Breathe Light Angstapparaat met hartslagmeter - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Nu de wereld steeds drukker wordt, bevindt iedereen zich in een steeds meer stressvolle omgeving. Studenten lopen een nog groter risico op stress en angst. Examens zijn bijzonder stressvolle perioden voor studenten, en smartwatches met instellingen voor ademhalingsoefeningen mogen doorgaans niet worden gebruikt tijdens examens, omdat ze ook kunnen sms'en en verbinding kunnen maken met internet.

"Breathe Light" is een simplistisch, op angst gericht apparaat dat geen internetverbinding heeft en zal worden verwelkomd in examens. Dit apparaat is niet gebruikersspecifiek, waardoor het gemakkelijk kan worden aangepast aan elke persoon die angstbeheersing nodig heeft. Door een reeks van vier NeoPixel-LED's te gebruiken, kan de gebruiker stappen volgen om ademhalingsoefeningen uit te voeren en ook zijn hartslag voor en na de oefeningen volgen om te bepalen of zijn stressniveaus dalen.

Stap 1: Benodigde materialen en gereedschappen

Materialen:

1. Adafruit Flora ($ 14,95)
2. Breadboard ($5,00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7,95)
4. Pulssensor ($ 25,00)
5. Krokodillenklemmen ($ 3,95)
6. Breadboard Jumper-draden ($ 3,95)
7. Lithium-ion-polymeerbatterij ($ 9,95)
8. 220 Ohm Weerstand ($ 6,28)
9. Drukknop ($ 5,99)
10. Diverse Lego's ($10-$40) (Opmerking: je hebt niet veel Lego's nodig)

Totale kosten: ($ 94- $ 124)

Gereedschap:

1. Arduino-software (GRATIS) - Vereist
2. Naaldtang (~ $ 6) of Cuticle Cutters (~ $ 4) - Aanbevolen
3. Soldeerset/materialen (~$11)- Optioneel

Totale kosten: ($ 15-17)

Stap 2: Voorbereiding

Voordat u aan het project begint en de bovenstaande materialen gebruikt, is het belangrijk om een goede achtergrondkennis te ontwikkelen van wat er wordt gebruikt.

Adafruit Flora

De Adafruit Flora is een kleine, eenvoudige en krachtige microcontroller die nuttig is voor zowel beginners als experts. Het is erg klein (slechts iets groter dan een kwart) en draagbaar! De afbeelding hierboven toont het pinout-diagram voor de Adafruit Flora. Voor meer informatie over de Flora, bezoek de volgende link:

learn.adafruit.com/aan de slag-met-fl…

Adafruit NeoPixels

De NeoPixels van Adafruit zijn individueel adresseerbare RGB-leds die speciaal zijn ontworpen voor wearables. De NeoPixels zijn chainable, wat betekent dat je slechts één pin-verbinding met de microcontroller nodig hebt om zoveel LED's aan te sluiten als je wilt. Ze kunnen worden gecodeerd in Arduino, maar vereisen wat oefening, onderzoek en online voorbeeldhulp om vertrouwd te raken en de NeoPixels te laten presteren zoals u dat wilt. De verschillende stappen in de volgende link zijn erg handig omdat het je informeert over hoe de NeoPixels werken en coderingstips en voorbeelden geeft met Arduino.

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

Pulssensor

De PulseSensor is een plug-and-play hartslagsensor voor Arduino om live hartslaggegevens te verzamelen voor verschillende projecten zoals deze! De bibliotheek die naar Arduino kan worden gedownload (wordt hieronder binnenkort weergegeven) heeft voorbeeldcodes om u te helpen een instant-expert te worden bij het implementeren van de PulseSensor in een project. De volgende link toont meer informatie over de PulseSensor en beschrijft voorbeelden van miniprojecten om personen op weg te helpen.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Arduino-bibliotheken

Om de code voor bepaalde functies en commando's met de Flora te laten communiceren, moeten de volgende bibliotheken voor de verschillende elektrische componenten in Arduino worden geïnstalleerd. Gebruik deze link of die in het gedeelte 'Introductie en benodigdheden' om de software te downloaden

1. PulseSensor-speeltuin

   (Opmerking: het Arduino-voorbeeldbestand "PulseSensor_BPM" was nuttig bij het maken van de code voor Breathe Light)

2. Adafruit NeoPixel-bibliotheek

   (Opmerking: het Arduino-voorbeeldbestand "Strandtest" was nuttig bij het maken van de code voor Breathe Light)

(Opmerking: voor meer hulp bij het installeren van bibliotheken, bezoek de volgende link:

GitHub

GitHub is een krachtig platform waarmee personen samen software kunnen bouwen en delen. De code die voor Breathe Light is gemaakt, wordt gedeeld via GitHub en is hier toegankelijk. Er zal ook later naar verwezen worden in de instructable onder stap 14. De hierboven genoemde Arduino-bibliotheken en voorbeelden die nodig zijn voor het project zijn ook toegankelijk via de volgende GitHub-links.

1. Pulssensor
2. NeoPixel

Bekijk deze video voor meer informatie over wat GitHub is en waarom het nuttig is.

Stap 3: Veiligheid

Bij het omgaan met een elektrisch circuit, inclusief het circuit dat u in dit project gaat maken, is het belangrijk om alle elektrische veiligheidsprotocollen te begrijpen en te volgen om uw project veilig te houden en ervoor te zorgen dat u niet geschokt wordt. In de volgende lijst worden enkele eenvoudige stappen beschreven die u moet volgen.

1. Zorg dat de Flora NIET op de computer is aangesloten bij het verplaatsen en bevestigen van draden aan het circuit.
2. Wanneer u draden of andere metalen onderdelen in het circuit aanraakt, zorg er dan voor dat de stroom is UITGESCHAKELD om te voorkomen dat er stroom door uw lichaam stroomt.
3. Houd vloeistoffen, voedsel en al het andere dat kan worden gemorst uit de buurt van uw circuit.
4. Controleer elke keer op gerafelde elektrische draden voordat u de stroom inschakelt.

WAARSCHUWING:

Dit is GEEN medisch apparaat en mag in geen enkele klinische omgeving worden gebruikt om te vertrouwen op nauwkeurige hartslagmetingen. Ga naar uw arts als u nauwkeurige hartslaggegevens wilt. Dit is gewoon een hulpmiddel om mensen te helpen stress te verlichten en mag niet worden gebruikt om een aandoening te diagnosticeren.

Stap 4: Hints en tips

Hieronder vindt u enkele hints en tips om in gedachten te houden terwijl u Breathe Light bouwt.

Strategieën voor probleemoplossing

1. Als de code niet goed werkt, splits dan de verschillende functies/secties van de code op en test die om te bepalen waar het probleem zit.
2. Voordat u met de code en het project begint, gebruikt u voorbeeldcodes in de Arduino-bibliotheken voor de PulseSensor en NeoPixels om ervoor te zorgen dat de apparaten correct werken.
3. Zorg ervoor dat de PulseSensor een stevige en veilige verbinding heeft voordat u gegevens verzamelt om mogelijke bewegingsartefacten te verwijderen.
4. Gebruik bij het bedraden dezelfde gekleurde draden bij het aansluiten op dezelfde poorten om verwarring te voorkomen.
5. Gebruik kleine startkabels om de draden vast te zetten, zodat ze de verbinding niet verliezen wanneer het apparaat beweegt.
6. Als u toegang heeft tot een soldeerbout, overweeg dan om deze te gebruiken om draadverbindingen te beveiligen die mogelijk niet goed werken.

Inzichten

• Om tijd te besparen, kunt u testen met krokodillenklemmen voor prototyping voordat u draden gebruikt.

• Om tijd en frustratie te besparen, strek je de draden strak om een solide en constante verbinding te maken met elke NeoPixel.

  De Lego's zijn ook erg handig bij het vastzetten van de Flora en het batterijpakket

Stap 5: Montage deel 1a

Begin met het gebruik van een krokodillenklem om de #6-poort op de FLORA aan te sluiten. Gebruik vervolgens een andere krokodillenklem om de GND-poort aan te sluiten. Doe hetzelfde met de VBATT-poort op de FLORA.

Stap 6: Montage deel 1b

Sluit nu de krokodillenklem die is aangesloten op poort 6 aan op de naar binnen gerichte pijl op de NeoPixel. Sluit de GND-poortclip aan op de (-) op de NeoPixel en de VBATT-poortclip op de (+) op de NeoPixel.

We hebben deze opstelling gebruikt om elke NeoPixel te testen om te zien of deze werkte met behulp van de instructies van de NeoPixel Adafruit-pagina.

Stap 7: Montage deel 2

Zodra je hebt bevestigd dat elk van de NeoPixels functioneel is, kun je beginnen met het bouwen van de Breathe Light!

Begin met het aansluiten van draden op de FLORA op de VBATT, #12, #6, GND en #10. Kies kleuren die overeenkomen met elk van de poorten om verwarring te voorkomen. We zullen ze in de volgende stappen verbinden met het breadboard.

Stap 8: Montage deel 3

Vervolgens zullen we beginnen met het maken van de ketting van NeoPixels. Net als in de eerste stap zullen we uiteindelijk de (+) verbinden met de VBATT-poort, de (-) met de GND-poort, en de pijlen geven de richting van de signaalstroom aan in de lijn van NeoPixels. Ik begon met de laatste en werkte me omhoog.

Voeg eerst de draden toe aan de NeoPixels in de bijbehorende kleuren. Op de afbeelding kun je zien dat we wit gebruikten voor VBATT, groen voor GND en geel voor het signaal dat van poort #6 komt. Gebruik de punttang om de draad echt om de kleine gaatjes te wikkelen. Je kunt ook een nagelriemknipper gebruiken als je geen punttang bij de hand hebt.

(De kleine rode draden op de achtergrond worden in de volgende stappen uitgelegd. Maak je daar voorlopig geen zorgen over.)

Stap 9: Montage deel 4

Voeg net als de eerste draden toe aan de andere NeoPixels. Zorg ervoor dat de pijllijn van poort #6 op de FLORA naar de onderkant van de ketting wijst.

Sluit vervolgens elk van de witte draden aan op de (+) pinnen op het breadboard en de groene draden op de (-) pinnen op het breadboard. Zorg ervoor dat de verbindingen enige spanning hebben om de draden vast te zetten.

Stap 10: Montagedeel 5

Sluit nu de groene draad van de GND aan op de bovenkant van de (-) pinnen. Sluit de witte draad van de VBATT-poort aan op de (+) pinnen op het breadboard en sluit de #6 gele draad aan op het begin van uw NeoPixel-keten.

De paarse draad en de rode draad worden later aangesloten.

(De rode draden aan de onderkant zorgen voor spanning tussen de gele signaaldraden tussen de NeoPixels, maar je hebt ze misschien niet nodig, afhankelijk van hoe strak de verbindingen zijn)

Stap 11: Montagedeel 6

Vervolgens verbinden we de knop met ons breadboard. Hiermee beginnen de hartslagmetingen en angstademhalingsoefeningen!

Plaats de knop zoals op de afbeelding te zien is. Gebruik vervolgens een witte draad om de pin van de bovenste knop met de (+) te verbinden. Plaats de 220 ohm weerstand tussen de onderste pin aan dezelfde kant en de (-) pins. Sluit ten slotte de rode draad #10 aan op de knoppen rechtsonder.

Stap 12: Montage Stap 7

Nu gaan we de hartslagsensor aansluiten! Sluit de rode sensordraad aan op de (+) pinnen op het breadboard en de zwarte sensordraad op de (-) pinnen. Plaats vervolgens de paarse sensordraad en de paarse draad die uit de #12-poort komt in dezelfde rij om ze aan te sluiten.

Stap 13: Montage Stap 8

Bouw met diverse lego's een platform voor de FLORA om op te zitten en een kleine holte voor het lithiumbatterijpakket. Zorg ervoor dat er enige spanning op de FLORA staat zodat de gele draden goed aansluiten. Om dit te doen, hebben we de gele Lego's gebruikt die op de bovenstaande afbeelding te zien zijn.

Het Lego-platform zal in grootte variëren, afhankelijk van de grootte van je breadboard, maar zorg ervoor dat de FLORA plat kan zitten, dat er enige spanning is met de gele signaaldraden en dat er een holte is om het batterijpakket te plaatsen.

Stap 14: Montage Stap 9

Om de montage te voltooien, voegt u het Lego-platform met de FLORA naast het breadboard toe. Sluit het accupack aan op de FLORA.

Stap 15: Montage Stap 10: Upload de code en voltooi de montage

De laatste stap is het uploaden van deze code naar Breathe Light. Nadat de code is geüpload, zou de Breathe Light draagbaar moeten werken wanneer de AAN-schakelaar in het midden van de FLORA!

Hoe code van GitHub naar Flora te krijgen

1. Gebruik de bovenstaande link om naar de GitHub-website te gaan.

2. Klik op "Klonen of Downloaden"

   Klik op "ZIP downloaden"

3. Sla het gedownloade zip-bestand op de gewenste locatie op uw computer op.
4. Open het bestand "Breathe_Light_V3.0" in Arduino.
5. Ga onder "Tools" op de bovenste Arduino-balk naar "Board:" en selecteer "Adafruit Flora"
6. Klik ten slotte (met de Flora aangesloten op uw computer) op "Uploaden" (de pijl naar rechts bovenaan uw scherm)

Nadat de bovenstaande stappen zijn voltooid, moet de code worden geüpload naar de Flora. De Flora kan losgekoppeld worden van de computer en Breathe Light is klaar voor gebruik!

Stap 16: Montage Stap 11: Code Uitleg

Dit is wat de code doet:

Ten eerste verzamelt de code de initiële hartslag van de proefpersoon met behulp van een PulseSensor en geeft deze weer via vier afzonderlijke NeoPixels die in een lijn staan. Op basis van welke hartslag wordt gedetecteerd, wordt een bepaalde reeks LED's/kleuren weergegeven. Als de hartslag bijvoorbeeld 76 is, zijn er 3 NeoPixels die blauw oplichten. Deze kleuren/drempels worden via een sticker op het toestel (zie hierboven) aan de proefpersoon meegegeven, zodat hij weet wat zijn hartslag is.

Vervolgens, nadat de hartslag is gedetecteerd, ondergaat het een angstoefening die helpt bij diep, langzaam in- en uitademen. Aan het begin van deze oefening zijn alle vier de LED's groen. Naarmate de oefening vordert, worden de LED's één voor één blauw, wat overeenkomt met wanneer de proefpersoon moet inademen. Nadat alle vier de LED's branden, moet de proefpersoon zijn adem inhouden en als de LED's weer groen worden, kunnen ze langzaam uitademen. Nadat de angstoefening is uitgevoerd, zal de code opnieuw de hartslag van de persoon detecteren en weergeven om te bepalen of ze in staat waren om te kalmeren.

Stap 17: Schakelschema

Dit schakelschema is gemaakt in EAGLE. Alles binnen de grote rechthoek is de Adafruit FLORA-microprocessor. Het heeft veel details, maar als geheel bevindt het zich binnen de rechthoek. Alle componenten die we aan de FLORA hebben toegevoegd, bevinden zich onder de grote rechthoek.

De 4 Neopixels zijn aangesloten op de D6* FLORA-uitgang. De knop is aangesloten op de IO10* en de pulssensor is aangesloten op de FLORA via de IO12*-poort.

Stap 18: Verdere ideeën

Er zijn veel manieren waarop Breathe Light verder kan worden gebracht, en hier zijn een paar suggesties.

• Maak het draagbaar: gebruik een hoofdband of horlogemanchet (zoals deze) en gebruik geleidende draad om alle draadverbindingen te maken.
• Voeg toe aan de functie angstoefening () om een visueel aantrekkelijkere ademhalingsoefening te maken (zoals het toevoegen van meer kleuren).
• Vervang de afzonderlijke NeoPixels door een NeoPixel Ring of een NeoPixel Array om meer LED's toe te voegen en om de mogelijkheden van zowel de functies heartRateDisplay() als fearExercise() te vergroten.