Polssensor draagbaar: 10 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Projectbeschrijving

Dit project gaat over het ontwerpen en creëren van een wearable die rekening houdt met de gezondheid van de gebruiker die hem draagt.

Het doel is om te werken als een exoskelet met als functie de gebruiker te ontspannen en te kalmeren tijdens een periode van angst of stressvolle situaties door trillingen uit te zenden in de drukpunten die we op het lichaam hebben.

De vibratiemotor gaat aan terwijl de fotoplethysmografische pulssensor gedurende een bepaalde tijd een verhoogde reeks versnelde harde pulsaties ontvangt. Wanneer de hartslag afneemt, wat betekent dat de gebruiker is gekalmeerd, stoppen de trillingen.

Een korte reflectie als conclusie

Dankzij dit project hebben we een deel van de opgedane kennis kunnen toepassen in de klassikale oefeningen, waarin we werken aan verschillende elektrische circuits met behulp van verschillende sensoren en motoren in een echte case: een wearable die de gebruiker ontspant tijdens een periode van angst of stressvolle situaties.

Met dit project hebben we niet alleen het creatieve deel ontwikkeld tijdens het ontwerpen van de patroon en het naaien ervan, maar ook de technische tak, en we hebben ze allemaal samengevoegd in één enkel project.

We hebben ook de elektrische kennis in de praktijk gebracht bij het maken van het elektrische circuit op het protoboard en het overbrengen naar de LilyPad Arduino die de componenten soldeert.

Benodigdheden

Fotoplethysmografische pulssensor (analoge ingang)

De hartslagsensor is een plug-and-play hartslagsensor voor Arduino. De sensor heeft twee kanten, aan de ene kant is de LED geplaatst samen met een omgevingslichtsensor en aan de andere kant is er wat circuits. Dit is de verantwoordelijke voor de versterking en ruisonderdrukking. De LED aan de voorkant van de sensor wordt over een ader in ons menselijk lichaam geplaatst.

Deze LED straalt licht uit dat direct op de ader valt. De aderen zullen alleen bloed naar binnen laten stromen als het hart pompt, dus als we de bloedstroom volgen, kunnen we ook de hartslag volgen. Als de bloedstroom wordt gedetecteerd, zal de omgevingslichtsensor meer licht opnemen omdat ze door het bloed worden gereflecteerd. Deze kleine verandering in het ontvangen licht wordt in de loop van de tijd geanalyseerd om onze hartslag te bepalen.

Het heeft drie draden: de eerste is verbonden met de aarde van het systeem, de tweede +5V voedingsspanning en de derde is het pulserende uitgangssignaal.

In het project wordt één pulssensor gebruikt. Het wordt onder de pols geplaatst zodat het de harde pulsaties kan detecteren.

Trillingsmotor (Analoge uitgang)

Dit onderdeel is een gelijkstroommotor die trilt bij ontvangst van een signaal. Als hij het niet meer ontvangt, stopt het.

In het project worden drie vibratiemotoren gebruikt om de gebruiker te kalmeren via drie verschillende ontspanningspunten op de pols en de hand.

Arduino Uno

Arduino Uno is een open-source microcontroller en ontwikkeld bord door Arduino.cc. Het bord is uitgerust met sets van digitale en analoge input/output (I/O) pinnen. Het heeft ook 14 digitale pinnen, 6 analoge pinnen en is programmeerbaar met de Arduino IDE (Integrated Development Environment) via een type B USB-kabel.

Elektrische draad:

Elektrische draden zijn geleiders die elektriciteit van de ene plaats naar de andere overbrengen.

In het project hebben we ze gebruikt om het elektrische circuit dat op de bakelieten plaat is gelast, te verbinden met de Arduino-pinnen.

Andere materialen:

- Polsbandje

- Zwarte draad

- Zwarte kleurstof

- Kleding stof

Gereedschap:

- Lasser

- Schaar

- Naalden

- Kartonnen handetalagepop

Stap 1:

Eerst hebben we het elektrische circuit gemaakt met behulp van een protoboard, zodat we konden bepalen hoe we het circuit wilden hebben en welke componenten we wilden gebruiken.

Stap 2:

Daarna deden we het laatste circuit dat we in de mannequin zouden plaatsen door de componenten te solderen met een tinsoldeer. Het circuit zou eruit moeten zien als de bovenstaande foto.

Elke kabel moet worden aangesloten op de corresponderende poort in de Arduino Uno en het wordt aanbevolen om het elektrische deel van de bedrading af te dekken om kortsluiting te voorkomen met behulp van isolatietape.

Stap 3:

We programmeerden de code met behulp van de Arduino-software en laden deze op naar de Arduino met behulp van een USB-kabel.

//buffer om de lage frequenties te filteren #define BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

//hartslagalgoritme

#define THRESHOLD 4 //detectiedrempel unsigned long t; // laatst gedetecteerde hartslag float lastData; int laatsteBpm;

ongeldige setup() {

// initialiseer seriële communicatie met 9600 bits per seconde: Serial.begin (9600); pinMode (6, UITGANG); // verklaar de vibrator 1 pinMode (11, OUTPUT);// verklaar de vibrator 2 pinMode (9, OUTPUT);// verklaar de vibrator 3}

lege lus() {

// lees en verwerk de invoer van de sensor op analoge pin 0: float processingData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println (verwerkte gegevens); // verwijder dit commentaar om de seriële plotter te gebruiken

if (processedData > THRESHOLD) //boven deze waarde wordt beschouwd als een hartslag

{if (lastData <THRESHOLD) //de eerste keer dat we de drempel overschrijden, berekenen we de BPM {int bpm = 60000 / (millis() - t); if (abs(bpm - lastBpm) 40 && bpm < 240) { Serial.print("Nieuwe hartslag: "); Seriële.afdruk (bpm); //toon in het scherm de bpms Serial.println ("bpm");

if (bpm >= 95) { //als bpm hoger is dan 95 of 95…

analoogWrite(6, 222); //vibrator 1 trilt

analoogWrite(11, 222); // vibrator 2 trilt analogWrite (9, 222); // vibrator 3 trilt } else {//if not (bpm is lager dan 95)… analogWrite(6, 0);//vibrator 1 trilt niet analogWrite(11, 0);//vibrator 2 trilt niet analogWrite(9, 0);//vibrator 3 trilt niet } } lastBpm = bpm; t = millis(); } } lastData = verwerkteData; vertraging(10); }

float procesData (int val)

{ buf[bPos] = (float) waarde; bPos++; if (bPos >= BSIZE) { bPos = 0; } float gemiddelde = 0; for (int i = 0; i < BSIZE; i++) { gemiddeld += buf; } return (float)val - gemiddelde / (float) BSIZE; }

Stap 4:

Tijdens het ontwerpproces moesten we rekening houden met de locatie van de drukpunten in het lichaam om te weten waar de vibratiemotoren moesten worden geplaatst, en we selecteerden er drie.

Stap 5:

Om de wearable te verkrijgen, hebben we eerst de huidkleurige polsband geverfd met zwarte verf volgens de instructies van het product.

Stap 6:

Toen we het polsbandje hadden, maakten we vier gaten in de kartonnen handpop. Drie ervan zijn gemaakt om de drie vibratiemotoren te verwijderen die we in het elektrische circuit hebben gebruikt en de laatste is gemaakt om de polssensor op de pols van de mannequin te plaatsen. Daarnaast hebben we ook een klein sneetje in de polsband gedaan om deze laatste sensor zichtbaar te maken.

Stap 7:

Later maakten we nog een laatste gaatje aan de onderkant van de kartonnen hand om de USB-kabel aan te sluiten en los te koppelen van de computer naar het Arduino-bord om het circuit van stroom te voorzien. We hebben een laatste test gedaan om te controleren of alles goed werkte.

Stap 8:

Om ons product een meer aanpasbaar ontwerp te geven, hebben we een cirkel in granaatkleur getekend en gesneden waarin we vervolgens enkele lijnen hebben genaaid om de elektrische hartslagen weer te geven.

Stap 9:

Toen het zwarte polsbandje de vibratiemotoren bedekte, hebben we uiteindelijk drie kleine hartjes op de wearable gesneden en genaaid om hun locatie te weten.