Rellotge de monitorització de la zona del ritme cardíac d’entrenament: 19 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

La universitat és un moment agitat i caòtic a la vida, per això és molt important mantenir el nivell d’estrès baix. Una de les maneres que ens agrada fer-ho és fer exercici, ajudant a mantenir la ment clara i el cos sentint-se sa. És per això que hem creat un biosensor portàtil que utilitza la freqüència cardíaca humana durant un intens entrenament per proporcionar informació als usuaris sobre la zona de freqüència cardíaca en què es troben.

Aquesta és una manera d’ajudar els usuaris a assegurar-se que no exerceixen ni empenyen el cos massa fort més enllà de la freqüència cardíaca màxima fins a un punt perillós. Aquest sensor també ajudarà els usuaris que intentin aprimar-se o augmentar la seva resistència assegurant-se que mantenen la freqüència cardíaca en zones específiques.

Pas 1: zones de freqüència cardíaca

Aquesta imatge mostra les diferents zones de freqüència cardíaca. Cada vegada que l’usuari entra a una zona nova, el rellotge s’il·luminarà cada vegada més per avisar-lo de quina zona es troba actualment. Si l’usuari passa per sobre de la freqüència cardíaca màxima, el rellotge es tornarà vermell i vibrarà. La freqüència cardíaca màxima es calcula amb l'edat de les persones i la resta de 220.

Pas 2: materials que necessiteu

A continuació es mostra una llista dels materials i eines que necessiteu per a aquest projecte:

Materials

1. Flora d’Adafruit
2. Sensor de pols
3. Mini disc vibrador
4. Anell NeoPixel - 12 LED RGBW - Blanc fred
5. Diodo
6. Resistència de 220 ohm
7. Transistor NPN
8. Clips de cocodril
9. Puny de rellotge de velcro
10. Pila
11. Filferros
12. Botó (opcional)

Molts d’aquests materials es poden trobar mitjançant aquest enllaç:

Eines

1. Kit de soldadura / materials
2. Agulla i fil
3. Programari Arduino
4. Decapants de filferro
5. Adhesiu si cal
6. Tisores

Pas 3: Preparació i antecedents

Per poder utilitzar aquests materials és útil conèixer i entendre què fan alguns d’ells.

Una flora és la plataforma electrònica portable d’Adafruit. Es tracta d’un dispositiu molt amable per a principiants, petit amb una font d’alimentació fàcil d’utilitzar. La imatge superior mostra on es troba tot a la Flora.

Per obtenir més informació sobre Flora's, consulteu aquest lloc web:

NeoPixels també és la marca d'Adafruit per a píxels i tires de color RGB adreçables individualment. Una altra cosa important a tenir en compte és que no només s’il·luminen sols, sinó que necessiten un controlador micro com ara un Arduino i la codificació. Es necessita una mica de pràctica de programació per tal que els NeoPixels facin el que voleu que facin, de manera que hem hagut de buscar això per al nostre projecte. La programació era extremadament important per a aquest projecte i l’experiència en aquesta àrea us ajudarà.

Per obtenir més informació sobre Neopixel, podeu consultar aquest lloc web:

També s’utilitza un sensor de pols d’Adafruit per prendre el pols. A continuació, implementem codi per tal que calculi batecs per minut (BPM) per a aquest projecte.

Per obtenir més informació i informació sobre el sensor de pols, consulteu aquest enllaç:

Hi ha biblioteques que haureu de descarregar al programari Arduino perquè el codi es comuniqui al dispositiu mitjançant certes ordres. Aquest enllaç següent mostra com descarregar biblioteques a Arduino.

learn.adafruit.com/adafruit-all-about-ardu…

Les biblioteques següents són les que necessitareu:

1. Biblioteca Adafruit NeoPixel

2. Parc infantil PulseSensor

3. Biblioteca de píxels Adafruit Flora

Feu clic a "clona o descarrega" i seguiu les instruccions anteriors a l'enllaç per incloure-les al vostre codi.

Agraïments

Un agraïment especial a Adafruit que ens ha proporcionat alguns dels codis utilitzats per al nostre producte final.

Pas 4: informació de seguretat

És molt important tenir sempre present la seguretat de vosaltres i de les persones que us envolten quan treballeu en diferents projectes. En primer lloc, és important que sempre tingueu l’USB desconnectat de l’ordinador quan us mogueu i connecteu els cables a la Flora, per tal que no us sorprengueu.

1. Els fluids s’han de mantenir allunyats d’aquest dispositiu en cas de vessament que pugui arruïnar el circuit

2. Eviteu el flux de corrent a través del cos tocant només cables i altres circuits metàl·lics mentre l’alimentació estigui apagada

Advertiment: no es tracta d’un dispositiu mèdic, sinó que us avisa estrictament si la vostra freqüència cardíaca ha superat la freqüència cardíaca màxima, no s’ha de comparar amb un pulsòmetre del món mèdic. Si us sentiu esgotat / esgotat i el rellotge no us ha avisat que esteu per sobre de la freqüència cardíaca màxima, hauríeu de deixar de fer allò que feu per al rellotge, no sempre és precís.

Pas 5: consells i consells

A continuació, es detallen alguns consells i consells si us quedeu atrapats pel camí:

Consells de resolució de problemes:

• NeoPixels pot mostrar diversos patrons de llums diferents, per assegurar-vos que funciona, utilitzeu el codi de mostra proporcionat per la biblioteca NeoPixel
• Podeu utilitzar un multímetre per mesurar la continuïtat entre les connexions després de la soldadura per assegurar-vos que aquestes connexions es fan correctament
• Assegureu-vos que el sensor de pols està ben fixat al puny del rellotge per assegurar-vos que l’artefacte de moviment no afecti la lectura de la freqüència cardíaca
• A la fase de prototipatge, si no obteniu bones connexions, assegureu-vos que els clips de cocodril estiguin ben connectats

• Si el codi no funciona correctament, copieu i enganxeu parts del codi en una finestra independent

  1. Pengeu el codi després de copiar i enganxar cada part
  2. Això us mostrarà on funciona i no funciona el vostre codi

Estadístiques:

• El motor vibrant es pot connectar utilitzant un díode, una resistència i un transistor en lloc d’un controlador de motor hèctic. Hem trobat que aquest mètode era l’opció més barata.
• Per estalviar temps i frustració, assegureu-vos que utilitzeu clips de cocodril per prototipar. No voleu soldar el prototip i, a continuació, esbrineu que la connexió no funciona.

Pas 6: Muntatge 1: cablejat de l'anell NeoPixel a Flora

Per començar, agafeu l'anell NeoPixel i connecteu-lo amb 3 cables i clips de cocodril. Utilitzarà pinces de cocodril per construir el prototip i acabareu soldant les peces un cop estigueu satisfet amb el producte.

1. Connecteu un cable que vagi des de "IN" a l'anell Neopixel fins a "# 6"
2. Connecteu un cable de "PWR" a l'anell NeoPixel a "VBATT" a la flora
3. Connecteu un cable de "GND" a NeoPixel Ring a "GND" a la flora

Pas 7: Muntatge 2- Connexió del botó a Flora

AQUEST PAS ÉS OPCIONAL … si voleu un botó podeu afegir-ne un, hem acabat fent servir l'interruptor d'encesa / apagat situat a Flora per a aquest pas, per tant no està inclòs al codi.

En aquest pas, el que heu de fer és …

1. Connecteu un cable de qualsevol de les 4 potes del botó al "# 12" de la flora
2. Connecteu un cable de qualsevol de les 3 potes restants del botó a "GND" de la flora

Pas 8: Muntatge 3- Cablatge del motor vibrador a Flora

Per connectar el motor vibrant a la flora, hem utilitzat un díode, un transistor i una resistència. Primer vols …

1. Utilitzeu pinces de cocodril per fixar el fil vermell del motor vibrant a l’extrem del díode més proper a la franja que hi ha.
2. Connecteu el fil blau del motor vibrant a l’altre extrem del díode

Pas 9: Muntatge 4- Cablatge del motor vibrador a la flora (cont.)

Ara poseu el díode a l'extrem del díode (prové del fil vermell del motor vibrant) a "3,3 V" a la Flora.

Pas 10: Muntatge 5- Cablatge del motor vibrador a la flora (cont.)

Agafeu l'altre costat del díode i agafeu el transistor, connecteu-lo al col·lector de transistors (pin dret del transistor).

Pas 11: Muntatge 6- Cablatge del motor vibrador a la flora (cont.)

Localitzeu l’emissor del transistor (pin esquerre del transistor) a terra.

Pas 12: Muntatge 7- Cablatge del motor vibrador a la flora (cont.)

L'últim pas per connectar el motor vibrant a la Flora és localitzar la base del transistor (pin central del transistor) i connectar-la a una resistència i després la resistència a "GND" a la Flora.

Pas 13: Muntatge 8- Cablatge del sensor d'impulsos a Flora

Hi ha tres connexions de cable que heu de fer en aquest pas.

1. Connecteu el cable morat del sensor de pols al "# 10" de la Flora
2. Connecteu el cable vermell del sensor de pols a "3,3 V" de la Flora
3. Connecteu el cable negre del sensor de pols a "GND" de la Flora

Pas 14: Muntatge 9: fixació de la bateria a Flora

Localitzeu els cables de la bateria amb la connexió blanca a l’extrem i endolleu aquesta part al component de la bateria situat a la Flora.

Pas 15: Muntatge 10- Esquema de circuits complet

Ara el circuit amb tots els clips de cocodril està complet. Pot semblar un embolic, però totes les connexions ja estan fetes. Ara es poden soldar connexions individuals per fer el rellotge més compacte.

Pas 16: Finalment … el Codi

Un cop finalitzat el circuit, el muntatge necessitarà un codi que el faci fer el que volem que faci. El codi github recull dades del ritme cardíac del sensor de pols Adafruit i les classifica en 5 zones de freqüència cardíaca. Quan la FC de l’individu cau a les zones específiques, farà que l’anell de Neopixel s’il·lumini segons la zona on es troba. Quan la FC de l’individu s’acosta a la FC màxima, el Neopixel es netejarà de color vermell i el motor vibrant activar-se indicant que el FC està en una zona perillosa i que cal que l'alentiment sigui individual.

Pas 17: Vegeu el muntatge

Després de soldar les peces juntes com es mostra al diagrama del circuit, és hora de muntar el rellotge.

L'anell NeoPixel es col·loca a la part superior de la Flora i es pot fixar amb cola o cosir-lo de manera segura mitjançant el forat obert del NeoPixel que no s'ha soldat. Feu funcionar el vostre codi en aquest punt per veure on s'encén el primer neoPixel per posar el rellotge en una orientació que tingui sentit per a vosaltres. Assegureu-vos de NO tapar l’interruptor d’encesa / apagada quan feu aquest pas. La Flora també està cosida al puny pels forats restants de l’exterior.

La bateria es pot col·locar sota l'anell Flora / NeoPixel juntament amb el vibrador (i els accessoris).

El sensor de pols es cus de forma segura a la part del rellotge que es fixarà a la part inferior del canell. Assegureu-vos que teniu el costat dret cap amunt quan feu això.

No dubteu a muntar de manera diferent segons els materials disponibles.

Pas 18: producte final

Així ha de ser el producte final. Funcional i estilista!

Pas 19: idees addicionals

Una manera d’aprofundir en aquesta idea és afegir el botó que es mostrava com a opcional anteriorment a l’instrucable.

Una altra manera és afegir un codi independent que es pot utilitzar quan no estigueu treballant. Podria ser un rellotge de temps real, en què un píxel mostra l’agulla de l’hora i l’altre l’agulla dels minuts. Per obtenir més informació sobre això, consulteu aquest enllaç de la funció Rellotge en temps real.