Негізгі белбеу тыныс алу сенсоры: 8 қадам

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

Биосенсорлық әлемде тыныс алуды өлшеудің көптеген әдістері бар. Мұрынның айналасындағы температураны өлшеу үшін термисторды қолдануға болады, бірақ, мүмкін, сіз мұрныңызға біртүрлі қондырғы салғыңыз келмеуі мүмкін. Сондай -ақ, акселерометрді жоғары және төмен жылжитын белдікке бекітуге болады, бірақ, бәлкім, объект жатқызылуы немесе басқаша қозғалмауы керек. Бұл қарапайым, икемді белбеуді тыныс алу сенсорының кемшіліктері болса да (сигналдың жауабы басқа әдістер сияқты дәл емес), егер сіздің субъектіңіз тыныс алу кезінде жасағысы келетін нәрсені жасағысы келсе жақсы. өлшеніп жатыр. Міне, кеудеге байланған икемді белбеудің ішінде өмір сүруге арналған негізгі тыныс алу сенсорының мысалы. Кеуде қуысы кеңейіп, өкпеге ауа жұту арқылы жиырылғанда, созылатын резеңке сымның кедергісі өзгереді. Тағы бірнеше компоненттерді қолдана отырып, біз оны сіздің Arduino тікелей эфирінде оқылатын аналогтық сигналға аудара аламыз. Бұл кернеуді бөлу схемасының сиқыры арқылы жүзеге асады.

ЕСКЕРТУ: Біз бастамас бұрын, сіз тексерілмеген және тұрақсыз биосендіру жабдығында әрқашан қауіп бар екенін білуіңіз керек! Бұл тізбекті батарея қуаты көзімен тексеріңіз және жасаңыз- мен сізге зиян келтірмеу үшін осы схеманы қалай жасау керектігін көрсету үшін бәрін жасаймын, бірақ мен орын алуы мүмкін жазатайым оқиғалар үшін жауапкершілікті қабылдамаймын. Ақылға жүгініңіз және кеудеге бірдеңе байламас бұрын мультиметрмен тізбекті тексеріңіз.

1 -қадам: Сізге не қажет

1) Аналогты кірісі бар кез келген микроконтроллер жұмыс істейді, бірақ мен бұл мысалда Arduino Uno қолданамын. Егер сізге қажет болса, оны Adafruit немесе Sparkfun -дан алуға болады.

2) Өткізгіш резеңке сым. Бұл таңғажайып сым айнымалы резистор ретінде әрекет етеді және созылғанда немесе босатылғанда қарсылық өзгереді. Adafruit немесе Robotshop-те қол жетімді металл ұштары бар ұзындықтардың жақсы әртүрлілігі бар.

3) Мультиметр

4) Светодиод

5) 1K резисторы

6) төмен түсетін резистор (оның мәнін кейінірек анықтаймыз!)

7) жабысқақ таспа

8) тесік немесе қайшы

9) Өткізгіш сымдар

10) Нан тақтасы

11) 2 аллигатор қысқыштары

Назар аударыңыз, барлық биосендіру жабдықтары сияқты, бұл жоба сіздің Arduino батареядан жұмыс істейтін болса, ең қауіпсіз болады.

Бұл жобаны аяқтау үшін сізге қажет болуы мүмкін:

· Дәнекерлеуіш пен дәнекерлеуіш

· Ыстық желім пистолеті

· Сым үзінділері

· Сымды тазартқыш

· Көмекші қолдар

· Вице, қысқыш құралы немесе үлкен қысқыш

· 2 немесе одан да көп сақиналы қысқыш терминалы

2 -қадам: сымды кесіп, өткізгіш терминалдарды бекітіңіз

Бұл эксперимент үшін резеңке сымның кез келген ұзындығын 2 дюймден 8 дюймге дейін қолдануға болады, бірақ резеңкенің қысқа ұзындығы арзанырақ және жұмысты орындау үшін сізге үлкен мөлшер қажет емес. Егер сіз ұзын резеңке сатып алсаңыз, ұзындығы 4 дюймді кесуді ұсынамын. Бұл ұзындығын кесіп, екі ұшына өткізгіш ұшын бекітуге дайын болыңыз.

Жоғарыдағы суреттегідей терминал қосқышты алыңыз да, өткізгіш резеңке сымның бір ұшын терминал қосқыштарының бірінің ұшына бекітіңіз де, ұшын қысыңыз. Мұны істеу үшін сіз сым тартқыштың ұшын да, ұшын да қолдана аласыз, бірақ резеңкеңізді кесіп алмау үшін терминалды қатты қыспаңыз! Егер сіз мұны істей алсаңыз және сым үзілсе, басқа терминал қосқышымен қайталап көріңіз. Бұл жетістікке жету үшін сізге әлі де ұзақ уақыт қажет. Егер ол 2 дюймден қысқа болса, сіз жаңа 4 дюймдік ұзындығымен қайталап көруіңіз керек. Уайымдамаңыз, сіз аласыз! Сіз мұны бір жағынан жасағаннан кейін, керемет! Екінші жағынан қайталаңыз. Енді сіз аяқтадыңыз!

Енді сізде әр ұшында сәйкес терминалы бар өткізгіш резеңке сым бар. Бұл сымның диапазондарын мультиметрмен өлшейік.

3 -қадам: Қарсыласуыңызды өлшеңіз

Мультиметрдің дискін ом белгісіне (Ω) бұрыңыз және мультиметрдің қызыл және қара ұштарын өткізгіш сымның екі жағына жабыстырыңыз.

Егер сіз мультиметрді қалай пайдалану керектігін әлі білмесеңіз, сіз Лида Аданың осы оқулығын жаңарта аласыз.

Сіз өлшеп жатқанда, бұл сан шамалы секіре алатын болса да, бұл сандар тыныштық кезінде сымның кедергісі қаншалықты екенін түсінуге мүмкіндік береді. Ең жақсы болжамды қолдана отырып, сымның тыныштықтағы кедергісін жазыңыз, содан кейін оны 10-ға жақын еселігі бойынша дөңгелектеңіз (яғни: 239 = 240, 183 = 180)

Енді бір қолыңызбен мультиметрлік зондтарды орнына қоюға мұқият бола отырып, екінші қолыңызбен сымды ақырын тартып алыңыз. Сіз бұл затты бастапқы ұзындығының 50% -70% -ына дейін соза аласыз, сондықтан қатты тартпаңыз! Мультиметрдегі қарсылық мәндерінің қалай өзгергенін бақылаңыз. Босатыңыз және қарсылықтың минимумнан максимумға жетуін көру үшін бұл процедураны бірнеше рет қайталаңыз. Оны созған кезде резеңкедегі бөлшектер бір -бірінен алыстағандықтан қарсылық күшейеді. Күш босатылғаннан кейін, резеңке бастапқы ұзындығына оралу үшін бір -екі минут қажет болса да, артқа қарай қысқарады. Бұл физикалық шектеулерге байланысты бұл созылған сым шынайы сызықтық сенсор емес, сондықтан ол дәл емес, бірақ сенсордың құрылысында онымен жұмыс істеу әдістері бар. Сымды тағы бір рет максимумға созыңыз және резеңке сымның екі жағына мультиметрлік зондтардың әр ұшын орнатқанда, қарсылық мәнін жазып алыңыз, тағы 10 -ға жақын еселікке дейін дөңгелектеңіз.

4 -қадам: Axel Benz формуласы

Біз созылу сымының айнымалы кедергісін тыныс алу датчигі ретінде пайдалану үшін кернеуді бөлетін қарапайым тізбекті қолданамыз. Егер сіз кернеуді бөлетін тізбектер туралы көбірек білгіңіз келсе, бұл үлкен кернеуді кішіге айналдыратын бірнеше резистор. Сіз қолданатын резисторлардың мәніне байланысты сіз Arduino-дан 5В-ты аналогты оқуға пайдалы резистормен үлкенірек немесе кіші бөліктерге бөле аласыз. Егер сіз кернеуді бөлу тізбектерінің артындағы математика туралы көбірек білгіңіз келсе, Sparkfun тамаша оқу құралын қараңыз.

Біз тізбектегі бірінші резистордың (созылу сенсорының) мәні тұрақты ағында болатынын білсек те, мүмкіндігінше жақсы және әр түрлі сигнал алу үшін төмен түсетін резистор үшін тиісті қарсылық мәнін қолдану керек..

Бастау үшін Axel Benz формуласын қолданыңыз:

Қарсылықты төмен түсіру = квадрат аяғы (Rmin * Rmax)

Егер сіздің сымның минималды мәні 130 Ом, ал максимумы 240 Ом болса

Тартылатын резистор = шаршы аяқ (130*240)

Тартылатын резистор = квадрат аяқ (31200)

Тартылатын резистор = 176.635217327

Енді сіз резисторлар жинағына қарап, ең жақсы резистордың «әзірше» не екенін білуіңіз керек. Егер сізде кездейсоқ биттер мен бобтар жиынтығы болса, бұл резисторлық түсті жолақ калькуляторы сізге пайдалы болуы мүмкін. Бұл резисторды доппен қою жақсы болуы мүмкін, мүмкін сізде мінсіз резистор жоқ. Сіз тізбекті қолданған кезде сіз оны басқасына ауыстыруыңыз керек екенін білесіз, бірақ бұл сізге ойнауды бастау үшін керемет мүмкіндік береді.

Ақырында, мен бұл санды 10 -ға дейінгі дәлдікке айналдырамын.

Резисторды төмен түсіріңіз = 180 Ом

5 -қадам: Нан тақтасын дайындаңыз

Өткізгіш сымдарды қолдана отырып, Arduino -дың 5в істікшесін нан тақтасындағы қуат рельсіне жалғаңыз, содан кейін GND түйреуішін тақтаның негізгі рельсіне қосыңыз.

Маған Arduino -дан 5В кернеу тартылған ұнайды, себебі бұл сізге аналогтық түйреуіштерге тым көп кернеу жіберу туралы алаңдамауды қамтамасыз етеді. Сіз сондай -ақ 3v3 кернеу түйреуішін қолдана аласыз, бірақ мен 5 вольтты қолданудан жақсы сигнал алатынымды білемін.

Резисторды жерге қосыңыз.

Аллигатордың екі қысқышын алыңыз да, оларды айнымалы қарсылықтың екі жағындағы терминалдарға қысыңыз. Бұл аллигатор қысқыштарының бір ұшын 5в рельске бекітіңіз. Басқа аллигатор қысқышын диаграммада көрсетілген конфигурациядағы сымға қосыңыз.

Өткізгіш резистордың «басқа» ұштары мен өткізгіш сымның жалғанғанына көз жеткізіп, аналогтық түйреуіштен (A0 қолданайық) осы екі қосылу нүктесінің ортасына қосқыш сымды жалғаңыз.

Ақырында, Arduino -ның 9 -штырына 1k резисторы бар жарық диодты жалғаңыз.

6 -қадам: Arduino бағдарламасын жасаңыз

Ескерту: Мен GitHub Non0Mad пайдаланушылары менің кодты жақсарғанын көрдім! (Рахмет) Қаласаңыз, осы кодты қолданып көріңіз:

Егер сіз мен жасағанды көргіңіз келсе, Arduino -да қоса берілген «RespSensorTest.ino» эскизін іске қосыңыз.

Ашық металға қол тигізбеу үшін абай болыңыз, екі аллигатор қысқышын алыңыз және резеңке жолақты созыңыз. Созылған кезде светодиодтың сөніп қалуын және сөнуін қадағалаңыз. Сериялық мониторды ашып, аналогтық кернеудің өзгеруін бақылаңыз. Егер сіз жоғалып бара жатқан құндылықтарға немесе нөмірлеріңізге риза болмасаңыз, сіз бірнеше нәрсені көре аласыз:

1) Сіз қолданған соңғыға ұқсас резистордың басқа мәнін ауыстырып көріңіз. Бұл оң өзгеріске әкеледі ме? (Бұл мұны істеудің ең жақсы әдісі)

2) Егер сіз шынымен де светодиодты қосқыңыз келсе, дәл осылай жақсы диапазондарды шығаруға болатынын білу үшін scaleValue айнымалысын пайдаланып көріңіз. (Мұны істеудің ең оңай жолы болуы мүмкін)

Сіз өзіңіздің нөмірлеріңізге және жарық диодты жарыққа жеткілікті риза болсаңыз, кеудеге киетін модельдің прототипін жасайтын уақыт келді! Arduino сөндіріңіз және келесі қадам үшін тақтаның қуатын өшіріңіз.

7 -қадам: Тыныс алу жолағының прототипін жасаңыз

Прототипті топты жасаудың ең жылдам әдісі - бір нәрсені жабысқақ таспамен біріктіру. Ұзын таспаның жолағын алыңыз (шамамен 30 «-36» көп бөлігін жабуы керек, бірақ бұл кеуде қуысының айналасы) және оны жабысқақ жақтары жабысып қалатындай етіп бүктеңіз. Таспалы таспаның екі жағына тесіктер жасаңыз, сондықтан ол белдікке ұқсайды.

Терминалдарды сенсорға арналған тесіктерге бекіту үшін бұрандаларды қолданыңыз және ұзын жабысқақ таспаны кеудеге тағылатын ілмекке мықтап қосыңыз. Сіз өзіңіздің «белбеуіңіздің» сізге немесе сіздің субъектіңіздің күн плексусына өте жақсы сәйкес келетініне көз жеткізгіңіз келеді, бірақ сымды созу үшін тыныс алу үшін жеткілікті орын бар екеніне көз жеткізіңіз.

Ақырында, аллигатор қысқыштарын қайта бекітіңіз және өткізгіштердің әрқайсысын өткізгіш сымның ұшынан нан тақтасына орнына қосыңыз. Біз қазір прототипті сынауға дайынбыз!

8 -қадам: Прототипті тексеріңіз

Arduino қосыңыз және алдыңғы эскизді іске қосыңыз. Бұл аналогтық мәндер қалай? Сіз өзіңіздің тыныс алуыңызбен деректердің жақсы ажыратымдылығын аласыз ба? Жарықдиодты дем алу мен шығару кезінде жақсы жарық дисперсиясы бар ма? Олай болмаған жағдайда, оқылатын мәндердің жақсарғанын білу үшін төмен түсетін резисторды жақын маңдағы мәнге ауыстырып көріңіз.

Сіз идеалды тартылатын резисторға қонған кезде, қуаныңыз! Сіздің схемаңыз аяқталды, сіздің тыныс алуыңыз жазылып жатыр, ал жарық диоды сіздің деміңізді қуана бақылайды.

Ең дұрысы не сіз, не басқа біреу өткізбейтін синтетикалық матадан өзіңізге сәл созылған таспаны және қатайту үшін D-Ring белбеуін тігеді. (Бекіткіш ретінде велкро жақсы, бірақ кейде киім мен жемпірмен әбден әбігерге түседі.) Сіз бұл таспаға өткізгіш сымды қауіпсіз тігуге болады, шын мәнінде дөңгелек терминалдар матаға бекітуге өте ыңғайлы. Аллигатор қыстырғыштарына қарағанда біршама тұрақты нәрсе үшін сіз бірнеше ұзын көп сымды терминал қосқыштарының ұштарына дәнекерлеп, оларды схемаға бекітуді қалауыңыз мүмкін.