Monitorrok - Koppel hartseine aan die IoT: 18 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:27

The Monitor Dress is 'n eksperiment om verskillende maniere te ondersoek om die hartaktiwiteit van die draer te digitaliseer en die data te verwerk.

Drie elektrodes in die rok meet die elektriese seine wat deur die liggaam van die draer loop. Daardie analoog impulse, wat voortspruit uit die spieraktiwiteit van die hart, word omgeskakel na digitale seine. Die mikrokontroleerder brand dan 'n sirkel LED's voor in die rok, flitsend pers met elke hartklop. Die mikrobeheerder stuur ook die data oor 'n draadlose netwerk vir ander gebruike. Die data wat via die draadlose netwerk gestuur word, word opgetel deur 'n rekenaar wat die data monitor om dit te animeer. Die elektriese seine van die hart is nou sigbaar op die skerm sowel as die rok self.

Die Monitor Dress skep 'n naatlose koppelvlak tussen die menslike liggaam, kledingstuk en elektroniese komponente - die digitalisering en opname van ons verbygaande biosignale.

Stap 1: Oorsig van ontwerp en stroombaan

Die boonste stuk van die rok is gemaak van swart en helder akrielstukke - met 'n lasersnyer gesny. 'N NeoPixel -ring word onder die helder akriel sirkel in die middel vasgeplak. Die drade loop agter die boonste stuk na 'n stofstrook wat aan die agterkant van die rok vasgemaak is. Die stofstrook kan verbind word met die klein sakkie wat die mikrobeheerder, hartklopmonitor en battery bevat. Drie e-tekstielelektrode word aan die voering van die rok vasgewerk. Die drade wat die elektrodes en die mikrobeheerder verbind, loop tussen twee lae stof.

Stap 2: Voorrade:

Materiaal:

• stof
• Rits
• Drade
• Krimp hitte
• 1/8 "swart akriel
• 1/8 duim diffuse akriel
• NeoPixel -ring (24 LED's) (Adafruit)
• Foton (deeltjie)
• Hartslagmeter (Sparkfun)
• Biomediese sensorblokkies (Sparkfun)
• Sensorkabel (Sparkfun)
• Geleidende stof (Sparkfun of Adafruit)
• Knoppies met 5 knoppies
• Perma-Proto Board (Adafruit)
• Vroulike + manlike draaddrade
• Krimp hitte
• 5V Power Bank (Amazon)

Gereedskap:

• Skêr
• Naald
• Draad
• Pincet
• Soldeerbout
• Soldeer
• Warm gom
• Warmtepistool
• Naaimasjien
• Lasersnyer
• Hamer
• Papier
• Heerser
• Potlood

Stap 3: The Photon - 'n Wi -Fi -ontwikkelingsstel

Die Photon is 'n kragtige Wi-Fi-ontwikkelingsstel wat u projek met die Internet of Things (IoT) verbind. Die bord is redelik klein, wat dit ideaal maak vir IoT -draagbare projekte.

Particle, die vervaardiger van die Photon, het 'n wonderlike Photon -gegewensblad sowel as 'n baie gedetailleerde aanvangsgids saamgestel met al die inligting wat u moet weet om aan die gang te kom.

Laai net die Particle-app op u slimfoon af en volg die instruksies om u Photon aan u Wi-Fi-netwerk te koppel. U kan ook die Particle Dev -app vir u rekenaar aflaai of met u blaaier begin programmeer. Ons kom in stap 15 terug na die foton.

Stap 4: Die hartklopmeter

Op die foto kan u die hartslagmonitorbord sien, sowel as 'n sensorkabel met 3 elektrodeblokkonnekte en 3 bypassende biomediese sensorblokkies. Aangesien ons ons eie geleidende stofelektrode vir ons rok gaan maak, is dit nie nodig om die sensorkabels en -blokkies te gebruik nie. Dit is egter ideaal vir prototipering en toetsing.

Voordat ek begin, beveel ek ook aan dat u die Sparkfun se Aansluitgids vir hartklopmonitors lees. Dit bevat baie besonderhede oor hoe die hartslagmeter werk en hoe die elektrodes gerangskik moet word.

Stap 5: Lasersny die boonste stuk

Eers het ek 'n 2D -topstuk ontwerp met behulp van Illustrator, wat ek met 'n lasersnyer uit 'n 1/8 "swart akrielblad gesny het. Aangesien die sirkel in die middel van die ontwerp gaan lig, sny ek bypassende kroonblare uit 'n 1 /8 "diffuse akrielblad. Ek het ook drie verskillende groottes verspreide akriel sirkels uitgesny. Ons plak die tussen die kroonblare en die NeoPixel -ring vir 'n meer verspreide lig. Anders sou u die individuele LED's op die ring sien.

Stap 6: Vorm die akriel

Nadat u die akriel gesny het, is dit tyd om dit te vorm en 'n driedimensionele vorm te gee. U kan 'n hittegeweer, haardroër of wat ook al die vinnigste werk, soos 'n gasstoof, gebruik. Wees versigtig terwyl u dit verhit en raak altyd die warm dele met 'n handdoek aan. Sodra dit buigbaar begin word, vorm dit soos u wil en wag totdat dit afkoel en weer stol.

Stap 7: Voeg die deurskynende blare by

Laat ons nou die duidelike akrielblare in die ooreenstemmende uitknipsels plak. As die akrielblare brandmerke op die rande het, kan u dit met skuurpapier afskuur. Meng 'n tweedelige epoksie en pas die gom versigtig om die rande van die blare. Dit help om die stukke met kleeflint vas te hou terwyl dit binne die boonste stuk geplaas word.

Stap 8: Ontwerp u rok

In die volgende paar stappe ontwerp en naai ons die swart leerrok.

Terwyl ek aan die Illustrator -lêer gewerk het, het ek al 'n rowwe idee gehad van die ontwerp. Nadat ek 'n bietjie stof en die boonste stuk om die mannekyn gedraai het, het ek die regte patroon uitgevind: 'n nekhouerrok met twee pyle voor en agter, sowel as 'n skeidende middelnaad, 'n batterysak agter en 'n onsigbare rits binne die naat aan die linkerkant. Voordat u u mooi stof sny, is dit altyd die moeite werd om die rok eers met 'n goedkoper stof (ook muslin genoem) te naai. Dit gee u die kans om die patroon aan te pas en klein veranderinge aan te bring.

Stap 9: Werk die rok vas

Trek nou die patrone na en werk die werklike rok vas. Werk eers die pyltjies aan die voor- en agterkant van die rok vas. Naai die twee voorste en twee agterste stukke aanmekaar, asook die voering, nekhouer en onsigbare rits. Aan die einde maak ons die batterysak en bande vas (stappe 10 en 11). Ek het weer die lasersnyer gebruik om die ses stofbande te sny. Dit is nie nodig nie, maar dit gee u regtig skoon rande wat makliker is om te naai en dit is baie vinniger om te sny!

Stap 10: Maak die agterste sak vas

Sny 'n vierkant uit die boonste stof en stik klein klittenbandstroke aan die linker- en regterkant vas. Vou die klittenbandrande om en stik dit aan die binnekant van die sakvierkant vas. Vind 'n goeie posisie vir die batterysak (verkieslik bo -op die middelnaad) en plak dit op die rok vas. Naai die onderkant van die sak aan die rok, asook die ooreenstemmende klittenbandstrook aan die linker- en regterkant.

Stap 11: Berei die stofstroke voor

Die stofstroke aan die agterkant word gebruik om die boonste stuk aan die rok te koppel en om alle drade van die batterysak na die LED's aan die voorkant weg te steek. Steek 'n oog in een van die stroke voordat u die lang rande aanmekaar werk. Dit gee die rok 'n skoner voorkoms as u die drade deur en uit die strook druk. Naai dan die stof-tonnels en draai die stroke binne-in. Dit is makliker om 'n pincet te gebruik.

Voer in die volgende stap drie lang drade (lank genoeg om van die batterysak na die LED's aan die voorkant te loop) deur die oogstrook en lei die drade deur die oog uit die tonnel. Merk elke draad aan albei kante met 'n band, sodat u weet watter een is. Saai dan die stroke op die boonste stuk vas soos op die foto's.

Stap 12: Maak die boonste stuk klaar

Soldeer nou een van u drie drade aan die GND -pen (grond), een aan die data -invoerpen en die laaste draad aan die +5 V -pen (krag). Maak seker dat u weet watter draad aan die pen gesoldeer is, aangesien u dit nie deur die buis kan terugvoer nie. Soldeer 'n vroulike prop aan elk van die drie drade. Moenie vergeet om 'n hitte krimp te gebruik om die soldeerverbindings wat maklik breekbaar is, te beveilig nie. Plak die drie melkerige akriel sirkels met 'n hittegeweer of Epoxy op mekaar en wag tot dit droog is. Sentreer dan die sirkels bo -op die binnekant van die akrielblare en plak dit vas. Nadat die gom droog is, sentreer die NeoPixel -ring bo -op en plak gom rondom. Moenie vergeet om die drade wat om die ring loop, aan die agterkant van die stuk vas te maak nie.

Stap 13: Werk die stofstroke aan die rok vas

Sit nou die rok en die boonste stuk op die etalagepop en vind uit waar u die stroke wil plaas. Maak die nate in die gemerkte gebied versigtig oop, sowel as die middelnaad agter die batterysak (voering en boonste laag). Voer nou die stofstroke deur die voering en die boonste laag sodat die stroke deur die middelnaad kom. Speld die stroke met die gewenste lengte in die regte posisie vas en maak slegs die boonste naat toe.

Stap 14: Integreer elektrodes

Sny drie vierkante uit geleidende materiaal. Die eerste prentjie wys waar u die elektrode in die rok moet plaas. Ek het 'n zig-zag-steek gebruik om die vierkante aan die voering vas te maak. Die elektrodes moet styf teen u kaal vel gedruk word om u hartklop te kry. Anders kan die geleidende stof nie die elektriese seine opneem wat deur u liggaam loop nie. Soldeer nou 'n draad (ek beveel buigsame silikondraad) aan op 'n knoppie. Berei altesaam drie drade voor, een vir elke elektrode. Saai die knoppies agter die voering vas met die geleidende lap tussen die voering en die boonste laag. Dit is belangrik om geleidende draad te gebruik om die elektrodes met die draad en later op die mikrobeheerder te verbind. Lei dan al drie die drade deur die rok totdat dit uit die oop plek in die middelnaad agter die batterystrop kom. Om die drade nog 'n bietjie te beskerm, het ek dit in 'n stukkie oorblywende stofbuis gesit, net waar ek dit vasgemaak het om die oop middellyfnaad toe te maak. Sny die drie drade op die verlangde lengte en soldeer 'n vroulike springdraad aan elke kant. Dit is nodig om die elektrodes met die Hart Rate Monitor Board te verbind. Onthou dat dit belangrik is om te weet watter draad met watter elektrode verbind word.

So ver so goed. Die rok is amper gereed.

Stap 15: Verander en laai die kode op

Nou kom ons terug na die sagteware en hardeware:

Nadat u u Photon opgestel het en Particle Dev (stap 3) geïnstalleer het, laai die hartklopmonitorkode af. As u die lêer oopmaak, sal u twee vouers sien, een genaamd foton en 'n ander verwerking.

Maak oop Particle Dev en kies File> Open … in die keuselys. Gaan na u fotonmap en klik op Open. Klik aan die linkerkant op WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino om die kode oop te maak. Verander nou die aantal LED's wat in die kode gedefinieer is, na die aantal LED's wat u in u projek gebruik.

#definieer NUM_LEDS 24

Vir die rok het ek 24 LED's gebruik. U kan ook die nommer van die ander penne verander as u verskillende penne gebruik. Die klein grafiek gee u 'n oorsig. As u die speld van die modusknoppie wil verander, klik dan op die knoppie.h en verander die nommer 6 na die speld wat u gebruik.

#definieer MODUSKNOP 6

As u wil, kan u 'n klein drukknoppie by hierdie pen voeg om te wissel tussen die lewendige modus en 'n paar aangetekende hartklopdata. Dit is 'n goeie funksie as die rok op 'n mannequin is. Nadat u die elektrodes aan u liggaam gekoppel het (in die volgende stap), kan u net die reeksmonitor oopmaak, u eie data opneem en die nommers met u hartklop in die aangetekende Data.h -lêer vervang.

Stap 16: Monteer die hardeware

Gebruik 'n gewone broodbord voordat u al die elektroniese komponente aan 'n 'Perma-Proto halfgrootte broodbord' soldeer om eers u elektronika te toets. Koppel die hartklopmonitor, knoppie en LED's aan die fotonpenne wat in die kode gedefinieer word. Plak die elektrodes aan u liggaam soos op die foto, en sorg dat die elektrode by die regte penne pas. Nou kan u die seriële monitor van die foton oopmaak en u hartklopdata oor u plaaslike WiFi kry.

As u die EKG -diagram op u monitor wil sien, moet u Processing aflaai. Open in die verwerking die skets in die verwerkingsmap en voer die skets uit deur op die pyltjie in die linkerhoek te klik. As alles korrek opgestel is, word 'n venster oopgemaak en kan u die aktiwiteit van u hart sien. Dit help om so min as moontlik te beweeg, en dit neem 'n rukkie totdat die biosignaal stabiel genoeg is vir 'n skoon visualisering. Vir meer inligting en/of probleemoplossing, kyk na Sparkfun se hartklopmonitorgids. Miskien moet u die reël in die skets wat Serial.list () [3] bevat, verander en die nommer verander na die poort waarop u seriële monitor is. As jy onseker is oor die nommer, probeer 0 tot 6.

Stap 17: Soldeer op Perma-Proto

Om ons pasgemaakte geïntegreerde e-tekstielelektrode met die bord te verbind, en nie die lywige klewerige elektrodes nie, soldeer 'n kopstuk op elk van die RA (regterarm), LA (linkerarm) en RL (regterbeen) penne op die bord.

As alles werk, kan u die komponente op 'n perma-proto-bord soldeer. Ek begin met die foton, dan die drade, gevolg deur die hartklopmonitor op die ou end. In plaas daarvan om die drie LED -drade permanent op die bord te soldeer, het ek drie (Data, VCC en GND) manlike draaddrade gebruik om dit met die LED -drade te verbind.

'N 5V -kragbank as 'n kragtoevoer werk uitstekend vir die foton omdat dit herlaaibaar is. U kan dit ook gebruik om ander elektroniese toestelle soos u slimfoon te laai.

Stap 18: Koppel u hartseine aan die IoT

Nou is u gereed en kan u u hartaktiwiteit verbind met die Internet of Things.

Let daarop dat die foton altyd aan 'n draadlose netwerk gekoppel moet wees, anders sal dit nie ophou soek nie en kan u kode nie werk nie. In 'n toekomstige opdatering kan ek dit verbeter sodat 'n internetverbinding opsioneel is.

As u enige vrae het, moet asseblief nie huiwer om dit te vra nie. Gelukkige maak.

Tweede prys in die DIY Dress Contest