TfCD - AmbiHeart: 6 Langkah (dengan Gambar)

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

Pengenalan

Kesedaran mengenai fungsi penting badan kita dapat membantu dalam mengesan masalah kesihatan. Teknologi terkini menyediakan alat untuk melakukan pengukuran Denyutan Jantung di persekitaran rumah tangga. Sebagai sebahagian daripada kursus master Reka Bentuk Konsep Lanjutan (sub-kursus TfCD) di Universiti Teknikal Delft, kami membuat peranti bio-maklum balas.

Apa yang anda perlukan?

1 Sensor nadi

1 LED RGB

3 perintang (220 Ohm)

Arduino Uno

Bateri 9V

Papan roti

Lampiran bercetak 3D

Kekuatan

Mengemukakan pengukuran dengan warna terang lebih mudah difahami dan ditafsirkan daripada angka mentah. Ia juga boleh dibuat mudah alih. Menggunakan pengawal mikro dan papan roti yang lebih kecil akan memungkinkan untuk meningkatkan ukuran kandang. Kod kami menggunakan nilai purata denyut jantung tetapi dengan perubahan kecil dalam kod anda dapat menyesuaikan maklum balas kepada nilai yang lebih spesifik untuk kumpulan umur dan keadaan kesihatan anda.

Kelemahan

Kelemahan utama adalah tindak balas sensor degup jantung. Ia memerlukan sedikit masa untuk mengesan degup jantung dan menunjukkan maklum balas yang diinginkan. Kelewatan itu kadang-kadang ketara dan boleh menyebabkan prestasi yang salah.

Langkah 1: Menyiapkan Elektronik

Sensor degupan jantung berdasarkan prinsip plethysmography foto. Ini mengukur perubahan jumlah darah melalui organ tubuh mana pun yang menyebabkan perubahan intensiti cahaya melalui organ tersebut (kawasan vaskular). Dalam projek ini, masa denyutan lebih penting. Aliran isipadu darah ditentukan oleh kadar denyutan jantung dan kerana cahaya diserap oleh darah, denyut isyarat setara dengan degupan jantung.

Pertama, sensor nadi harus disambungkan ke Arduino untuk mengesan BPM (denyutan per minit). Sambungkan sensor nadi ke A1. Papan Arduino yang dipimpin harus berkedip seiring dengan pengesanan BPM.

Kedua, letakkan LED RGB bersama dengan 3 perintang 220 Ohm yang disambungkan seperti yang ditunjukkan dalam rajah skematik. sambungkan pin Merah ke 10, pin Hijau ke 6 dan pin hijau hingga 9.

Langkah 2: Pengaturcaraan

Gunakan pengukuran degupan jantung untuk denyut LED pada frekuensi yang dikira. Denyutan jantung rehat adalah sekitar 70 bpm bagi kebanyakan orang. Selepas satu LED berfungsi, anda boleh menggunakan satu lagi yang memudar dengan IBI. Denyut jantung rehat yang normal untuk orang dewasa berkisar antara 60 hingga 100 denyutan seminit. Anda boleh mengkategorikan BPM dalam julat ini mengikut subjek ujian anda.

Di sini kami ingin menguji orang yang sedang berehat dan dengan itu mengkategorikan BPM di atas dan di bawah ini menjadi lima kategori dengan sewajarnya

Membimbangkan (bawah 40) - (biru)

Amaran (40 hingga 60) - (kecerunan dari biru ke hijau)

Bagus (60 hingga 100) - (hijau)

Amaran (100 hingga 120) - (kecerunan dari hijau ke merah)

Membimbangkan (di atas 120) - (merah)

Logik untuk mengkategorikan BPM ke dalam kategori ini adalah:

jika (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

jika (40 <BPM <60)

R = 0

G = (((BPM-40) / 20) * 255)

B = (((60-BPM) / 20) * 255)

jika (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

jika (100 <BPM <120)

R = (((BPM-100) / 20) * 255)

G = (((120-BPM) / 20) * 255)

B = 0

jika (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Anda boleh menggunakan Aplikasi Pemrosesan Visualizer untuk mengesahkan sensor nadi dan melihat bagaimana perubahan BPM dan IBI. Menggunakan visualiser memerlukan perpustakaan khas, jika anda fikir plotter bersiri tidak membantu, anda boleh memanfaatkan program ini, yang memproses data BPM menjadi input yang dapat dibaca untuk Visualizer.

Terdapat beberapa cara untuk mengukur degupan jantung menggunakan sensor nadi tanpa perpustakaan pra-muat. Kami menggunakan logik berikut, yang digunakan dalam salah satu aplikasi serupa, menggunakan lima denyutan untuk mengira degupan jantung.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time / 5;

kadar = 60000 / Single_pulse_time;

di mana time1 adalah nilai pembilang nadi pertama

time2 adalah senarai senarai nilai pulsa

kadar adalah degupan jantung akhir.

Langkah 3: Pemodelan & Cetakan 3D

Untuk keselesaan pengukuran dan keselamatan elektronik, disarankan untuk membuat penutup. Lebih-lebih lagi ia mengelakkan komponen menjadi litar pintas semasa penggunaan. Kami merancang bentuk mudah tahan yang mengikut estetika organik. Ia dibahagikan kepada dua bahagian: bawah dengan lubang untuk sensor denyut dan memegang tulang rusuk untuk Arduino dan papan roti, dan bahagian atas dengan panduan cahaya untuk memberikan maklum balas visual yang bagus.

Langkah 4: Prototaip elektro-mekanikal

Setelah penutup anda siap, letakkan sensor nadi ke tulang rusuk pemandu di hadapan lubang. Pastikan jari mencapai sensor dan menutup permukaan sepenuhnya. Untuk meningkatkan kesan maklum balas visual, tutup permukaan dalaman penutup atas dengan filem legap (kami menggunakan aluminium foil) meninggalkan bukaan di tengah. Ini akan mengekang cahaya menjadi bukaan tertentu. Putuskan sambungan Arduino dari komputer riba dan sambungkan bateri lebih daripada 5V (kami menggunakan 9V di sini) untuk menjadikannya mudah alih. Sekarang letakkan semua elektronik ke dalam penutup bawah dan tutup dengan penutup atas.

Langkah 5: Menguji dan Menyelesaikan Masalah

Sekarang masanya untuk memeriksa semula hasilnya! kerana sensor telah diletakkan di dalam, tepat sebelum bukaan penutup, mungkin ada sedikit perubahan pada kepekaan sensor. Pastikan semua sambungan lain tetap utuh. Sekiranya nampaknya ada sesuatu yang salah, di sini kami membentangkan beberapa kes untuk membantu anda menanganinya.

Kesalahan yang mungkin berlaku adalah dengan input dari sensor atau output untuk LED RGB. Untuk menyelesaikan masalah dengan sensor, ada beberapa perkara yang perlu anda perhatikan. Sekiranya sensor mengesan BPM, harus ada LED di papan (L) yang berkedip seiring dengan BPM anda. Sekiranya anda tidak melihat sekelip mata, periksa terminal input di A1. Sekiranya cahaya pada sensor nadi tidak menyala, anda harus memeriksa dua terminal lain (5V dan GND). Serial plotter atau monitor bersiri juga dapat membantu anda memastikan sensor berfungsi.

Sekiranya anda tidak melihat cahaya pada RGB, yang pertama anda harus memeriksa terminal input (A1) kerana kod hanya berfungsi jika terdapat BPM yang dikesan. Sekiranya semuanya dari sensor kelihatan baik, cari litar pintas yang terlepas pandang di papan roti.

Langkah 6: Ujian Pengguna

Sekarang apabila anda mempunyai prototaip yang sudah siap, anda dapat mengukur degupan jantung anda untuk menerima maklum balas ringan. Walaupun menerima maklumat mengenai kesihatan anda, anda dapat bermain dengan emosi yang berbeza dan memeriksa tindak balas peranti. Ini juga dapat digunakan sebagai alat meditasi.