Мониторлық көйлек - жүрек сигналдарын IoT -ке қосыңыз: 18 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Мониторлық көйлек - бұл пайдаланушының жүрек қызметін цифрландырудың әр түрлі әдістерін зерттеуге, сондай -ақ деректерді өңдеуге арналған эксперимент.

Киімнің ішіндегі үш электрод киімнің денесінен өтетін электр сигналдарын өлшейді. Жүректің бұлшықет белсенділігінен туындайтын аналогтық импульстар цифрлық сигналдарға айналады. Содан кейін микроконтроллер көйлектің алдыңғы жағындағы жарықдиодты шеңберді жанып тұрады, жүрек соғысы сайын күлгін жыпылықтайды. Микроконтроллер деректерді сымсыз желі арқылы басқа мақсаттарға жібереді. Сымсыз желі арқылы жіберілетін деректерді компьютер жандандырады, ол оны жандандыру үшін бақылайды. Жүректің электрлік сигналдары енді дисплейде және көйлектің өзінде көрінеді.

Мониторлық көйлек адам денесі, киім мен электронды компоненттер арасында үздіксіз интерфейс жасайды - біздің өтпелі биосигналдарымызды цифрландыру және тіркеу.

1 -қадам: Дизайн мен схемаға шолу

Көйлектің үстіңгі бөлігі қара және мөлдір акрилден жасалған - лазерлік кескішпен кесілген. NeoPixel сақинасы ортасындағы мөлдір акрил шеңбердің астына жабыстырылған. Сымдар үстіңгі бөліктің артында көйлектің артындағы жоғарғы бөлікке бекітілген мата жолағына дейін созылады. Мата жолағы микроконтроллер, жүрек соғу жиілігі мониторы мен батареясы бар кішкентай қалтаға қосылады. Киімнің астарына үш электронды тоқыма электродтары тігілген. Электродтар мен микроконтроллерді қосатын сымдар матаның екі қабаты арасында өтеді.

2 -қадам: Жабдықтар:

Материалдар:

• Мата
• Найзағай
• Сымдар
• Жылуды азайту
• 1/8 дюймдік қара акрил
• 1/8 «таралған акрил
• NeoPixel сақинасы (24 жарық диоды) (Adafruit)
• Фотон (бөлшектер)
• Жүрек соғу жиілігі мониторы (Sparkfun)
• Биомедициналық сенсорлық алаңдар (Sparkfun)
• Сенсорлық кабель (Sparkfun)
• Өткізгіш мата (Sparkfun немесе Adafruit)
• 5 түймешіктер
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Әйел + еркек секіргіш сымдар
• Жылуды азайту
• 5В қуат банкі (Amazon)

Құралдар:

• Қайшы
• Ине
• Жіп
• Пинцет
• Пісіру темірі
• Дәнекер
• Ыстық желім
• Жылулық мылтық
• Тігін машинасы
• Лазерлік кескіш
• Балға
• Қағаз
• Сызғыш
• Қарындаш

3 -қадам: Photon - Wi -Fi дамыту жинағы

Photon-бұл сіздің жобаңызды Интернет заттарымен (IoT) байланыстыратын қуатты Wi-Fi дамыту жинағы. Тақта өте кішкентай, бұл оны IoT киюге болатын жобалар үшін тамаша етеді.

Бөлшек, Photon шығарушысы, керемет Photon деректер кестесін, сондай -ақ бастау үшін сізге қажет барлық ақпаратты қамтитын егжей -тегжейлі нұсқаулықты дайындады.

Смартфонға Particle қосымшасын жүктеп алып, Photon-ды Wi-Fi желісіне қосу үшін нұсқауларды орындаңыз. Сондай -ақ, компьютерге Particle Dev қосымшасын жүктеуге немесе шолғышты пайдаланып бағдарламалауды бастауға болады. Біз фотонға 15 -қадамда ораламыз.

4 -қадам: Жүрек соғу жиілігін бақылау

Суретте сіз жүрек соғу жиілігін бақылайтын тақтаны, сондай -ақ 3 электродты қосқыш пен 3 сәйкес келетін биомедициналық сенсорлық жастықшасы бар сенсорлық кабельді көре аласыз. Біз көйлек үшін өткізгіш матадан жасалған электродтарды өзіміз дайындайтындықтан, сенсорлық кабельдер мен жастықшаларды қолданудың қажеті жоқ. Дегенмен, олар прототиптеу мен тестілеу үшін тамаша.

Жұмысқа кіріспес бұрын, мен Sparkfun -дың жүрек соғу жиілігін бақылау жөніндегі нұсқаулықты оқуды ұсынамын. Онда жүрек соғу жиілігінің мониторы қалай жұмыс істейтіні және электродтарды қалай орналастыру керектігі туралы көптеген мәліметтер бар.

5 -қадам: жоғарғы бөлікті лазермен кесіңіз

Алдымен мен Illustrator көмегімен 1/8 дюймдік қара акрил парағынан лазерлік кескішпен кесілген 2D жоғарғы бөлігін жасадым. Дизайн ортасындағы шеңбер жанып тұратындықтан, мен сәйкес жапырақшаларды 1 -ден қиып алдым. /8 «диффузиялық акрил парағы. Сонымен қатар, мен үш түрлі көлемдегі диффузиялық акрил шеңберлерін кесіп алдым. Біз неғұрлым таралған жарық алу үшін жапырақшалар мен NeoPixel сақинасының арасына желімдейміз. Әйтпесе, сақинадағы жеке жарық диодты шамаларды көресіз.

6 -қадам: акрилді қалыпқа келтіру

Акрилді кескеннен кейін оны пішіндеп, оған 3 өлшемді пішін беру керек. Сіз жылу пистолетін, шаш кептіргішті немесе кез келген жұмысты, мысалы, газ плитасын қолдануға болады. Оны қыздырған кезде абай болыңыз және әрқашан ыстық бөліктерді сүлгімен ұстаңыз. Ол икемді бола бастағаннан кейін оны қалағаныңызша пішінге келтіріңіз және ол суып, қайтадан қатайғанша күтіңіз.

7 -қадам: Мөлдір жапырақшаларды қосу

Енді мөлдір акрил жапырақшаларын тиісті кесінділердің ішіне жабыстырайық. Егер акрил жапырақтарының шеттерінде күйік іздері болса, оларды тегістеу қағазымен сүртуге болады. Екі бөліктен тұратын эпоксидті араластырыңыз және жапырақшалардың шетіне мұқият желім жағыңыз. Бұл бөліктерді жабысқақ таспамен ұстауға көмектеседі, сонымен қатар оларды жоғарғы бөлігіне орналастырады.

8 -қадам: көйлегіңізді безендіріңіз

Келесі қадамдарда біз қара былғары көйлектің дизайнын жасап, тігетін боламыз.

Illustrator файлында жұмыс істегенде менде дизайн туралы нақты түсінік болды. Манекеннің айналасында мата мен үстіңгі бөлікті орап алғаннан кейін мен дұрыс үлгіні таптым: алдыңғы және артқы жағында екі дартсы бар мойын ұстағыш көйлек, сондай-ақ белге тігіс, артқы жағында батарея қалтасы және көрінбейтін найзағай. сол жақ тігістің ішінде. Жақсы матаны кеспес бұрын, алдымен көйлекті арзан матамен (муслин деп те атайды) тігу керек. Бұл сізге үлгіні реттеуге және кішкене өзгерістер жасауға мүмкіндік береді.

9 -қадам: көйлек тігіңіз

Енді өрнектерді қадағалап, нақты көйлекті тігіңіз. Алдымен көйлектің алдыңғы және артқы жағындағы дарттарды тігіңіз. Содан кейін екі алдыңғы және екі артқы бөлікті, сондай -ақ астарды, мойын ұстағышты және көрінбейтін найзағайды тігіңіз. Соңында біз батарея қалтасы мен белдіктерін бекітеміз (10 және 11 -қадамдар). Мен тағы да лазерлік кескішпен алты матадан жасалған белдікті кесіп алдым. Бұл қажет емес, бірақ бұл сізге шынымен таза жиектерді береді, оларды тігу оңай және кесу әлдеқайда жылдам!

10 -қадам: Артқы қалтаны бекітіңіз

Жоғарғы матадан төртбұрышты кесіңіз және сол және оң жақ шетінен кішкене велкро жолақтарын тігіңіз. Velcro жиектерін бүктеп, қалта квадратының ішкі жағына тігіңіз. Батарея қалтасы үшін жақсы орынды табыңыз (жақсырақ белдік тігістің жоғарғы жағында) және оны көйлекке бекітіңіз. Қалтаның астыңғы жағын көйлекке тігіңіз, сонымен қатар солға және оңға сәйкес Velcro жолағын тігіңіз.

11 -қадам: Мата жолақтарын дайындаңыз

Артқы жағындағы мата белдеулері үстіңгі бөлікті көйлекке қосу үшін және батарея қалтасынан алдыңғы светодиодтарға дейінгі барлық сымдарды жасыру үшін қолданылады. Ұзын жиектерді тігу алдында жолақтардың біріне саңылауды салыңыз. Бұл көйлекке сымдарды жолақтан итеріп шығарғанда таза көрініс береді. Содан кейін матадан туннель тігіп, жолақтарды ішке қарай бұрыңыз. Пинцетті қолдану оңайырақ.

Келесі қадамда үш ұзын сымды (аккумулятор қалтасынан алдыңғы жағындағы жарықдиодты жарық диодтарына дейін жұмыс істеуге жеткілікті ұзындықта) сымдарды тесіктен туннельден шығара отырып өткізгіш арқылы өткізіңіз. Әр сымды екі ұшында таспамен белгілеңіз, сонда сіз қайсысы екенін білесіз. Содан кейін суретте көрсетілгендей жолақтарды жоғарғы бөлікке тігіңіз.

12 -қадам: Жоғарғы бөлікті аяқтаңыз

Енді үш сымның біреуін GND түйреуішіне (жерге), біреуін деректерді енгізу түйрегіне және соңғы сымды +5 В істігіне (қуат) дәнекерлеңіз. Қандай сымның түйреуішке дәнекерленгенін білгеніңізге көз жеткізіңіз, себебі оны түтік арқылы байқай алмайсыз. Үш сымның әрқайсысына аналық штепсельді дәнекерлеңіз. Дәнекерлеу қосылыстары оңай сынуы үшін жылуды азайтуды қолдануды ұмытпаңыз. Ыстық пистолетпен немесе эпоксидті желіммен үш сүтті акрил шеңберді бір -бірінің үстіне қойып, құрғағанша күтіңіз. Содан кейін шеңберлерді акрил жапырақтарының ішкі жағына ортаға қойып, оларды бір -біріне жабыстырыңыз. Желімді құрғағаннан кейін NeoPixel сақинасын ортасына қойып, айналасына желім жағыңыз. Сақинаның артқы жағындағы сымдарды бекітуді ұмытпаңыз.

13 -қадам: Көйлекке мата жолақтарын тігіңіз

Енді көйлек пен үстіңгі бөлікті манекенге қойыңыз және жолақтарды қайда орналастырғыңыз келетінін анықтаңыз. Белгіленген аймақтағы тігістерді, сондай -ақ аккумулятор қапшығының артындағы белдік тігістерін абайлап ашыңыз (астар мен жоғарғы қабат). Енді мата белдеулерін астар мен үстіңгі қабат арқылы беріңіз, осылайша белдеулер тігіс арқылы шығады. Қажетті ұзындықтағы жолақтарды дұрыс күйде бекітіңіз және әзірге тек жоғарғы тігісті жабыңыз.

14 -қадам: электродтарды біріктіру

Өткізгіш матадан үш шаршы кесіңіз. Бірінші суретте көйлектің ішіне электродтарды қайда қою керек екені көрсетілген. Мен төртбұрышты астарға тігетін зиг-заг тігісін қолдандым. Жүрек соғуын алу үшін электродтарды жалаңаш теріңізге қатты итеру керек. Әйтпесе, өткізгіш мата сіздің денеңізде өтетін электр сигналдарын қабылдай алмайды. Енді сымды дәнекерлеңіз (мен икемді кремнийлі сымды ұсынамын) түйменің ілгегіне. Барлығы үш электродқа бір сым дайындаңыз. Бұл түймені астардың артына өткізгіш матамен - астар мен үстіңгі қабат арасында тігіңіз. Электродтарды сымға, кейінірек микроконтроллерге қосу үшін өткізгіш жіпті қолдану маңызды. Содан кейін барлық үш сымды көйлек арқылы өткізіңіз, бұл батареяның бракерінің артындағы белдік тігістегі ашық жерден шыққанға дейін. Сымдарды аздап қорғау үшін мен оларды матаның түтікшесінің кішкене бөлігіне салдым, сол жерде мен ашық белдік тігісті жабу үшін тігіп қойдым. Үш сымды қалаған ұзындығыңызбен кесіңіз және әр ұшына аналық секіргішті дәнекерлеңіз. Бұл электродтарды Hart Rate монитор тақтасына қосу үшін қажет. Есіңізде болсын, қандай электродқа қандай сым қосылатынын білу маңызды.

Әзірше бәрі жақсы. Көйлек әбден дайын.

15 -қадам: кодты өзгертіңіз және жүктеңіз

Енді бағдарламалық қамтамасыз ету мен аппараттық құралдарға оралайық:

Photon -ды орнатып, Particle Dev орнатқаннан кейін (3 -қадам) жүрек соғу жиілігін бақылайтын кодты жүктеңіз, егер сіз файлды ашсаңыз, фотон деп аталатын, қалғаны өңделетін екі қалтаны көресіз.

Жалғастырыңыз және Particle Dev ашыңыз және ашылмалы мәзірде Файл> Ашу … тармағын таңдаңыз. Фотон қалтасына өтіп, Ашу түймесін басыңыз. Кодты ашу үшін сол жақта WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino түймесін басыңыз. Енді кодта анықталған светодиодтардың санын жобаңызда қолданылатын жарық диодтарының санына өзгертіңіз.

#анықтаңыз NUM_LEDS 24

Көйлек үшін мен 24 жарықдиодты қолдандым. Егер сіз басқа түйреуіштерді қолдансаңыз, басқа түйреуіштердің санын өзгертуге болады. Кішкене диаграмма сізге шолу жасайды. Егер сіз режим түймешігінің түйреуішін өзгерткіңіз келсе, button.h файлын шертіңіз және 6 санын пайдаланып жатқан түйреуішке өзгертіңіз.

#MODE түймесін анықтау

Егер қаласаңыз, тіреу режимі мен жүрек соғу жылдамдығының кейбір деректері арасында ауысу үшін осы түйреуішке кішкене батырманы қосуға болады. Егер манекендегі көйлек болса, бұл жақсы қасиет. Электродтарды денеге қосқаннан кейін (келесі қадамда), сіз жай ғана сериялық мониторды ашып, өзіңіздің деректеріңізді жаза аласыз және сандарды жүрек соғуымен жазылғанData.h файлына ауыстыра аласыз.

16 -қадам: жабдықты жинаңыз

Барлық электронды компоненттерді 'Perma-Proto Half-size Breadboard' дәнекерлеу алдында алдымен электрониканы сынау үшін қалыпты тақтаны қолданыңыз. Жүрек соғу жиілігінің мониторын, түймені және жарықдиодты кодта анықталған фотон түйреуіштеріне қосыңыз. Электродтардың дұрыс түйреуішке сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін суретте көрсетілгендей денеге электродтарды жабыстырыңыз. Енді сіз фотонды сериялық мониторды ашып, жергілікті WiFi арқылы жүрек соғу деректерін ала аласыз.

Егер сіз мониторда ЭКГ диаграммасын көргіңіз келсе, өңдеуді жүктеуіңіз керек. Өңдеуде өңдеу қалтасындағы эскизді ашып, сол жақ бұрыштағы көрсеткіні басу арқылы нобайды іске қосыңыз. Егер бәрі дұрыс орнатылса, терезе ашылады және сіз жүрегіңіздің белсенділігін көре аласыз. Бұл мүмкіндігінше аз қозғалуға көмектеседі және биосигнал таза визуализация үшін жеткілікті тұрақты болғанша біраз уақыт кетеді. Қосымша ақпарат және/немесе ақаулықтарды жою үшін Sparkfun -ның жүрек соғу жиілігін бақылау нұсқаулығын қараңыз. Сіз эскиздегі Serial.list () [3] бар жолды өзгертуіңіз керек және нөмірді сериялық мониторыңыз қай портқа қосылғанына өзгертуіңіз қажет болуы мүмкін. Егер сіз нөмірге сенімді болмасаңыз, 0 -ден 6 -ға дейін көріңіз.

17-қадам: Perma-Proto-ға дәнекерлеу

Біздің электронды тоқыма электродтарды үлкен көлемді жабысқақ электродтармен емес, тақтаға қосу үшін, тақтадағы RA (оң жақ), LA (сол жақ қол) және RL (оң жақ аяғы) түйреуіштерінің әрқайсысына тақырып дәнекерлеңіз.

Егер бәрі жұмыс істесе, сіз компоненттерді пермо-прото тақтаға дәнекерлей аласыз. Мен фотонды бастадым, содан кейін сымдар, содан кейін жүрек соғу жиілігін өлшегіш. Үш светодиодты сымды тақтаға дәнекерлеудің орнына, мен оларды светодиодты сымдармен жалғау үшін үш (Data, VCC және GND) еркек өтпелі сымдарды қолдандым.

Қуат көзі ретінде 5В қуат банкі фотон үшін жақсы жұмыс істейді, себебі ол қайта зарядталады. Сіз оны смартфон сияқты басқа электронды құрылғыларды зарядтау үшін де пайдалана аласыз.

18 -қадам: Жүрек сигналдарын IoT -ге қосыңыз

Енді сізде бәрі дайын және сіз өзіңіздің жүрегіңізді Интернет заттарымен байланыстыра аласыз.

Назар аударыңыз, фотон әрқашан сымсыз желіге қосылуы керек, әйтпесе ол іздеуді тоқтатпайды және сіздің кодыңыз іске қосылмайды. Болашақ жаңартуда мен оны жақсартамын, осылайша интернет байланысы міндетті емес.

Егер сізде сұрақтар туындаса, тартынбаңыз. Бақытты жасау.

DIY көйлек байқауының екінші жүлдесі