Vestit de monitor: connecta els senyals del cor a l'IoT: 18 passos (amb imatges)

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

The Monitor Dress és un experiment per investigar diferents maneres de digitalitzar l’activitat cardíaca del portador i processar les dades.

Tres elèctrodes a l’interior del vestit mesuren els senyals elèctrics que travessen el cos del portador. Aquests impulsos analògics, que emanen de l'activitat muscular del cor, es converteixen en senyals digitals. A continuació, el microcontrolador il·lumina un cercle de LED a la part davantera del vestit, que parpelleja amb cada batec del cor. El microcontrolador també envia les dades per una xarxa sense fils per a altres usos. Les dades enviades per la xarxa sense fils són recollides per un ordinador, que supervisa les dades per animar-les. Els senyals elèctrics del cor ara són visibles a la pantalla, així com al vestit mateix.

El Monitor Dress crea una interfície perfecta entre el cos humà, la roba i els components electrònics, digitalitzant i enregistrant els nostres biosignals transitoris.

Pas 1: Visió general del disseny i del circuit

La peça superior del vestit està feta amb peces d’acrílic negre i transparent, tallades amb un tallador làser. Un anell NeoPixel està enganxat a sota del cercle acrílic transparent al centre. Els cables corren darrere de la peça superior fins a una tira de tela que s’adjunta a la peça superior a la part posterior del vestit. La tira de tela es connecta a la petita butxaca que subjecta el microcontrolador, el pulsòmetre i la bateria. Tres elèctrodes tèxtils electrònics estan cosits al revestiment del vestit. Els cables que connecten els elèctrodes i el microcontrolador funcionen entre dues capes de tela.

Pas 2: subministraments:

Materials:

• Teixit
• Cremallera
• Filferros
• Reducció de calor
• Acrílic negre de 1/8"
• Acrílic difós de 1/8"
• Anell NeoPixel (24 LED) (Adafruit)
• Fotó (partícula)
• Monitor de ritme cardíac (Sparkfun)
• Coixinets de sensor biomèdic (Sparkfun)
• Cable del sensor (Sparkfun)
• Teixit conductor (Sparkfun o Adafruit)
• 5 botons instantanis
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Filferros femenins + masculins
• Reducció de calor
• 5V Power Bank (Amazon)

Eines:

• Tisores
• Agulla
• Fil
• Pinces
• Soldador
• Soldar
• Cola calenta
• Pistola de calor
• Màquina de cosir
• Tallador làser
• Martell
• Paper
• Regle
• Llapis

Pas 3: el fotó: un kit de desenvolupament de Wi-Fi

El fotó és un potent kit de desenvolupament Wi-Fi que connecta el vostre projecte a Internet de les coses (IoT). El tauler és bastant petit, cosa que el fa fantàstic per a projectes portables d’IoT.

Particle, el fabricant del Photon, va preparar una gran fitxa de dades de Photon, així com una guia d'introducció molt detallada amb tota la informació que necessiteu saber per començar.

Només cal que descarregueu l'aplicació Particle al telèfon intel·ligent i seguiu les instruccions per connectar el vostre Photon a la vostra xarxa Wi-Fi. També podeu descarregar l’aplicació Particle Dev per a l’ordinador o començar a programar amb el navegador. Tornarem al fotó al pas 15.

Pas 4: el pulsòmetre

A la imatge podeu veure la placa del monitor de ritme cardíac, així com un cable de sensor amb 3 connectors de coixinets d’elèctrodes i 3 coixinets de sensor biomèdics coincidents. Com que fabricarem els nostres propis elèctrodes de tela conductors per al nostre vestit, no és necessari utilitzar els cables i les coixinetes del sensor. Tot i això, són ideals per fer prototips i proves.

Abans de començar, també recomano llegir la Guia de connexió del monitor de ritme cardíac de Sparkfun. Té molts detalls sobre el funcionament del monitor de ritme cardíac i sobre com cal disposar els elèctrodes.

Pas 5: tall amb làser la peça superior

Primer vaig dissenyar una peça superior en 2D amb Illustrator que vaig retallar d’una làmina d’acrílic negre de 1/8 "amb un tallador làser. Com que el cercle al mig del disseny s’encendrà, vaig retallar pètals coincidents d’un 1 Full acrílic difós / 8 ". També vaig retallar tres cercles acrílics difosos de diferents mides. Els enganxarem entre els pètals i l’anell NeoPixel per obtenir una llum més difusa. En cas contrari, veuríeu els LED individuals a l'anell.

Pas 6: donar forma a l’acrílic

Després de tallar l’acrílic, és hora de donar-li forma i donar-li una forma tridimensional. Podeu utilitzar una pistola de calor, un assecador de cabells o qualsevol altra cosa que funcioni més ràpidament, com ara una estufa de gas. Aneu amb compte mentre escalfeu-lo i toqueu sempre les parts calentes amb una tovallola. Un cop comenci a ser flexible, modifiqueu-lo com vulgueu i espereu fins que es refredi i es solidifiqui de nou.

Pas 7: Afegir els pètals translúcids

Ara enganxem els pètals acrílics clars dins dels retallables corresponents. Si els pètals acrílics tenen algunes marques de cremades a les vores, podeu esmaltar-los amb paper de vidre. Barregeu una mica d'epoxi de dues parts i apliqueu acuradament la cola al voltant de les vores dels pètals. Ajuda a subjectar les peces amb una mica de cinta adhesiva mentre es col·loca dins de la peça superior.

Pas 8: dissenya el teu vestit

En els propers passos dissenyarem i cosirem el vestit de cuir negre.

Mentre treballava al fitxer Illustrator, ja tenia una idea aproximada del disseny. Després d’estirar una mica de teixit i la part superior al voltant del maniquí, vaig descobrir el patró adequat: un vestit porta-coll amb dos dards a la part davantera i posterior, així com una costura divisòria, una butxaca de la bateria a la part posterior i una cremallera invisible a l'interior de la costura lateral esquerra. Abans de tallar el bonic teixit, sempre val la pena cosir el vestit amb un teixit més barat (també anomenat mussolina). Això us dóna la possibilitat d’ajustar el patró i fer petits canvis.

Pas 9: cosiu el vestit

Ara traça els patrons i cus el vestit real. Primer cosiu els dards a la part davantera i posterior del vestit. Després cosiu les dues peces davanteres i posteriors juntes, així com el folre, el suport del coll i la cremallera invisible. Al final, fixarem la butxaca i les corretges de la bateria (passos 10 i 11). Una vegada més, vaig fer servir el tallador làser per tallar les sis corretges de tela. No és necessari, però us proporciona vores molt netes, que són més fàcils de cosir i de tallar molt més ràpid.

Pas 10: connecteu la butxaca posterior

Retalleu un quadrat de la tela superior i cosiu tires de velcro petites a la part superior de la vora esquerra i dreta. Doblegueu les vores del velcro i cosiu-les a l'interior del quadrat de butxaca. Cerqueu una bona posició per a la butxaca de la bateria (preferiblement a la part superior de la costura de la cintura) i fixeu-la al vestit. Cosiu la part inferior de la butxaca al vestit, així com la tira de velcro corresponent al costat esquerre i dret.

Pas 11: prepareu les tires de tela

Les tires de tela de la part posterior s’utilitzen per connectar la peça superior al vestit i per amagar tots els cables que van des de la butxaca de la bateria fins als LED de la part davantera. Abans de cosir les vores llargues, introduïu un trau en una de les tires. Això donarà al vestit una aparença més neta en passar els cables per dins i fora de la tira. A continuació, cosiu els túnels de tela i gireu les tires cap a fora. És més fàcil utilitzar pinces.

En el següent pas, introduïu tres cables llargs (prou llargs per passar de la butxaca de la bateria als LED de la part davantera) a través de la tira de traus, guiant els cables a través de la traça cap al túnel. Marqueu cada filferro als dos extrems amb una cinta adhesiva perquè sàpiga quin és quin. Després cosiu les tires a la peça superior tal com es mostra a les imatges.

Pas 12: Acabeu la peça superior

Ara soldeu un dels vostres tres cables al pin GND (terra), un al pin d’entrada de dades i l’últim cable al pin +5 V (alimentació). Assegureu-vos de saber quin filferro està soldat amb quin pin, ja que no es pot rastrejar a través del tub. Soldeu un endoll femella a cadascun dels tres cables. No us oblideu d’utilitzar una mica de contracció de calor per assegurar les juntes de soldadura fàcils de trencar. Amb una pistola de calor o una cola epoxi, els tres cercles acrílics lletosos es posen uns sobre els altres i espereu fins que s’assequin. A continuació, centreu els cercles a la part superior de l'interior dels pètals acrílics i enganxeu-los. Després que la cola estigui seca, centreu l'anell NeoPixel a la part superior i apliqueu-hi cola al voltant. No oblideu fixar els cables que circulen al voltant de l’anell a la part posterior de la peça.

Pas 13: cosiu les tires de tela al vestit

Ara poseu el vestit i la peça superior al maniquí i esbrineu on voleu col·locar les tires. Obriu amb cura les costures a la zona marcada, així com les costures de la cintura darrere de la bossa de la bateria (folre i capa superior). Ara introduïu les tires de teixit mitjançant el revestiment i la capa superior perquè les tires surtin per la costura de la cintura. Fixeu les tires amb la longitud desitjada a la posició correcta i tanqueu només la costura superior per ara.

Pas 14: Integrar elèctrodes

Talla tres quadrats de tela conductora. La primera imatge mostra on heu de col·locar els elèctrodes dins del vestit. He utilitzat un punt en zig-zag cosint els quadrats al folre. Els elèctrodes s’han d’empènyer fortament a la pell nua per tal de recollir els batecs del cor. En cas contrari, el teixit conductor no pot captar els senyals elèctrics que travessen el cos. Ara torneu a soldar un cable (recomano un cable de silici flexible) a un botó a pressió. Prepareu tres cables en total, un per a cada elèctrode. Coseu els clics de botó darrere del revestiment amb el pegat de tela conductor, entre el revestiment i la capa superior. És important utilitzar fil conductor per connectar els elèctrodes amb el cable i posteriorment amb el microcontrolador. A continuació, guieu els tres cables a través del vestit fins a sortir del lloc obert de la costura de la cintura darrere del caçador de la bateria. Per protegir una mica més els cables, els vaig posar en un tros de tub de tela sobrant just on els vaig cosir per tancar la costura oberta de la cintura. Tallar els tres cables a la longitud desitjada i soldar un cable femella a cada extrem. Això és necessari per connectar els elèctrodes amb la placa Hart Monitor Monitor. Recordeu que és important saber quin cable es connecta a quin elèctrode.

Fins ara, tot bé. El vestit està pràcticament a punt.

Pas 15: Modifiqueu i pengeu el codi

Tornem ara al programari i al maquinari:

Després de configurar el fotó i d’instal·lar Particle Dev (pas 3), descarregueu el codi del monitor de freqüència cardíaca. Si obriu el fitxer, veureu dues carpetes, una anomenada fotó i una altra processament.

Seguiu endavant i obriu Particle Dev i trieu Fitxer> Obre … al menú desplegable. Aneu a la carpeta de fotons i feu clic a Obre. A la part esquerra, feu clic a WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino per obrir el codi. Ara canvieu el nombre de LEDs definits al codi pel nombre de LEDs que utilitzeu al vostre projecte.

#define NUM_LEDS 24

Per al vestit, he utilitzat 24 LEDs. També podeu canviar el número dels altres pins si utilitzeu pins diferents. El petit gràfic us proporciona una visió general. Si voleu canviar el pin del botó de mode, feu clic al fitxer buttons.h i canvieu el número 6 al pin que esteu utilitzant.

#define MODEBUTTON 6

Si voleu, podeu afegir un petit polsador a aquest pin per canviar entre el mode en directe i algunes dades de batec del cor enregistrades. És una característica agradable de tenir si el vestit d'un maniquí. Després de connectar els elèctrodes al vostre cos (al següent pas), només podeu obrir el monitor sèrie, gravar les vostres pròpies dades i substituir els números amb els batecs del cor al fitxer recordingData.h.

Pas 16: Munteu el maquinari

Abans de soldar tots els components electrònics en una "Taula de pa de mida mitjana Perma-Proto", utilitzeu una taula de pa normal per provar primer la vostra electrònica. Connecteu el pulsòmetre, el botó i els LED als passadors de fotons definits al codi. Enganxeu els elèctrodes al vostre cos com es mostra a la imatge, assegurant-vos que els elèctrodes coincideixen amb els pins correctes. Ara podeu obrir el monitor sèrie de fotons i obtenir dades de batec del vostre cor a través del WiFi local.

Si voleu veure el diagrama EKG al vostre monitor, heu de descarregar Processament. A Processament, obriu l'esbós a la carpeta de processament i executeu l'esbós fent clic a la fletxa de l'extrem esquerre. Si tot està configurat correctament, s’obrirà una finestra i podreu veure l’activitat del vostre cor. Ajuda a moure’s el menys possible i triga un temps fins que la biosignal sigui prou estable per a una visualització neta. Per obtenir més informació i / o resolució de problemes, consulteu la Guia del monitor de freqüència cardíaca de Sparkfun. És possible que hagueu de modificar la línia de l’esbós que conté Serial.list () [3] i canviar el número al port on estigui el vostre monitor sèrie. Si no esteu segur del número, proveu del 0 al 6.

Pas 17: Soldeu a Perma-Proto

Per connectar els nostres elèctrodes integrats personalitzats amb el tauler i no els voluminosos elèctrodes enganxosos, soldeu una capçalera a cadascun dels passadors RA (braç dret), LA (braç esquerre) i RL (cama dreta) del tauler.

Si tot funciona, podeu soldar els components en una placa perma-proto. Vaig començar amb el fotó, després els cables seguits del pulsòmetre al final. En lloc de soldar permanentment els tres cables LED a la placa, he utilitzat tres cables jumper masculins (Data, VCC i GND) per connectar-los amb els cables LED.

Un banc d’alimentació de 5V com a font d’alimentació funciona molt bé per al fotó perquè és recarregable. També podeu utilitzar-lo per carregar altres dispositius electrònics com el telèfon intel·ligent.

Pas 18: connecteu els vostres senyals del cor a l'IoT

Ara ja esteu a punt i podeu connectar l’activitat cardíaca a Internet de les coses.

Tingueu en compte que el fotó sempre ha d’estar connectat a una xarxa sense fils, en cas contrari no deixarà de cercar i el vostre codi no s’executarà. En una futura actualització la puc millorar perquè la connexió a Internet sigui opcional.

Si teniu cap pregunta, no dubteu a fer-ho. Feliç fer.

Accèssit al concurs de vestits de bricolatge