Hít thở thiết bị chống lo âu nhẹ với máy theo dõi nhịp tim: 18 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Với thế giới ngày càng bận rộn, mọi người đều ở trong một môi trường ngày càng căng thẳng cao. Sinh viên đại học thậm chí có nguy cơ bị căng thẳng và lo lắng cao hơn. Kỳ thi đặc biệt là giai đoạn căng thẳng cao đối với học sinh và đồng hồ thông minh có cài đặt bài tập thở thường không được phép sử dụng trong các kỳ thi vì chúng cũng có thể nhắn tin và kết nối với internet.

"Breathe Light" là một thiết bị đơn giản lấy sự lo lắng làm trung tâm, không có kết nối internet và sẽ được hoan nghênh trong các kỳ thi. Thiết bị này không dành riêng cho người dùng nên thiết bị này có thể dễ dàng điều chỉnh cho phù hợp với bất kỳ người nào cần kiểm soát lo lắng. Bằng cách sử dụng một loạt bốn đèn LED NeoPixel, người dùng sẽ có thể làm theo các bước để thực hiện các bài tập thở và cũng có thể theo dõi nhịp tim của họ trước và sau khi thực hiện các bài tập để xác định xem mức độ căng thẳng của họ có giảm hay không.

Bước 1: Vật liệu và dụng cụ cần thiết

Vật liệu:

1. Adafruit Flora ($ 14,95)
2. Breadboard ($ 5,00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7,95)
4. PulseSensor ($ 25,00)
5. Alligator Clips ($ 3,95)
6. Dây Breadboard Jumper ($ 3,95)
7. Pin Lithium-Ion Polymer ($ 9,95)
8. Điện trở 220 Ohm ($ 6,28)
9. Nút nhấn ($ 5,99)
10. Các loại Lego ($ 10- $ 40) (Lưu ý: Bạn không cần nhiều Lego)

Tổng chi phí: ($ 94- $ 124)

Công cụ:

1. Phần mềm Arduino (MIỄN PHÍ) - Bắt buộc
2. Kìm mũi kim (~ $ 6) hoặc Kìm cắt lớp biểu bì (~ $ 4) - Đề xuất
3. Bộ dụng cụ / Vật liệu hàn (~ $ 11) - Tùy chọn

Tổng chi phí: ($ 15-17)

Bước 2: Chuẩn bị

Trước khi bắt đầu dự án và sử dụng các tài liệu trên, điều quan trọng là phải phát triển kiến thức nền tảng tốt về những gì đang được sử dụng.

Adafruit Flora

Adafruit Flora là một bộ vi điều khiển nhỏ, đơn giản và mạnh mẽ, hữu ích cho cả người mới bắt đầu và chuyên gia. Nó rất nhỏ (chỉ lớn hơn một phần tư một chút) và có thể đeo được! Hình ảnh trên cho thấy sơ đồ sơ đồ chân của Adafruit Flora. Để tìm hiểu thêm thông tin về Flora, hãy truy cập liên kết sau:

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

Adafruit NeoPixels

NeoPixels của Adafruit là đèn LED RGB có thể định địa chỉ riêng biệt được thiết kế dành riêng cho các thiết bị đeo được. NeoPixels có thể điều khiển được, có nghĩa là bạn chỉ cần kết nối một chân với bộ vi điều khiển để kết nối nhiều đèn LED như mong muốn. Chúng có thể được mã hóa trong Arduino, nhưng yêu cầu một số trợ giúp thực hành, nghiên cứu và làm ví dụ trực tuyến để trở nên quen thuộc và để NeoPixels hoạt động như bạn muốn. Các bước khác nhau trong liên kết sau đây rất hữu ích vì nó thông báo cho bạn về cách hoạt động của NeoPixels và đưa ra các mẹo và ví dụ về mã hóa với Arduino.

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

PulseSensor

PulseSensor là một cảm biến nhịp tim cắm và chạy cho Arduino để thu thập dữ liệu nhịp tim trực tiếp cho nhiều dự án như dự án này! Thư viện có thể được tải xuống Arduino (sẽ được hiển thị ngay bên dưới) có các mã ví dụ để giúp bạn trở thành chuyên gia tức thì trong việc triển khai PulseSensor vào một dự án. Liên kết sau đây hiển thị thêm thông tin cho PulseSensor và mô tả các dự án nhỏ mẫu để giúp mọi người bắt đầu.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Thư viện Arduino

Để mã giao tiếp với Flora cho các chức năng và lệnh nhất định, các thư viện sau đây phải được cài đặt vào Arduino cho các thành phần điện khác nhau. Sử dụng liên kết này hoặc liên kết trong phần 'Giới thiệu và Nguồn cung cấp' để tải xuống phần mềm

1. Sân chơi PulseSensor

   (Lưu ý: Tệp Arduino mẫu "PulseSensor_BPM" rất hữu ích trong việc tạo mã cho Breathe Light)

2. Thư viện Adafruit NeoPixel

   (Lưu ý: Tệp Arduino mẫu "Strandtest" rất hữu ích trong việc tạo mã cho Breathe Light)

(Lưu ý: Để được trợ giúp thêm về cách cài đặt thư viện, hãy truy cập liên kết sau:

GitHub

GitHub là một nền tảng mạnh mẽ cho phép mọi người cùng nhau xây dựng và chia sẻ phần mềm. Mã được tạo cho Breathe Light được chia sẻ thông qua GitHub và bạn có thể truy cập tại đây. Nó cũng sẽ được tham chiếu sau trong hướng dẫn ở Bước 14. Các thư viện Arduino và các ví dụ được đề cập ở trên cần thiết cho dự án cũng có thể được truy cập thông qua các liên kết GitHub sau đây.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

Để biết thêm thông tin về GitHub là gì và tại sao nó hữu ích, hãy xem video này.

Bước 3: An toàn

Khi xử lý bất kỳ mạch điện nào, bao gồm cả mạch điện mà bạn sẽ tạo trong dự án này, điều quan trọng là phải hiểu và tuân theo tất cả các quy trình an toàn điện để giữ cho dự án của bạn an toàn và đảm bảo rằng bạn không bị điện giật. Danh sách sau đây trình bày chi tiết một số bước đơn giản để làm theo.

1. KHÔNG cắm Flora vào máy tính khi di chuyển và gắn dây vào mạch.
2. Khi chạm vào dây dẫn hoặc các thành phần kim loại khác trong mạch, hãy đảm bảo rằng nguồn điện TẮT để tránh bất kỳ dòng điện nào chạy qua cơ thể bạn.
3. Giữ chất lỏng, thức ăn và bất cứ thứ gì khác có thể bị đổ ra xa mạch điện của bạn.
4. Kiểm tra dây điện bị sờn mỗi lần trước khi bật nguồn.

CẢNH BÁO:

Đây KHÔNG phải là một thiết bị y tế và không được sử dụng trong bất kỳ cơ sở y tế nào để dựa vào các phép đo nhịp tim chính xác. Hãy đến gặp bác sĩ nếu bạn muốn có dữ liệu nhịp tim chính xác. Đây chỉ đơn giản là một công cụ giúp mọi người giải tỏa căng thẳng và không nên được sử dụng để chẩn đoán bất kỳ tình trạng nào.

Bước 4: Gợi ý và Mẹo

Dưới đây là một số gợi ý và mẹo cần ghi nhớ khi bạn đang xây dựng Breathe Light.

Chiến lược gỡ rối

1. Nếu mã không hoạt động bình thường, hãy chia nhỏ các chức năng / phần mã khác nhau và kiểm tra chúng để xác định vấn đề nằm ở đâu.
2. Trước khi bắt đầu với mã và dự án, hãy sử dụng các mã ví dụ được cung cấp trong Thư viện Arduino cho PulseSensor và NeoPixels để đảm bảo rằng các thiết bị hoạt động bình thường.
3. Đảm bảo rằng PulseSensor có kết nối chặt chẽ và an toàn trước khi thu thập dữ liệu để loại bỏ hiện vật chuyển động tiềm ẩn.
4. Khi đấu dây, hãy sử dụng dây cùng màu khi kết nối với các cổng giống nhau để tránh nhầm lẫn.
5. Sử dụng dây cáp nhỏ để cố định dây xuống để chúng không bị mất kết nối khi thiết bị di chuyển.
6. Nếu bạn có quyền sử dụng mỏ hàn, hãy cân nhắc sử dụng nó để bảo vệ các kết nối dây có thể không hoạt động tốt.

Thông tin chi tiết

• Để tiết kiệm thời gian, hãy kiểm tra bằng kẹp cá sấu để tạo mẫu trước khi sử dụng dây.

• Để tiết kiệm thời gian và sự thất vọng, hãy kéo căng dây để tạo kết nối liên tục và chắc chắn với mỗi NeoPixel.

  Lego cũng rất hữu ích trong việc bảo vệ Hệ thực vật và bộ pin

Bước 5: Lắp ráp Phần 1a

Bắt đầu bằng cách sử dụng kẹp cá sấu để kết nối cổng số 6 trên FLORA. Sau đó, sử dụng một kẹp cá sấu khác để kết nối cổng GND. Làm tương tự với cổng VBATT trên FLORA.

Bước 6: Lắp ráp Phần 1b

Bây giờ, kết nối kẹp cá sấu được kết nối với cổng 6 vào mũi tên hướng vào trong trên NeoPixel. Kết nối kẹp cổng GND với (-) trên NeoPixel và kẹp cổng VBATT với (+) trên NeoPixel.

Chúng tôi đã sử dụng thiết lập này để kiểm tra từng NeoPixel để xem nó có hoạt động hay không bằng cách sử dụng hướng dẫn từ trang NeoPixel Adafruit.

Bước 7: Lắp ráp Phần 2

Khi bạn đã xác nhận từng NeoPixel đều hoạt động, bạn có thể bắt đầu xây dựng Đèn thở!

Bắt đầu bằng cách kết nối dây với FLORA trên VBATT, # 12, # 6, GND và # 10. Để tránh nhầm lẫn, hãy chọn màu tương ứng với từng cổng. Chúng tôi sẽ kết nối chúng với breadboard trong các bước tiếp theo.

Bước 8: Lắp ráp Phần 3

Tiếp theo, chúng tôi sẽ bắt đầu tạo chuỗi NeoPixels. Giống như trong bước đầu tiên, cuối cùng chúng ta sẽ kết nối (+) với cổng VBATT, (-) với cổng GND và các mũi tên sẽ hiển thị hướng của luồng tín hiệu trong dòng của NeoPixels. Tôi bắt đầu với cái cuối cùng và làm việc theo cách của tôi.

Đầu tiên, chỉ cần thêm dây vào NeoPixels với các màu tương ứng. Trong hình, bạn có thể thấy chúng tôi đã sử dụng màu trắng cho VBATT, màu xanh lá cây cho GND và màu vàng cho tín hiệu đến từ cổng số 6. Dùng kìm bấm kim mũi thật quấn dây quanh các lỗ nhỏ. Bạn cũng có thể sử dụng máy cắt lớp biểu bì nếu bạn không có sẵn kìm mũi kim.

(Các dây nhỏ màu đỏ ở nền sẽ được giải thích trong các bước tiếp theo. Đừng lo lắng về chúng ngay bây giờ.)

Bước 9: Lắp ráp Phần 4

Thêm dây vào NeoPixels khác giống như cái đầu tiên. Đảm bảo rằng dòng mũi tên hướng từ cổng số 6 trên FLORA đến cuối chuỗi.

Sau đó, kết nối từng dây màu trắng với chân (+) trên breadboard và dây màu xanh lá cây với chân (-) trên breadboard. Đảm bảo rằng các kết nối có độ căng để cố định dây.

Bước 10: Lắp ráp Phần 5

Bây giờ, kết nối dây màu xanh lá cây từ GND với đầu của các chân (-). Kết nối dây màu trắng từ cổng VBATT với các chân (+) trên bảng mạch bánh mì và kết nối dây màu vàng số 6 với đầu chuỗi NeoPixel của bạn.

Dây màu tím và dây màu đỏ sẽ được nối sau.

(Các dây màu đỏ gần phía dưới giúp tạo ra lực căng giữa các dây tín hiệu màu vàng ở giữa các NeoPixels, nhưng bạn có thể không cần chúng tùy thuộc vào độ chặt của các kết nối)

Bước 11: Lắp ráp Phần 6

Tiếp theo, chúng tôi sẽ kết nối nút với breadboard của chúng tôi. Điều này sẽ bắt đầu các phép đo nhịp tim và bài tập thở lo lắng!

Đặt nút như trong hình. Sau đó, sử dụng một sợi dây màu trắng để kết nối chốt của nút trên cùng với dấu (+). Đặt điện trở 220 ohm giữa chân dưới cùng phía và chân (-). Cuối cùng, kết nối dây màu đỏ số 10 với chốt nút dưới cùng bên phải.

Bước 12: Lắp ráp Bước 7

Bây giờ, chúng ta sẽ kết nối Cảm biến Xung! Kết nối dây cảm biến màu đỏ với chân (+) trên breadboard và dây cảm biến màu đen với chân (-). Tiếp theo, đặt dây cảm biến màu tím và dây màu tím đến từ cổng số 12 trên cùng một hàng để kết nối chúng.

Bước 13: Lắp ráp Bước 8

Với các loại Legos, hãy xây dựng một bệ để FLORA ngồi và một khoang nhỏ cho bộ pin lithium. Đảm bảo FLORA có một số lực căng để các dây màu vàng kết nối đúng cách. Để làm điều này, chúng tôi đã sử dụng Legos màu vàng trong hình trên.

Nền tảng Lego sẽ có kích thước khác nhau tùy thuộc vào kích thước của breadboard của bạn, nhưng hãy đảm bảo FLORA có thể nằm bằng phẳng, có một số lực căng với các dây tín hiệu màu vàng và có một khoang để lắp bộ pin.

Bước 14: Lắp ráp Bước 9

Để hoàn tất quá trình lắp ráp, hãy thêm nền tảng Lego với FLORA bên cạnh breadboard. Kết nối bộ pin với FLORA.

Bước 15: Lắp ráp Bước 10: Tải lên mã và kết thúc quá trình lắp ráp

Bước cuối cùng là tải mã này lên Breathe Light. Sau khi mã được tải lên, Đèn thở sẽ hoạt động linh hoạt khi công tắc BẬT được kích hoạt ở giữa FLORA!

Cách nhận mã từ GitHub sang Flora

1. Sử dụng liên kết ở trên để truy cập trang web GitHub.

2. Nhấp vào "Sao chép hoặc Tải xuống"

   Nhấp vào "Tải xuống ZIP"

3. Lưu tệp zip đã tải xuống vào vị trí mong muốn trên máy tính của bạn.
4. Mở tệp "Breathe_Light_V3.0" trong Arduino.
5. Trong "Công cụ" trên thanh Arduino trên cùng, đi tới "Bảng:" và chọn "Adafruit Flora"
6. Cuối cùng (với Flora được cắm vào máy tính của bạn), nhấp vào "Tải lên" (Mũi tên bên phải ở đầu màn hình của bạn)

Sau khi hoàn thành các bước trên, mã sẽ được tải lên Flora. Flora có thể được ngắt kết nối khỏi máy tính và Breathe Light đã sẵn sàng để sử dụng!

Bước 16: Lắp ráp Bước 11: Giải thích mã

Đây là những gì mã làm:

Đầu tiên, mã thu thập nhịp tim ban đầu của đối tượng bằng cách sử dụng PulseSensor và hiển thị nó thông qua bốn NeoPixels riêng lẻ nằm trên một dòng. Dựa trên nhịp tim được phát hiện, một loạt đèn LED / màu nhất định sẽ được hiển thị. Ví dụ: nếu nhịp tim là 76, sẽ có 3 NeoPixel sáng lên màu xanh lam. Những màu sắc / ngưỡng này được cung cấp cho đối tượng thông qua một nhãn dán trên thiết bị (nhìn thấy ở trên) để họ biết nhịp tim của họ là bao nhiêu.

Sau đó, sau khi nhịp tim được phát hiện, nó sẽ trải qua một bài tập lo lắng để hỗ trợ quá trình hít vào và thở ra sâu, chậm. Khi bắt đầu bài tập này, tất cả bốn đèn LED đều có màu xanh lá cây. Khi bài tập tiếp tục, các đèn LED lần lượt chuyển sang màu xanh lam tương ứng với thời điểm đối tượng hít vào. Sau khi tất cả bốn đèn LED đều sáng, đối tượng phải nín thở và khi đèn LED chuyển sang màu xanh lục, họ có thể từ từ thở ra. Sau khi thực hiện bài tập lo âu, mã sẽ phát hiện và hiển thị lại nhịp tim của người đó để xác định xem họ có thể bình tĩnh lại hay không.

Bước 17: Sơ đồ mạch

Sơ đồ mạch này được tạo trong EAGLE. Mọi thứ bên trong hình chữ nhật lớn là bộ vi xử lý Adafruit FLORA. Nó có rất nhiều chi tiết, nhưng về tổng thể, nó được chứa trong hình chữ nhật. Tất cả các thành phần chúng tôi đã thêm vào FLORA đều nằm dưới hình chữ nhật lớn.

Có thể thấy 4 Neopixel được kết nối với đầu ra D6 * FLORA. Nút được kết nối với IO10 * và Cảm biến xung được kết nối với FLORA thông qua cổng IO12 *.

Bước 18: Ý tưởng bổ sung

Có nhiều cách có thể được thực hiện xa hơn Breathe Light, và đây là một vài gợi ý.

• Làm cho nó có thể đeo được: Sử dụng băng đô hoặc vòng bít đồng hồ (chẳng hạn như vòng bít này) và sử dụng sợi dẫn điện để tạo tất cả các kết nối dây.
• Thêm vào hàm lo lắng () để tạo ra một bài tập thở hấp dẫn về mặt thị giác hơn (chẳng hạn như thêm nhiều màu sắc hơn).
• Thay thế các NeoPixel riêng lẻ bằng Vòng NeoPixel hoặc Mảng NeoPixel để thêm nhiều đèn LED hơn và để tăng khả năng của cả hàm heartRateDisplay () và lo lắngExercise ().