მონიტორის კაბა - შეაერთეთ გულის სიგნალები IoT– თან: 18 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

მონიტორის კაბა არის ექსპერიმენტი, რომელიც ატარებს დამცველის გულის აქტივობის დიგიტალიზაციის სხვადასხვა გზებს, ასევე მონაცემთა დამუშავებას.

კაბის შიგნით არსებული სამი ელექტროდი ზომავს ელექტრო სიგნალებს, რომლებიც გადის მფლობელის სხეულში. ის ანალოგიური იმპულსები, რომლებიც წარმოიქმნება გულის კუნთის აქტივობიდან, გარდაიქმნება ციფრულ სიგნალებად. მიკროკონტროლერი აანთებს LED– ების წრეს კაბის წინა ნაწილში, რომელიც მეწამულად ანათებს ყველა გულისცემას. მიკროკონტროლერი ასევე უგზავნის მონაცემებს უკაბელო ქსელის საშუალებით სხვა გამოყენებისთვის. უკაბელო ქსელში გაგზავნილ მონაცემებს იღებს კომპიუტერი, რომელიც მონიტორინგს უწევს მონაცემებს მისი გაცოცხლების მიზნით. გულის ელექტრული სიგნალები ახლა ჩანს ეკრანზე, ისევე როგორც თავად კაბა.

მონიტორის კაბა ქმნის უწყვეტ ინტერფეისს ადამიანის სხეულს, სამოსსა და ელექტრონულ კომპონენტებს შორის - ჩვენი გარდამავალი ბიოსიგნალების ციფრული და ჩაწერა.

ნაბიჯი 1: დიზაინი და სქემის მიმოხილვა

კაბის ზედა ნაწილი დამზადებულია შავი და გამჭვირვალე აკრილის ნაჭრებისგან - დაჭრილი ლაზერული საჭრელით. NeoPixel ბეჭედი წებოვანია შუაში გამჭვირვალე აკრილის წრის ქვეშ. მავთულები გადის ზედა ნაწილის უკან ქსოვილის ზოლზე, რომელიც მიმაგრებულია ზედა ნაწილზე კაბის უკანა ნაწილში. ქსოვილის ზოლი უკავშირდება პატარა ჯიბეს, რომელიც ინახავს მიკროკონტროლერს, გულისცემის მონიტორს და ბატარეას. სამი ელექტრონული ტექსტილის ელექტროდი არის შეკერილი კაბის უგულებელყოფაში. ელექტროდების და მიკროკონტროლის დამაკავშირებელი მავთულები გადის ქსოვილის ორ ფენას შორის.

ნაბიჯი 2: მასალები:

მასალები:

• ქსოვილი
• Zipper
• მავთულები
• სითბოს შემცირება
• 1/8 "შავი აკრილის
• 1/8 "დიფუზური აკრილი
• NeoPixel Ring (24 LED) (ადაფრუტი)
• ფოტონი (ნაწილაკი)
• გულისცემის მონიტორი (Sparkfun)
• ბიომედიალური სენსორული ბალიშები (სპარკფუნი)
• სენსორის კაბელი (Sparkfun)
• გამტარი ქსოვილი (ნაპერწკალი ან ადაფრუტი)
• 5 ღილაკი იჭერს
• პერმა-პროტო დაფა (ადაფრუტი)
• ქალი + მამაკაცი მხტუნავი მავთულები
• სითბოს შემცირება
• 5V დენის ბანკი (ამაზონი)

ინსტრუმენტები:

• Მაკრატელი
• ნემსი
• ძაფი
• პინცეტი
• გასაყიდი რკინა
• Solder
• ცხელი წებო
• სითბოს იარაღი
• Საკერავი მანქანა
• ლაზერული საჭრელი
• ჩაქუჩი
• ქაღალდი
• მმართველი
• ფანქარი

ნაბიჯი 3: Photon - Wi -Fi განვითარების ნაკრები

Photon არის ძლიერი Wi-Fi განვითარების ნაკრები, რომელიც აკავშირებს თქვენს პროექტს ნივთების ინტერნეტთან (IoT). დაფა საკმაოდ მცირეა, რაც მას მშვენივრად ხდის IoT ტარების პროექტებისთვის.

ნაწილაკმა, Photon– ის შემქმნელმა, მოამზადა დიდი Photon მონაცემთა ცხრილი, ასევე ძალიან დეტალური დაწყების სახელმძღვანელო ყველა იმ ინფორმაციისა, რაც თქვენ უნდა იცოდეთ დასაწყებად.

უბრალოდ გადმოწერეთ Particle აპლიკაცია თქვენს სმარტფონზე და მიჰყევით ინსტრუქციას, რომ თქვენი Photon დაუკავშირდეს თქვენს Wi-Fi ქსელს. თქვენ ასევე შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ Particle Dev აპი თქვენი კომპიუტერისთვის ან დაიწყოთ პროგრამირება თქვენი ბრაუზერის გამოყენებით. ჩვენ დავუბრუნდებით Photon– ს მე –15 ნაბიჯში.

ნაბიჯი 4: გულისცემის მონიტორი

სურათზე შეგიძლიათ იხილოთ გულისცემის მონიტორის დაფა, ასევე სენსორული კაბელი ელექტროდის ბალიშის 3 კონექტორით და 3 შესატყვისი ბიოსამედიცინო სენსორის ბალიშით. ვინაიდან ჩვენ ჩავიცვამთ ჩვენი გამტარი ქსოვილის ელექტროდებს ჩვენი ჩაცმულობისთვის, არ არის აუცილებელი სენსორული კაბელების და ბალიშების გამოყენება. თუმცა, ისინი შესანიშნავია პროტოტიპიზაციისა და ტესტირებისთვის.

დაწყებამდე, მე ასევე გირჩევთ წაიკითხოთ Sparkfun's Heart Rate Monitor Hook Up Guide. მას აქვს ბევრი დეტალი იმის შესახებ, თუ როგორ მუშაობს გულისცემის მონიტორი და როგორ სჭირდება ელექტროდების მოწყობა.

ნაბიჯი 5: ლაზერული ზედა ნაწილის მოჭრა

პირველად მე დავამუშავე 2D ზედა ნაჭერი Illustrator– ის გამოყენებით, რომელიც მე ამოვიღე 1/8 "შავი აკრილის ფურცლიდან ლაზერული საჭრელით. ვინაიდან დიზაინის შუაგულში წრე ანათებს, მე ამოვიღე შესაბამისი ფურცლები 1 -დან /8 "დიფუზური აკრილის ფურცელი. ასევე, მე ამოვიღე სამი განსხვავებული ზომის დიფუზური აკრილის წრე. ჩვენ დავაწებებთ ფურცლებსა და ნეოპიქსელის რგოლს შორის უფრო დიფუზური შუქისთვის. წინააღმდეგ შემთხვევაში, თქვენ დაინახავთ ცალკეულ LED- ებს ბეჭედზე.

ნაბიჯი 6: აკრილის ჩამოყალიბება

აკრილის მოჭრის შემდეგ დროა მოვახდინოთ მისი ფორმირება და მისცეს მას სამგანზომილებიანი ფორმა. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ გათბობის იარაღი, თმის საშრობი ან რაც უფრო სწრაფად მუშაობს, მაგალითად გაზქურა. ფრთხილად იყავით გათბობისას და ყოველთვის შეეხეთ ცხელ ნაწილებს პირსახოცით. როგორც კი ის მოქნილი გახდება, მიეცით მას ფორმა როგორც გსურთ და დაელოდეთ სანამ არ გაცივდება და კვლავ გამყარდება.

ნაბიჯი 7: გამჭვირვალე ფურცლების დამატება

ახლა მოდით წებოვანა გამჭვირვალე აკრილის ფურცლები შესაბამისი მოჭრილი ჩარჩოების შიგნით. თუ აკრილის ფურცლებს აქვთ დამწვრობის ნიშნები კიდეებზე, შეგიძლიათ გაპრიალდეს ისინი სანდლის ქაღალდით. შეურიეთ ერთმანეთს ორი ნაწილის ეპოქსია და ფრთხილად წაუსვით წებო ფურცლების კიდეებს. ეს ხელს უწყობს ცალი წებოვანი ლენტით მოთავსებას ზედა ნაწილის შიგნით მოთავსებისას.

ნაბიჯი 8: შექმენით თქვენი კაბა

მომდევნო რამოდენიმე ნაბიჯში ჩვენ შევქმნით შავი ფერის ტყავის კაბას.

ილუსტრატორის ფაილზე მუშაობისას მე უკვე მქონდა უხეში წარმოდგენა დიზაინზე. მას შემდეგ, რაც მანეკენის გარშემო ქსოვილი და ზედა ნაჭერი შემოვიხვიე, მივხვდი სწორ ნიმუშს: კისრის საყრდენი კაბა, რომელსაც ორი ისარი აქვს წინ და უკან, ასევე წელის გამყოფი ნაკერი, ბატარეის ჯიბე უკანა მხარეს და უხილავი zipper. შიგნით მარცხენა მხარეს seam. სანამ თქვენს ლამაზ ქსოვილს გაჭრით, ყოველთვის ღირს კაბის შეკერვა იაფი ქსოვილით (ასევე მას მუსლინი ეწოდება). ეს გაძლევთ შანსს შეცვალოთ ნიმუში და შეიტანოთ მცირე ცვლილებები.

ნაბიჯი 9: შეკერეთ კაბა

ახლა მიჰყევით შაბლონებს და შეკერეთ ნამდვილი კაბა. ჯერ შეკერეთ ისრები კაბის წინა და უკანა ნაწილში. შემდეგ შეკერეთ ორი წინა და ორი უკანა ნაწილი, ასევე უგულებელყოფა, კისრის დამჭერი და უხილავი zipper. დასასრულს, ჩვენ დავამაგრებთ ბატარეის ჯიბეს და სამაგრებს (ნაბიჯები 10 და 11). კიდევ ერთხელ, მე ლაზერული საჭრელი გამოვიყენე ქსოვილის ექვსი სამაჯური. ეს არ არის აუცილებელი, მაგრამ ეს გაძლევთ ნამდვილად სუფთა კიდეებს, რომელთა შეკერვაც უფრო ადვილია და მისი მოჭრა უფრო სწრაფად!

ნაბიჯი 10: მიამაგრეთ უკანა ჯიბე

ამოჭერით კვადრატი თქვენი ზედა ქსოვილიდან და შეკერეთ პატარა Velcro ზოლები მარცხენა და მარჯვენა კიდეზე. გადაკეცეთ Velcro- ს კიდეები და შეკერეთ ისინი ჯიბის კვადრატის შიგნით. იპოვეთ კარგი პოზიცია ბატარეის ჯიბისთვის (სასურველია წელის ნაკერის თავზე) და მიამაგრეთ იგი კაბაზე. ჯიბის ქვედა ნაწილი ჩააცვით კაბაზე, ასევე შესაბამისი Velcro ზოლები მარცხნივ და მარჯვნივ.

ნაბიჯი 11: მოამზადეთ ქსოვილის ზოლები

ქსოვილის ზოლები უკანა ნაწილში გამოიყენება ზედა ნაჭრის კაბასთან დასაკავშირებლად და ბატარეის ჯიბიდან წინა შუქდიოდების ყველა მავთულის დასამალად. გრძელი კიდეების შეკერვის წინ ჩადეთ თვალი ერთ ზოლში. ეს მისცემს კაბას უფრო სუფთა იერს, როდესაც მავთულხლართებს ზოლში და ზოლში გაიყვანს. შემდეგ გააგრძელეთ ქსოვილის გვირაბების შეკერვა და ზოლები შიგნიდან გადააბრუნეთ. პინცეტის გამოყენება უფრო ადვილია.

მომდევნო საფეხურზე მიაწოდეთ სამი გრძელი მავთული (საკმარისია ბატარეის ჯიბიდან წინა შუქდიოდების შუქზე გასასვლელად) თვალის ჩამკეტის საშუალებით, გვირაბიდან მავთულხლართებით მიაცილეთ თვალი. მონიშნეთ თითოეული მავთული ორივე ბოლოში ლენტით, რომ იცოდეთ რომელი რომელია. შემდეგ შეკერეთ ზოლები ზედა ნაჭერზე, როგორც ეს მოცემულია სურათებში.

ნაბიჯი 12: დაასრულეთ ზედა ნაწილი

ახლა მიამაგრეთ ერთი სამი მავთული GND პინზე (მიწაზე), ერთი მონაცემთა შეყვანის პინზე და ბოლო მავთული +5 V პინზე (სიმძლავრეზე). დარწმუნდით, რომ იცით რომელი მავთული რა ქინძისთავზეა შეკრული, ვინაიდან თქვენ არ შეგიძლიათ მისი მიკვლევა მილში. შეაერთეთ სამივე მავთულის თითოეული ქალი. ნუ დაგავიწყდებათ, რომ გამოიყენოთ სითბოს შემცირება, რათა ადვილად დაიშალოს შედუღების სახსრები. სითბოს იარაღით ან ეპოქსიდური წებოთი სამი რძიანი აკრილის წრე ერთმანეთის თავზე და დაელოდეთ სანამ არ გაშრება. შემდეგ გაამახვილეთ წრეები აკრილის ფურცლების შიგნით და დააწებეთ ისინი ერთმანეთთან. მას შემდეგ, რაც წებო გაშრება ცენტრში ნეოპიქსელის ბეჭედი თავზე და წაისვით წებო მის გარშემო. ნუ დაგავიწყდებათ, რომ უზრუნველყოთ მავთულები რგოლის გარშემო, ნაჭრის უკანა ნაწილზე.

ნაბიჯი 13: შეკერეთ ქსოვილის ზოლები კაბაზე

ახლა ჩადეთ კაბა და ზედა ნაჭერი მანეკენზე და გაარკვიეთ, სად გსურთ ზოლების განთავსება. ფრთხილად გახსენით ნაკერები მონიშნულ ადგილას, ასევე წელის ნაკერი ბატარეის ჩანთის უკან (უგულებელყოფა და ზედა ფენა). ახლა შესანახი ქსოვილის ზოლები, თუმცა უგულებელყოფა და ზედა ფენა, ასე რომ ზოლები გამოდის წელის ნაკერიდან. მიამაგრეთ სასურველი სიგრძის ზოლები სწორ მდგომარეობაში და დახურეთ მხოლოდ ზედა ნაკერი ახლა.

ნაბიჯი 14: ელექტროდების ინტეგრირება

გაჭრა სამი კვადრატი გამტარი ქსოვილისგან. პირველი სურათი გვიჩვენებს, სად უნდა მოათავსოთ ელექტროდები კაბის შიგნით. მე გამოვიყენე ზიგ-ზაგ სტიჩი, რომელიც კერავდა კვადრატებს უგულებელყოფაზე. ელექტროდები მჭიდროდ უნდა დაიჭიროს შიშველ კანზე, რათა აჩქარდეს გულისცემა. წინააღმდეგ შემთხვევაში გამტარ ქსოვილს არ შეუძლია მიიღოს ელექტრული სიგნალები თქვენს სხეულში. ახლა შეაერთეთ მავთული (გირჩევთ მოქნილი სილიკონის მავთულს) ღილაკზე დაჭერით. მოამზადეთ სულ სამი მავთული, თითო თითოეული ელექტროდისთვის. შეკერეთ ეს ღილაკები უგულებელყოფის უკან გამტარი ქსოვილის პატჩით - უგულებელყოფასა და ზედა ფენას შორის. მნიშვნელოვანია გამტარი ძაფის გამოყენებით ელექტროდების დაკავშირება მავთულხლართებთან და შემდგომ მიკროკონტროლერთან. შემდეგ გაატარეთ სამივე მავთული კაბის გავლით, სანამ არ გამოხვალთ ღია ადგილიდან წელის ნაკერში ბატარეის შხამის უკან. მავთულხლართების კიდევ უფრო დასაცავად მე ჩავაგდე ქსოვილის მილის პატარა ნაჭერში, ზუსტად იქ, სადაც დავკერე მათ, რომ წელის ღია ნაკერი დაიხუროს. გაჭერით სამი მავთული თქვენთვის სასურველ სიგრძეზე და თითოეულ ბოლოზე შეაერთეთ ქალი ჯუმბერის მავთული. ეს აუცილებელია ელექტროდების დასაკავშირებლად Hart Rate Monitor Board- თან. გახსოვდეთ, მნიშვნელოვანია იცოდეთ რა მავთული აკავშირებს რა ელექტროდს.

ჯერჯერობით კარგად. კაბა საკმაოდ მზადაა.

ნაბიჯი 15: შეცვალეთ და ატვირთეთ კოდი

ახლა დავუბრუნდეთ პროგრამულ უზრუნველყოფასა და აპარატურას:

თქვენი Photon- ის დაყენების და Particle Dev- ის ინსტალაციის შემდეგ (ნაბიჯი 3) გადმოწერეთ გულისცემის მონიტორის კოდი. თუ გახსნით ფაილს ნახავთ ორ საქაღალდეს, ერთს ფოტონს და მეორეს დამუშავებას.

წადით წინ და გახსენით Particle Dev და აირჩიეთ ფაილი> გახსნა … ჩამოსაშლელ მენიუში. გადადით თქვენს ფოტონის საქაღალდეში და დააჭირეთ გახსნას. მარცხენა მხარეს დააწკაპუნეთ WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino კოდის გასახსნელად. ახლა შეცვალეთ კოდით განსაზღვრული LED- ების რიცხვი იმ LED- ების რაოდენობაზე, რომელსაც თქვენ იყენებთ თქვენს პროექტში.

#განსაზღვრეთ NUM_LEDS 24

კაბისთვის, მე გამოვიყენე 24 LED. თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეცვალოთ ნომერი სხვა ქინძისთავებისთვის, თუ იყენებთ სხვადასხვა ქინძისთავებს. პატარა სქემა გაძლევთ მიმოხილვას. თუ გსურთ შეცვალოთ რეჟიმის ღილაკის პინი, დააწკაპუნეთ ღილაკებზე. H და შეცვალეთ ნომერი 6 იმ პინზე, რომელსაც თქვენ იყენებთ.

#განსაზღვრეთ ღილაკი 6

თუ გსურთ, შეგიძლიათ დაამატოთ ცოტა ღილაკი ამ პინზე, რათა გადართოთ პირდაპირ რეჟიმში და გულისცემის ჩაწერილ მონაცემებს შორის. ეს სასიამოვნო თვისება აქვს, თუ კაბა მანეკენზეა. ელექტროდების თქვენს სხეულთან დაკავშირების შემდეგ (მომდევნო ეტაპზე), თქვენ შეგიძლიათ უბრალოდ გახსნათ სერიული მონიტორი, ჩაწეროთ თქვენი საკუთარი მონაცემები და ჩაანაცვლოთ რიცხვები გულის დარტყმით ჩაწერილ Data.h ფაილში.

ნაბიჯი 16: ააწყეთ აპარატურა

სანამ ყველა ელექტრონულ კომპონენტს შეაერთებთ "Perma-Proto Half-size Breadboard"-ზე, გამოიყენეთ ჩვეულებრივი პურის დაფა თქვენი ელექტრონიკის შესამოწმებლად. შეაერთეთ გულისცემის მონიტორი, ღილაკი და LED- ები კოდში განსაზღვრულ ფოტონის ქინძისთავებს. მიამაგრეთ ელექტროდები თქვენს სხეულზე, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე, დარწმუნდით, რომ ელექტროდები ემთხვევა სწორ ქინძისთავებს. ახლა თქვენ შეგიძლიათ გახსნათ ფოტონის სერიული მონიტორი და მიიღოთ თქვენი გულისცემის მონაცემები თქვენს ადგილობრივ WiFi– ზე.

თუ გსურთ ეკრანზე დიაგრამის ნახვა თქვენს მონიტორზე, თქვენ უნდა გადმოწეროთ დამუშავება. დამუშავების პროცესში გახსენით ესკიზი დამუშავების საქაღალდეში და გაუშვით ესკიზი მარცხენა კუთხეში მდებარე ისარზე დაჭერით. თუ ყველაფერი სწორად არის დაყენებული, ფანჯარა გაიხსნება და თქვენ ხედავთ თქვენი გულის აქტივობას. ის რაც შეიძლება მცირედ მოძრაობას უწყობს ხელს და დრო სჭირდება სანამ ბიოსიგნალი არ იქნება საკმარისად სუფთა ვიზუალიზაციისთვის. დამატებითი ინფორმაციისთვის და/ან პრობლემების აღმოსაფხვრელად გადახედეთ სპარკფუნის გულისცემის მონიტორის გზამკვლევს. შეიძლება დაგჭირდეთ ესკიზის ხაზის შეცვლა, რომელიც შეიცავს Serial.list () [3] და რიცხვის შეცვლა რომელ პორტზეა თქვენი სერიული მონიტორი. თუ არ ხართ დარწმუნებული რიცხვში, სცადეთ 0 -დან 6 -მდე.

ნაბიჯი 17: Solder Onto Perma-Proto

ჩვენი ჩვეული ინტეგრირებული ელექტრონული ტექსტილის ელექტროდების დაფასთან დასაკავშირებლად და არა მოცულობითი წებოვანი ელექტროდებისათვის, ჩასვით დაფა დაფაზე თითოეულ RA (მარჯვენა მკლავი), LA (მარცხენა მკლავი) და RL (მარჯვენა ფეხი) თითოეულ ქინძისთავზე.

თუ ყველაფერი მუშაობს, შეგიძლიათ შეაერთოთ კომპონენტები პერმა-პროტო დაფაზე. დავიწყე ფოტონით, შემდეგ მავთულები მოჰყვა ბოლოს გულისცემის მონიტორს. იმის ნაცვლად, რომ გამეყარა სამი LED მავთული გამუდმებით დაფაზე, მე გამოვიყენე სამი (Data, VCC და GND) მამრობითი მხტუნავის მავთული, რომ დავუკავშირო ისინი LED მავთულხლართებს.

5V დენის ბანკი, როგორც დენის წყარო, მშვენივრად მუშაობს ფოტონზე, რადგან ის იტენება. თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგი სხვა ელექტრონული მოწყობილობების დასატენად, როგორიცაა თქვენი სმარტფონი.

ნაბიჯი 18: შეაერთეთ თქვენი გულის სიგნალები IoT– თან

ახლა თქვენ მზად ხართ და შეგიძლიათ თქვენი გულის აქტივობა დაუკავშიროთ ნივთების ინტერნეტს.

გაითვალისწინეთ, რომ ფოტონი ყოველთვის უნდა იყოს დაკავშირებული უკაბელო ქსელთან, წინააღმდეგ შემთხვევაში ის არ შეწყვეტს ძებნას და თქვენი კოდი არ გაუშვება. მომავალ განახლებაში შემიძლია გავაუმჯობესო ის, რომ ინტერნეტ კავშირი არ იყოს სურვილისამებრ.

თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვები, ნუ დააყოვნებთ დასვას. ბედნიერი დამზადება.

მეორე პრიზი DIY კაბის კონკურსში