Haljina za monitor - povežite signale srca s internetom stvari: 18 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Monitor Haljina eksperiment je u istraživanju različitih načina digitalizacije srčane aktivnosti korisnika, kao i obradi podataka.

Tri elektrode unutar haljine mjere električne signale koji prolaze kroz tijelo nositelja. Ti analogni impulsi, koji proizlaze iz mišićne aktivnosti srca, pretvaraju se u digitalne signale. Mikrokontroler zatim pali krug LED dioda ispred haljine, bljeskajući ljubičasto sa svakim otkucajem srca. Mikrokontroler također šalje podatke putem bežične mreže za druge namjene. Podatke poslane putem bežične mreže preuzima računalo koje nadzire podatke kako bi ih animiralo. Električni signali srca sada su vidljivi na ekranu, kao i sama haljina.

Monitor Haljina stvara besprijekorno sučelje između ljudskog tijela, odjeće i elektroničkih komponenti - digitalizira i snima naše prolazne biosignale.

Korak 1: Pregled dizajna i kruga

Gornji dio haljine izrađen je od crnih i prozirnih akrilnih komada - izrezanih laserskim rezačem. Ispod prozirnog akrilnog kruga u sredini zalijepljen je prsten NeoPixel. Žice prolaze iza gornjeg dijela do tkanine koja je pričvršćena na gornji dio na stražnjoj strani haljine. Traka od tkanine povezuje se s malim džepom koji drži mikrokontroler, monitor otkucaja srca i bateriju. Tri elektrode od e-tekstila ušivene su u podstavu haljine. Žice koje povezuju elektrode i mikrokontroler prolaze između dva sloja tkanine.

Korak 2: Opskrba:

Materijali:

• Tkanina
• Zatvarač
• Žice
• Termoskupljanje
• 1/8 "Crni akril
• 1/8 "Difuzni akril
• NeoPixel prsten (24 LED diode) (Adafruit)
• Foton (čestica)
• Monitor otkucaja srca (Sparkfun)
• Biomedijalni senzorski jastučići (Sparkfun)
• Kabel senzora (Sparkfun)
• Vodljiva tkanina (Sparkfun ili Adafruit)
• Snaps sa 5 gumba
• Ploča Perma-Proto (Adafruit)
• Ženske + muške kratkospojne žice
• Termoskupljanje
• 5V Power Bank (Amazon)

Alati:

• Škare
• Igla
• Nit
• Pinceta
• Lemilica
• Lem
• Vruće ljepilo
• Toplinska pištolj
• Mašina za šivanje
• Laserski rezač
• Čekić
• Papir
• Vladar
• Olovka

Korak 3: Photon - komplet za razvoj Wi -Fi -ja

Photon je moćan razvojni komplet za Wi-Fi koji povezuje vaš projekt s internetom stvari (IoT). Ploča je prilično mala, što je čini izvrsnom za IoT projekte koji se mogu nositi.

Particle, proizvođač Photona, pripremio je sjajnu podatkovnu tablicu Photona, kao i vrlo detaljan vodič za početak rada sa svim podacima koje trebate znati za početak.

Samo preuzmite aplikaciju Particle na svoj pametni telefon i slijedite upute za povezivanje vašeg Photona s Wi-Fi mrežom. Također možete preuzeti aplikaciju Particle Dev za svoje računalo ili započeti programiranje pomoću preglednika. Vratit ćemo se Photonu u 15. koraku.

Korak 4: Monitor otkucaja srca

Na slici možete vidjeti ploču za mjerenje otkucaja srca, kao i kabel senzora s 3 konektora za elektrode i 3 odgovarajuća biomedicinska senzora. Budući da ćemo za svoju haljinu izrađivati vlastite elektrode od provodne tkanine, nije potrebno koristiti kabele senzora i jastučiće. Međutim, izvrsni su za izradu prototipova i testiranje.

Prije početka preporučujem i čitanje Sparkfun vodiča za povezivanje otkucaja srca. Ima mnogo detalja o tome kako radi mjerač otkucaja srca i kako je potrebno rasporediti elektrode.

Korak 5: Laserski rez gornjeg dijela

Prvo sam dizajnirao 2D gornji dio pomoću Illustratora koji sam izrezao iz 1/8 "crnog akrilnog lima laserskim rezačem. Budući da će se krug u sredini dizajna zasvijetliti, izrezao sam odgovarajuće latice iz 1 /8 "difuzni akrilni lim. Također, izrezao sam tri difuzna akrilna kruga različite veličine. Zalijepit ćemo one između latica i prstena NeoPixel za više raspršenog svjetla. U suprotnom biste na prstenu vidjeli pojedinačne LED diode.

Korak 6: Oblikovanje akrila

Nakon rezanja akrila, vrijeme je za oblikovanje i davanje trodimenzionalnog oblika. Možete koristiti toplinski pištolj, sušilo za kosu ili bilo što što najbrže radi, poput plinskog štednjaka. Budite oprezni pri zagrijavanju i vruće dijelove uvijek dodirujte ručnikom. Kad počne postajati savitljiv, oblikujte ga kako želite i pričekajte da se ohladi i ponovno učvrsti.

Korak 7: Dodavanje prozirnih latica

Sada zalijepimo prozirne akrilne latice unutar odgovarajućih izreza. Ako akrilne latice imaju tragove opeklina na rubovima, možete ih brusiti brusnim papirom. Pomiješajte dvodijelni epoksid i pažljivo nanesite ljepilo oko rubova latica. Pomaže držati komade ljepljivom trakom dok ih postavljate unutar gornjeg dijela.

Korak 8: Dizajnirajte svoju haljinu

U sljedećih nekoliko koraka dizajnirat ćemo i šivati crnu kožnu haljinu.

Tijekom rada na datoteci Illustrator već sam imao grubu ideju o dizajnu. Nakon što sam navukao tkaninu i gornji dio oko manekena, shvatio sam pravi uzorak: haljinu s držačem za vrat s dvije strelice sprijeda i straga, kao i razdjelnim šavom u struku, džepom za bateriju straga i nevidljivim patentnim zatvaračem unutar lijevog bočnog šava. Prije rezanja vaše lijepe tkanine, uvijek je vrijedno prvo sašiti haljinu s jeftinijom tkaninom (koja se naziva i muslin). To vam daje priliku da prilagodite uzorak i napravite male izmjene.

Korak 9: Sašite haljinu

Sada pronađite uzorke i sašite stvarnu haljinu. Najprije sašite strelice s prednje i stražnje strane haljine. Zatim spojite dva prednja i dva stražnja dijela, kao i podstavu, držač za vrat i nevidljivi patentni zatvarač. Na kraju ćemo pričvrstiti džep baterije i trake (koraci 10 i 11). Još jednom sam laserskim rezačem izrezao šest traka za tkaninu. Nije potrebno, ali daje vam zaista čiste rubove koje je lakše sašiti i puno je brže rezati!

Korak 10: Pričvrstite stražnji džep

Izrežite kvadrat iz gornje tkanine i sašite male čičak trake na vrhu lijevog i desnog ruba. Preklopite čičak rubove i zašijte ih na unutarnju stranu džepnog kvadrata. Pronađite dobar položaj džepa za bateriju (po mogućnosti na vrhu struka) i pričvrstite ga na haljinu. Prišite dno džepa na haljinu, kao i odgovarajuću čičak traku s lijeve i desne strane.

Korak 11: Pripremite tkanine

Stražnje trake od tkanine koriste se za povezivanje gornjeg dijela s haljinom i za skrivanje svih žica koje vode od džepa baterije do LED dioda na prednjoj strani. Prije šivanja dugih rubova umetnite rupicu u jednu od traka. To će haljini dati čistiji izgled pri guranju žica kroz i van trake. Zatim naprijed sašite tunele od tkanine i okrenite trake iznutra. Lakše je koristiti pincetu.

U sljedećem koraku provucite tri dugačke žice (dovoljno dugačke da teku od džepa baterije do LED dioda na prednjoj strani) kroz traku za ušice, vodeći žice kroz rupicu van tunela. Označite svaku žicu na oba kraja trakom kako biste znali koja je koja. Zatim zašijte trake na gornji dio kao što je prikazano na slikama.

Korak 12: Završite gornji dio

Sada lemite jednu od svoje tri žice na pin GND (uzemljenje), jednu na pin za unos podataka, a posljednju žicu na pin +5 V (napajanje). Provjerite znate li koja je žica lemljena na koji pin jer je ne možete pratiti natrag kroz cijev. Lemiti ženski utikač na svaku od tri žice. Ne zaboravite upotrijebiti toplinsko skupljanje kako biste pričvrstili lemne spojeve koji se lako lome. Toplinskim pištoljem ili epoksidnim ljepilom tri mliječna akrilna kruga jedan na drugi i pričekajte da se osuše. Zatim centrirajte krugove na unutrašnjoj strani akrilnih latica i zalijepite ih. Nakon što se ljepilo osuši, centrirajte NeoPixel prsten na vrh i nanesite ljepilo oko njega. Ne zaboravite pričvrstiti žice koje prolaze oko prstena na stražnju stranu komada.

Korak 13: Ušiti haljine od tkanine na haljinu

Sada stavite haljinu i gornji dio na manekenku i shvatite gdje želite postaviti trake. Pažljivo otvorite šavove u označenom području, kao i strukove iza vrećice za bateriju (podstava i gornji sloj). Sada umetnite trake od tkanine kroz podstavu i gornji sloj tako da trake izlaze kroz šav u struku. Zakačite trake željene duljine u pravi položaj i za sada zatvorite samo gornji šav.

Korak 14: Integrirajte elektrode

Izrežite tri kvadrata od vodljive tkanine. Prva slika prikazuje mjesto gdje morate postaviti elektrode unutar haljine. Koristila sam cik-cak ubod šivajući kvadrate na podstavu. Elektrode morate čvrsto pritisnuti na golu kožu kako biste ubrzali rad srca. U protivnom provodljiva tkanina ne može pokupiti električne signale koji prolaze kroz vaše tijelo. Sada lemite žicu (preporučujem fleksibilnu silikonsku žicu) na gumb. Pripremite ukupno tri žice, po jednu za svaku elektrodu. Sašijte te kopče za gumbe iza podstave s provodljivom tkaninom - između podstave i gornjeg sloja. Važno je pomoću vodljivog navoja spojiti elektrode sa žicom, a kasnije i s mikrokontrolerom. Zatim provucite sve tri žice kroz haljinu sve dok ne izađete s otvorenog mjesta u pojasu iza struje baterije. Kako bih malo zaštitila žice, stavila sam ih u mali komad zaostale cijevi od tkanine točno tamo gdje sam ih sašila da zatvorim otvoreni šav u struku. Odrežite tri žice na željenu duljinu i na svaki kraj zalemite žensku kratkospojnik. To je potrebno za povezivanje elektroda s pločom za praćenje brzine otkucaja. Upamtite da je važno znati koja je žica spojena na koju elektrodu.

Zasada je dobro. Haljina je gotovo spremna.

Korak 15: Izmijenite i prenesite kôd

Vratimo se sada softveru i hardveru:

Nakon što postavite svoj Photon i instalirate Particle Dev (korak 3), preuzmite kod za mjerenje otkucaja srca. Ako otvorite datoteku, vidjet ćete dvije mape, jednu koja se zove foton, a drugu koja se naziva obrada.

Idite naprijed i otvorite Particle Dev i odaberite Datoteka> Otvori … na padajućem izborniku. Dođite do mape s fotonima i kliknite Otvori. Na lijevoj strani kliknite WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino da otvorite kôd. Sada promijenite broj LED dioda definiranih u kodu u broj LED dioda koje koristite u svom projektu.

#define NUM_LEDS 24

Za haljinu sam koristila 24 LED diode. Također možete promijeniti broj ostalih pinova ako koristite različite pinove. Mali grafikon daje pregled. Ako želite promijeniti pin tipke za način rada, kliknite datoteku buttons.h i promijenite broj 6 u pin koji koristite.

#define MODEBUTTON 6

Ako želite, ovom pin -u možete dodati mali gumb za prebacivanje između načina rada uživo i nekih snimljenih podataka o otkucajima srca. Lijepo je to imati ako se haljina nalazi na manekenu. Nakon povezivanja elektroda s tijelom (u sljedećem koraku), možete samo otvoriti serijski monitor, snimiti vlastite podatke i zamijeniti brojeve s otkucajima srca u datoteci snimljeneData.h.

Korak 16: Sastavite hardver

Prije lemljenja svih elektroničkih komponenti na 'Perma-Proto Hald-Size Breadboard' upotrijebite uobičajenu ploču za testiranje svoje elektronike. Spojite monitor otkucaja srca, gumb i LED diode na fotonske pinove definirane u kodu. Zalijepite elektrode na svoje tijelo kao što je prikazano na slici, pazeći da elektrode odgovaraju ispravnim iglama. Sada možete otvoriti serijski monitor fotona i dobiti podatke o vašem srčanom ritmu preko lokalne WiFi mreže.

Ako želite vidjeti EKG dijagram na svom monitoru, morate preuzeti Processing. U okviru Obrada otvorite skicu u mapi za obradu i pokrenite skicu klikom na strelicu u lijevom kutu. Ako je sve ispravno postavljeno, otvorit će se prozor i možete vidjeti aktivnosti svog srca. Pomaže u što je moguće manjem kretanju i potrebno je neko vrijeme da biosignal postane dovoljno stabilan za čistu vizualizaciju. Za više informacija i/ili rješavanje problema pogledajte Sparkfunov Vodič za praćenje otkucaja srca. Možda ćete morati promijeniti redak na skici koji sadrži Serial.list () [3] i promijeniti broj u bilo koji port na kojem je vaš serijski monitor. Ako niste sigurni u broj, pokušajte od 0 do 6.

Korak 17: Lemljenje na Perma-Proto

Da biste naše prilagođene integrirane elektrode od e-tekstila povezali s pločom, a ne glomaznim ljepljivim elektrodama, lemite zaglavlje na svaki od igara RA (desna ruka), LA (lijeva ruka) i RL (desna noga) na ploči.

Ako sve radi, komponente možete lemiti na perma-proto ploču. Počeo sam s fotonom, zatim žice, a na kraju i monitor otkucaja srca. Umjesto da trajno lemim tri LED žice na ploču, upotrijebio sam tri (podatkovne, VCC i GND) muške kratkospojne žice za njihovo spajanje sa LED žicama.

Napajanje od 5 V kao izvor napajanja odlično radi za foton jer se može puniti. Možete ga koristiti i za punjenje drugih elektroničkih uređaja poput pametnog telefona.

Korak 18: Povežite svoje srčane signale s internetom stvari

Sada ste spremni i možete povezati svoju srčanu aktivnost s internetom stvari.

Imajte na umu da foton uvijek mora biti povezan s bežičnom mrežom, u protivnom neće prestati s pretraživanjem i kôd se neće pokrenuti. U budućem ažuriranju mogu ga poboljšati tako da internetska veza nije obavezna.

Ako imate pitanja, ne ustručavajte se pitati. Sretno stvaranje.

Druga nagrada na natjecanju DIY haljina