Monitor Pakaian - Sambungkan Isyarat Jantung ke IoT: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Monitor Dress adalah eksperimen dalam meneliti pelbagai cara digitalisasi aktiviti jantung pemakai serta memproses data.

Tiga elektrod di dalam gaun mengukur isyarat elektrik yang mengalir ke badan pemakainya. Dorongan analog itu, yang berasal dari aktiviti otot jantung, ditukar menjadi isyarat digital. Mikrokontroler kemudian menyalakan bulatan LED di bahagian depan gaun, berkelip ungu dengan setiap degupan jantung. Pengawal mikro juga menghantar data melalui rangkaian tanpa wayar untuk kegunaan lain. Data yang dikirim melalui rangkaian tanpa wayar diambil oleh komputer, yang memantau data untuk menghidupkannya. Isyarat elektrik jantung kini kelihatan di paparan dan juga pakaian itu sendiri.

Monitor Dress mewujudkan antara muka manusia, pakaian dan komponen elektronik yang lancar - mendigitalkan dan merakam biosignal sementara kita.

Langkah 1: Gambaran Keseluruhan Reka Bentuk dan Litar

Bahagian atas gaun itu diperbuat daripada kepingan akrilik hitam dan jelas - dipotong dengan pemotong laser. Cincin NeoPixel dilekatkan di bawah bulatan akrilik yang jelas di tengahnya. Kawat berjalan di belakang bahagian atas ke jalur kain yang dilekatkan pada bahagian atas di bahagian belakang gaun. Jalur kain menyambung ke poket kecil yang memegang pengawal mikro, monitor kadar jantung dan bateri. Tiga elektrod e-tekstil dijahit ke lapisan pakaian. Wayar yang menghubungkan elektrod dan mikrokontroler berjalan di antara dua lapisan kain.

Langkah 2: Bekalan:

Bahan:

• Fabrik
• Ritsleting
• Wayar
• Panaskan Kecilkan
• 1/8 "Akrilik Hitam
• 1/8 "Akrilik Terkedu
• Cincin NeoPixel (24 LED) (Adafruit)
• Foton (Zarah)
• Monitor Denyut Jantung (Sparkfun)
• Pad Sensor Bioperubatan (Sparkfun)
• Kabel Sensor (Sparkfun)
• Fabrik Konduktif (Sparkfun atau Adafruit)
• 5 Butang Terkunci
• Lembaga Perma-Proto (Adafruit)
• Wayar Pelompat Perempuan + Lelaki
• Panaskan Kecilkan
• Bank Kuasa 5V (Amazon)

Alat:

• Gunting
• Jarum
• Benang
• Pinset
• Besi pematerian
• Pateri
• Gam Panas
• Pistol haba
• Mesin jahit
• Pemotong Laser
• Tukul
• Kertas
• Pembaris
• Pensil

Langkah 3: Photon - Kit Pembangunan Wi-Fi

Photon adalah kit pengembangan Wi-Fi yang kuat yang menghubungkan projek anda ke Internet of Things (IoT). Papannya cukup kecil, yang menjadikannya bagus untuk projek yang boleh pakai IoT.

Particle, pembuat Photon, menyediakan Lembar Data Photon yang hebat dan juga Panduan Bermula yang sangat terperinci dengan semua maklumat yang perlu anda ketahui untuk memulakan.

Cukup muat turun aplikasi Partikel pada telefon pintar anda dan ikuti arahan untuk menghubungkan Photon anda ke rangkaian Wi-Fi anda. Anda juga boleh memuat turun aplikasi Particle Dev untuk komputer anda atau memulakan pengaturcaraan menggunakan penyemak imbas anda. Kami akan kembali ke Photon pada Langkah 15.

Langkah 4: Monitor Denyut Jantung

Dalam gambar anda dapat melihat papan Monitor Denyut Jantung serta kabel sensor dengan 3 penyambung pad elektrod dan 3 pad sensor bioperubatan yang sepadan. Oleh kerana kita akan membuat elektrod kain konduktif kita sendiri untuk pakaian kita, tidak perlu menggunakan kabel dan pad sensor. Walau bagaimanapun, mereka bagus untuk membuat prototaip dan ujian.

Sebelum memulakan, saya juga mengesyorkan membaca Panduan Hook Up Monitor Denyut Jantung Sparkfun. Ia mempunyai banyak perincian tentang bagaimana Monitor Denyut Jantung berfungsi dan bagaimana elektrod perlu disusun.

Langkah 5: Potong Laser Bahagian Atas

Mula-mula saya merancang bahagian atas 2D menggunakan Illustrator yang saya potong dari lembaran akrilik hitam 1/8 "dengan pemotong laser. Oleh kerana bulatan di tengah reka bentuk akan menyala, saya memotong kelopak yang sepadan dari 1 / 8 "kepingan akrilik yang tersebar. Saya juga memotong tiga bulatan akrilik yang berlainan saiz. Kami akan merekatkan antara kelopak dan cincin NeoPixel untuk cahaya yang lebih tersebar. Jika tidak, anda akan melihat LED individu di gelang.

Langkah 6: Membentuk Akrilik

Setelah memotong akrilik, sudah tiba masanya untuk membentuknya dan memberikan bentuk 3 dimensi. Anda boleh menggunakan senapang panas, pengering rambut atau yang paling cepat berfungsi, seperti dapur gas. Berhati-hati semasa memanaskannya dan sentuh bahagian panas dengan tuala. Sebaik sahaja ia mula menjadi lentur, bentuklah seperti yang anda mahukan dan tunggu sehingga ia sejuk dan kembali pekat.

Langkah 7: Menambah Kelopak Lut

Sekarang mari lekatkan kelopak akrilik yang jelas di dalam potongan yang sesuai. Sekiranya kelopak akrilik mempunyai beberapa bekas luka bakar di tepinya, anda boleh membuangnya dengan kertas pasir. Campurkan sebilangan epoksi dua bahagian dan sapukan gam di tepi kelopak dengan teliti. Ia membantu memegang kepingan dengan beberapa pita melekit sambil meletakkannya di bahagian atas.

Langkah 8: Reka Pakaian Anda

Dalam beberapa langkah seterusnya kita akan merancang dan menjahit gaun kulit hitam.

Semasa mengerjakan fail Illustrator, saya sudah mempunyai idea kasar untuk reka bentuknya. Setelah menggayakan beberapa kain dan bahagian atas manekin, saya mengetahui corak yang betul: gaun pemegang leher dengan dua anak panah di bahagian depan dan belakang serta jahitan pinggang yang membelah, poket bateri di belakang dan ritsleting yang tidak kelihatan di dalam jahitan sebelah kiri. Sebelum memotong kain yang bagus, lebih baik menjahit pakaian dengan kain yang lebih murah (juga disebut muslin) terlebih dahulu. Itu memberi anda peluang untuk menyesuaikan corak dan membuat perubahan kecil.

Langkah 9: Jahit Pakaian

Sekarang jejak corak dan jahit pakaian sebenar. Pertama menjahit anak panah di bahagian depan dan belakang pakaian. Kemudian jahit dua bahagian depan dan dua bahagian belakang, serta lapisan, pemegang leher dan ritsleting yang tidak kelihatan. Pada akhirnya, kami akan memasang poket dan tali bateri (langkah 10 dan 11). Sekali lagi, saya menggunakan pemotong laser untuk memotong enam tali kain. Ia tidak perlu, tetapi memberi anda tepi yang sangat bersih dan lebih mudah dijahit dan lebih cepat dipotong!

Langkah 10: Pasang Poket Belakang

Potong persegi dari kain atas anda dan jahit jalur Velcro kecil di bahagian atas tepi kiri dan kanan. Lipat tepi Velcro ke atas dan jahit ke bahagian dalam petak saku. Cari kedudukan yang baik untuk poket bateri (lebih baik di bahagian atas jahitan pinggang) dan pasangkannya ke gaun. Jahit bahagian bawah poket ke gaun serta jalur Velcro yang sesuai ke kiri dan kanan.

Langkah 11: Sediakan Jalur Kain

Jalur kain di bahagian belakang digunakan untuk menyambungkan bahagian atas ke gaun dan menyembunyikan semua wayar dari poket bateri ke LED di bahagian depan. Sebelum menjahit tepi panjang, masukkan lubang pada salah satu jalur. Ini akan menjadikan pakaian kelihatan lebih bersih ketika mendorong wayar masuk dan keluar dari jalur. Kemudian terus menjahit terowong kain dan putar jalur ke dalam. Lebih senang menggunakan pinset.

Pada langkah seterusnya, masukkan tiga wayar panjang (cukup lama untuk berjalan dari poket bateri ke LED di depan) melalui jalur eyelet, mengarahkan wayar melalui lubang keluar dari terowong. Tandakan setiap wayar di kedua hujungnya dengan pita sehingga anda tahu yang mana satu. Kemudian jahit helai ke bahagian atas seperti yang ditunjukkan dalam gambar.

Langkah 12: Selesaikan Top Piece

Sekarang pasangkan salah satu daripada tiga wayar anda ke pin GND (ground), satu ke pin Input Data dan wayar terakhir ke pin +5 V (kuasa). Pastikan anda tahu wayar mana yang disolder ke pin apa kerana anda tidak dapat mengesannya kembali melalui tiub. Pateri palam wanita ke setiap tiga wayar. Jangan lupa menggunakan sedikit penyusutan haba untuk mengikat sendi pematerian yang mudah pecah. Dengan pistol panas atau gam Epoxy, ketiga-tiga bulatan akrilik susu di atas satu sama lain dan tunggu sehingga kering. Kemudian letakkan bulatan di bahagian atas kelopak akrilik dan tempelkan bersama. Setelah gam kering pusat gelang NeoPixel di atas dan sapukan gam di sekelilingnya. Jangan lupa untuk menahan wayar yang berlari di sekitar gelang di bahagian belakang sekeping.

Langkah 13: Jahit Jalur Fabrik ke Pakaian

Sekarang letakkan gaun dan bahagian atas manekin dan cari di mana anda mahu meletakkan helai. Buka jahitan dengan berhati-hati di kawasan yang ditandai serta jahitan pinggang di belakang beg bateri (lapisan dan lapisan atas). Sekarang masukkan jalur kain walaupun lapisan dan lapisan atasnya sehingga jalur keluar melalui jahitan pinggang. Sematkan helai dengan panjang yang dikehendaki di kedudukan yang betul dan tutup jahitan atas buat masa ini.

Langkah 14: Gabungkan Elektrod

Potong tiga petak dari kain konduktif. Gambar pertama menunjukkan di mana anda mesti meletakkan elektrod di dalam gaun. Saya menggunakan jahitan zig-zag menjahit kotak ke lapisan. Elektrod perlu didorong rapat ke kulit telanjang anda untuk mengambil degupan jantung anda. Jika tidak, kain konduktif tidak dapat mengambil isyarat elektrik yang mengalir ke seluruh badan anda. Sekarang pateri wayar (saya cadangkan dawai silikon fleksibel) ke dalam kancing butang. Siapkan tiga wayar secara keseluruhan, satu untuk setiap elektrod. Jahit kancing butang di belakang lapisan dengan tampalan kain konduktif - antara lapisan dan lapisan atas. Penting menggunakan benang konduktif untuk menghubungkan elektrod dengan wayar dan kemudian pada mikrokontroler. Kemudian arahkan ketiga-tiga wayar melalui pakaian sehingga keluar dari tempat terbuka di jahitan pinggang di belakang bateri. Untuk melindungi wayar sedikit lagi, saya memasukkannya ke dalam sekeping tiub kain sisa tepat di mana saya menjahitnya untuk menutup jahitan pinggang yang terbuka. Potong tiga wayar dengan panjang yang anda inginkan dan pateri wayar pelompat wanita ke setiap hujungnya. Ini perlu untuk menghubungkan elektrod dengan Hart Rate Monitor Board. Ingat bahawa penting untuk mengetahui wayar apa yang menghubungkan ke elektrod apa.

Setakat ini begitu baik. Pakaiannya sudah hampir siap.

Langkah 15: Ubah suai dan Muat Naik Kod

Sekarang mari kita kembali ke perisian dan perkakasan:

Setelah menyiapkan Photon anda dan memasang Particle Dev (langkah 3), muat turun kod monitor degupan jantung. Sekiranya anda membuka fail, anda akan melihat dua folder, satu dipanggil foton dan satu lagi dipanggil pemprosesan.

Teruskan dan buka Particle Dev dan pilih File> Open… di menu drop down. Navigasi ke folder foton anda dan klik Buka. Di sebelah kiri, klik pada WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino untuk membuka kod. Sekarang ubah bilangan LED yang ditentukan dalam kod menjadi bilangan LED yang anda gunakan dalam projek anda.

#tentukan NUM_LEDS 24

Untuk pakaian itu, saya menggunakan 24 LED. Anda juga boleh menukar nombor untuk pin lain jika anda menggunakan pin yang berbeza. Carta kecil memberikan gambaran keseluruhan. Sekiranya anda ingin menukar pin butang mod, klik pada file keys.h dan ubah nombor 6 ke pin yang anda gunakan.

#tentukan MODEBUTTON 6

Sekiranya anda mahu, anda boleh menambahkan sedikit butang tekan ke pin ini untuk beralih antara mod langsung dan beberapa data degupan jantung yang dirakam. Ini adalah ciri yang bagus untuk dimiliki jika berpakaian manekin. Setelah menyambungkan elektrod ke badan anda (pada langkah seterusnya), anda boleh membuka monitor bersiri, merakam data anda sendiri dan mengganti nombor dengan degupan jantung anda dalam failData.h yang dirakam.

Langkah 16: Pasang Perkakasan

Sebelum memasangkan semua komponen elektronik ke 'Perma-Proto Half-size Breadboard' gunakan papan roti biasa untuk menguji elektronik anda terlebih dahulu. Sambungkan monitor, butang dan LED denyut jantung ke pin foton yang ditentukan dalam kod. Pasangkan elektrod ke badan anda seperti yang ditunjukkan dalam gambar, memastikan elektrod sesuai dengan pin yang betul. Sekarang anda boleh membuka monitor bersiri foton dan mendapatkan data degupan jantung anda melalui WiFi tempatan anda.

Sekiranya anda ingin melihat rajah EKG di monitor anda, anda harus memuat turun Pemprosesan. Dalam Pemprosesan, buka lakaran di folder pemprosesan dan jalankan lakaran dengan mengklik anak panah di sudut kiri. Sekiranya semuanya disiapkan dengan betul, tetingkap akan terbuka dan anda dapat melihat aktiviti hati anda. Ia membantu bergerak sekecil mungkin dan memerlukan sedikit masa sehingga biosignal cukup stabil untuk visualisasi yang bersih. Untuk maklumat lebih lanjut dan / atau penyelesaian masalah, lihat Panduan Monitor Denyut Jantung Sparkfun. Anda mungkin perlu mengubah baris dalam lakaran yang mengandungi Serial.list () [3] dan mengubah nombor ke port mana pun monitor bersiri anda. Sekiranya anda tidak pasti nombornya, cuba 0 hingga 6.

Langkah 17: Solder Onto Perma-Proto

Untuk menyambungkan elektrod e-tekstil terpadu khas kami dengan papan, dan bukan elektrod melekit besar, pasangkan header ke setiap pin RA (lengan kanan), LA (lengan kiri) dan RL (kaki kanan) di papan.

Sekiranya semuanya berfungsi, anda boleh menyolder komponen pada papan perma-proto. Saya mulakan dengan foton, kemudian wayar diikuti oleh monitor degup jantung pada akhirnya. Daripada menyisipkan tiga wayar LED secara kekal ke papan, saya menggunakan tiga kabel jumper lelaki (Data, VCC dan GND) untuk menghubungkannya dengan wayar LED.

Bank kuasa 5V sebagai bekalan kuasa berfungsi sangat baik untuk foton kerana boleh dicas semula. Anda juga boleh menggunakannya untuk mengecas peranti elektronik lain seperti telefon pintar anda.

Langkah 18: Sambungkan Isyarat Jantung Anda ke IoT

Sekarang anda sudah bersedia dan anda boleh menghubungkan aktiviti jantung anda ke Internet of Things.

Perhatikan bahawa foton selalu disambungkan ke rangkaian tanpa wayar, jika tidak, ia tidak akan berhenti mencari dan kod anda tidak akan berjalan. Dalam kemas kini yang akan datang, saya dapat memperbaikinya supaya sambungan internet menjadi pilihan.

Sekiranya anda mempunyai pertanyaan, jangan ragu untuk bertanya. Selamat membuat.

Hadiah Kedua dalam Peraduan Pakaian DIY