Peranti Kecemasan Breathe Light Dengan Monitor Denyut Jantung: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Dengan dunia semakin sibuk, semua orang berada dalam persekitaran tekanan tinggi. Pelajar kolej mempunyai risiko tekanan dan kegelisahan yang lebih tinggi. Ujian adalah masa tekanan tinggi terutamanya bagi pelajar, dan jam pintar dengan tetapan senaman pernafasan biasanya tidak dibenarkan digunakan semasa peperiksaan kerana mereka juga boleh menghantar teks dan menyambung ke internet.

"Breathe Light" adalah peranti berpusat pada kegelisahan yang tidak mempunyai sambungan internet dan akan disambut dalam peperiksaan. Peranti ini tidak khusus pengguna yang memungkinkannya disesuaikan dengan mudah kepada mana-mana orang yang memerlukan kawalan kecemasan. Dengan menggunakan rangkaian empat NeoPixel LED, pengguna akan dapat mengikuti langkah-langkah untuk melakukan latihan pernafasan dan juga mengesan degup jantung mereka sebelum dan selepas latihan untuk menentukan apakah tahap tekanan mereka menurun.

Langkah 1: Bahan dan Alat yang Diperlukan

Bahan:

1. Adafruit Flora ($ 14.95)
2. Papan Roti ($ 5.00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7.95)
4. Sensor Pulse ($ 25.00)
5. Klip Buaya ($ 3.95)
6. Wayar Jumper Breadboard ($ 3.95)
7. Bateri Lithium-Ion Polimer ($ 9,95)
8. 220 Ohm Perintang ($ 6.28)
9. Butang Tekan ($ 5.99)
10. Lego pelbagai ($ 10- $ 40) (Nota: Anda tidak memerlukan banyak Lego)

Jumlah Kos: ($ 94- $ 124)

Alat:

1. Perisian Arduino (PERCUMA) - Diperlukan
2. Tang Jarum Jarum (~ $ 6) atau Pemotong Kutikula (~ $ 4) - Disarankan
3. Kit / Bahan Pematerian (~ $ 11) - Pilihan

Jumlah Kos: ($ 15-17)

Langkah 2: Persiapan

Sebelum memulakan projek dan menggunakan bahan-bahan di atas, penting untuk mengembangkan pengetahuan latar belakang yang baik tentang apa yang digunakan.

Adafruit Flora

Adafruit Flora adalah mikrokontroler kecil, sederhana, dan kuat yang berguna untuk pemula dan pakar. Ia sangat kecil (hanya sedikit lebih besar dari seperempat) dan boleh dipakai! Gambar di atas menunjukkan gambarajah pinout untuk Adafruit Flora. Untuk mengetahui lebih banyak maklumat mengenai Flora, kunjungi pautan berikut:

learn.adafruit.com/getting-started-with-fl…

Adafruit NeoPixels

NeoPixels by Adafruit adalah LED RGB yang boleh ditujukan secara individu yang direka khas untuk alat pakai. NeoPixels boleh dirantai, yang bermaksud bahawa anda hanya memerlukan satu pin sambungan ke mikrokontroler untuk menyambungkan seberapa banyak LED yang dikehendaki. Mereka boleh dikodkan dalam Arduino, tetapi memerlukan latihan, penyelidikan, dan bantuan contoh dalam talian untuk menjadi biasa dan membuat NeoPixels berprestasi seperti yang anda mahukan. Langkah-langkah yang berbeza dalam pautan berikut sangat membantu kerana memberitahu anda tentang bagaimana NeoPixels berfungsi dan memberikan petua dan contoh pengekodan dengan Arduino.

learn.adafruit.com/flora-rgb-smart-pixels/…

PulseSensor

PulseSensor adalah sensor denyut jantung plug and play untuk Arduino untuk mengumpulkan data denyut jantung secara langsung untuk pelbagai projek seperti ini! Perpustakaan yang boleh dimuat turun ke Arduino (akan ditunjukkan di bawah sebentar lagi) mempunyai contoh kod untuk membantu anda menjadi pakar segera dengan melaksanakan PulseSensor ke dalam projek. Pautan berikut menunjukkan maklumat lebih lanjut untuk PulseSensor dan menerangkan contoh projek mini untuk memulakan orang.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Perpustakaan Arduino

Agar kod dapat berkomunikasi dengan Flora untuk fungsi dan perintah tertentu, perpustakaan berikut harus dipasang ke Arduino untuk komponen elektrik yang berbeza. Gunakan pautan ini atau yang ada di bahagian 'Pengenalan dan Persediaan' untuk memuat turun perisian

1. Taman Permainan PulseSensor

   (Catatan: File Arduino contoh "PulseSensor_BPM" sangat membantu dalam membuat kod untuk Breathe Light)

2. Perpustakaan Adafruit NeoPixel

   (Catatan: File Arduino contoh "Strandtest" sangat membantu dalam membuat kod untuk Breathe Light)

(Catatan: Untuk bantuan lebih lanjut mengenai pemasangan perpustakaan, kunjungi pautan berikut:

GitHub

GitHub adalah platform hebat yang membolehkan orang membina dan berkongsi perisian bersama. Kod yang dibuat untuk Breathe Light dikongsi melalui GitHub dan boleh diakses di sini. Ia juga akan dirujuk kemudian dalam arahan di Langkah 14. Perpustakaan Arduino dan contoh-contoh yang disebutkan di atas yang diperlukan untuk projek ini juga dapat diakses melalui pautan GitHub berikut.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

Untuk maklumat lebih lanjut mengenai apa itu GitHub dan mengapa ia berguna, tonton video ini.

Langkah 3: Keselamatan

Semasa berurusan dengan litar elektrik, termasuk yang akan anda buat dalam projek ini, penting untuk memahami dan mengikuti semua protokol keselamatan elektrik untuk memastikan projek anda selamat dan memastikan anda tidak terkejut. Senarai berikut memperincikan beberapa langkah mudah untuk diikuti.

1. JANGAN pasangkan Flora ke komputer semasa bergerak dan memasang wayar ke litar.
2. Semasa menyentuh wayar atau komponen logam lain dalam litar, pastikan bahawa daya dimatikan untuk mengelakkan arus mengalir ke badan anda.
3. Jauhkan cecair, makanan, dan apa sahaja yang boleh tumpah dari litar anda.
4. Periksa wayar elektrik yang rosak setiap kali sebelum menghidupkan kuasa.

AMARAN:

Ini BUKAN alat perubatan dan tidak boleh digunakan dalam keadaan klinikal untuk bergantung pada pengukuran kadar denyutan jantung yang tepat. Pergi berjumpa doktor jika anda mahukan data degupan jantung yang tepat. Ini hanyalah alat untuk membantu orang menghilangkan tekanan, dan tidak boleh digunakan untuk mendiagnosis keadaan apa pun.

Langkah 4: Petua dan Petua

Berikut adalah beberapa petua dan petua yang perlu diingat semasa anda membina Breathe Light.

Strategi Penyelesaian Masalah

1. Sekiranya kod tidak berfungsi dengan baik, pisahkan fungsi / bahagian kod yang berbeza dan uji untuk menentukan di mana masalahnya.
2. Sebelum menggunakan kod dan projek, gunakan contoh kod yang diberikan di Perpustakaan Arduino untuk PulseSensor dan NeoPixels untuk memastikan bahawa peranti berfungsi dengan baik.
3. Pastikan bahawa PulseSensor mempunyai sambungan yang ketat dan selamat sebelum mengumpulkan data untuk menghilangkan kemungkinan artifak gerakan.
4. Semasa pendawaian, gunakan wayar berwarna yang sama ketika menyambung ke port yang sama untuk mengelakkan kekeliruan.
5. Gunakan kabel pelompat kecil untuk mengencangkan wayar sehingga tidak terputus sambungan semasa peranti bergerak.
6. Sekiranya anda mempunyai akses ke besi pematerian, pertimbangkan untuk menggunakannya untuk mengikat sambungan wayar yang mungkin tidak berfungsi dengan baik.

Pandangan

• Untuk menjimatkan masa, uji dengan klip buaya untuk membuat prototaip sebelum menggunakan wayar.

• Untuk menjimatkan masa dan kekecewaan, rentangkan kabel dengan ketat untuk membuat sambungan yang kukuh dan berterusan dengan setiap NeoPixel.

  The Lego's juga sangat membantu dalam melindungi Flora dan pek bateri

Langkah 5: Bahagian Perhimpunan 1a

Mulakan dengan menggunakan klip buaya untuk menyambungkan port # 6 di FLORA. Kemudian gunakan klip buaya lain untuk menyambungkan port GND. Lakukan perkara yang sama dengan port VBATT di FLORA.

Langkah 6: Bahagian Perhimpunan 1b

Sekarang, sambungkan klip buaya yang disambungkan ke port 6 ke anak panah menghadap ke dalam pada NeoPixel. Sambungkan klip port GND ke (-) pada NeoPixel dan klip port VBATT ke (+) pada NeoPixel.

Kami menggunakan set ini untuk menguji setiap NeoPixel untuk melihat apakah ia berfungsi menggunakan arahan dari halaman NeoPixel Adafruit.

Langkah 7: Perhimpunan Bahagian 2

Setelah anda mengesahkan setiap NeoPixels berfungsi, anda boleh mula membina Breathe Light!

Mulakan dengan menyambungkan wayar ke FLORA pada VBATT, # 12, # 6, GND, dan # 10. Untuk mengelakkan kekeliruan, pilih warna yang sesuai dengan setiap port. Kami akan menyambungkannya ke papan roti dalam langkah seterusnya.

Langkah 8: Perhimpunan Bahagian 3

Seterusnya, kami akan mula membuat rangkaian NeoPixels. Seperti pada langkah pertama, kita akhirnya akan menghubungkan (+) ke port VBATT, (-) ke port GND, dan anak panah akan menunjukkan arah aliran isyarat di garis NeoPixels. Saya bermula dengan yang terakhir dan berjaya.

Pertama, tambahkan wayar ke NeoPixels dengan warna yang sesuai. Dalam gambar, anda dapat melihat kami menggunakan warna putih untuk VBATT, hijau untuk GND, dan kuning untuk isyarat yang datang dari port # 6. Gunakan tang hidung jarum untuk benar-benar membungkus wayar di sekitar lubang kecil. Anda juga boleh menggunakan pemotong kutikula jika anda tidak mempunyai tang hidung jarum.

(Kabel merah kecil di latar belakang akan dijelaskan pada langkah-langkah berikutnya. Jangan bimbang tentangnya buat masa ini.)

Langkah 9: Perhimpunan Bahagian 4

Tambahkan wayar ke NeoPixels yang lain seperti yang pertama. Pastikan garis anak panah menunjuk dari port # 6 di FLORA ke bahagian bawah rantai.

Kemudian, sambungkan setiap wayar putih ke pin (+) di papan roti dan kabel hijau ke pin (-) di papan roti. Pastikan sambungan mempunyai ketegangan untuk menahan wayar.

Langkah 10: Perhimpunan Bahagian 5

Sekarang, sambungkan wayar hijau dari GND ke bahagian atas pin (-). Sambungkan wayar putih dari port VBATT ke pin (+) di papan roti, dan sambungkan wayar kuning # 6 ke permulaan rantai NeoPixel anda.

Kawat ungu dan wayar merah akan disambung kemudian.

(Kabel merah di bahagian bawah membantu mewujudkan ketegangan antara wayar isyarat kuning di antara NeoPixels, tetapi anda mungkin tidak memerlukannya bergantung pada seberapa ketat sambungannya)

Langkah 11: Perhimpunan Bahagian 6

Seterusnya, kami akan menyambungkan butang ke papan roti kami. Ini akan memulakan pengukuran degupan jantung dan senaman pernafasan kecemasan!

Letakkan butang seperti yang dilihat dalam gambar. Kemudian gunakan wayar putih untuk menyambungkan pin butang atas ke (+). Letakkan perintang 220 ohm antara pin bawah di sisi yang sama dan pin (-). Akhir sekali, sambungkan wayar merah # 10 ke pin butang kanan bawah.

Langkah 12: Langkah Perhimpunan 7

Sekarang, kita akan menyambungkan Sensor Pulse! Sambungkan wayar sensor merah ke pin (+) di papan roti dan wayar sensor hitam ke pin (-). Seterusnya, pasangkan wayar sensor ungu dan wayar ungu yang berasal dari port # 12 pada baris yang sama untuk menghubungkannya.

Langkah 13: Langkah Perhimpunan 8

Dengan pelbagai jenis Lego, bina platform untuk FLORA duduk dan rongga kecil untuk pek bateri litium. Pastikan FLORA mempunyai ketegangan di atasnya agar wayar kuning dapat tersambung dengan betul. Untuk melakukan ini, kami menggunakan Lego berwarna kuning yang dilihat pada gambar di atas.

Platform Lego akan bervariasi dalam ukuran bergantung pada ukuran papan roti anda, tetapi pastikan FLORA boleh duduk rata, bahawa terdapat sedikit ketegangan dengan kabel isyarat kuning, dan ada rongga untuk memasukkan pek bateri.

Langkah 14: Langkah Perhimpunan 9

Untuk menyelesaikan pemasangan, tambahkan platform Lego dengan FLORA di sebelah papan roti. Sambungkan pek bateri ke FLORA.

Langkah 15: Perhimpunan Langkah 10: Muat Naik Kod dan Selesaikan Perhimpunan

Langkah terakhir adalah memuat naik kod ini ke Breathe Light. Selepas kod dimuat, Breathe Light akan berfungsi dengan mudah apabila suis ON diaktifkan di tengah-tengah FLORA!

Cara mendapatkan kod dari GitHub ke Flora

1. Gunakan pautan di atas untuk masuk ke laman web GitHub.

2. Klik pada "Klon atau Muat turun"

   Klik "Muat turun ZIP"

3. Simpan fail zip yang dimuat turun ke lokasi yang diingini di komputer anda.
4. Buka fail "Breathe_Light_V3.0" di Arduino.
5. Di bawah "Alat" di bar Arduino atas, pergi ke "Papan:" dan pilih "Adafruit Flora"
6. Akhirnya (dengan Flora terpasang ke komputer anda), klik "Muat Naik" (Anak panah kanan di bahagian atas skrin anda)

Setelah langkah di atas selesai, kod tersebut harus dimuat naik ke Flora. Flora dapat diputuskan dari komputer dan Breathe Light siap digunakan!

Langkah 16: Perhimpunan Langkah 11: Penjelasan Kod

Inilah yang dilakukan oleh kod:

Pertama, kod mengumpulkan degupan jantung awal subjek menggunakan PulseSensor dan memaparkannya melalui empat NeoPixels individu yang berada dalam satu baris. Berdasarkan kadar denyutan jantung yang dikesan, rangkaian LED / warna tertentu akan dipaparkan. Sebagai contoh, jika denyut jantung 76, akan ada 3 NeoPixels yang menyala dengan warna biru. Warna / ambang ini diberikan kepada subjek melalui pelekat pada peranti (dilihat di atas) sehingga mereka tahu apa degupan jantung mereka.

Kemudian, setelah detak jantung dikesan, ia menjalani latihan kecemasan yang membantu dalam menghirup dan menghembus nafas dalam-dalam. Pada permulaan latihan ini, keempat LED berwarna hijau. Semasa latihan diteruskan, LED berubah menjadi biru satu persatu yang sesuai dengan waktu subjek harus menghirup. Setelah keempat-empat LED menyala, subjeknya menahan nafas, dan ketika LED kembali ke hijau mereka perlahan-lahan dapat menghembuskan nafas. Setelah latihan kegelisahan dilakukan, kod tersebut akan sekali lagi mengesan dan memaparkan degupan jantung seseorang itu lagi untuk menentukan sama ada mereka dapat menenangkan diri.

Langkah 17: Diagram Litar

Gambarajah litar ini dibuat dalam EAGLE. Segala-galanya dalam segi empat besar adalah mikropemproses Adafruit FLORA. Ini memiliki banyak perincian, tetapi secara keseluruhan, itu terkandung dalam segi empat tepat. Semua komponen yang kami tambahkan ke FLORA berada di bawah segi empat tepat besar.

4 Neopixel dapat dilihat terhubung ke output D6 * FLORA. Butang disambungkan ke IO10 *, dan Pulse Sensor disambungkan ke FLORA melalui port IO12 *.

Langkah 18: Idea Lanjut

Terdapat banyak cara di mana Breathe Light dapat dilanjutkan, dan berikut adalah beberapa cadangan.

• Jadikan ia boleh dipakai: Gunakan ikat kepala atau manset jam tangan (seperti yang ini) dan gunakan benang konduktif untuk membuat semua sambungan wayar.
• Tambahkan ke kegelisahanExercise () berfungsi untuk membuat senaman pernafasan yang lebih menarik secara visual (seperti menambahkan lebih banyak warna).
• Ganti NeoPixels individu dengan NeoPixel Ring atau NeoPixel Array untuk menambah lebih banyak LED dan untuk meningkatkan keupayaan fungsi jantungRateDisplay () dan cemasExercise ().