فستان المراقبة - قم بتوصيل إشارات القلب بإنترنت الأشياء: 18 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

The Monitor Dress عبارة عن تجربة في البحث عن طرق مختلفة لرقمنة نشاط قلب مرتديها بالإضافة إلى معالجة البيانات.

ثلاثة أقطاب كهربائية داخل الفستان تقيس الإشارات الكهربائية التي تمر عبر جسم مرتديها. يتم تحويل تلك النبضات التناظرية ، التي تنبعث من نشاط عضلات القلب ، إلى إشارات رقمية. ثم يضيء المتحكم الدقيق دائرة من مصابيح LED في مقدمة الفستان ، وميض باللون الأرجواني مع كل نبضة قلب. يقوم المتحكم الدقيق أيضًا بإرسال البيانات عبر شبكة لاسلكية لاستخدامات أخرى. يتم التقاط البيانات المرسلة عبر الشبكة اللاسلكية بواسطة جهاز كمبيوتر يقوم بمراقبة البيانات من أجل تنشيطها. تظهر الآن الإشارات الكهربائية للقلب على الشاشة وكذلك الفستان نفسه.

يخلق فستان الشاشة واجهة سلسة بين جسم الإنسان والملابس والمكونات الإلكترونية - رقمنة وتسجيل إشاراتنا الحيوية العابرة.

الخطوة 1: نظرة عامة على التصميم والدائرة

القطعة العلوية من الفستان مصنوعة من قطع أكريليك سوداء وشفافة - مقطوعة بقاطع ليزر. يتم لصق حلقة NeoPixel أسفل دائرة الأكريليك الشفافة في المنتصف. تمتد الأسلاك خلف القطعة العلوية إلى شريط من القماش متصل بالقطعة العلوية في الجزء الخلفي من الفستان. يتصل شريط القماش بالجيب الصغير الذي يحمل المتحكم الدقيق ومراقب معدل ضربات القلب والبطارية. يتم خياطة ثلاثة أقطاب كهربائية للنسيج الإلكتروني في بطانة الفستان. تعمل الأسلاك التي تربط الأقطاب الكهربائية والميكروكونترولر بين طبقتين من القماش.

الخطوة الثانية: المستلزمات:

المواد:

• قماش
• سحاب البنطلون
• الأسلاك
• الانكماش الحراري
• 1/8 "أكريليك أسود
• 1/8 "أكريليك منتشر
• حلقة NeoPixel (24 LED) (Adafruit)
• الفوتون (جسيم)
• مراقب معدل ضربات القلب (سباركفن)
• وسادات استشعار الطب الحيوي (سباركفن)
• كابل الاستشعار (سباركفن)
• نسيج موصل (Sparkfun أو Adafruit)
• 5 زر الطقات
• مجلس بيرما بروتو (Adafruit)
• أنثى + ذكر الأسلاك الطائر
• الانكماش الحراري
• بنك الطاقة 5 فولت (أمازون)

أدوات:

• مقص
• إبرة
• خيط
• ملاقيط
• لحام حديد
• جندى
• الغراء الساخن
• مسدس حرارة
• ماكينة الخياطة
• قاطع ليزري
• شاكوش
• ورق
• مسطرة
• قلم

الخطوة 3: الفوتون - مجموعة تطوير شبكة Wi-Fi

الفوتون عبارة عن مجموعة أدوات تطوير Wi-Fi قوية تربط مشروعك بإنترنت الأشياء (IoT). اللوحة صغيرة جدًا ، مما يجعلها رائعة لمشاريع إنترنت الأشياء القابلة للارتداء.

قام Particle ، صانع الفوتون ، بإعداد ورقة بيانات فوتونية رائعة بالإضافة إلى دليل البدء المفصل للغاية مع جميع المعلومات التي تحتاج إلى معرفتها للبدء.

ما عليك سوى تنزيل تطبيق Particle على هاتفك الذكي واتباع التعليمات لتوصيل فوتون بشبكة Wi-Fi. يمكنك أيضًا تنزيل تطبيق Particle Dev لجهاز الكمبيوتر الخاص بك أو بدء البرمجة باستخدام متصفحك. سنعود إلى الفوتون في الخطوة 15.

الخطوة 4: جهاز مراقبة معدل ضربات القلب

في الصورة ، يمكنك رؤية لوحة مراقب معدل ضربات القلب بالإضافة إلى كبل مستشعر به 3 موصلات للوحة قطب كهربائي و 3 وسادات مستشعر طبي حيوي متطابقة. نظرًا لأننا سنصنع أقطابًا كهربائية موصلة للنسيج لباسنا ، فليس من الضروري استخدام كبلات ووسادات المستشعر. ومع ذلك ، فهي رائعة للنماذج الأولية والاختبار.

قبل البدء ، أوصي أيضًا بقراءة دليل Sparkfun's Heart Rate Monitor Hook Up. يحتوي على العديد من التفاصيل حول كيفية عمل مراقب معدل ضربات القلب وكيفية ترتيب الأقطاب الكهربائية.

الخطوة 5: قطع الليزر للقطعة العلوية

أولاً ، صممت قطعة علوية ثنائية الأبعاد باستخدام برنامج Illustrator الذي قطعته من لوح أكريليك أسود 1/8 بوصة باستخدام قاطع ليزر. نظرًا لأن الدائرة في منتصف التصميم ستضيء ، فقد قطعت بتلات مطابقة من 1 / 8 لوح أكريليك منتشر. أيضًا ، قطعت ثلاث دوائر أكريليك مختلفة الحجم منتشرة. سنقوم بلصق تلك بين البتلات وحلقة NeoPixel للحصول على ضوء أكثر انتشارًا. خلاف ذلك ، سترى المصابيح الفردية على الحلقة.

الخطوة السادسة: تشكيل الأكريليك

بعد قص الأكريليك حان الوقت لتشكيله وإعطائه شكلاً ثلاثي الأبعاد. يمكنك استخدام مسدس حراري أو مجفف شعر أو أي عمل أسرع ، مثل موقد الغاز. كن حذرًا أثناء تسخينه وقم دائمًا بلمس الأجزاء الساخنة بمنشفة. بمجرد أن تبدأ في أن تصبح مرنة ، قم بتشكيلها بالطريقة التي تريدها وانتظر حتى تبرد وتتصلب مرة أخرى.

الخطوة 7: إضافة البتلات الشفافة

الآن دعونا نلصق بتلات الأكريليك الشفافة داخل القصاصات المقابلة. إذا كانت بتلات الأكريليك تحتوي على بعض علامات الحروق على الحواف ، يمكنك صنفرتها بورق الصنفرة. امزج بعضًا من الإيبوكسي المكون من جزأين وقم بتطبيق الغراء بعناية حول حواف البتلات. يساعد على تثبيت القطع ببعض الشريط اللاصق أثناء وضعها داخل القطعة العلوية.

الخطوة 8: صمم فستانك

في الخطوات القليلة التالية ، سنقوم بتصميم وخياطة الفستان الجلدي الأسود.

أثناء العمل على ملف Illustrator ، كان لدي بالفعل فكرة تقريبية عن التصميم. بعد لف بعض القماش والقطعة العلوية حول عارضة أزياء ، اكتشفت النمط الصحيح: فستان حامل للرقبة مع سهامتين في الأمام والخلف بالإضافة إلى خط خصر مقسم ، وجيب بطارية في الخلف وسحاب غير مرئي داخل التماس الجانب الأيسر. قبل قص قماشك الجميل ، من الأفضل دائمًا خياطة الفستان بقماش أرخص (يسمى أيضًا الشاش) أولاً. يمنحك ذلك فرصة تعديل النمط وإجراء تغييرات صغيرة.

الخطوة 9: خيطي الفستان

الآن تتبع الأنماط وخياطة الفستان الفعلي. قم أولاً بخياطة السهام في الجزء الأمامي والخلفي من الفستان. ثم قم بخياطة القطعتين الأماميتين والقطعتين الخلفيتين معًا ، بالإضافة إلى البطانة وحامل العنق والسحاب غير المرئي. في النهاية ، سنقوم بتوصيل جيب البطارية والأشرطة (الخطوتين 10 و 11). مرة أخرى ، استخدمت أداة القطع بالليزر لقطع أحزمة القماش الستة. إنه ليس ضروريًا ، ولكنه يمنحك حوافًا نظيفة حقًا يسهل خياطةها وقصها أسرع بكثير!

الخطوة 10: إرفاق الجيب الخلفي

قم بقص مربع من القماش العلوي وقم بخياطة شرائط الفيلكرو الصغيرة أعلى الحافة اليسرى واليمنى. اطوِ حواف الفيلكرو وخياطتها داخل منديل الجيب. ابحث عن وضع جيد لجيب البطارية (يفضل أن يكون أعلى خط الخصر) وقم بتثبيته على الفستان. قم بخياطة الجزء السفلي من الجيب على الفستان وكذلك شريط الفيلكرو المقابل على الجانب الأيسر والأيمن.

الخطوة 11: تحضير شرائط النسيج

تُستخدم شرائط القماش الموجودة في الخلف لتوصيل القطعة العلوية بالفستان وإخفاء جميع الأسلاك الممتدة من جيب البطارية إلى مصابيح LED في المقدمة. قبل خياطة الحواف الطويلة معًا ، أدخل ثقبًا في أحد الشرائط. سيعطي هذا الفستان مظهرًا أنظف عند دفع الأسلاك داخل وخارج الشريط. ثم امضي قدمًا بخياطة أنفاق القماش وقلب الشرائط من الداخل للخارج. من الأسهل استخدام الملقط.

في الخطوة التالية ، قم بتغذية ثلاثة أسلاك طويلة (طويلة بما يكفي للتشغيل من جيب البطارية إلى مصابيح LED في المقدمة) من خلال شريط العيينة ، لتوجيه الأسلاك عبر الفتحة خارج النفق. ضع علامة على كل سلك من كلا الطرفين بشريط ما حتى تعرف أيهما هو. ثم قم بخياطة الشرائط على القطعة العلوية كما هو موضح بالصور.

الخطوة 12: الانتهاء من القطعة العلوية

الآن قم بتوصيل أحد الأسلاك الثلاثة الخاصة بك إلى دبوس GND (الأرض) ، وواحد إلى دبوس إدخال البيانات والسلك الأخير إلى دبوس +5 فولت (الطاقة). تأكد من معرفة السلك الملحوم بأي دبوس حيث لا يمكنك تتبعه مرة أخرى من خلال الأنبوب. جندى قابس أنثى لكل من الأسلاك الثلاثة. لا تنسى استخدام بعض الانكماش الحراري لتأمين سهولة كسر وصلات اللحام. باستخدام مسدس حراري أو غراء إيبوكسي ، دوائر الأكريليك الثلاث فوق بعضها البعض وانتظر حتى تجف. ثم قم بتوسيط الدوائر أعلى الجزء الداخلي من بتلات الأكريليك وألصقها معًا. بعد أن يجف الغراء في المنتصف ، ضع حلقة NeoPixel في الأعلى وقم بوضع الغراء حولها. لا تنس تثبيت الأسلاك التي تدور حول الحلقة في الجزء الخلفي من القطعة.

الخطوة 13: خيطي شرائط القماش على الفستان

الآن ضع الفستان والقطعة العلوية على عارضة أزياء واكتشف المكان الذي تريد وضع الشرائط فيه. افتح بعناية اللحامات في المنطقة المحددة بالإضافة إلى طبقات الخصر خلف حقيبة البطارية (البطانة والطبقة العلوية). الآن قم بتغذية شرائط القماش من خلال البطانة والطبقة العلوية حتى تخرج الشرائط من خلال خياطة الخصر. قم بتثبيت الشرائط بالطول المطلوب في الموضع الصحيح وأغلق التماس العلوي فقط في الوقت الحالي.

الخطوة 14: دمج الأقطاب الكهربائية

قطع ثلاثة مربعات من القماش موصل. تُظهر الصورة الأولى المكان الذي يجب أن تضع فيه الأقطاب الكهربائية داخل الفستان. لقد استخدمت غرزة متعرجة لخياطة المربعات على البطانة. يجب دفع الأقطاب الكهربائية بقوة على بشرتك العارية من أجل التقاط دقات قلبك. وإلا فإن النسيج الموصّل لا يمكنه التقاط الإشارات الكهربائية التي تمر عبر جسمك. الآن قم بتوصيل سلك (أوصي بسلك سيليكون مرن) على زر المفاجئة. قم بإعداد ثلاثة أسلاك في المجموع ، واحد لكل قطب كهربائي. قم بخياطة تلك الأزرار خلف البطانة باستخدام رقعة القماش الموصلة - بين البطانة والطبقة العلوية. من المهم استخدام خيط موصل لتوصيل الأقطاب الكهربائية بالسلك ولاحقًا بالميكروكونترولر. ثم قم بتوجيه جميع الأسلاك الثلاثة من خلال الفستان حتى الخروج من المنطقة المفتوحة في خط الخصر خلف البطاريات. لحماية الأسلاك أكثر من ذلك بقليل ، أضعها في قطعة صغيرة من أنبوب القماش المتبقي تمامًا حيث خيطت فوقها لإغلاق خط الخصر المفتوح. قم بقص الأسلاك الثلاثة إلى الطول الذي تريده وقم بتوصيل سلك توصيل أنثى على كل طرف. هذا ضروري لتوصيل الأقطاب الكهربائية بلوحة Hart Rate Monitor Board. تذكر أنه من المهم معرفة السلك الذي يتصل بأي قطب كهربائي.

حتى الان جيدة جدا. الفستان جاهز تمامًا.

الخطوة 15: قم بتعديل الكود وتحميله

الآن دعنا نعود إلى البرامج والأجهزة:

بعد إعداد الفوتون وتثبيت Particle Dev (الخطوة 3) ، قم بتنزيل رمز مراقب معدل ضربات القلب ، وإذا فتحت الملف ، فسترى مجلدين ، أحدهما يسمى الفوتون والآخر يسمى المعالجة.

انطلق وافتح Particle Dev واختر File> Open… في القائمة المنسدلة. انتقل إلى مجلد الفوتون الخاص بك وانقر فوق فتح. على الجانب الأيسر ، انقر فوق WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino لفتح الكود. الآن قم بتغيير عدد مصابيح LED المحددة في الكود إلى عدد مصابيح LED التي تستخدمها في مشروعك.

# تعريف NUM_LEDS 24

بالنسبة للفستان ، استخدمت 24 مصباحًا. يمكنك أيضًا تغيير رقم المسامير الأخرى إذا كنت تستخدم دبابيس مختلفة. يمنحك المخطط الصغير نظرة عامة. إذا كنت تريد تغيير دبوس زر الوضع ، فانقر فوق ملف button.h وقم بتغيير الرقم 6 إلى الدبوس الذي تستخدمه.

#define MODEBUTTON 6

إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك إضافة زر ضغط صغير إلى هذا الدبوس للتبديل بين الوضع المباشر وبعض بيانات ضربات القلب المسجلة. إنها ميزة لطيفة إذا كان الفستان على عارضة أزياء. بعد توصيل الأقطاب الكهربائية بجسمك (في الخطوة التالية) ، يمكنك فقط فتح الشاشة التسلسلية ، وتسجيل بياناتك الخاصة واستبدال الأرقام بنبضات قلبك في الملف المسجل Data.h.

الخطوة 16: قم بتجميع الأجهزة

قبل لحام جميع المكونات الإلكترونية على "لوحة برما بروتو نصف الحجم" ، استخدم لوح التجارب العادي لاختبار إلكترونياتك أولاً. قم بتوصيل جهاز مراقبة معدل ضربات القلب والزر ومصابيح LED بدبابيس الفوتون المحددة في الكود. الصق الأقطاب الكهربائية بجسمك كما هو موضح في الصورة ، مع التأكد من تطابق الأقطاب الكهربائية مع المسامير الصحيحة. يمكنك الآن فتح شاشة الفوتون التسلسلية والحصول على بيانات ضربات قلبك عبر شبكة WiFi المحلية.

إذا كنت تريد رؤية مخطط EKG على شاشتك ، فيجب عليك تنزيل المعالجة. في المعالجة ، افتح الرسم التخطيطي في مجلد المعالجة وقم بتشغيل المخطط بالنقر فوق السهم الموجود في الزاوية اليسرى. إذا تم إعداد كل شيء بشكل صحيح ، ستفتح نافذة ويمكنك رؤية نشاط قلبك. إنه يساعد على التحرك بأقل قدر ممكن ويستغرق بعض الوقت حتى تصبح الإشارة الحيوية ثابتة بدرجة كافية لتصور نظيف. لمزيد من المعلومات و / أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها ، تحقق من Sparkfun's Heart Rate Monitor Guide. قد تضطر إلى تعديل السطر في المخطط الذي يحتوي على Serial.list () [3] وتغيير الرقم إلى أي منفذ يكون جهاز العرض التسلسلي الخاص بك عليه. إذا لم تكن متأكدًا من الرقم ، فجرّب 0 إلى 6.

الخطوة 17: اللحيم على Perma-Proto

لتوصيل أقطاب النسيج الإلكترونية المخصصة الخاصة بنا باللوحة ، وليس الأقطاب الكهربائية اللزجة الضخمة ، قم بتوصيل رأس في كل من دبابيس RA (الذراع اليمنى) و LA (الذراع اليسرى) و RL (الساق اليمنى) على اللوحة.

إذا نجح كل شيء ، يمكنك لحام المكونات على لوحة perma-proto. بدأت بالفوتون ، ثم الأسلاك متبوعة بجهاز مراقبة معدل ضربات القلب في النهاية. بدلاً من لحام أسلاك LED الثلاثة بشكل دائم على اللوحة ، استخدمت ثلاثة أسلاك توصيل ذكرية (Data و VCC و GND) لتوصيلها بأسلاك LED.

يعمل بنك الطاقة 5 فولت كمصدر للطاقة بشكل رائع للفوتون لأنه قابل لإعادة الشحن. يمكنك أيضًا استخدامه لشحن الأجهزة الإلكترونية الأخرى مثل هاتفك الذكي.

الخطوة 18: قم بتوصيل إشارات قلبك بإنترنت الأشياء

أنت الآن جاهز تمامًا ويمكنك توصيل نشاط قلبك بإنترنت الأشياء.

لاحظ أن الفوتون يحتاج دائمًا إلى الاتصال بشبكة لاسلكية ، وإلا فلن يتوقف عن البحث ولن يعمل الكود الخاص بك. في التحديث المستقبلي يمكنني تحسينه بحيث يكون الاتصال بالإنترنت اختياريًا.

إذا كان لديك أي أسئلة، لا تتردد في طلب. صنع سعيد.

الجائزة الثانية في مسابقة فستان DIY