TfCD - AmbiHeart: 6 қадам (суреттермен)

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

Кіріспе

Біздің ағзамыздың өмірлік маңызды функциялары туралы білу денсаулыққа қатысты мәселелерді анықтауға көмектеседі. Қазіргі технология отандық ортада жүрек соғу жиілігін өлшеуге арналған құралдарды ұсынады. Delft техникалық университетінде Advanced Concept Design (TfCD қосалқы курсы) магистрлік курсының бөлігі ретінде біз био-кері байланыс құрылғысын жасадық.

Саған не қажет?

1 Импульстік сенсор

1 RGB жарық диоды

3 резистор (220 Ом)

Ардуино Уно

9В батарея

Нан тақтасы

3D басып шығарылған корпустар

Күшті жақтары

Ашық түспен өлшеуді ұсыну қарапайым сандарға қарағанда түсінуге және түсіндіруге оңай. Оны портативті де жасауға болады. Кішкене микроконтроллер мен тақтаны қолдану корпустың көлемін ұлғайтуға мүмкіндік береді. Біздің кодта жүрек соғу жылдамдығының орташа мәндері пайдаланылады, бірақ кодты кішкене өзгерту арқылы сіз өзіңіздің жас тобыңыз бен денсаулығыңыздың жағдайына байланысты нақты мәнге кері байланысты реттей аласыз.

Әлсіз жақтары

Негізгі әлсіздік - жүрек соғу сенсорының жауаптылығы. Жүрек соғу жиілігін анықтауға және қажетті кері байланысты көрсетуге біраз уақыт кетеді. Бұл кешіктіру кейде маңызды болуы мүмкін және қате орындауға әкелуі мүмкін.

1 -қадам: электрониканы дайындау

Жүрек соғу сенсоры фотоэтлизмография принципіне негізделген. Ол дененің кез келген мүшесі арқылы қан көлемінің өзгеруін өлшейді, бұл жарық интенсивтілігінің өзгеруін тудырады (тамырлы аймақ). Бұл жобада импульстардың уақыты маңызды. Қан көлемінің ағымы жүрек импульстарының жылдамдығымен анықталады және жарық қанға сіңетіндіктен, сигнал импульсі жүрек соғуына тең.

Біріншіден, импульстік сенсорды BPM (минутына соққы) анықтау үшін Arduino -ға қосу керек. Импульстік сенсорды A1 -ге қосыңыз. Arduino тақтасындағы светодиод BPM анықтаумен синхронды түрде жыпылықтауы керек.

Екіншіден, схемалық диаграммада көрсетілгендей қосылған 220 Ом 3 резистормен бірге RGB светодиодын қойыңыз. Қызыл түйреуішті 10 -ға, жасыл түйреуішті 6 -ға және жасыл түйреуішті 9 -ға қосыңыз.

2 -қадам: бағдарламалау

Есептелген жиілікте жарықдиодты импульстеу үшін жүрек соғу жиілігін өлшеуді қолданыңыз. Көптеген адамдар үшін тыныштық жүрек соғу жиілігі 70 соққы / мин. Бір жарық диоды жұмыс істегеннен кейін, IBI көмегімен басқа өшуді пайдалануға болады. Ересек адамның қалыпты тыныс алу жиілігі минутына 60 -тан 100 соққыға дейін. Сіз BPM -ді осы диапазонда тестілеу тақырыбына қарай жіктей аласыз.

Мұнда біз демалушыларды тексергіміз келді, сондықтан BPM осы диапазоннан жоғары және төмен 5 санатқа сәйкес жіктелді

Дабыл (40 -тан төмен) - (көк)

Ескерту (40-60) - (градиент көк түстен жасылға дейін)

Жақсы (60 -тан 100 -ге дейін) - (жасыл)

Ескерту (100 -ден 120 -ға дейін) - (градиент жасылдан қызылға дейін)

Дабыл (120 -дан жоғары) - (қызыл)

BPM -ді осы санаттарға бөлудің логикасы:

егер (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

егер (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

егер (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

егер (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

егер (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Импульстік сенсорды тексеру және BPM мен IBI қалай өзгеретінін көру үшін сіз Processing Visualizer қосымшасын пайдалана аласыз. Визуализаторды пайдалану үшін арнайы кітапханалар қажет, егер сіз сериялық плоттер пайдалы емес деп ойласаңыз, BPM деректерін Visualizer үшін оқылатын кіріске өңдейтін осы бағдарламаны қолдана аласыз.

Алдын ала жүктелмеген кітапханасыз импульстік сенсор көмегімен жүрек соғуын өлшеудің бірнеше әдісі бар. Біз жүрек соғуын есептеу үшін бес импульсті пайдаланып, ұқсас қосымшалардың бірінде қолданылған келесі логиканы қолдандық.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Бес_пульсті_уақыт /5;

жылдамдық = 60000/ Single_pulse_time;

мұнда time1 - импульстің есептегішінің бірінші мәні

time2 - бұл импульстің есептегіш мәні

жиілігі - соңғы жүрек соғу жиілігі.

3 -қадам: Модельдеу және 3D басып шығару

Электрониканың өлшеу ыңғайлылығы мен қауіпсіздігі үшін қоршау жасаған жөн. Сонымен қатар, бұл пайдалану кезінде компоненттердің қысқа тұйықталуына жол бермейді. Біз органикалық эстетикаға сәйкес келетін қарапайым пішінді жасадық. Ол екі бөлікке бөлінеді: импульстік сенсорға арналған саңылауы бар және Arduino мен нан тақтасына арналған ұстайтын қабырғалары бар, ал жоғарғы жағында жарық бағыттаушысы бар, ол жақсы визуалды пікір береді.

4-қадам: Электромеханикалық прототип

Қоршау дайын болғаннан кейін, импульстік сенсорды тесіктің алдындағы бағыттаушы қабырғаға салыңыз. Саусақтың сенсорға жететініне және бетті толығымен жауып тұрғанына көз жеткізіңіз. Көрнекі кері байланыстың әсерін күшейту үшін үстіңгі корпустың ішкі бетін мөлдір емес пленкамен жабыңыз (біз алюминий фольга қолдандық) ортасында саңылау қалдырмаңыз. Ол жарықты белгілі бір саңылауға шектейді. Ардуиноны ноутбуктен ажыратыңыз және оны портативті ету үшін 5В -тан жоғары батареяны қосыңыз (біз мұнда 9В қолдандық). Енді барлық электрониканы астыңғы корпусқа салыңыз және жоғарғы корпуспен жабыңыз.

5 -қадам: тестілеу және ақауларды жою

Енді нәтижелерді тексеретін кез келді! сенсор ішке салынғандықтан, қоршау ашылмай тұрып, сенсордың сезімталдығында аздап өзгеріс болуы мүмкін. Барлық басқа қосылымдардың бұзылмағанына көз жеткізіңіз. Егер бірдеңе дұрыс емес болып көрінсе, біз сізге онымен күресуге көмектесетін бірнеше жағдайды ұсынамыз.

Мүмкін болатын қателер сенсордың кіруі немесе RGB жарықдиодты шығыс болуы мүмкін. Сенсормен ақауларды жою үшін сіз бірнеше нәрсені ескеруіңіз керек. Егер сенсор BPM -ді анықтаса, BPM -мен синхрондалған тақтада (L) жарық диоды болуы керек. Егер сіз жыпылықтауды көрмесеңіз, A1 кіріс терминалын тексеріңіз. Егер импульстік сенсордағы жарық жанбаса, басқа екі терминалды тексеру керек (5V және GND). Сериялық плоттер немесе сериялық монитор сенсордың жұмысына көз жеткізуге көмектеседі.

Егер сіз RGB шамын көрмесеңіз, алдымен кіріс терминалын (A1) тексеруіңіз керек, себебі код BPM анықталған жағдайда ғана жұмыс істейді. Егер сенсорлардан бәрі жақсы болып көрінсе, нан тақтасындағы назардан тыс қалған қысқа тұйықталуды іздеңіз.

6 -қадам: пайдаланушыларды тестілеу

Енді сізде дайын прототип болған кезде, сіз жеңіл кері байланыс алу үшін жүрек соғу жиілігін өлшей аласыз. Сіздің денсаулығыңыз туралы ақпарат алғаныңызға қарамастан, сіз әртүрлі эмоциялармен ойнай аласыз және құрылғының жауабын тексере аласыз. Оны медитация құралы ретінде де қолдануға болады.