Ақылды жастық: 3 қадам

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

Бұл нұсқаулықта қорылдауға сезімтал ақылды жастықтың қалай жасалатынын сипаттайды!

Ақылды жастық ұйықтап жатқан адамға ұйықтап жатқанда, оның қорылдағанын көрсету үшін дірілге сүйенеді. Адам басын жастыққа қойған кезде автоматты түрде жұмыс істейді.

Қорылдау - бұл бақытсыз жағдай, себебі ол тек қорылдаған адамға ғана емес, сонымен бірге оның жанында ұйықтап жатқан адамдарға да әсер етеді. Қорқыныш АҚШ -тағы ажырасудың ең үлкен медициналық себебі болып саналды. Сонымен қатар, ұйқысыздық апноэ денсаулығының көптеген мәселелерін тудыруы мүмкін, оны ұйықтап жатқан адамның қорылдауға әкелетін позицияны таңдамауымен жеңілдетуге болады.

Бұл нұсқаулықта біз дыбыстарды анықтай алатын және талдай алатын жүйе құрамыз. Ол храп дыбысына талдау жасағанда, ол ұйықтап жатқан адам оянатындай етіп діріл қозғалтқышты қосады. Ұйықтап жатқан адам басын жастықтан көтергенде, діріл қозғалтқышы тоқтайды. Ұйықтаушы ұйықтап жатқан күйін өзгерткенде, олар басқа жағдайға бейімделеді, бұл қорылдың алдын алады.

1 -қадам: жастыққа арналған тапсырмалар:

• Жастықтың сенсорлық сенсоры бар, сондықтан адам басын жастыққа қойған кезде жүйе автоматты түрде қосылады, ал басын жоғары көтергенде бос болады.
• Жүйе қорылдау дыбысын немесе кез келген басқа какофониялық дыбысты анықтағанда, ұйықтаушыны ояту үшін вибратор қосылады.
• Қолданылатын дірілдің 2 режимі бар: үздіксіз немесе импульсті. Бұл жүйе қорылдаудан зардап шегетін адамдар үшін пайдалы. Қауіпсіздік мақсатында, қатты ұйқыдан зардап шегетін адамдар жүйені қолдана алады, себебі ол есік қоңырауын, қоңырау шалатын телефондарды немесе нәрестелердің жылауын анықтай алады.

Біз бұл жобаны Silego SLG46620V CMIC, дыбыс сенсоры, діріл қозғалтқышы, күш сезгіш резистор және кейбір пассивті компоненттермен іске асырдық.

Бұл конструкцияға арналған компоненттердің жалпы саны микроконтроллерді пайдаланбағанымен өте аз. GreenPAK CMIC-тің бағасы төмен және қуаты аз болғандықтан, олар бұл шешім үшін тамаша компонент болып табылады. Олардың шағын өлшемдері оларды жастықтың ішіне өндіріс мәселелерінсіз оңай біріктіруге мүмкіндік береді.

Дыбысты анықтауға тәуелді жобалардың көпшілігінде әр түрлі сенсорлар арасында қате болу мүмкіндігіне байланысты қажет болатын «жалған триггер жылдамдығы» бар. Бұл жобамен байланысты сенсорлар дыбыс деңгейін анықтайды; олар дыбыстың түрін немесе оның шығу табиғатын анықтамайды. Демек, жалған триггер сенсор анықтай алатын шапалақтау, қағу немесе қорылдауға қатысы жоқ басқа шу сияқты әрекеттен туындауы мүмкін.

Бұл жобада жүйе жалған триггерлік жиілікті тудыратын қысқа дыбыстарды елемейді, сондықтан біз қорылдау дыбысы сияқты дыбыс сегментін анықтай алатын цифрлық сүзгіні құрамыз.

1 -суреттегі қорылдау дыбысын білдіретін графикалық қисыққа қараңыз.

Біз оның қайталанатын және уақыт бойынша корреляцияланған екі бөлімнен тұратынын көре аламыз. Бірінші бөлімде қорылдау анықталады; бұл 0,5 - 4 секундқа созылатын қысқа импульстар тізбегі, одан кейін 0,4 - 4 секундқа созылатын және фондық шу болуы мүмкін тыныштық кезеңі.

Сондықтан, басқа шуларды сүзу үшін жүйе 0,5 секундтан астам уақытқа созылатын храп сегментін анықтауы және кез келген қысқа дыбыс сегментін елемеуі керек. Жүйенің тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін, қоршаудың сегменттерін есептейтін есептегіш іске қосылуы керек, ол екі дәйекті храп сегменті анықталғаннан кейін дабылды қосады.

Бұл жағдайда, егер дыбыс 0,5 секундтан астам уақытқа созылса да, егер ол белгілі бір уақыт аралығында қайталанбаса, жүйе оны сүзеді. Осылайша, біз қозғалыс, жөтел немесе тіпті қысқа шу сигналдарынан туындауы мүмкін дыбысты сүзе аламыз.

2 -қадам: Іске асыру жоспары

Бұл жобаның дизайны екі бөлімнен тұрады; бірінші бөлім дыбысты анықтауға жауап береді және ұйықтаушыға ескерту үшін храп дыбысын анықтау үшін оны талдайды.

Екінші бөлім - сенсорлық сенсор; ол басын жастыққа қойған кезде жүйені автоматты түрде қосуға және ұйықтап жатқан адам басын жастықтан көтергенде жүйені өшіруге жауап береді.

Ақылды жастықты бірыңғай GreenPAK конфигурацияланған аралас сигналды IC (CMIC) көмегімен оңай енгізуге болады.

GreenPAK чипі Smart жастықты басқару үшін қалай бағдарламаланғанын түсіну үшін барлық қадамдардан өтуге болады. Алайда, егер сіз барлық ішкі схеманы түсінбестен Smart жастықшасын оңай жасағыңыз келсе, GreenPAK -тің ақысыз бағдарламалық жасақтамасын жүктеп алып, GreenPAK -тің дайын жастықшасын көріңіз. Компьютеріңізді GreenPAK Development Kit -ке қосыңыз және Smart жастықшаңызды басқару үшін реттелетін IC құру үшін бағдарламаны басыңыз. IC құрылғаннан кейін келесі қадамды өткізіп жіберуге болады. Келесі қадамда схеманың қалай жұмыс істейтінін түсінуге қызығушылық танытқандар үшін SmartPast GreenPAK дизайн файлының логикасы талқыланады.

Бұл қалай жұмыс істейді?

Адам басын жастыққа қойған кезде, сенсор сенсор матрицадан 2 -ге Matrix1 -ден P10 -ға дейін белсендіру сигналын жібереді, бұл тізбекті белсендіреді және дыбыс датчигінен үлгілер алуды бастайды.

Жүйе дыбыс сенсорынан 5 мс уақыт аралығында әр 30 м сайын үлгі алады. Осылайша, энергия шығыны үнемделеді және қысқа дыбыстық импульстар сүзіледі.

Егер біз 15 дәйекті дыбыс үлгісін анықтасақ (кез келген үлгілер арасында 400 мс -тен астам тыныштық сақталмайды), онда дыбыс тұрақты болып табылады деген қорытындыға келеді. Бұл жағдайда дыбыстық сегмент храп сегменті болып саналады. Бұл әрекет 400 мс -тен асатын және 6 секундтан аз уақытқа созылған үнсіздіктен кейін қайталанса, түсірілген дыбыс қорылдау болып саналады және ұйықтаушыға діріл арқылы ескерту беріледі.

Дизайндағы pipedelay0 конфигурациясынан нақтылықты жоғарылату үшін 2 -ден астам храп сегменттері үшін ескертуді кешіктіруге болады, бірақ бұл жауап беру уақытын арттыруы мүмкін. 6 секундтық кадрды да ұлғайту қажет болады.

3 -қадам: GreenPAK дизайны

Бірінші бөлім: Қорылдауды анықтау

Дыбыс сенсорының шығысы аналогтық кіріс ретінде конфигурацияланған Pin6 -ге қосылады. Сигнал түйреуіштен ACMP0 кірісіне жеткізіледі. ACMP0 басқа кірісі 300 мВ сілтеме ретінде конфигурацияланған.

ACMP0 шығысы төңкеріліп, CNT/DLY0 қосылады, ол 400 мс тең кідіріспен көтерілу жиегінің кідірісі ретінде орнатылады. CNT0 шығысы тыныштықты анықтау 400 мс астам созылғанда жоғары болады. Оның шығысы тыныштықты анықтағаннан кейін қысқа қалпына келтіру импульсін тудыратын көтерілетін жиек детекторына қосылған.

CNT5 & CNT6 дыбыс үлгілерін алу үшін әр 30 м сайын 5 мс уақытқа созылатын уақыт қақпасын ашуға жауапты; 5 мс уақыт ішінде, егер дыбыстық сигнал анықталса, DFF0 шығысы CNT9 санауышына импульс береді. Егер үнсіздікті анықтау 400 мс -тен астам уақытқа созылса, CNT9 қалпына келтіріледі, сол кезде ол дыбыс үлгілерін санауды қайта бастайды.

CNT9 шығысы қорылдау сегментін анықтау үшін нүкте ретінде пайдаланылатын DFF2 -ге қосылған. Қорылдау сегменті анықталған кезде, DFF2 шығысы HI -ге айналады, ол CNT2/Dly2 активтендіріледі, ол 6 секундқа тең кідіріспен «түсетін жиектің кідірісі» ретінде жұмыс істеуге конфигурацияланған.

DFF2 400 мс астам созылатын үнсіздікті анықтағаннан кейін қалпына келтіріледі. Содан кейін ол қорылдау сегментін қайтадан анықтай бастайды.

DFF2 шығысы LUT1 арқылы pin9 -ге қосылған Pipedelay арқылы өтеді. Pin9 діріл қозғалтқышына қосылады.

Pipedelay шығысы төменнен жоғарыға ауысады, егер ол CNT2 (6 сек) уақыт қақпасында екі ретпен қорылдау сегментін анықтаса.

LUT3 құбыр желісін қалпына келтіру үшін қолданылады, сондықтан ұйықтап жатқан адам басын жастықтан көтерсе, оның шығысы төмен болады. Бұл жағдайда CNT2 -дің уақыт қақпасы екі реткі қорылдау сегментін анықтамай тұрып аяқталады.

Pin3 кіріс ретінде конфигурацияланған және «Діріл режимі түймесіне» қосылған. Pin3 -тен келетін сигнал DFF4 арқылы өтеді және DFF5 діріл үлгісін екі қалыптың біреуіне теңшейді: режим1 және режим2. 1 режимінде: қорылдау анықталған кезде, діріл қозғалтқышына үздіксіз сигнал жіберіледі, яғни қозғалтқыш үздіксіз жұмыс істейді.

2 режимінде: қорылдау анықталғанда, діріл қозғалтқышы CNT6 шығысының уақытында импульсті болады.

Осылайша, DFF5 шығысы жоғары болғанда, режим 1 іске қосылады. Ол төмен болғанда (2 режим), DFF4 шығысы жоғары болады, ал CNT6 шығысы LUT1 арқылы pin9 -де пайда болады.

Дыбыс сенсорының сезімталдығы модульде орнатылған потенциометрмен басқарылады. Қажетті сезімталдықты алу үшін сенсорды бірінші рет қолмен инициализациялау керек.

PIN10 светодиодқа сырттан қосылған ACMP0 шығысына қосылған. Дыбыс сенсоры калибрленген кезде, pin10 шығысы өте төмен болуы керек, яғни жоғарғы жарықдиодты 10 қосылған сыртқы жарық диодында жыпылықтау жоқ. Осылайша, біз дыбыс датчигі үнсіз шығаратын кернеудің 300 мВ ACMP0 шегінен аспайтынына кепілдік бере аламыз.

Егер сізге дірілден басқа басқа дабыл қажет болса, дыбыстық дабыл да қосылатындай етіп, сигналды pin9 -ге қосуға болады.

Екінші бөлім: сенсорлық сенсор

Біз жасаған сенсор сенсорда Күш сезгіш резистор (FSR) қолданылады. Күш сезгіш резисторлар өткізгіш полимерден тұрады, ол оның бетіне күш түскеннен кейін қарсылықты болжамды түрде өзгертеді. Сезгіш пленка матрицада ілінген электр өткізгіш және өткізбейтін бөлшектерден тұрады. Сезгіш пленканың бетіне күш қолдану бөлшектердің өткізгіш электродтарға тиіп, қабықтың қарсылығын өзгертеді. FSR әр түрлі өлшемдер мен пішіндермен келеді (шеңбер мен шаршы).

Қарсылық қысымсыз 1 МΩ -тан асады және қысым 100 -ден бірнеше жүз Омға дейін өзгереді, өйткені қысым жеңілден ауырға дейін өзгереді. Біздің жобада FSR бас сенсоры ретінде қолданылады және ол жастықтың ішінде орналасқан. Адамның басының орташа салмағы 4,5 -тен 5 кг -ға дейін. Пайдаланушы басын жастыққа қойған кезде, FSR күші әсер етеді және оның қарсылығы өзгереді. GPAK бұл өзгерісті анықтайды және жүйе қосылады.

Резистивті сенсорды қосу әдісі-бір ұшын қуатқа, екіншісін жерге түсетін резисторға қосу. Содан кейін бекітілген төмен түсетін резистор мен айнымалы FSR резисторының арасындағы нүкте 7 суретте көрсетілгендей GPAK (Pin12) аналогтық кірісіне қосылады. ACMP1 басқа кірісі 1200 мВ анықтамалық параметрге қосылған. Салыстыру нәтижесі DFF6 -да сақталады. Баспен жанасу анықталған кезде, DFF2 шығысы HI -ге айналады, ол CNT2/Dly2 -ды іске қосады, ол 1,5 секундқа тең кідіріспен «құлау жиегінің кідірісі» ретінде жұмыс істеуге конфигурацияланған. Бұл жағдайда, егер шпал бір жақтан екінші жаққа жылжиды немесе бұрылса және FSR 1,5 секундтан аз уақытқа үзілсе, жүйе әлі де іске қосылады және қалпына келтіру болмайды. CNT7 және CNT8 қуат тұтынуды азайту үшін әр 1 секунд сайын FSR мен ACMP1 -ді 50 мС үшін қосу үшін қолданылады.

Қорытынды

Бұл жобада біз ұйықтап жатқан адамға діріл арқылы ескерту үшін храпты анықтау үшін қолданылатын ақылды жастық жасадық.

Біз жастықты қолданған кезде жүйені автоматты түрде іске қосу үшін FSR көмегімен сенсорлы сенсор жасадық. Жақсартудың тағы бір нұсқасы үлкен жастықтарды орналастыру үшін FSR параллельді дизайны болуы мүмкін. Біз жалған дабылдардың пайда болуын азайту үшін цифрлық сүзгілер жасадық.