Breathe Light Anxiety Device Dengan Monitor Detak Jantung: 18 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Dengan dunia yang semakin sibuk, setiap orang berada dalam lingkungan stres yang semakin tinggi. Mahasiswa berada pada risiko stres dan kecemasan yang lebih tinggi. Ujian adalah periode yang sangat menegangkan bagi siswa, dan jam tangan pintar dengan pengaturan latihan pernapasan biasanya tidak diizinkan untuk digunakan selama ujian karena jam tersebut juga dapat mengirim pesan teks dan terhubung ke internet.

"Breathe Light" adalah perangkat sederhana yang berpusat pada kecemasan yang tidak memiliki konektivitas internet dan akan disambut dalam ujian. Perangkat ini tidak spesifik untuk pengguna yang memungkinkannya untuk dengan mudah disesuaikan dengan siapa pun yang membutuhkan kontrol kecemasan. Dengan menggunakan serangkaian empat LED NeoPixel, pengguna akan dapat mengikuti langkah-langkah untuk melakukan latihan pernapasan dan juga melacak detak jantung mereka sebelum dan sesudah latihan untuk menentukan apakah tingkat stres mereka menurun.

Langkah 1: Bahan dan Alat yang Dibutuhkan

Bahan:

1. Flora Adafruit ($14,95)
2. Papan tempat memotong roti ($5.00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($7,95)
4. PulseSensor ($25,00)
5. Klip Buaya ($3,95)
6. Kabel Jumper papan tempat memotong roti ($ 3,95)
7. Baterai Polimer Litium-Ion ($9,95)
8. 220 Ohm Resistor ($6.28)
9. Tombol Tekan ($ 5,99)
10. Aneka Lego ($10-$40) (Catatan: Anda tidak perlu banyak Lego)

Total Biaya: ($94-$124)

Peralatan:

1. Perangkat Lunak Arduino (GRATIS) - Diperlukan
2. Tang Hidung Jarum (~$6) atau Pemotong Kutikula (~$4)- Disarankan
3. Kit / Bahan Solder (~ $ 11) - Opsional

Total Biaya: ($15-17)

Langkah 2: Persiapan

Sebelum memulai proyek dan menggunakan materi di atas, penting untuk mengembangkan pengetahuan latar belakang yang baik tentang apa yang digunakan.

Adafruit Flora

Flora Adafruit adalah mikrokontroler kecil, sederhana, dan kuat yang berguna untuk pemula dan ahli. Ini sangat kecil (hanya sedikit lebih besar dari seperempat) dan dapat dipakai! Gambar di atas menunjukkan diagram pinout untuk Flora Adafruit. Untuk mengetahui informasi lebih lanjut tentang Flora, kunjungi tautan berikut:

learn.adafruit.com/getting-started-with-fl…

Adafruit NeoPixels

NeoPixels oleh Adafruit adalah LED RGB yang dapat dialamatkan secara individual yang dirancang khusus untuk perangkat yang dapat dikenakan. NeoPixels dapat dirantai, artinya Anda hanya memerlukan satu sambungan pin ke mikrokontroler untuk menyambungkan LED sebanyak yang diinginkan. Mereka dapat dikodekan di Arduino, tetapi memerlukan beberapa latihan, penelitian, dan contoh bantuan online untuk menjadi akrab dan membuat NeoPixels bekerja seperti yang Anda inginkan. Langkah-langkah berbeda di tautan berikut ini sangat membantu karena memberi tahu Anda tentang cara kerja NeoPixels dan memberikan tip dan contoh pengkodean dengan Arduino.

learn.adafruit.com/flora-rgb-smart-pixels/…

Sensor pulsa

PulseSensor adalah sensor detak jantung plug and play untuk Arduino untuk mengumpulkan data detak jantung langsung untuk berbagai proyek seperti ini! Pustaka yang dapat diunduh ke Arduino (akan segera ditampilkan di bawah) memiliki kode contoh untuk membantu Anda menjadi ahli instan dalam mengimplementasikan PulseSensor ke dalam sebuah proyek. Tautan berikut menunjukkan informasi lebih lanjut untuk PulseSensor dan menjelaskan contoh proyek mini untuk memulai orang.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Perpustakaan Arduino

Agar kode dapat berkomunikasi dengan Flora untuk fungsi dan perintah tertentu, perpustakaan berikut harus diinstal ke Arduino untuk komponen listrik yang berbeda. Gunakan tautan ini atau yang ada di bagian 'Pengantar dan Persediaan' untuk mengunduh perangkat lunak

1. Taman Bermain PulseSensor

   (Catatan: Contoh file Arduino "PulseSensor_BPM" sangat membantu dalam membuat kode untuk Breathe Light)

2. Adafruit NeoPixel Library

   (Catatan: Contoh file Arduino "Strandtest" sangat membantu dalam membuat kode untuk Breathe Light)

(Catatan: Untuk bantuan lebih lanjut dalam menginstal perpustakaan, kunjungi tautan berikut:

GitHub

GitHub adalah platform yang kuat yang memungkinkan orang untuk membangun dan berbagi perangkat lunak bersama-sama. Kode yang dibuat untuk Breathe Light dibagikan melalui GitHub dan dapat diakses di sini. Ini juga akan direferensikan nanti dalam instruksi di bawah Langkah 14. Pustaka Arduino dan contoh yang disebutkan di atas yang diperlukan untuk proyek juga dapat diakses melalui tautan GitHub berikut.

1. Sensor pulsa
2. NeoPixel

Untuk informasi lebih lanjut tentang apa itu GitHub dan mengapa itu berguna, tonton video ini.

Langkah 3: Keamanan

Saat menangani sirkuit listrik apa pun, termasuk yang akan Anda buat dalam proyek ini, penting untuk memahami dan mengikuti semua protokol keselamatan listrik untuk menjaga keamanan proyek Anda dan memastikan bahwa Anda tidak tersengat listrik. Daftar berikut merinci beberapa langkah sederhana untuk diikuti.

1. JANGAN colokkan Flora ke komputer saat memindahkan dan memasang kabel ke sirkuit.
2. Saat menyentuh kabel atau komponen logam lainnya di sirkuit, pastikan daya dimatikan untuk menghindari arus mengalir melalui tubuh Anda.
3. Jauhkan cairan, makanan, dan apa pun yang mungkin tumpah dari sirkuit Anda.
4. Periksa apakah ada kabel listrik yang berjumbai setiap kali sebelum menyalakan daya.

PERINGATAN:

Ini BUKAN perangkat medis dan tidak boleh digunakan dalam pengaturan klinis apa pun untuk mengandalkan pengukuran detak jantung yang akurat. Kunjungi dokter Anda jika Anda menginginkan data detak jantung yang akurat. Ini hanyalah alat untuk membantu orang menghilangkan stres, dan tidak boleh digunakan untuk mendiagnosis kondisi apa pun.

Langkah 4: Petunjuk dan Tip

Berikut adalah beberapa petunjuk dan tip yang perlu diingat saat Anda membangun Breathe Light.

Strategi Pemecahan Masalah

1. Jika kode tidak berfungsi dengan benar, pisahkan fungsi/bagian kode yang berbeda dan ujilah untuk menentukan di mana masalahnya.
2. Sebelum masuk dengan kode dan proyek, gunakan kode contoh yang diberikan di Perpustakaan Arduino untuk PulseSensor dan NeoPixels untuk memastikan bahwa perangkat berfungsi dengan baik.
3. Pastikan PulseSensor memiliki koneksi yang erat dan aman sebelum mengumpulkan data untuk menghapus potensi artefak gerak.
4. Saat memasang kabel, gunakan kabel berwarna sama saat menghubungkan ke port yang sama untuk menghindari kebingungan.
5. Gunakan kabel jumper kecil untuk mengamankan kabel agar tidak terputus saat perangkat bergerak.
6. Jika Anda memiliki akses ke besi solder, pertimbangkan untuk menggunakannya untuk mengamankan sambungan kabel yang mungkin tidak berfungsi dengan baik.

Wawasan

• Untuk menghemat waktu, uji dengan klip buaya untuk membuat prototipe sebelum menggunakan kabel.

• Untuk menghemat waktu dan frustrasi, regangkan kabel dengan kencang untuk membuat koneksi yang solid dan konstan dengan setiap NeoPixel.

  Lego juga sangat membantu dalam mengamankan Flora dan baterai

Langkah 5: Perakitan Bagian 1a

Mulailah dengan menggunakan klip buaya untuk menghubungkan port #6 pada FLORA. Kemudian gunakan klip buaya lain untuk menghubungkan port GND. Lakukan hal yang sama dengan port VBATT pada FLORA.

Langkah 6: Perakitan Bagian 1b

Sekarang, sambungkan klip buaya yang terhubung ke port 6 ke panah menghadap ke dalam pada NeoPixel. Hubungkan klip port GND ke (-) pada NeoPixel dan klip port VBATT ke (+) pada NeoPixel.

Kami menggunakan pengaturan ini untuk menguji setiap NeoPixel untuk melihat apakah itu berfungsi menggunakan instruksi dari halaman NeoPixel Adafruit.

Langkah 7: Perakitan Bagian 2

Setelah Anda memastikan masing-masing NeoPixels berfungsi, Anda dapat mulai membangun Breathe Light!

Mulailah dengan menghubungkan kabel ke FLORA pada VBATT, #12, #6, GND, dan #10. Untuk menghindari kebingungan, pilih warna yang sesuai dengan masing-masing port. Kami akan menghubungkannya ke papan tempat memotong roti di langkah selanjutnya.

Langkah 8: Perakitan Bagian 3

Selanjutnya, kita akan mulai membuat rantai NeoPixels. Seperti pada langkah pertama, kita akhirnya akan menghubungkan (+) ke port VBATT, (-) ke port GND, dan panah akan menunjukkan arah aliran sinyal di garis NeoPixels. Saya mulai dengan yang terakhir dan terus naik.

Pertama, cukup tambahkan kabel ke NeoPixels dengan warna yang sesuai. Pada gambar, Anda dapat melihat kami menggunakan warna putih untuk VBATT, hijau untuk GND, dan kuning untuk sinyal yang berasal dari port #6. Gunakan tang hidung jarum untuk benar-benar membungkus kawat di sekitar lubang kecil. Anda juga dapat menggunakan pemotong kutikula jika Anda tidak memiliki tang hidung jarum.

(Kabel merah kecil di latar belakang akan dijelaskan pada langkah selanjutnya. Jangan khawatir tentang itu untuk saat ini.)

Langkah 9: Perakitan Bagian 4

Tambahkan kabel ke NeoPixels lainnya seperti yang pertama. Pastikan garis panah mengarah dari port #6 pada FLORA ke bagian bawah rantai.

Kemudian, sambungkan masing-masing kabel putih ke pin (+) di breadboard dan kabel hijau ke pin (-) di breadboard. Pastikan sambungan memiliki tegangan untuk mengamankan kabel.

Langkah 10: Perakitan Bagian 5

Sekarang, sambungkan kabel hijau dari GND ke bagian atas pin (-). Hubungkan kabel putih dari port VBATT ke pin (+) pada papan tempat memotong roti, dan sambungkan kabel kuning #6 ke awal rantai NeoPixel Anda.

Kabel ungu dan kabel merah akan dihubungkan nanti.

(Kabel merah di dekat bagian bawah membantu menciptakan ketegangan antara kabel sinyal kuning di antara NeoPixels, tetapi Anda mungkin tidak membutuhkannya tergantung pada seberapa ketat koneksinya)

Langkah 11: Perakitan Bagian 6

Selanjutnya, kita akan menghubungkan tombol ke papan tempat memotong roti kita. Ini akan memulai pengukuran detak jantung dan latihan pernapasan kecemasan!

Tempatkan tombol seperti yang terlihat pada gambar. Kemudian gunakan kabel putih untuk menghubungkan pin tombol atas ke (+). Tempatkan resistor 220 ohm antara pin bawah pada sisi yang sama dan pin (-). Terakhir, sambungkan kabel merah #10 ke pin tombol kanan bawah.

Langkah 12: Perakitan Langkah 7

Sekarang, kita akan menghubungkan Sensor Pulse! Hubungkan kabel sensor merah ke pin (+) pada papan tempat memotong roti dan kabel sensor hitam ke pin (-). Selanjutnya, letakkan kabel sensor ungu dan kabel ungu yang berasal dari port #12 di baris yang sama untuk menghubungkannya.

Langkah 13: Perakitan Langkah 8

Dengan berbagai macam Lego, bangun platform untuk FLORA untuk duduk dan sedikit rongga untuk paket baterai lithium. Pastikan FLORA memiliki tegangan di atasnya agar kabel kuning terhubung dengan benar. Untuk melakukan ini, kami menggunakan Lego kuning yang terlihat pada gambar di atas.

Platform Lego akan bervariasi dalam ukuran tergantung pada ukuran papan tempat memotong roti Anda, tetapi pastikan FLORA dapat duduk rata, bahwa ada beberapa ketegangan dengan kabel sinyal kuning, dan bahwa ada rongga untuk memasukkan baterai.

Langkah 14: Perakitan Langkah 9

Untuk menyelesaikan perakitan, tambahkan platform Lego dengan FLORA di sebelah papan tempat memotong roti. Hubungkan baterai ke FLORA.

Langkah 15: Perakitan Langkah 10: Unggah Kode dan Selesaikan Perakitan

Langkah terakhir adalah mengunggah kode ini ke Breathe Light. Setelah kode diunggah, Breathe Light akan bekerja secara portabel ketika sakelar ON diaktifkan di tengah FLORA!

Cara mendapatkan kode dari GitHub ke Flora

1. Gunakan tautan di atas untuk membuka situs web GitHub.

2. Klik "Klon atau Unduh"

   Klik "Unduh ZIP"

3. Simpan file zip yang diunduh ke lokasi yang diinginkan di komputer Anda.
4. Buka file "Breathe_Light_V3.0" di Arduino.
5. Di bawah "Alat" di bilah Arduino atas, buka "Papan:" dan pilih "Adafruit Flora"
6. Terakhir (dengan Flora dicolokkan ke komputer Anda), klik "Unggah" (Panah kanan di bagian atas layar Anda)

Setelah langkah-langkah di atas selesai, kode harus diunggah ke Flora. Flora dapat diputuskan dari komputer dan Breathe Light siap digunakan!

Langkah 16: Perakitan Langkah 11: Penjelasan Kode

Inilah yang dilakukan kode:

Pertama, kode mengumpulkan detak jantung awal subjek menggunakan PulseSensor dan menampilkannya melalui empat NeoPixels individu yang berada dalam satu baris. Berdasarkan detak jantung yang terdeteksi, serangkaian LED/warna tertentu akan ditampilkan. Misalnya, jika detak jantung adalah 76, akan ada 3 NeoPixels yang menyala dengan warna biru. Warna/ambang batas ini diberikan kepada subjek melalui stiker pada perangkat (lihat di atas) sehingga mereka tahu berapa detak jantung mereka.

Kemudian, setelah detak jantung terdeteksi, ia menjalani latihan kecemasan yang membantu menghirup dan menghembuskan napas dalam dan lambat. Pada awal latihan ini, keempat LED berwarna hijau. Saat latihan berlangsung, LED menjadi biru satu per satu yang sesuai dengan kapan subjek harus menghirup. Setelah keempat LED menyala, subjek harus menahan napas, dan saat LED kembali menjadi hijau, mereka dapat menghembuskan napas perlahan. Setelah latihan kecemasan dilakukan, kode akan kembali mendeteksi dan menampilkan detak jantung orang tersebut lagi untuk menentukan apakah mereka bisa tenang.

Langkah 17: Diagram Sirkuit

Diagram sirkuit ini dibuat di EAGLE. Segala sesuatu di dalam persegi panjang besar adalah mikroprosesor Adafruit FLORA. Ini memiliki banyak detail, tetapi secara keseluruhan, itu terkandung dalam persegi panjang. Semua komponen yang kami tambahkan ke FLORA berada di bawah persegi panjang besar.

4 Neopiksel dapat dilihat terhubung ke output D6* FLORA. Tombol terhubung ke IO10*, dan Sensor Pulsa terhubung ke FLORA melalui port IO12*.

Langkah 18: Ide Lebih Lanjut

Ada banyak cara di mana Breathe Light dapat diambil lebih jauh, dan berikut adalah beberapa saran.

• Jadikan dapat dipakai: Gunakan ikat kepala atau manset arloji (seperti yang ini) dan gunakan benang konduktif untuk membuat semua sambungan kabel.
• Tambahkan ke fungsi AnxietyExercise () untuk membuat latihan pernapasan yang lebih menarik secara visual (seperti menambahkan lebih banyak warna).
• Ganti NeoPixel individual dengan NeoPixel Ring atau NeoPixel Array untuk menambahkan lebih banyak LED dan untuk meningkatkan kemampuan fungsi heartRateDisplay() dan anxietyExercise().