TfCD - AmbiHeart: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Giới thiệu

Nhận thức về các chức năng quan trọng của cơ thể chúng ta có thể giúp phát hiện các vấn đề sức khỏe. Công nghệ hiện tại cung cấp các công cụ để đo Nhịp tim trong môi trường trong nước. Là một phần của khóa học chính Thiết kế Ý tưởng Nâng cao (khóa học phụ TfCD) tại Đại học Kỹ thuật Delft, chúng tôi đã tạo ra một thiết bị phản hồi sinh học.

Bạn cần gì?

1 cảm biến xung

1 đèn LED RGB

3 điện trở (220 Ohm)

Arduino Uno

Pin 9V

Breadboard

Thùng loa in 3D

Điểm mạnh

Trình bày phép đo bằng màu sáng dễ hiểu và dễ giải thích hơn so với số nguyên. Nó cũng có thể được làm cho di động. Sử dụng bộ điều khiển vi mô và breadboard nhỏ hơn sẽ cho phép tăng kích thước của vỏ máy. Mã của chúng tôi sử dụng các giá trị trung bình của nhịp tim nhưng bằng những thay đổi nhỏ trong mã, bạn có thể điều chỉnh phản hồi thành các giá trị cụ thể hơn cho nhóm tuổi và tình trạng sức khỏe của mình.

Những điểm yếu

Điểm yếu chính là độ nhạy của cảm biến nhịp tim. Phải mất một thời gian để phát hiện nhịp tim và hiển thị phản hồi mong muốn. Sự chậm trễ đó đôi khi có thể là đáng kể và có thể dẫn đến hiệu suất sai.

Bước 1: Chuẩn bị đồ điện tử

Cảm biến nhịp tim hoạt động dựa trên nguyên tắc của chụp cắt lớp vi tính. Nó đo sự thay đổi thể tích của máu qua bất kỳ cơ quan nào của cơ thể gây ra sự thay đổi cường độ ánh sáng qua cơ quan đó (một vùng mạch máu). Trong dự án này, thời gian của các xung quan trọng hơn. Lưu lượng của khối lượng máu được quyết định bởi tốc độ của nhịp tim và vì ánh sáng được hấp thụ bởi máu, các xung tín hiệu tương đương với nhịp đập của tim.

Đầu tiên, cảm biến xung phải được kết nối với Arduino để phát hiện BPM (nhịp mỗi phút). Kết nối cảm biến xung với A1. Đèn led trên bảng Arduino sẽ nhấp nháy đồng bộ với việc phát hiện BPM.

Thứ hai, đặt một đèn LED RGB cùng với 3 điện trở 220 Ohm được kết nối như thể hiện trong sơ đồ. kết nối chân Đỏ với 10, Ghim xanh với 6 và chân xanh với 9.

Bước 2: Lập trình

Sử dụng phép đo nhịp tim để tạo xung cho đèn LED ở tần số được tính toán. Nhịp tim khi nghỉ ngơi là khoảng 70 bpm đối với hầu hết mọi người. Sau khi bạn có một đèn LED hoạt động, bạn có thể sử dụng một đèn LED tắt dần khác với IBI. Nhịp tim khi nghỉ ngơi bình thường của người lớn dao động từ 60 đến 100 nhịp một phút. Bạn có thể phân loại BPM trong phạm vi này theo chủ đề kiểm tra của bạn.

Ở đây, chúng tôi muốn thử nghiệm trên những người đang nghỉ ngơi và do đó đã phân loại BPM ở trên và dưới phạm vi này thành năm loại cho phù hợp

Đáng báo động (dưới 40) - (xanh lam)

Cảnh báo (40 đến 60) - (độ dốc từ xanh lam sang xanh lục)

Tốt (60 đến 100) - (xanh lục)

Cảnh báo (100 đến 120) - (gradient từ xanh lục sang đỏ)

Đáng báo động (trên 120) - (đỏ)

Logic để phân loại BPM thành các loại này là:

nếu (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

nếu (40 <BPM <60)

R = 0

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

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

nếu (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

nếu (100 <BPM <120)

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

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

B = 0

nếu (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Bạn có thể sử dụng Ứng dụng Trình hiển thị Xử lý để xác thực cảm biến xung và xem BPM và IBI thay đổi như thế nào. Sử dụng trình hiển thị cần có các thư viện đặc biệt, nếu bạn cho rằng máy vẽ nối tiếp không hữu ích, bạn có thể sử dụng chương trình này, trong đó xử lý dữ liệu BPM thành đầu vào có thể đọc được cho Trình hiển thị.

Có một số cách để đo nhịp tim bằng cách sử dụng cảm biến xung mà không cần các thư viện tải sẵn. Chúng tôi đã sử dụng logic sau đây, được sử dụng trong một trong những ứng dụng tương tự, sử dụng năm xung để tính nhịp tim.

Năm_pusle_time = time2-time1;

Thời_ gian_đơn_vị = Năm_mục_thước / 5;

rate = 60000 / Single_pulse_time;

trong đó time1 là giá trị bộ đếm xung đầu tiên

time2 là giá trị bộ đếm xung danh sách

nhịp tim là nhịp tim cuối cùng.

Bước 3: Tạo mô hình & In 3D

Để thuận tiện cho việc đo lường và an toàn cho thiết bị điện tử, bạn nên làm một vỏ bọc. Hơn nữa nó tránh cho các linh kiện bị đoản mạch trong quá trình sử dụng. Chúng tôi đã thiết kế một hình dạng đơn giản có thể giữ được theo tính thẩm mỹ hữu cơ. Nó được chia thành hai phần: phần dưới có lỗ cho cảm biến xung và phần sườn giữ cho Arduino và breadboard, và phần trên có thanh dẫn ánh sáng để cung cấp phản hồi trực quan đẹp mắt.

Bước 4: Nguyên mẫu cơ điện

Khi bạn đã chuẩn bị sẵn các thùng loa, hãy đặt cảm biến xung vào các sườn dẫn hướng phía trước lỗ. Đảm bảo ngón tay chạm đến cảm biến và che phủ hoàn toàn bề mặt. Để nâng cao hiệu ứng của phản hồi hình ảnh, hãy phủ một lớp màng mờ đục (chúng tôi đã sử dụng lá nhôm) để che bề mặt bên trong của vỏ ngoài ở giữa. Nó sẽ hạn chế ánh sáng vào một khe hở cụ thể. Ngắt kết nối Arduino khỏi máy tính xách tay và kết nối pin hơn 5V (chúng tôi sử dụng 9V ở đây) để làm cho nó di động. Bây giờ, hãy đặt tất cả các thiết bị điện tử vào phần vỏ phía dưới và đóng lại bằng phần vỏ phía trên.

Bước 5: Kiểm tra và khắc phục sự cố

Bây giờ là lúc để kiểm tra chéo kết quả! vì cảm biến đã được đặt bên trong, ngay trước khi mở vỏ, có thể có một chút thay đổi về độ nhạy của cảm biến. Đảm bảo rằng tất cả các kết nối khác còn nguyên vẹn. Nếu nó có vẻ là sai, ở đây chúng tôi đưa ra một số trường hợp để giúp bạn giải quyết nó.

Các lỗi có thể xảy ra với đầu vào từ cảm biến hoặc đầu ra cho đèn LED RGB. Để khắc phục sự cố với cảm biến, bạn sẽ phải quan sát một số điều. Nếu cảm biến đang phát hiện BPM, sẽ có một đèn LED trên bảng (L) nhấp nháy đồng bộ với BPM của bạn. Nếu bạn không thấy nhấp nháy, hãy kiểm tra đầu cuối đầu vào trên A1. Nếu đèn trên cảm biến xung không phát sáng, bạn phải kiểm tra hai cực còn lại (5V và GND). Máy vẽ nối tiếp hoặc màn hình nối tiếp cũng có thể giúp bạn đảm bảo cảm biến hoạt động.

Nếu bạn không nhìn thấy bất kỳ ánh sáng nào trên RGB, trước tiên bạn phải kiểm tra thiết bị đầu cuối đầu vào (A1) vì mã chỉ hoạt động nếu có một BPM được phát hiện. Nếu mọi thứ từ các cảm biến có vẻ ổn, hãy tìm các mạch ngắn bị bỏ qua trên breadboard.

Bước 6: Kiểm tra người dùng

Bây giờ khi bạn có một mẫu thử nghiệm sẵn sàng, bạn có thể đo nhịp tim của mình để nhận phản hồi ánh sáng. Mặc dù nhận được thông tin về sức khỏe của bạn, bạn có thể chơi với các cảm xúc khác nhau và kiểm tra phản ứng của thiết bị. Nó cũng có thể được sử dụng như một công cụ thiền định.