TfCD - AmbiHeart: 6 passos (amb imatges)

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

Introducció

La consciència de les funcions vitals del nostre cos pot ajudar a detectar problemes de salut. La tecnologia actual proporciona eines per mesurar la freqüència cardíaca en entorns domèstics. Com a part del màster Advanced Concept Design (subcurs TfCD) de la Universitat Tècnica de Delft, vam crear un dispositiu de retroalimentació.

Què necessites?

1 sensor de pols

1 LED RGB

3 resistències (220 Ohm)

Arduino Uno

Bateria de 9V

Taula de pa

Tancaments impresos en 3D

Punts forts

Presentar la mesura amb un color clar és més fàcil d’entendre i interpretar que els números bruts. També es podria fer portàtil. L’ús de microcontroladors i taulers de control més petits permetrà augmentar la mida del recinte. El nostre codi utilitza valors mitjans de la freqüència cardíaca, però mitjançant petits canvis en el codi podeu ajustar els comentaris a valors més específics per al vostre grup d’edat i estat de salut.

Debilitats

La principal debilitat és la capacitat de resposta del sensor de freqüència cardíaca. Es necessita un temps per detectar la freqüència cardíaca i mostrar la retroalimentació desitjada. Aquest retard de vegades pot ser significatiu i pot provocar un rendiment erroni.

Pas 1: Preparació de l'electrònica

El sensor de batec del cor es basa en el principi de la pletismografia fotogràfica. Mesura el canvi de volum de sang a través de qualsevol òrgan del cos que provoca un canvi en la intensitat de la llum a través d’aquest òrgan (una regió vascular). En aquest projecte, el temps dels impulsos és més important. El flux de volum de sang es decideix per la velocitat dels polsos del cor i, atès que la llum és absorbida per la sang, els polsos del senyal són equivalents al batec del cor.

En primer lloc, el sensor de pols s’ha de connectar a Arduino per detectar el BPM (pulsacions per minut). Connecteu el sensor de pols a A1. El LED de la placa Arduino hauria de parpellejar sincronitzat amb la detecció de BPM.

En segon lloc, col·loqueu un LED RGB juntament amb 3 resistències de 220 Ohm connectades tal com es mostra al diagrama esquemàtic. connecteu el pin vermell a 10, el pin verd a 6 i el pin verd a 9.

Pas 2: programació

Utilitzeu la mesura de la freqüència cardíaca per impulsar el LED a la freqüència calculada. La freqüència cardíaca en repòs és d’uns 70 bpm per a la majoria de la gent. Després que tingueu un LED funcionant, podeu utilitzar un altre desapareix amb IBI. La freqüència cardíaca en repòs normal dels adults oscil·la entre 60 i 100 pulsacions per minut. Podeu classificar el BPM en aquest interval segons el tema de la prova.

Aquí volíem provar en persones en repòs i, per tant, vam classificar el BPM per sobre i per sota d’aquest interval en cinc categories en conseqüència

Alarmant (per sota de 40) - (blau)

Advertiment (40 a 60) - (gradient de blau a verd)

Bo (60 a 100) - (verd)

Advertiment (100 a 120) - (gradient de verd a vermell)

Alarmant (per sobre de 120) - (vermell)

La lògica per classificar BPM en aquestes categories és:

si (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

si (40 <BPM <60)

R = 0

G = ((((BPM-40) / 20) * 255)

B = (((60-BPM) / 20) * 255)

si (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

si (100 <BPM <120)

R = ((((BPM-100) / 20) * 255)

G = (((120-BPM) / 20) * 255)

B = 0

si (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Podeu fer servir l'aplicació Processing Visualizer per validar el sensor de pols i veure com canvien els BPM i IBI. L’ús del visualitzador necessita biblioteques especials; si creieu que el traçador en sèrie no és útil, podeu fer servir aquest programa, que processa les dades de BPM en una entrada llegible per al Visualitzador.

Hi ha diverses maneres de mesurar el batec del cor mitjançant el sensor de pols sense biblioteques precarregades. Hem utilitzat la següent lògica, que s'ha utilitzat en una d'aplicacions similars, mitjançant cinc polsos per calcular el batec del cor.

Five_pusle_time = temps2-temps1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time / 5;

taxa = 60000 / pols_temps_temps;

on time1 és el primer valor del comptador de polsos

time2 és el valor del comptador de pols de la llista

la freqüència és la freqüència cardíaca final.

Pas 3: Modelatge i impressió 3D

Per a la comoditat de la mesura i la seguretat de l'electrònica, és aconsellable fer un tancament. A més, evita que els components siguin curtcircuitats durant l’ús. Vam dissenyar una forma senzilla i subjectable que segueix l’estètica orgànica. Es divideix en dues parts: la part inferior amb forat per al sensor de pols i les costelles de subjecció per a Arduino i taulers de suport, i una superior amb una guia lleugera per donar una bona retroalimentació visual.

Pas 4: Prototip electromecànic

Un cop tingueu a punt els allotjaments, col·loqueu el sensor d’impulsos a les costelles guiades davant del forat. Assegureu-vos que el dit arriba al sensor i cobreixi completament la superfície. Per millorar l'efecte de la retroalimentació visual, cobreix la superfície interna del recinte superior amb una pel·lícula opaca (hem utilitzat paper d'alumini) deixant fora una obertura al centre. Limitarà la llum a una obertura específica. Desconnecteu l'Arduino del portàtil i connecteu una bateria de més de 5V (hem utilitzat aquí 9V) per fer-lo portable. Ara col·loqueu tota l'electrònica a la caixa inferior i tanqueu-la amb la caixa superior.

Pas 5: proves i resolució de problemes

Ara és hora de comprovar els resultats. atès que el sensor s’ha col·locat a l’interior, just abans de l’obertura del recinte, hi hauria pocs canvis en la sensibilitat del sensor. Assegureu-vos que totes les altres connexions estiguin intactes. Si sembla que hi ha alguna cosa malament, aquí presentem pocs casos que us ajudin a fer-hi front.

Els possibles errors poden ser amb l'entrada del sensor o amb la sortida del LED RGB. Per solucionar problemes amb el sensor, hi ha poques coses que haureu d’observar. Si el sensor detecta BPM, hi hauria d’haver un LED a la placa (L) que parpellegi sincronitzat amb el vostre BPM. Si no veieu cap parpelleig, comproveu el terminal d'entrada a A1. Si la llum del sensor de pols no brilla, haureu de comprovar els altres dos terminals (5V i GND). El traçador de sèrie o el monitor de sèrie també us poden ajudar a assegurar-vos que el sensor funciona.

Si no veieu cap llum a RGB, primer heu de comprovar el terminal d'entrada (A1) perquè el codi només funciona si hi ha detectat un BPM. Si tot, des dels sensors, sembla correcte, busqueu els curtcircuits ignorats a la taula de treball.

Pas 6: proves d'usuari

Ara, quan tingueu un prototip a punt, podeu mesurar la freqüència cardíaca per rebre retroalimentació lleugera. Tot i rebre informació sobre la vostra salut, podeu jugar amb diferents emocions i comprovar la resposta del dispositiu. També es podria utilitzar com a eina de meditació.