TfCD - AmbiHeart: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

pengantar

Kesadaran akan fungsi vital tubuh kita dapat membantu dalam mendeteksi masalah kesehatan. Teknologi saat ini menyediakan alat untuk melakukan pengukuran Detak Jantung di lingkungan domestik. Sebagai bagian dari kursus master Desain Konsep Lanjutan (sub-kursus TfCD) di Technical University of Delft, kami membuat perangkat bio-feedback.

Apa yang kamu butuhkan?

1 Sensor pulsa

1 RGB LED

3 resistor (220 Ohm)

Arduino Uno

Baterai 9V

Papan tempat memotong roti

Enklosur cetak 3D

Kekuatan

Menyajikan pengukuran dengan warna terang lebih mudah dipahami dan ditafsirkan daripada angka mentah. Itu juga bisa dibuat portabel. Menggunakan mikrokontroler dan papan tempat memotong roti yang lebih kecil akan memungkinkan untuk meningkatkan ukuran enklosur. Kode kami menggunakan nilai rata-rata detak jantung tetapi dengan sedikit perubahan pada kode, Anda dapat menyesuaikan umpan balik ke nilai yang lebih spesifik untuk kelompok usia dan kondisi kesehatan Anda.

Kelemahan

Kelemahan utama adalah responsivitas sensor detak jantung. Diperlukan beberapa waktu untuk mendeteksi detak jantung dan menunjukkan umpan balik yang diinginkan. Penundaan itu kadang-kadang bisa signifikan dan dapat menyebabkan kinerja yang salah.

Langkah 1: Mempersiapkan Elektronik

Sensor detak jantung didasarkan pada prinsip photo plethysmography. Ini mengukur perubahan volume darah melalui setiap organ tubuh yang menyebabkan perubahan intensitas cahaya melalui organ itu (daerah vaskular). Dalam proyek ini, waktu pulsa lebih penting. Aliran volume darah ditentukan oleh laju denyut jantung dan karena cahaya diserap oleh darah, pulsa sinyal setara dengan detak jantung.

Pertama, sensor pulsa harus dihubungkan ke Arduino untuk mendeteksi BPM (detak per menit). Hubungkan sensor pulsa ke A1. Led pada papan Arduino harus berkedip sinkron dengan deteksi BPM.

Kedua, tempatkan LED RGB bersama dengan 3 resistor 220 Ohm yang terhubung seperti yang ditunjukkan pada diagram skematik. sambungkan pin Merah ke 10, pin Hijau ke 6 dan pin hijau ke 9.

Langkah 2: Pemrograman

Gunakan pengukuran detak jantung untuk memberikan pulsa pada LED pada frekuensi yang dihitung. Denyut jantung istirahat adalah sekitar 70 bpm bagi kebanyakan orang. Setelah satu LED berfungsi, Anda dapat menggunakan fading off lainnya dengan IBI. Denyut jantung istirahat normal untuk orang dewasa berkisar antara 60 hingga 100 denyut per menit. Anda dapat mengkategorikan BPM di seluruh rentang ini sesuai dengan subjek tes Anda.

Di sini kami ingin menguji pada orang yang beristirahat dan mengkategorikan BPM di atas dan di bawah kisaran ini menjadi lima kategori yang sesuai

Mengkhawatirkan (di bawah 40) - (biru)

Peringatan (40 hingga 60) - (gradien dari biru ke hijau)

Baik (60 hingga 100) - (hijau)

Peringatan (100 hingga 120) - (gradien dari hijau ke merah)

Mengkhawatirkan (di atas 120) - (merah)

Logika untuk mengkategorikan BPM ke dalam kategori ini adalah:

jika (BPM<40)

R=0

G=0

B=0

jika (40 < BPM < 60)

R = 0

G = (((BPM-40)/20)*255)

B = (((60-BPM)/20)*255)

jika (60 < BPM < 100)

R = 0

G = 255

B = 0

jika (100 < BPM <120)

R = (((BPM-100)/20)*255)

G = (((120-BPM)/20)*255)

B = 0

jika (120 < BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Anda dapat menggunakan Processing Visualizer App untuk memvalidasi sensor pulsa dan melihat bagaimana BPM dan IBI berubah. Menggunakan visualiser membutuhkan perpustakaan khusus, jika menurut Anda plotter serial tidak membantu, Anda dapat menggunakan program ini, yang memproses data BPM menjadi input yang dapat dibaca untuk Visualizer.

Ada beberapa cara untuk mengukur detak jantung menggunakan sensor pulsa tanpa pustaka yang dimuat sebelumnya. Kami menggunakan logika berikut, yang digunakan dalam salah satu aplikasi serupa, menggunakan lima pulsa untuk menghitung detak jantung.

Five_pusle_time=waktu2-waktu1;

Single_pulse_time= Lima_pusle_time /5;

rate=60000/ Single_pulse_time;

di mana time1 adalah nilai penghitung pulsa pertama

time2 adalah daftar nilai penghitung pulsa

rate adalah detak jantung akhir.

Langkah 3: Pemodelan & Cetak 3D

Untuk kenyamanan pengukuran dan keamanan elektronik, disarankan untuk membuat penutup. Selain itu mencegah komponen menjadi korsleting selama penggunaan. Kami merancang bentuk sederhana yang dapat dipegang yang mengikuti estetika organik. Ini dibagi menjadi dua bagian: bagian bawah dengan lubang untuk sensor pulsa dan rusuk penahan untuk Arduino dan papan tempat memotong roti, dan bagian atas dengan panduan cahaya untuk memberikan umpan balik visual yang bagus.

Langkah 4: Prototipe elektro-mekanis

Setelah enklosur siap, tempatkan sensor pulsa ke tulang rusuk pemandu di depan lubang. Pastikan jari mencapai sensor dan menutupi permukaan sepenuhnya. Untuk meningkatkan efek umpan balik visual, tutupi permukaan internal penutup atas dengan film buram (kami menggunakan aluminium foil) dengan meninggalkan lubang di tengahnya. Ini akan membatasi cahaya ke dalam lubang tertentu. Lepaskan Arduino dari laptop dan sambungkan baterai lebih dari 5V (kami menggunakan 9V di sini) untuk membuatnya portabel. Sekarang tempatkan semua elektronik ke dalam penutup bawah dan tutup dengan penutup atas.

Langkah 5: Pengujian dan Pemecahan Masalah

Sekarang saatnya untuk memeriksa silang hasilnya! karena sensor telah ditempatkan di dalam, tepat sebelum pembukaan enklosur, mungkin ada sedikit perubahan dalam sensitivitas sensor. Pastikan semua koneksi lainnya utuh. Jika tampaknya ada yang salah, berikut kami sajikan beberapa kasus untuk membantu Anda mengatasinya.

Kesalahan yang mungkin terjadi dapat berupa input dari sensor atau output untuk LED RGB. Untuk memecahkan masalah dengan sensor, ada beberapa hal yang harus Anda amati. Jika sensor mendeteksi BPM, seharusnya ada LED di papan (L) yang berkedip sinkron dengan BPM Anda. Jika Anda tidak melihat kedipan, periksa terminal input di A1. Jika lampu pada sensor pulsa tidak menyala, Anda harus memeriksa dua terminal lainnya (5V dan GND). Plotter serial atau monitor serial juga dapat membantu Anda memastikan sensor berfungsi.

Jika Anda tidak melihat lampu pada RGB, pertama-tama Anda harus memeriksa terminal input (A1) karena kode hanya berfungsi jika ada BPM yang terdeteksi. Jika semuanya dari sensor tampak baik-baik saja, cari korsleting yang diabaikan pada papan tempat memotong roti.

Langkah 6: Pengujian Pengguna

Sekarang ketika Anda memiliki prototipe siap, Anda dapat mengukur detak jantung Anda untuk menerima umpan balik ringan. Meskipun menerima informasi tentang kesehatan Anda, Anda dapat bermain dengan emosi yang berbeda dan memeriksa respons perangkat. Itu juga bisa digunakan sebagai alat meditasi.