Pulse Sensor Wearable: 10 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

รายละเอียดโครงการ

โปรเจ็กต์นี้เป็นเรื่องเกี่ยวกับการออกแบบและสร้างสรรค์อุปกรณ์สวมใส่ที่คำนึงถึงสุขภาพของผู้ใช้ที่จะสวมใส่

มีวัตถุประสงค์เพื่อทำหน้าที่เหมือนโครงกระดูกภายนอกซึ่งทำหน้าที่ในการผ่อนคลายและทำให้ผู้ใช้สงบลงในช่วงเวลาที่มีความวิตกกังวลหรือสถานการณ์ตึงเครียดโดยปล่อยการสั่นสะเทือนในจุดกดที่เรามีต่อร่างกาย

มอเตอร์สั่นจะทำงานในขณะที่เซ็นเซอร์ชีพจร photoplethysmographic ได้รับช่วงการเต้นแรงที่เร่งขึ้นในช่วงระยะเวลาหนึ่ง เมื่ออัตราชีพจรลดลง หมายความว่าผู้ใช้สงบลง การสั่นสะเทือนจะหยุดลง

ภาพสะท้อนสั้น ๆ เป็นข้อสรุป

ต้องขอบคุณโปรเจ็กต์นี้ที่ทำให้เราสามารถนำความรู้ส่วนหนึ่งที่ได้รับจากแบบฝึกหัดในชั้นเรียนไปใช้ ซึ่งเราทำงานกับวงจรไฟฟ้าหลายๆ วงจรโดยใช้เซ็นเซอร์และมอเตอร์ต่างๆ ในกรณีจริง: อุปกรณ์สวมใส่ที่ช่วยผ่อนคลายผู้ใช้ในช่วงเวลาที่วิตกกังวล หรือ สถานการณ์ที่ตึงเครียด

ด้วยโปรเจ็กต์นี้ ไม่เพียงแต่เราได้พัฒนาส่วนสร้างสรรค์ในขณะที่ออกแบบอุปถัมภ์และการเย็บ แต่ยังรวมถึงสาขาวิศวกรรมด้วย และเราได้ผสมผสานทั้งหมดเข้าด้วยกันในโครงการเดียว

นอกจากนี้เรายังได้นำความรู้ทางไฟฟ้ามาใช้ในการสร้างวงจรไฟฟ้าบนโปรโตบอร์ดและถ่ายโอนไปยัง LilyPad Arduino เพื่อบัดกรีส่วนประกอบต่างๆ

เสบียง

โฟโตเพลทิสโมกราฟีพัลส์เซนเซอร์ (อินพุตแบบอนาล็อก)

เซ็นเซอร์ชีพจรเป็นเซ็นเซอร์วัดอัตราการเต้นของหัวใจแบบเสียบปลั๊กและเล่นสำหรับ Arduino เซ็นเซอร์มีสองด้าน โดยด้านหนึ่งจะวาง LED พร้อมกับเซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบ และอีกด้านหนึ่งมีวงจรบางส่วน ซึ่งเป็นหน้าที่ของการขยายเสียงและงานตัดเสียงรบกวน LED ที่ด้านหน้าของเซ็นเซอร์วางอยู่บนเส้นเลือดในร่างกายมนุษย์ของเรา

LED นี้ปล่อยแสงที่ตกลงบนเส้นเลือดโดยตรง เส้นเลือดจะมีเลือดไหลเวียนอยู่ภายในนั้นก็ต่อเมื่อหัวใจสูบฉีด ดังนั้นหากเราเฝ้าติดตามการไหลเวียนของเลือด เราก็สามารถตรวจสอบการเต้นของหัวใจได้เช่นกัน หากตรวจพบการไหลเวียนของเลือด เซ็นเซอร์วัดแสงโดยรอบจะรับแสงมากขึ้นเนื่องจากแสงจะสะท้อนจากเลือด การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในแสงที่ได้รับจะได้รับการวิเคราะห์เมื่อเวลาผ่านไปเพื่อระบุการเต้นของหัวใจของเรา

มีสายไฟสามเส้น: สายแรกเชื่อมต่อกับกราวด์ของระบบ สายที่สองคือแรงดันไฟฟ้า +5V และสายที่สามคือสัญญาณเอาท์พุตที่เร้าใจ

ในโครงการใช้เซ็นเซอร์ชีพจรหนึ่งตัว โดยวางไว้ใต้ข้อมือเพื่อให้สามารถตรวจจับแรงสั่นสะเทือนได้

มอเตอร์สั่นสะเทือน (เอาต์พุตแบบแอนะล็อก)

ส่วนประกอบนี้เป็นมอเตอร์กระแสตรงที่สั่นเมื่อรับสัญญาณ เมื่อไม่ได้รับมันอีกต่อไปมันก็จะหยุด

ในโครงการนี้ ใช้มอเตอร์สั่นสามตัวเพื่อทำให้ผู้ใช้สงบลงผ่านจุดผ่อนคลายที่แตกต่างกันสามจุดซึ่งอยู่บนข้อมือและมือ

Arduino Uno

Arduino Uno เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์แบบโอเพนซอร์สและพัฒนาโดย Arduino.cc บอร์ดนี้มีชุดพินอินพุต/เอาต์พุต (I/O) แบบดิจิตอลและอนาล็อก นอกจากนี้ยังมีพินดิจิตอล 14 พิน พินอะนาล็อก 6 พิน และสามารถตั้งโปรแกรมด้วย Arduino IDE (Integrated Development Environment) ผ่านสายเคเบิล USB ชนิด B

สายไฟฟ้า

สายไฟฟ้าเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ส่งไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

ในโครงการเราใช้พวกมันเพื่อเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมบนแผ่น Bakelite กับพิน Arduino

วัสดุอื่นๆ:

- สายรัดข้อมือ

- ด้ายสีดำ

- ย้อมสีดำ

- ผ้า

เครื่องมือ:

- ช่างเชื่อม

- กรรไกร

- เข็ม

- หุ่นมือกระดาษแข็ง

ขั้นตอนที่ 1:

ขั้นแรก เราทำวงจรไฟฟ้าโดยใช้โปรโตบอร์ด เพื่อให้เราสามารถกำหนดว่าเราต้องการให้วงจรเป็นอย่างไรตามส่วนประกอบที่เราต้องการใช้

ขั้นตอนที่ 2:

จากนั้น เราทำวงจรสุดท้ายที่เราจะใส่เข้าไปในหุ่นจำลองโดยการบัดกรีส่วนประกอบโดยใช้บัดกรีดีบุก วงจรควรมีลักษณะเหมือนภาพถ่ายด้านบน

แต่ละสายจะต้องเชื่อมต่อกับพอร์ตที่เกี่ยวข้องใน Arduino Uno และแนะนำให้ปิดส่วนไฟฟ้าของสายไฟเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรโดยใช้เทปฉนวน

ขั้นตอนที่ 3:

เราตั้งโปรแกรมรหัสโดยใช้ซอฟต์แวร์ Arduino และชาร์จกับ Arduino โดยใช้สาย USB

//บัฟเฟอร์เพื่อกรองความถี่ต่ำ#define BSIZE 50 float buf[BSIZE]; int bPos = 0;

//อัลกอริธึมการเต้นของหัวใจ

#define THRESHOLD 4 // เกณฑ์การตรวจจับที่ไม่ได้ลงนาม long t; // ตรวจพบ heartbeat ล่าสุด float lastData; int ล่าสุด Bpm;

การตั้งค่าเป็นโมฆะ () {

// เริ่มต้นการสื่อสารแบบอนุกรมที่ 9600 บิตต่อวินาที: Serial.begin(9600); โหมดพิน(6, เอาต์พุต); //ประกาศตัวสั่น 1 pinMode(11, OUTPUT);//ประกาศตัวสั่น 2 pinMode(9, OUTPUT);//ประกาศตัวสั่น 3 }

วงเป็นโมฆะ () {

// อ่านและประมวลผลอินพุตจากเซ็นเซอร์บนขาอะนาล็อก 0: float ที่ประมวลผลแล้ว = processData(analogRead(A0));

//Serial.println(ประมวลผลข้อมูล); // ยกเลิกการใส่เครื่องหมายนี้เพื่อใช้ Serial plotter

if (processedData > THRESHOLD) // เหนือค่านี้ถือว่าเป็น heartbeat

{ if (lastData < THRESHOLD) // ครั้งแรกที่เราบุกรุกเกณฑ์ที่เราคำนวณ BPM { int bpm = 60000 / (มิลลิวินาที () - t); if (abs(bpm - lastBpm) 40 && bpm < 240) { Serial.print("New heartbeat: "); Serial.print(bpm); //แสดงในหน้าจอ bpms Serial.println(" bpm");

if (bpm >= 95) { //if bpm มากกว่า 95 หรือ 95…

analogWrite(6, 222); //เครื่องสั่น 1 ตัวสั่น

analogWrite (11, 222); //เครื่องสั่น 2 สั่น analogWrite (9, 222); //vibrator 3 สั่น } อื่น {//ถ้าไม่ใช่ (bpm ต่ำกว่า 95)… analogWrite(6, 0);//vibrator 1 ไม่สั่น analogWrite(11, 0);//vibrator 2 ไม่สั่น analogWrite(9, 0); // vibrator 3 ไม่สั่น } } lastBpm = bpm; เสื้อ = มิลลิวินาที(); } } lastData = ประมวลผลข้อมูล; ล่าช้า(10); }

ข้อมูลกระบวนการลอย (int val)

{ buf[bPos] = (ลอย) วาล; bPos++; ถ้า (bPos >= BSIZE) { bPos = 0; } ค่าเฉลี่ยลอยตัว = 0; สำหรับ (int i = 0; i < BSIZE; i ++) { เฉลี่ย += buf ; } return (float)val - เฉลี่ย / (float) BSIZE; }

ขั้นตอนที่ 4:

ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ เราต้องคำนึงถึงตำแหน่งของจุดแรงดันในร่างกายเพื่อให้ทราบว่าต้องวางมอเตอร์สั่นสะเทือนไว้ที่ใด และเราเลือกสามจุดดังกล่าว

ขั้นตอนที่ 5:

เพื่อให้ได้อุปกรณ์สวมใส่ ก่อนอื่นเราย้อมสายรัดข้อมือสีเนื้อโดยใช้สีย้อมสีดำตามคำแนะนำของผลิตภัณฑ์

ขั้นตอนที่ 6:

เมื่อเราได้สายรัดข้อมือแล้ว เราก็ทำหุ่นมือกระดาษแข็งสี่รู สามตัวถูกสร้างขึ้นเพื่อแยกมอเตอร์สั่นสะเทือนสามตัวที่เราใช้ในวงจรไฟฟ้าและตัวสุดท้ายทำเพื่อวางเซ็นเซอร์ชีพจรบนข้อมือของนางแบบ นอกจากนั้น เรายังได้ตัดสายรัดข้อมือเล็กๆ เพื่อให้มองเห็นเซ็นเซอร์ตัวสุดท้ายนี้

ขั้นตอนที่ 7:

ต่อมาเราทำรูสุดท้ายที่ด้านล่างของมือกระดาษแข็งเพื่อเชื่อมต่อและถอดสาย USB จากคอมพิวเตอร์ไปยังบอร์ด Arduino เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจร เราทำการทดสอบครั้งสุดท้ายเพื่อตรวจสอบว่าทุกอย่างทำงานได้ดี

ขั้นตอนที่ 8:

เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ของเรามีการออกแบบที่ปรับแต่งได้มากขึ้น เราวาดและตัดวงกลมด้วยสีโกเมน จากนั้นเราเย็บเส้นบางเส้นเพื่อเป็นตัวแทนของการเต้นของหัวใจ

ขั้นตอนที่ 9:

ในที่สุด เมื่อสายรัดข้อมือสีดำปิดมอเตอร์สั่นสะเทือน เราจึงตัดและเย็บหัวใจเล็กๆ สามดวงบนอุปกรณ์สวมใส่เพื่อทราบตำแหน่งของมัน