Respireu el dispositiu d’ansietat lleugera amb monitor de ritme cardíac: 18 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Amb el món cada vegada més ocupat, tothom es troba en un entorn cada vegada més estrès. Els estudiants universitaris tenen un risc encara més gran d’estrès i ansietat. Els exàmens són especialment períodes d’alta tensió per als estudiants, i els rellotges intel·ligents amb exercicis de respiració normalment no es poden utilitzar durant els exàmens, ja que també poden enviar missatges de text i connectar-se a Internet.

"Breathe Light" és un dispositiu simplista centrat en l'ansietat que no té connectivitat a Internet i que serà ben rebut als exàmens. Aquest dispositiu no és específic per a l'usuari, cosa que permet adaptar-lo fàcilment a qualsevol persona que necessiti control d'ansietat. Mitjançant l’ús d’una sèrie de quatre LEDs NeoPixel, l’usuari podrà seguir els passos per realitzar exercicis de respiració i fer un seguiment de la freqüència cardíaca abans i després dels exercicis per determinar si els seus nivells d’estrès disminueixen.

Pas 1: materials i eines necessaris

Materials:

1. Flora d'Adafruit (14,95 dòlars)
2. Taula de pa (5,00 $)
3. Adafruit NeoPixels (4) (7,95 dòlars)
4. PulseSensor (25,00 dòlars)
5. Clips de cocodril (3,95 $)
6. Cables de pont de tauler de pa (3,95 dòlars)
7. Bateria de polímer de ions de liti (9,95 dòlars)
8. Resistència de 220 ohms (6,28 dòlars)
9. Polsador (5,99 dòlars)
10. Llegis variats (entre 10 i 40 dòlars) (Nota: no necessiteu molts Lego)

Cost total: ($ 94- $ 124)

Eines:

1. Programari Arduino (GRATU)T): obligatori
2. Alicates per al nas (~ 6 dòlars) o talladores de cutícules (~ 4 dòlars): es recomana
3. Kit de soldadura / materials (~ 11 dòlars) - Opcional

Cost total: (15-17 dòlars)

Pas 2: Preparació

Abans de començar el projecte i utilitzar els materials anteriors, és important desenvolupar un bon coneixement de fons del que s’utilitza.

Flora Adafruit

Adafruit Flora és un microcontrolador petit, senzill i potent que és útil tant per a principiants com per a experts. És molt petit (només una mica més gran que un quart) i es pot portar. A la imatge superior es mostra el diagrama de fixació de l’Adafruit Flora. Per obtenir més informació sobre la flora, visiteu el següent enllaç:

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

Adafruit NeoPixels

Els NeoPixels d’Adafruit són LEDs RGB adreçables de manera individual que estan dissenyats específicament per a dispositius portàtils. Els NeoPixels es poden encadenar, és a dir, que només necessiteu una connexió de pin al microcontrolador per connectar tants LED com desitgeu. Es poden codificar a Arduino, però requereixen una mica de pràctica, investigació i ajuda en línia per familiaritzar-se i aconseguir que els NeoPixels funcionin com vulgueu. Els diferents passos del següent enllaç són molt útils, ja que us informen sobre el funcionament dels NeoPixels i us donen consells i exemples de codificació amb Arduino.

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

PulseSensor

El PulseSensor és un sensor de freqüència cardíaca plug and play per Arduino per recollir dades de freqüència cardíaca en directe per a una varietat de projectes com aquest. La biblioteca que es pot descarregar a Arduino (es mostrarà a continuació en breu) té exemples de codis per ajudar-vos a convertir-vos en un expert instantani amb la implementació de PulseSensor en un projecte. El següent enllaç mostra més informació per al PulseSensor i descriu exemples de mini-projectes per iniciar les persones.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Biblioteques Arduino

Per tal que el codi es pugui comunicar amb la Flora per a determinades funcions i ordres, cal instal·lar les biblioteques següents a Arduino per als diferents components elèctrics. Utilitzeu aquest enllaç o el de la secció "Introducció i subministraments" per descarregar el programari

1. Parc infantil PulseSensor

   (Nota: l'exemple del fitxer Arduino "PulseSensor_BPM" va ser útil per crear el codi de Breathe Light)

2. Biblioteca Adafruit NeoPixel

   (Nota: l'exemple del fitxer Arduino "Strandtest" va ser útil per crear el codi per a Breathe Light)

(Nota: per obtenir més ajuda sobre la instal·lació de biblioteques, visiteu el següent enllaç:

GitHub

GitHub és una poderosa plataforma que permet a les persones construir i compartir programari junts. El codi creat per Breathe Light es comparteix a través de GitHub i es pot accedir aquí. També es farà referència més endavant a la instrucció del pas 14. Les biblioteques Arduino i els exemples esmentats anteriorment que són necessaris per al projecte també es poden accedir a través dels següents enllaços de GitHub.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

Per obtenir més informació sobre què és GitHub i per què és útil, mireu aquest vídeo.

Pas 3: seguretat

Quan es tracta de qualsevol circuit elèctric, inclòs el que crearà en aquest projecte, és important entendre i seguir tots els protocols de seguretat elèctrica per mantenir el projecte segur i assegurar-se que no us sorprengui. A la llista següent es detallen alguns senzills passos a seguir.

1. NO tingueu la Flora endollada a l’ordinador quan us moveu i connecteu cables al circuit.
2. Quan toqueu cables o altres components metàl·lics del circuit, assegureu-vos que l’alimentació estigui apagada per evitar que hi circuli corrent pel cos.
3. Mantingueu líquids, aliments i qualsevol altra cosa que es pugui vessar del circuit.
4. Comproveu si hi ha cables elèctrics desgastats cada vegada abans d’engegar l’alimentació.

AVÍS:

NO és un dispositiu mèdic i no s’ha d’utilitzar en cap entorn clínic per confiar en mesures precises de la freqüència cardíaca. Aneu al vostre metge si voleu obtenir dades exactes de la freqüència cardíaca. Aquesta és simplement una eina per ajudar les persones a alleujar l’estrès i no s’ha d’utilitzar per diagnosticar cap afecció.

Pas 4: consells i consells

A continuació es presenten alguns consells i consells que cal tenir en compte a l’hora de construir Breathe Light.

Estratègies de resolució de problemes

1. Si el codi no funciona correctament, divideix les diferents funcions / seccions del codi i prova-les per determinar on es troba el problema.
2. Abans d’entrar amb el codi i el projecte, utilitzeu exemples de codis donats a les biblioteques Arduino per al PulseSensor i NeoPixels per assegurar-vos que els dispositius funcionen correctament.
3. Assegureu-vos que el PulseSensor tingui una connexió estanca i segura abans de recollir dades per eliminar un possible artefacte de moviment.
4. Quan connecteu el cablejat, utilitzeu els cables del mateix color quan connecteu-vos als mateixos ports per evitar confusions.
5. Utilitzeu petits cables de pont per assegurar els cables de manera que no perdin la connexió quan es mogui el dispositiu.
6. Si teniu accés a un soldador, penseu en utilitzar-lo per assegurar connexions de cable que potser no funcionen bé.

Estadístiques

• Per estalviar temps, proveu amb clips de cocodril per prototipar abans d’utilitzar cables.

• Per estalviar temps i frustració, estireu els cables per establir una connexió sòlida i constant amb cada NeoPixel.

  Els Lego també són molt útils per assegurar la Flora i la bateria

Pas 5: Muntatge Part 1a

Comenceu utilitzant un clip de cocodril per connectar el port núm. 6 al FLORA. A continuació, utilitzeu un altre clip de cocodril per connectar el port GND. Feu el mateix amb el port VBATT del FLORA.

Pas 6: Muntatge de la part 1b

Ara, connecteu el clip de cocodril connectat al port 6 a la fletxa cap a l'interior del NeoPixel. Connecteu el clip de port GND al (-) del NeoPixel i el clip del port VBATT al (+) del NeoPixel.

Hem utilitzat aquesta configuració per provar cada NeoPixel per veure si funcionava seguint les instruccions de la pàgina NeoPixel Adafruit.

Pas 7: Muntatge 2a part

Un cop hàgiu confirmat que cadascun dels NeoPixels és funcional, podeu començar a construir la Breathe Light.

Comenceu per connectar els cables a la FLORA al VBATT, # 12, # 6, GND i # 10. Per evitar confusions, trieu els colors que correspondran a cadascun dels ports. Els connectarem a la taula de treball en els següents passos.

Pas 8: Muntatge 3a part

A continuació, començarem a fer la cadena de NeoPixels. Com al primer pas, connectarem finalment el (+) al port VBATT, el (-) al port GND i les fletxes mostraran la direcció del flux de senyal a la línia de NeoPixels. Vaig començar amb l'últim i vaig anar avançant.

En primer lloc, només cal afegir els cables als NeoPixels amb els colors corresponents. A la imatge, podeu veure que hem utilitzat el blanc per a VBATT, el verd per a GND i el groc per al senyal provinent del port núm. 6. Utilitzeu les alicates del nas d’agulla per embolicar realment el filferro al voltant dels petits forats. També podeu utilitzar talladores de cutícules si no teniu disponibles unes alicates per al nas d’agulla.

(Els petits cables vermells del fons s'explicaran en passos posteriors. No us preocupeu per ara.)

Pas 9: Muntatge Part 4

Afegiu cables als altres NeoPixels igual que el primer. Assegureu-vos que la línia de fletxes apunti des del port núm. 6 de la FLORA fins a la part inferior de la cadena.

A continuació, connecteu cadascun dels cables blancs als passadors (+) de la taula i els cables verds als passadors (-) de la taula. Assegureu-vos que les connexions tinguin certa tensió per assegurar els cables.

Pas 10: Muntatge de la part 5

Ara, connecteu el cable verd del GND a la part superior dels pins (-). Connecteu el cable blanc del port VBATT als pins (+) de la placa de connexió i connecteu el cable groc núm. 6 al començament de la cadena NeoPixel.

El fil morat i el fil vermell es connectaran més endavant.

(Els cables vermells prop de la part inferior ajuden a generar tensió entre els cables de senyal groc entre els NeoPixels, però és possible que no els necessiteu en funció de la tensió de les connexions).

Pas 11: Muntatge de la part 6

A continuació, connectarem el botó a la nostra taula de proves. D’aquesta manera s’iniciaran les mesures del ritme cardíac i l’exercici de respiració per ansietat.

Col·loqueu el botó tal com es veu a la imatge. A continuació, utilitzeu un cable blanc per connectar el passador superior del botó al (+). Col·loqueu la resistència de 220 ohm entre el pin inferior del mateix costat i els pins (-). Per últim, connecteu el cable vermell núm. 10 al pin del botó inferior dret.

Pas 12: Muntatge Pas 7

Ara, connectarem el sensor de pols. Connecteu el cable del sensor vermell als pins (+) de la placa i el cable del sensor negre als pins (-). A continuació, poseu el cable violeta del sensor i el cable morat que surt del port número 12 a la mateixa fila per connectar-los.

Pas 13: Muntatge Pas 8

Amb Legos variats, creeu una plataforma perquè el FLORA s’asseu i una petita cavitat per a la bateria de liti. Assegureu-vos que el FLORA tingui certa tensió perquè els cables grocs es connectin correctament. Per fer-ho, hem utilitzat els Legos grocs que es veuen a la imatge superior.

La plataforma Lego variarà de mida en funció de la mida de la vostra taula, però assegureu-vos que la FLORA pugui quedar plana, que hi hagi alguna tensió amb els cables de senyal grocs i que hi hagi una cavitat per inserir la bateria.

Pas 14: Muntatge Pas 9

Per acabar el muntatge, afegiu la plataforma Lego amb la FLORA al costat de la taula de treball. Connecteu la bateria a la FLORA.

Pas 15: Muntatge Pas 10: Pengeu el codi i finalitzeu el muntatge

El darrer pas és carregar aquest codi a Breathe Light. Després de penjar el codi, la Breathe Light hauria de funcionar de forma portàtil quan l’interruptor ON estigui activat al centre de la FLORA.

Com obtenir codi de GitHub a Flora

1. Utilitzeu l'enllaç anterior per accedir al lloc web de GitHub.

2. Feu clic a "Clona o descarrega"

   Feu clic a "Baixa ZIP"

3. Deseu el fitxer zip descarregat a la ubicació desitjada de l’ordinador.
4. Obriu el fitxer "Breathe_Light_V3.0" a Arduino.
5. A "Eines" a la barra superior d'Arduino, aneu a "Tauler" i seleccioneu "Adafruit Flora"
6. Finalment (amb el Flora endollat a l'ordinador), feu clic a "Puja" (la fletxa dreta a la part superior de la pantalla)

Un cop finalitzats els passos anteriors, el codi s'ha de penjar a Flora. La Flora es pot desconnectar de l'ordinador i Breathe Light està a punt per utilitzar-se.

Pas 16: Muntatge Pas 11: Explicació del codi

Això és el que fa el codi:

En primer lloc, el codi recull la freqüència cardíaca inicial del subjecte mitjançant un sensor de pols i el mostra a través de quatre NeoPíxels individuals que estan en una línia. Segons la freqüència cardíaca que es detecta, es mostrarà una sèrie determinada de LEDs / colors. Per exemple, si la freqüència cardíaca és 76, hi haurà 3 NeoPixels il·luminats en blau. Aquests colors / llindars s’atorguen al subjecte mitjançant un adhesiu al dispositiu (que es veu més amunt) perquè sàpiga quina és la seva freqüència cardíaca.

Després, després de detectar-se la freqüència cardíaca, passa per un exercici d’ansietat que ajuda a inhalar i exhalar profundament i lentament. Al principi d’aquest exercici, els quatre LED són de color verd. A mesura que l'exercici continua, els LED es tornen blaus un per un, que correspon a quan el subjecte hauria d'inhalar. Després que els quatre LED s’encenguin, el tema és mantenir la respiració i, a mesura que els LED es tornen de color verd, poden exhalar lentament. Després de realitzar l'exercici d'ansietat, el codi detectarà i mostrarà de nou la freqüència cardíaca de la persona per determinar si va ser capaç de calmar-se.

Pas 17: Diagrama de circuits

Aquest diagrama de circuits es va fer a EAGLE. Tot dins del gran rectangle és el microprocessador Adafruit FLORA. Té molts detalls, però, en conjunt, es troba dins del rectangle. Tots els components que hem afegit a la FLORA es troben sota el rectangle gran.

Es poden veure els 4 Neopíxels connectats a la sortida D6 * FLORA. El botó està connectat a l’IO10 * i el sensor de pols a la FLORA a través del port IO12 *.

Pas 18: idees addicionals

Hi ha moltes maneres en què Breathe Light es pot portar més enllà, i aquí teniu alguns suggeriments.

• Feu-lo usable: feu servir una cinta o un puny de rellotge (com aquest) i utilitzeu fil conductor per fer totes les connexions de filferro.
• Afegiu-la a la funció anxietyExercise () per crear un exercici de respiració més atractiu visualment (com ara afegir més colors).
• Substituïu els NeoPixels individuals per un NeoPixel Ring o un NeoPixel Array per afegir més LED i per augmentar les capacitats de les funcions heartRateDisplay () i anxietyExercise ().