGB LED

3 резистор (220 Ом)

Arduino Uno

9В батарея

Breadboard

3D басылган корпустар

Күчтүү жактары

Ачык түс менен өлчөөнү берүү чийки сандарга караганда түшүнүүгө жана чечмелөөгө оңой. Ошондой эле аны портативдүү кылып жасаса болот. Кичине микроконтроллерди жана нан тактасын колдонуу корпустун көлөмүн көбөйтүүгө мүмкүндүк берет. Биздин код жүрөктүн кагышынын орточо маанилерин колдонот, бирок коддогу кичинекей өзгөртүүлөр менен сиз пикирди жаш курагыңызга жана ден соолугуңузга карата өзгөчө баалуулуктарга ылайыкташтыра аласыз.

Алсыз жактары

Негизги алсыздык - бул жүрөктүн кагышынын сенсорунун жоопкерчилиги. Жүрөктүн кагышын аныктоо жана каалаган пикирди көрсөтүү үчүн бир аз убакыт талап кылынат. Бул кечигүү кээде олуттуу болушу мүмкүн жана туура эмес аткарууга алып келиши мүмкүн.

1 -кадам: Электрониканы даярдоо

Жүрөк согуу сенсору фото плетизмография принцибине негизделген. Ал дененин кандайдыр бир органы аркылуу кандын көлөмүнүн өзгөрүшүн өлчөйт, бул ошол органдын жардамы менен жарыктын интенсивдүүлүгүн өзгөртөт (кан тамыр аймагы). Бул долбоордо импульстун убактысы маанилүү. Кандын көлөмү жүрөктүн импульстарынын ылдамдыгына жараша аныкталат жана жарык канга сиңгендиктен, сигналдын импульсу жүрөктүн кагышына барабар.

Биринчиден, BPMди аныктоо үчүн импульс сенсорун Arduino менен туташтыруу керек (мүнөтүнө согуу). Импульс сенсорун A1ге туташтырыңыз. Arduino тактасындагы лампа BPMди аныктоо менен синхрондошуп турушу керек.

Экинчиден, схемалык диаграммада көрсөтүлгөндөй RGB LED диаметри 220 Ом 3 резистору менен туташтырылган. Кызыл пинди 10го, Жашыл пинди 6га жана жашыл пинди 9га туташтырыңыз.

2 -кадам: Программалоо

Жүрөктүн кагышын өлчөө үчүн LEDди эсептелген жыштыкта импульстуңуз. Көпчүлүк адамдар үчүн жүрөктүн кагышынын ылдамдыгы саатына 70 айланасында. Сизде бир LED иштеп жаткандан кийин, IBI менен башка өчүүнү колдоно аласыз. Чоң кишилер үчүн нормалдуу эс алуунун жүрөктүн кагышы мүнөтүнө 60тан 100гө чейин. Сиз BPMди ушул диапазондо сыноо предметиңизге жараша категорияга бөлсөңүз болот.

Бул жерде биз эс алып жаткан адамдарды сынап көрүүнү кааладык жана ушундан улам BPMди ушул диапазондун үстүнөн жана астынан беш категорияга бөлдүк

Коркунучтуу (40тан төмөн) - (көк)

Эскертүү (40 60) - (градиент көк жашыл)

Жакшы (60тан 100гө чейин) - (жашыл)

Эскертүү (100дөн 120га чейин) - (градиент жашылдан кызылга чейин)

Коркунучтуу (120дан жогору) - (кызыл)

BPMди бул категорияларга бөлүүнүн логикасы:

эгер (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

эгер (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

эгер (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

эгер (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

эгер (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Импульстун сенсорун текшерүү үчүн BPM жана IBI кандай өзгөргөнүн көрүү үчүн Processing Visualizer тиркемесин колдоно аласыз. Визуализаторду колдонуу үчүн атайын китепканалар керек, эгер сиз сериялык плоттер пайдалуу эмес деп ойлосоңуз, анда BPM маалыматын Visualizer үчүн окулуучу киргизүүгө иштетүүчү бул программаны колдоно аласыз.

Алдын ала жүктөлгөн китепканалары жок импульс сенсорунун жардамы менен жүрөктүн согуусун өлчөөнүн бир нече жолу бар. Биз окшош тиркемелердин биринде колдонулган төмөнкү логиканы колдонуп, жүрөктүн кагышын эсептөө үчүн беш импульсту колдондук.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Беш_пусл_ убактысы /5;

чен = 60000/ Single_pulse_time;

бул жерде time1 биринчи импульс эсептегичтин мааниси

time2 - бул импульс эсептегичтин мааниси

жүрөктүн акыркы ылдамдыгы.

3 -кадам: Моделдөө жана 3D Басып чыгаруу

Өлчөөнүн ыңгайлуулугу жана электрониканын коопсуздугу үчүн корпус жасоо сунушталат. Мындан тышкары, бул компоненттерди колдонуу учурунда кыска туташууга жол бербейт. Биз органикалык эстетикага ылайык келген жөнөкөй форманы иштеп чыктык. Ал эки бөлүккө бөлүнөт: түбүндө импульс сенсорунун тешиги бар жана Arduino жана breadboard үчүн кабыргасы бар, үстү жагында жакшы визуалдык пикир берүү үчүн жарык көрсөтмөсү бар.

4-кадам: Электр-механикалык прототип

Корпустар даяр болгондон кийин, импульс сенсорун тешиктин алдындагы багыттоочу кабыргаларга салыңыз. Манжа сенсорго жетип, бетин толугу менен жаап турганын тактаңыз. Визуалдык кайтарым байланыштын таасирин күчөтүү үчүн, үстүнкү корпустун ички бетин тунук эмес пленка менен жабыңыз (биз алюминий фольга колдонгонбуз), ортодо тешик калтыруу керек. Бул жарыкты белгилүү бир тешикке чектейт. Ардуинону ноутбуктан ажыратыңыз жана аны портативдүү кылуу үчүн 5Вдан ашык батареяны туташтырыңыз (биз бул жерде 9В колдонгонбуз). Эми бардык электрониканы астыңкы корпуска салып, үстүнкү корпус менен жабыңыз.

5 -кадам: Тестирлөө жана Мүчүлүштүктөрдү Оңдоо

Эми жыйынтыктарды текшерүү убактысы келди! сенсор ичине коюлгандыктан, корпустун ачылышына чейин, сенсордун сезгичтигинде аз өзгөрүү болушу мүмкүн. Башка бардык байланыштар бузулбаганын текшериңиз. Эгерде бул туура эмес болуп көрүнсө, анда биз аны чечүүгө жардам берүү үчүн бир нече учурду сунуштайбыз.

Мүмкүн болгон каталар сенсордун кириши же RGB LEDдин чыгышы менен болушу мүмкүн. Сенсор менен көйгөйлөрдү чечүү үчүн, байкоо керек болгон нерселер аз. Эгерде сенсор BPMди аныктап жатса, анда BPM менен синхрондошкон тактада LED (L) жаркырап турушу керек. Эгерде сиз көз ирмемди көрбөсөңүз, A1деги киргизүү терминалын текшериңиз. Эгерде импульстун сенсорундагы жарык күйбөсө, анда башка эки терминалды (5V жана GND) текшерүү керек. Сериялык плоттер же сериялык монитор сенсордун иштешине ынанууга жардам берет.

Эгерде сиз RGBде эч кандай жарыкты көрбөсөңүз, алгач кирүүчү терминалды (A1) текшеришиңиз керек, анткени код BPM аныкталганда гана иштейт. Эгерде сенсорлордон баштап баары жакшы көрүнсө, нан тактасындагы көз жаздымда калган кыска туташууларды издеңиз.

6 -кадам: Колдонуучуну тестирлөө

Эми сизде даяр прототип болгондо, сиз жеңил пикир алуу үчүн жүрөгүңүздүн согушун өлчөй аласыз. Ден соолугуңуз тууралуу маалымат алсаңыз да, сиз ар кандай эмоциялар менен ойноп, аппараттын жообун текшере аласыз. Ал медитация куралы катары да колдонулушу мүмкүн.