جهاز استشعار حيوي اردوينو: 22 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

هل سقطت من قبل ولم تتمكن من النهوض؟ حسنًا ، قد يكون Life Alert (أو مجموعة الأجهزة المنافسة) خيارًا جيدًا لك! ومع ذلك ، فإن هذه الأجهزة باهظة الثمن ، حيث تتكلف الاشتراكات ما يزيد عن 400 دولار - 500 دولار في السنة. حسنًا ، يمكن صنع جهاز مشابه لنظام الإنذار الطبي Life Alert كمستشعر حيوي محمول. قررنا استثمار الوقت في جهاز الاستشعار البيولوجي هذا لأننا نعتقد أنه من المهم أن يكون الناس في المجتمع ، وخاصة أولئك المعرضين لخطر السقوط ، آمنين.

على الرغم من أن النموذج الأولي الخاص بنا لا يمكن ارتداؤه ، إلا أنه من السهل استخدامه لاكتشاف السقوط والحركات المفاجئة. بعد اكتشاف الحركة ، يمنح الجهاز المستخدم فرصة للضغط على زر "هل أنت بخير" على الشاشة التي تعمل باللمس قبل إصدار صوت إنذار ، محذراً مقدم الرعاية القريب من الحاجة إلى المساعدة.

اللوازم

هناك تسعة مكونات في دائرة أجهزة Life Arduino تضيف ما يصل إلى 107.90 دولارًا. بالإضافة إلى مكونات الدائرة هذه ، هناك حاجة إلى أسلاك صغيرة لتوصيل الأجزاء المختلفة معًا. لا توجد أدوات أخرى مطلوبة لإنشاء هذه الدائرة. مطلوب فقط برنامج Arduino و Github لجزء الترميز.

عناصر:

نصف حجم اللوح (2.2 × 3.4 بوصة) - 5.00 دولارات

زر بيزو - 1.50 دولار

درع TFT Touch مقاس 2.8 بوصة لـ Arduino مع شاشة تعمل باللمس - 34.95 دولارًا

حامل بطارية 9 فولت - 3.97 دولار

Arduino Uno Rev 3 - 23.00 دولارًا

مستشعر مقياس التسارع - 23.68 دولارًا

كابل مستشعر اردوينو - 10.83 دولار

بطارية 9 فولت - 1.87 دولار

طقم أسلاك توصيل اللوح - 3.10 دولار

التكلفة الإجمالية: 107.90 دولار

الخطوة الأولى: التحضير

لإنشاء هذا المشروع ، ستحتاج إلى العمل مع Arduino Software وتنزيل مكتبات Arduino وتحميل التعليمات البرمجية من GitHub.

لتنزيل برنامج Arduino IDE ، قم بزيارة

يمكن تنزيل الكود الخاص بهذا المشروع من https://github.com/ad1367/LifeArduino. ، مثل LifeArduino.ino.

اعتبارات السلامة

إخلاء المسؤولية: لا يزال هذا الجهاز قيد التطوير وغير قادر على اكتشاف جميع حالات السقوط والإبلاغ عنها. لا تستخدم هذا الجهاز باعتباره الطريقة الوحيدة لمراقبة مريض معرض لخطر السقوط.

• لا تقم بتعديل تصميم دائرتك حتى يتم فصل كابل الطاقة لتجنب خطر التعرض لصدمة.
• لا تقم بتشغيل الجهاز بالقرب من المياه المفتوحة أو على الأسطح المبللة.
• عند التوصيل ببطارية خارجية ، يجب أن تدرك أن مكونات الدائرة قد تبدأ في التسخين بعد الاستخدام المطول أو غير السليم. يوصى بفصل الطاقة عندما لا يكون الجهاز قيد الاستخدام.
• استخدم فقط مقياس التسارع لاستشعار السقوط ؛ ليس الدائرة بأكملها. شاشة اللمس TFT المستخدمة غير مصممة لتحمل التأثيرات وقد تتحطم.

الخطوة الثانية: النصائح والحيل

نصائح استكشاف الأخطاء وإصلاحها:

إذا كنت تشعر أنك قمت بتوصيل كل شيء بشكل صحيح ولكن الإشارة المستلمة لا يمكن التنبؤ بها ، فحاول إحكام الاتصال بين سلك Bitalino ومقياس التسارع. أحيانًا يؤدي الاتصال غير الكامل هنا ، على الرغم من عدم رؤيته بالعين ، إلى إشارة غير منطقية

نظرًا للمستوى العالي من ضوضاء الخلفية من مقياس التسارع ، فقد يكون من المغري إضافة مرشح تمرير منخفض لجعل الإشارة أنظف. ومع ذلك ، وجدنا أن إضافة LPF يقلل بشكل كبير من حجم الإشارة ، بما يتناسب بشكل مباشر مع التردد المحدد

تحقق من إصدار شاشة اللمس TFT للتأكد من تحميل المكتبة الصحيحة في Arduino

إذا لم تعمل شاشة اللمس في البداية ، فتأكد من توصيل جميع المسامير بالأماكن الصحيحة على Arduino

إذا كانت شاشة اللمس الخاصة بك لا تزال لا تعمل مع الكود ، فحاول استخدام رمز المثال الأساسي من Arduino ، الموجود هنا

خيارات اضافية:

إذا كانت شاشة اللمس باهظة الثمن أو ضخمة أو يصعب توصيلها ، فيمكن استبدالها بمكون آخر ، مثل وحدة Bluetooth ، برمز معدل بحيث يطالب السقوط وحدة البلوتوث بتسجيل الوصول بدلاً من الشاشة التي تعمل باللمس.

الخطوة الثالثة: فهم مقياس التسارع

يستخدم Bitalino مقياس تسارع سلكي. دعنا نقسم ذلك حتى نتمكن من فهم بالضبط ما نعمل معه.

يعني C apacitive أنه يعتمد على تغيير في السعة من الحركة. السعة C هي قدرة المكون على تخزين الشحنة الكهربائية ، وتزداد إما مع حجم المكثف أو قرب لوحين من المكثف.

يستفيد مقياس التسارع السعوي من قرب الصفيحتين باستخدام الكتلة ؛ عندما يحرك التسارع الكتلة لأعلى أو لأسفل ، فإنه يسحب لوحة المكثف إما أبعد أو أقرب من اللوح الآخر ، وهذا التغيير في السعة يخلق إشارة يمكن تحويلها إلى تسارع.

الخطوة 4: دائرة الأسلاك

يوضح مخطط Fritzing كيف يجب توصيل الأجزاء المختلفة من Life Arduino معًا. توضح لك الخطوات الـ 12 التالية كيفية توصيل هذه الدائرة.

الخطوة 5: الجزء الأول من الدائرة - وضع زر بيزو

الخطوة الأولى لبناء الدائرة هي وضع زر بيزو على لوح التجارب. يحتوي زر بيزو على دبابيس يجب تثبيتها بإحكام باللوحة. تأكد من ملاحظة الصفوف التي تتصل بها المسامير (لقد استخدمت الصفين 12 و 16).

الخطوة 6: الدائرة الجزء 2 - توصيل زر بيزو

بعد توصيل زر Piezo بإحكام على اللوح ، قم بتوصيل الدبوس العلوي (في الصف 12) بالأرض.

بعد ذلك ، قم بتوصيل الدبوس السفلي من بيزو (في الصف 16) بالدبوس الرقمي 7 على Arduino.

الخطوة 7: الجزء الثالث من الدائرة - إيجاد دبابيس الدرع

الخطوة التالية هي العثور على الدبابيس السبعة التي يجب توصيلها من Arduino إلى شاشة TFT. يجب توصيل دبابيس رقمية 8-13 و 5 فولت.

نصيحة: نظرًا لأن الشاشة عبارة عن درع ، مما يعني أنه يمكن الاتصال مباشرة أعلى Arduino ، فقد يكون من المفيد قلب الدرع والعثور على هذه المسامير.

الخطوة 8: الدائرة الجزء 4 - توصيل دبابيس الدرع

الخطوة التالية هي توصيل دبابيس الدرع باستخدام أسلاك توصيل اللوح. يجب توصيل الطرف الأنثوي للمحول (مع الفتحة) بالمسامير الموجودة على الجزء الخلفي من شاشة TFT الموجودة في الخطوة 3. وبعد ذلك ، يجب توصيل الأسلاك الرقمية الستة بالمسامير المقابلة لها (8-13).

نصيحة: من المفيد استخدام ألوان مختلفة من الأسلاك للتأكد من توصيل كل سلك بالدبوس الصحيح.

الخطوة 9: الدائرة الخطوة 5 - توصيل الأسلاك 5V / GND على Arduino

تتمثل الخطوة التالية في إضافة سلك إلى دبابيس 5V و GND على Arduino حتى نتمكن من توصيل الطاقة والأرض باللوحة.

نصيحة: بينما يمكن استخدام أي لون من الأسلاك ، فإن استخدام السلك الأحمر باستمرار للطاقة والسلك الأسود للأرض يمكن أن يساعد في استكشاف أخطاء الدائرة لاحقًا.

الخطوة 10: الدائرة الخطوة 6 - الأسلاك 5V / GND على اللوح

الآن ، يجب إضافة الطاقة إلى اللوح عن طريق إحضار السلك الأحمر المتصل في الخطوة السابقة بالشريط الأحمر (+) على السبورة. يمكن أن يذهب السلك إلى أي مكان في الشريط العمودي. كرر مع السلك الأسود لإضافة الأرض إلى اللوحة باستخدام الشريط الأسود (-).

الخطوة 11: الدائرة الخطوة 7 - توصيل دبوس الشاشة 5 فولت باللوحة

الآن بعد أن أصبح اللوح مزودًا بالطاقة ، يمكن توصيل السلك الأخير من شاشة TFT بالشريط الأحمر (+) على اللوح.

الخطوة 12: الدائرة الخطوة 8 - توصيل مستشعر ACC

الخطوة التالية هي توصيل مستشعر التسارع بكابل BITalino كما هو موضح.

الخطوة 13: الدائرة الخطوة 9 - كبل BITalino الأسلاك

هناك ثلاثة أسلاك تأتي من مقياس التسارع BITalino والتي يجب توصيلها بالدائرة. يجب توصيل السلك الأحمر بالشريط الأحمر (+) على اللوح ، ويتم توصيل السلك الأسود بالشريط الأسود (-). يجب توصيل السلك الأرجواني بـ Arduino في الدبوس التناظري A0.

الخطوة 14: الدائرة الخطوة 10 - وضع البطارية في الحامل

الخطوة التالية هي ببساطة وضع بطارية 9 فولت في حامل البطارية كما هو موضح.

الخطوة 15: الدائرة الخطوة 11 - إرفاق حزمة البطارية بالدائرة

بعد ذلك ، أدخل الغطاء على حامل البطارية للتأكد من أن البطارية مثبتة بإحكام في مكانها. بعد ذلك ، قم بتوصيل حزمة البطارية بمدخل الطاقة في Arduino كما هو موضح.

الخطوة 16: الدائرة الخطوة 12 - التوصيل بالكمبيوتر

لتحميل الكود إلى الدائرة ، يجب عليك استخدام سلك USB لتوصيل Arduino بالكمبيوتر.

الخطوة 17: تحميل الكود

لتحميل الكود إلى دائرتك الجديدة الجميلة ، تأكد أولاً من أن USB الخاص بك يربط جهاز الكمبيوتر الخاص بك بشكل صحيح بلوحة Arduino.

1. افتح تطبيق Arduino الخاص بك وامسح كل النص.
2. للاتصال بلوحة Arduino الخاصة بك ، انتقل إلى Tools> Port ، وحدد المنفذ المتاح
3. قم بزيارة GitHub وانسخ الكود والصقه في تطبيق Arduino.
4. ستحتاج إلى "تضمين" مكتبة الشاشة التي تعمل باللمس حتى تعمل التعليمات البرمجية الخاصة بك. للقيام بذلك ، انتقل إلى أدوات> إدارة المكتبات ، وابحث عن مكتبة Adafruit GFX. حرك الماوس فوقه وانقر فوق زر التثبيت المنبثق ، وستكون جاهزًا للبدء.
5. أخيرًا ، انقر فوق سهم التحميل في شريط الأدوات الأزرق ، وشاهد السحر يحدث!

الخطوة 18: حلبة اردوينو منتهية العمر

بعد تحميل الكود بشكل صحيح ، افصل كابل USB حتى تتمكن من اصطحاب Life Arduino معك. في هذه المرحلة ، اكتملت الدائرة!

الخطوة 19: مخطط الدائرة

يوضح مخطط الدائرة هذا الذي تم إنشاؤه في EAGLE توصيلات الأجهزة لنظام Life Arduino الخاص بنا. يتم استخدام المعالج الدقيق Arduino Uno لتشغيل وتوصيل شاشة لمس TFT مقاس 2.8 بوصة (المسامير الرقمية 8-13) ومكبر صوت (دبوس 7) ومقياس تسارع BITalino (دبوس A0).

الخطوة 20: الدائرة والكود - العمل معًا

بمجرد إنشاء الدائرة وتطوير الكود ، يبدأ النظام في العمل معًا. وهذا يشمل وجود مقياس التسارع يقيس التغييرات الكبيرة (بسبب السقوط). إذا اكتشف مقياس التسارع تغييرًا كبيرًا ، فستظهر على الشاشة التي تعمل باللمس "هل أنت بخير" وتوفر زرًا للمستخدم للضغط عليه.

الخطوة 21: إدخال المستخدم

إذا ضغط المستخدم على الزر ، تتحول الشاشة إلى اللون الأخضر ، وتقول "نعم" ، حتى يعرف النظام أن المستخدم بخير. إذا لم يضغط المستخدم على الزر ، مشيرًا إلى أنه قد يكون هناك سقوط ، فإن مكبر الصوت البيزو يصدر صوتًا.

الخطوة 22: أفكار أخرى

لتوسيع قدرات Life Arduino ، نقترح إضافة وحدة بلوتوث بدلاً من مكبر الصوت. إذا قمت بذلك ، فيمكنك تعديل الكود بحيث عندما لا يستجيب الشخص الذي يسقط لمطالبة الشاشة التي تعمل باللمس ، يتم إرسال تنبيه عبر جهاز البلوتوث الخاص به إلى القائم بأعماله المعين ، والذي يمكنه بعد ذلك التحقق من الأمر.