Sensor de pulso vestível: 10 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

Descrição do Projeto

Este projeto visa projetar e criar um wearable que levará em consideração a saúde do usuário que o usará.

Seu objetivo é atuar como um exoesqueleto cuja função é relaxar e acalmar o usuário durante um período de ansiedade ou situações de estresse, emitindo vibrações nos pontos de pressão que temos no corpo.

O motor de vibração vai ficar ligado enquanto o sensor fotopletismográfico de pulsos recebe, durante algum tempo, um rangido elevado de pulsações fortes e aceleradas. Quando a taxa de pulso diminui, significando que o usuário se acalmou, as vibrações irão parar.

Uma breve reflexão como conclusão

Graças a este projeto pudemos aplicar parte dos conhecimentos adquiridos nos exercícios de aula, nos quais trabalhamos em vários circuitos elétricos utilizando diferentes sensores e motores em uma caixa real: um wearable que relaxa o usuário durante um período de ansiedade ou situações estressadas.

Com este projeto, não só desenvolvemos a parte criativa ao projetar o patrono e costurá-lo, mas também o ramo de engenharia, e os misturamos todos em um único projeto.

Também colocamos em prática o conhecimento elétrico ao criar o circuito elétrico no protoboard e transferi-lo para o LilyPad Arduino soldando os componentes.

Suprimentos

Sensor fotopletismográfico de pulso (entrada analógica)

O sensor de pulso é um sensor de frequência cardíaca plug-and-play para Arduino. O sensor tem dois lados, de um lado o LED é colocado junto com um sensor de luz ambiente e do outro lado há alguns circuitos. Este é o responsável pelo trabalho de amplificação e cancelamento de ruído. O LED na parte frontal do sensor é colocado sobre uma veia em nosso corpo humano.

Este LED emite luz que incide diretamente na veia. As veias terão fluxo sanguíneo dentro delas somente quando o coração estiver bombeando, portanto, se monitorarmos o fluxo de sangue, poderemos monitorar os batimentos cardíacos também. Se o fluxo de sangue for detectado, o sensor de luz ambiente captará mais luz, pois eles serão refletidos pelo sangue. Essa pequena alteração na luz recebida é analisada ao longo do tempo para determinar nossos batimentos cardíacos.

Possui três fios: o primeiro é conectado ao aterramento do sistema, o segundo é a tensão de alimentação de + 5V e o terceiro é o sinal de saída pulsante.

No projeto, um sensor de pulso é usado. Ele é colocado abaixo do pulso para que possa detectar as pulsações fortes.

Motor de vibração (saída analógica)

Este componente é um motor DC que vibra ao receber um sinal. Quando não recebe mais, para.

No projeto, três motores de vibração são usados para acalmar o usuário por meio de três diferentes pontos de relaxamento localizados no pulso e na mão.

Arduino Uno

Arduino Uno é um microcontrolador de código aberto desenvolvido pela Arduino.cc. A placa é equipada com conjuntos de pinos de entrada / saída (I / O) digitais e analógicos. Ele também possui 14 pinos digitais, 6 pinos analógicos e é programável com o IDE Arduino (Integrated Development Environment) através de um cabo USB tipo B.

Fio elétrico

Os fios elétricos são condutores que transmitem eletricidade de um lugar para outro.

No projeto, nós os usamos para conectar o circuito elétrico soldado na placa de baquelite aos pinos do Arduino.

Outros materiais:

- pulseira

- Fio preto

- tinta preta

- Tecido

Ferramentas:

- Soldador

- Tesoura

- agulhas

- Manequim de papelão

Passo 1:

Primeiro, fizemos o circuito elétrico usando um protoboard para que pudéssemos definir como queríamos que o circuito fosse e quais componentes queríamos usar.

Passo 2:

Em seguida, fizemos o circuito final que íamos colocar dentro do manequim soldando os componentes com uma solda de estanho. O circuito deve ser parecido com a fotografia acima.

Cada cabo deve ser conectado à porta correspondente no Arduino Uno e é recomendável cobrir a parte elétrica da fiação para evitar curto-circuitos com fita isolante.

Etapa 3:

Nós programamos o código usando o software Arduino e carregamos no Arduino usando um cabo USB.

// buffer para filtrar as baixas frequências # define BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

// algoritmo de pulsação

#define THRESHOLD 4 // limite de detecção unsigned long t; // última pulsação detectada float lastData; int lastBpm;

void setup () {

// inicializa a comunicação serial a 9600 bits por segundo: Serial.begin (9600); pinMode (6, SAÍDA); // declara o vibrador 1 pinMode (11, OUTPUT); // declara o vibrador 2 pinMode (9, OUTPUT); // declara o vibrador 3}

void loop () {

// lê e processa a entrada do sensor no pino analógico 0: float processingData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println(processedData); // descomente para usar o plotter serial

if (processingData> THRESHOLD) // acima desse valor é considerado uma pulsação

{if (lastData <THRESHOLD) // a primeira vez que ultrapassamos o limite, calculamos o BPM {int bpm = 60000 / (millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("Nova pulsação:"); Serial.print (bpm); // mostra na tela o bpms Serial.println ("bpm");

if (bpm> = 95) {// se bpm for maior que 95 ou 95…

analogWrite (6, 222); // vibrador 1 vibra

analogWrite (11, 222); // vibrador 2 vibra analogWrite (9, 222); // vibrador 3 vibra} else {// se não (bpm é inferior a 95)… analogWrite (6, 0); // vibrador 1 não vibra analogWrite (11, 0); // vibrador 2 não vibra analogWrite (9, 0); // vibrador 3 não vibra}} lastBpm = bpm; t = milis (); }} lastData = processingData; atraso (10); }

float processData (int val)

{buf [bPos] = (flutuante) val; bPos ++; if (bPos> = BSIZE) {bPos = 0; } flutuação média = 0; para (int i = 0; i <BSIZE; i ++) {média + = buf ; } return (float) val - média / (float) BSIZE; }

Passo 4:

Durante o processo de projeto, tivemos que levar em consideração a localização dos pontos de pressão no corpo para saber onde os motores de vibração deveriam ser colocados, e selecionamos três deles.

Etapa 5:

Para obter o vestível, primeiro tingimos a pulseira da cor da pele com tinta preta seguindo as instruções do produto.

Etapa 6:

Assim que pegamos a pulseira, fizemos quatro furos no manequim de papelão. Três deles foram feitos para extrair os três motores de vibração que usamos no circuito elétrico e o último foi feito para colocar o sensor de pulso no pulso do manequim. Além disso, também fizemos um pequeno corte na pulseira para tornar este último sensor visível.

Etapa 7:

Posteriormente, fizemos um último furo na parte inferior da mão de papelão para conectar e desconectar o cabo USB do computador à placa Arduino para alimentar o circuito. Fizemos um teste final para verificar se tudo funcionou bem.

Etapa 8:

Para dar ao nosso produto um design mais personalizável, desenhamos e cortamos um círculo na cor granada no qual costuramos algumas linhas para representar os batimentos cardíacos elétricos.

Etapa 9:

Finalmente, conforme a pulseira preta cobria os motores de vibração, cortamos e costuramos três pequenos corações no wearable para saber sua localização.