مستشعر النبض يمكن ارتداؤه: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

وصف المشروع

يدور هذا المشروع حول تصميم وإنشاء جهاز يمكن ارتداؤه يأخذ في الاعتبار صحة المستخدم الذي سيرتديه.

هدفه هو التصرف مثل الهيكل الخارجي الذي تتمثل وظيفته في الاسترخاء وتهدئة المستخدم خلال فترة القلق أو المواقف المتوترة عن طريق إصدار الاهتزازات في نقاط الضغط تلك الموجودة على الجسم.

سيكون محرك الاهتزاز قيد التشغيل بينما يستقبل مستشعر النبض الضوئي ، خلال بعض الوقت ، نطاقًا مرتفعًا من النبضات الصلبة المتسارعة. عندما ينخفض معدل النبض ، مما يعني أن المستخدم قد هدأ ، ستتوقف الاهتزازات.

انعكاس قصير كاستنتاج

بفضل هذا المشروع ، تمكنا من تطبيق جزء من المعرفة المكتسبة في التدريبات الصفية ، والتي نعمل فيها على عدة دوائر كهربائية باستخدام أجهزة استشعار ومحركات مختلفة في حالة حقيقية: جهاز يمكن ارتداؤه يريح المستخدم أثناء فترة القلق أو المواقف المجهدة.

من خلال هذا المشروع ، لم نطور الجزء الإبداعي أثناء تصميم المستفيد وخياطته فحسب ، بل قمنا أيضًا بتطوير الفرع الهندسي ، وقمنا بخلطهم جميعًا معًا في مشروع واحد.

نحن أيضًا نطبق المعرفة الكهربائية عند إنشاء الدائرة الكهربائية على اللوحة الأولية ونقلها إلى LilyPad Arduino لحام المكونات.

اللوازم

مستشعر النبض الضوئي (إدخال تناظري)

مستشعر النبض هو مستشعر معدل ضربات القلب للتوصيل والتشغيل لـ Arduino. يحتوي المستشعر على جانبين ، على جانب واحد يتم وضع LED جنبًا إلى جنب مع مستشعر الإضاءة المحيطة وعلى الجانب الآخر هناك بعض الدوائر. هذا هو المسؤول عن عمل التضخيم وإلغاء الضوضاء. يتم وضع مؤشر LED على الجانب الأمامي من المستشعر فوق وريد في جسم الإنسان.

هذا الصمام ينبعث من الضوء الذي يسقط على الوريد مباشرة. سوف يتدفق الدم داخل الأوردة فقط عندما يضخ القلب ، لذلك إذا قمنا بمراقبة تدفق الدم يمكننا مراقبة دقات القلب أيضًا. إذا تم الكشف عن تدفق الدم ، فسوف يلتقط مستشعر الإضاءة المحيطة مزيدًا من الضوء نظرًا لأنه سينعكس بواسطة الدم ، ويتم تحليل هذا التغيير الطفيف في الضوء المستلم بمرور الوقت لتحديد دقات قلبنا.

يحتوي على ثلاثة أسلاك: الأول متصل بأرض النظام ، والثاني + جهد إمداد 5 فولت والثالث هو إشارة خرج نابضة.

في المشروع ، يتم استخدام مستشعر نبض واحد. يتم وضعه أسفل المعصم حتى يتمكن من اكتشاف النبضات القاسية.

محرك الاهتزاز (خرج تناظري)

هذا المكون هو محرك DC الذي يهتز عند استقبال إشارة. عندما لا تستقبله بعد الآن ، يتوقف.

في المشروع ، تُستخدم ثلاثة محركات اهتزاز لتهدئة المستخدم من خلال ثلاث نقاط استرخاء مختلفة موجودة على المعصم واليد.

اردوينو اونو

Arduino Uno هو متحكم دقيق مفتوح المصدر ولوحة مطورة بواسطة Arduino.cc. اللوحة مجهزة بمجموعات من دبابيس الإدخال / الإخراج الرقمية والتناظرية (I / O). يحتوي أيضًا على 14 دبوسًا رقميًا و 6 دبابيس تناظرية وقابلة للبرمجة باستخدام Arduino IDE (بيئة التطوير المتكاملة) عبر كبل USB من النوع B.

سلك كهربائي

الأسلاك الكهربائية هي موصلات تنقل الكهرباء من مكان إلى آخر.

في المشروع استخدمناهم لتوصيل الدائرة الكهربائية الملحومة على لوحة الباكليت بمسامير اردوينو.

مواد اخرى:

- معصمه

- خيط أسود

- صبغة سوداء

- قماش

أدوات:

- لحام

- مقص

- إبر

- عارضة أزياء من الورق المقوى

الخطوة 1:

أولاً ، قمنا بعمل الدائرة الكهربائية باستخدام لوح أولي حتى نتمكن من تحديد كيف نريد أن تكون الدائرة بالنسبة للمكونات التي نريد استخدامها.

الخطوة 2:

بعد ذلك ، قمنا بالدائرة النهائية التي كنا سنضعها داخل عارضة أزياء عن طريق لحام المكونات باستخدام لحام القصدير. يجب أن تبدو الدائرة مثل التصوير أعلاه.

يجب توصيل كل كابل بمنفذ المراسلة في Arduino Uno ويوصى بتغطية الجزء الكهربائي من الأسلاك لتجنب حدوث دوائر قصيرة باستخدام شريط عازل.

الخطوه 3:

قمنا ببرمجة الكود باستخدام برنامج Arduino وشحنه إلى Arduino باستخدام كابل USB.

// المخزن المؤقت لتصفية الترددات المنخفضة # حدد BSIZE 50 float buf [BSIZE] ؛ كثافة العمليات bPos = 0 ؛

// خوارزمية ضربات القلب

#define THRESHOLD 4 // عتبة الكشف غير موقعة طويلة t ؛ // آخر تم اكتشاف نبضات القلب تعويم lastData ؛ int lastBpm؛

الإعداد باطل() {

// تهيئة الاتصال التسلسلي بسرعة 9600 بت في الثانية: Serial.begin (9600) ؛ pinMode (6 ، الإخراج) ؛ // أعلن عن الهزاز 1 pinMode (11 ، الإخراج) ؛ // أعلن عن الهزاز 2 pinMode (9 ، الإخراج) ؛ // أعلن الهزاز 3}

حلقة فارغة() {

// قراءة ومعالجة الإدخال من المستشعر على الطرف التناظري 0: float ProcessingData = processData (analogRead (A0)) ؛

//Serial.println(processedData) ؛ // uncomment هذا لاستخدام الراسمة التسلسلية

إذا كانت (معالجة البيانات> THRESHOLD) // أعلى هذه القيمة تعتبر نبضة قلب

{if (lastData <THRESHOLD) // في المرة الأولى التي نتجاوز فيها العتبة نحسب BPM {int bpm = 60000 / (millis () - t) ؛ if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("New heartbeat:")؛ Serial.print (نبضة في الدقيقة) ؛ // إظهار bpms Serial.println ("bpm") على الشاشة ؛

إذا كانت (نبضة في الدقيقة> = 95) {// إذا كانت نبضة في الدقيقة أعلى من 95 أو 95 …

analogWrite (6 ، 222) ؛ // هزاز 1 يهتز

analogWrite (11 ، 222) ؛ // هزاز 2 يهتز analogWrite (9 ، 222) ؛ // vibrator 3 vibrates} else {// إن لم يكن (نبضة في الدقيقة أقل من 95) … analogWrite (6 ، 0) ؛ // الهزاز 1 لا يهتز analogWrite (11 ، 0) ؛ // الهزاز 2 لا يهتز analogWrite (9، 0)؛ // الهزاز 3 لا يهتز}} lastBpm = bpm؛ ر = ملي () ؛ }} lastData = ProcessingData ؛ تأخير (10) ؛ }

عملية تعويم البيانات (int val)

{buf [bPos] = (تعويم) val ؛ bPos ++ ؛ إذا (bPos> = BSIZE) {bPos = 0 ؛ } المتوسط العائم = 0 ؛ لـ (int i = 0 ؛ i <BSIZE ؛ i ++) {average + = buf ؛ } return (float) val - متوسط / (عائم) BSIZE ؛ }

الخطوة الرابعة:

أثناء عملية التصميم ، كان علينا أن نأخذ في الاعتبار موقع نقاط الضغط في الجسم لمعرفة المكان الذي يجب أن توضع فيه محركات الاهتزاز ، وقمنا باختيار ثلاثة منها.

الخطوة الخامسة:

للحصول على الجهاز القابل للارتداء ، قمنا أولاً بصبغ سوار معصم بلون اللحم باستخدام صبغة سوداء باتباع إرشادات المنتج.

الخطوة السادسة:

بمجرد أن حصلنا على معصمنا ، قمنا بعمل أربعة ثقوب في عارضة أزياء الورق المقوى. تم تصنيع ثلاثة منها لاستخراج محركات الاهتزاز الثلاثة التي استخدمناها في الدائرة الكهربائية وآخرها تم إجراؤه لوضع مستشعر النبض على معصم عارضة الأزياء. بصرف النظر عن ذلك ، قمنا أيضًا بقطع صغير في سوار المعصم لجعل هذا المستشعر الأخير مرئيًا.

الخطوة السابعة:

في وقت لاحق ، قمنا بعمل ثقب أخير على الجانب السفلي من يد الورق المقوى من أجل توصيل وفصل كبل USB من الكمبيوتر إلى لوحة Arduino لتشغيل الدائرة. أجرينا اختبارًا نهائيًا للتحقق من أن كل شيء يعمل بشكل جيد.

الخطوة الثامنة:

لمنح منتجنا تصميمًا أكثر قابلية للتخصيص ، نرسم ونقطع دائرة بلون العقيق ثم قمنا بخياطة بعض الخطوط لتمثيل دقات القلب الكهربائية.

الخطوة 9:

أخيرًا ، نظرًا لأن سوار المعصم الأسود يغطي محركات الاهتزاز ، قمنا بقص وخياطة ثلاثة قلوب صغيرة على الجهاز القابل للارتداء لمعرفة موقعها.