Respirez l'appareil d'anxiété légère avec moniteur de fréquence cardiaque : 18 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Avec le monde de plus en plus occupé, tout le monde est dans un environnement de plus en plus stressant. Les étudiants du Collège sont encore plus à risque de stress et d'anxiété. Les examens sont des périodes particulièrement stressantes pour les étudiants, et les montres connectées avec des paramètres d'exercice de respiration ne sont généralement pas autorisées à être utilisées pendant les examens, car elles peuvent également envoyer des SMS et se connecter à Internet.

"Breathe Light" est un appareil simpliste centré sur l'anxiété qui n'a pas de connectivité Internet et sera le bienvenu lors des examens. Cet appareil n'est pas spécifique à l'utilisateur, ce qui permet de l'adapter facilement à toute personne ayant besoin de contrôler son anxiété. En utilisant une série de quatre LED NeoPixel, l'utilisateur pourra suivre les étapes pour effectuer des exercices de respiration et également suivre sa fréquence cardiaque avant et après les exercices pour déterminer si son niveau de stress diminue.

Étape 1: Matériel et outils nécessaires

Matériaux:

1. Flore Adafruit (14,95 $)
2. Planche à pain (5,00 $)
3. Adafruit NeoPixels (4) (7,95 $)
4. Capteur d'impulsion (25,00 $)
5. Pinces crocodile (3,95 $)
6. Fils de cavalier de planche à pain (3,95 $)
7. Batterie lithium-ion polymère (9,95 $)
8. Résistance 220 Ohm (6,28 $)
9. Bouton poussoir (5,99 $)
10. Legos assortis (10 $ à 40 $) (Remarque: vous n'avez pas besoin de beaucoup de Lego)

Coût total: (94 $ à 124 $)

Outils:

1. Logiciel Arduino (GRATUIT) - Obligatoire
2. Pince à bec effilé (~ 6 $) ou coupe-cuticules (~ 4 $) - Suggéré
3. Kit de soudure/matériaux (~$11) - Facultatif

Coût total: (15-17 $)

Étape 2: Préparation

Avant de commencer le projet et d'utiliser les matériaux ci-dessus, il est important de développer une bonne connaissance de base de ce qui est utilisé.

Flore d'Adafruit

L'Adafruit Flora est un microcontrôleur petit, simple et puissant qui est utile à la fois pour les débutants et les experts. Il est très petit (à peine plus grand qu'un quart) et portable ! L'image ci-dessus montre le schéma de brochage de la flore Adafruit. Pour en savoir plus sur la Flore, visitez le lien suivant:

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

Adafruit NeoPixels

Les NeoPixels d'Adafruit sont des LED RVB adressables individuellement qui sont spécialement conçues pour les appareils portables. Les NeoPixels sont chaînables, ce qui signifie que vous n'avez besoin que d'une seule broche de connexion au microcontrôleur pour connecter autant de LED que vous le souhaitez. Ils peuvent être codés dans Arduino, mais nécessitent une certaine pratique, des recherches et des exemples d'aide en ligne pour se familiariser et pour que les NeoPixels fonctionnent comme vous le souhaitez. Les différentes étapes du lien suivant sont très utiles car elles vous informent sur le fonctionnement des NeoPixels et donnent des conseils et des exemples de codage avec Arduino.

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

Capteur d'impulsion

Le PulseSensor est un capteur de fréquence cardiaque plug and play pour Arduino permettant de collecter des données de fréquence cardiaque en direct pour une variété de projets tels que celui-ci ! La bibliothèque qui peut être téléchargée sur Arduino (sera présentée ci-dessous sous peu) contient des exemples de codes pour vous aider à devenir un expert instantané dans la mise en œuvre du PulseSensor dans un projet. Le lien suivant affiche des informations supplémentaires sur le PulseSensor et décrit des exemples de mini-projets pour démarrer les personnes.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Bibliothèques Arduino

Pour que le code communique avec Flora pour certaines fonctions et commandes, les bibliothèques suivantes doivent être installées dans Arduino pour les différents composants électriques. Utilisez soit ce lien, soit celui de la section « Intro and Supplies » pour télécharger le logiciel

1. Aire de jeux PulseSensor

   (Remarque: L'exemple de fichier Arduino "PulseSensor_BPM" a été utile pour créer le code de Breathe Light)

2. Bibliothèque Adafruit NeoPixel

   (Remarque: L'exemple de fichier Arduino "Strandtest" a été utile pour créer le code de Breathe Light)

(Remarque: Pour obtenir de l'aide supplémentaire sur l'installation des bibliothèques, visitez le lien suivant:

GitHub

GitHub est une plate-forme puissante qui permet aux personnes de créer et de partager des logiciels ensemble. Le code créé pour Breathe Light est partagé via GitHub et est accessible ici. Il sera également référencé plus tard dans l'instruction à l'étape 14. Les bibliothèques Arduino et les exemples mentionnés ci-dessus qui sont nécessaires pour le projet sont également accessibles via les liens GitHub suivants.

1. Capteur d'impulsion
2. NéoPixel

Pour plus d'informations sur ce qu'est GitHub et pourquoi il est utile, regardez cette vidéo.

Étape 3: Sécurité

Lorsque vous traitez avec un circuit électrique, y compris celui que vous allez créer dans ce projet, il est important de comprendre et de suivre tous les protocoles de sécurité électrique pour assurer la sécurité de votre projet et vous assurer de ne pas être choqué. La liste suivante détaille quelques étapes simples à suivre.

1. Ne PAS brancher le Flora à l'ordinateur lors du déplacement et de la connexion des fils au circuit.
2. Lorsque vous touchez des fils ou d'autres composants métalliques dans le circuit, assurez-vous que l'alimentation est coupée pour éviter que tout courant ne traverse votre corps.
3. Gardez les liquides, les aliments et tout ce qui peut être renversé loin de votre circuit.
4. Vérifiez s'il y a des fils électriques effilochés à chaque fois avant de mettre l'appareil sous tension.

ATTENTION:

Ceci n'est PAS un appareil médical et ne doit pas être utilisé dans un environnement clinique pour se fier à des mesures précises de la fréquence cardiaque. Allez voir votre médecin si vous voulez des données précises sur la fréquence cardiaque. Il s'agit simplement d'un outil pour aider les personnes à soulager le stress et ne doit pas être utilisé pour diagnostiquer une maladie.

Étape 4: Trucs et astuces

Vous trouverez ci-dessous quelques conseils et astuces à garder à l'esprit lorsque vous construisez Breathe Light.

Stratégies de dépannage

1. Si le code ne fonctionne pas correctement, divisez les différentes fonctions/sections de code et testez-les pour déterminer où se situe le problème.
2. Avant de vous lancer dans le code et le projet, utilisez des exemples de codes donnés dans les bibliothèques Arduino pour le PulseSensor et les NeoPixels pour vous assurer que les appareils fonctionnent correctement.
3. Assurez-vous que le PulseSensor dispose d'une connexion étroite et sécurisée avant de collecter des données pour supprimer un artefact de mouvement potentiel.
4. Lors du câblage, utilisez les mêmes fils de couleur lors de la connexion aux mêmes ports pour éviter toute confusion.
5. Utilisez de petits câbles de démarrage pour fixer les fils afin qu'ils ne perdent pas la connexion lorsque l'appareil se déplace.
6. Si vous avez accès à un fer à souder, envisagez de l'utiliser pour sécuriser les connexions de fils qui peuvent ne pas bien fonctionner.

Connaissances

• Pour gagner du temps, testez avec des pinces crocodiles pour le prototypage avant d'utiliser des fils.

• Pour gagner du temps et de la frustration, tendez les fils pour établir une connexion solide et constante avec chaque NeoPixel.

  Les Lego sont également très utiles pour sécuriser la flore et la batterie

Étape 5: Assemblage Partie 1a

Commencez par utiliser une pince crocodile pour connecter le port #6 sur le FLORA. Utilisez ensuite une autre pince crocodile pour connecter le port GND. Faites de même avec le port VBATT du FLORA.

Étape 6: Assemblage de la partie 1b

Maintenant, connectez la pince crocodile connectée au port 6 à la flèche orientée vers l'intérieur du NeoPixel. Connectez le clip du port GND au (-) du NeoPixel et le clip du port VBATT au (+) du NeoPixel.

Nous avons utilisé cette configuration pour tester chaque NeoPixel pour voir s'il fonctionnait en utilisant les instructions de la page NeoPixel Adafruit.

Étape 7: Assemblage Partie 2

Une fois que vous avez confirmé que chacun des NeoPixels est fonctionnel, vous pouvez commencer à construire le Breathe Light !

Commencez par connecter les fils au FLORA sur le VBATT, #12, #6, GND et #10. Pour éviter toute confusion, choisissez des couleurs qui correspondront à chacun des ports. Nous les connecterons à la maquette dans les étapes suivantes.

Étape 8: Assemblage Partie 3

Ensuite, nous allons commencer à faire la chaîne de NeoPixels. Comme dans la première étape, nous finirons par connecter le (+) au port VBATT, le (-) au port GND, et les flèches indiqueront le sens du flux du signal dans la ligne des NeoPixels. J'ai commencé par le dernier et j'ai progressé.

Tout d'abord, ajoutez simplement les fils aux NeoPixels dans les couleurs correspondantes. Sur la photo, vous pouvez voir que nous avons utilisé du blanc pour VBATT, du vert pour GND et du jaune pour le signal provenant du port #6. Utilisez la pince à bec effilé pour vraiment enrouler le fil autour des petits trous. Vous pouvez également utiliser des coupe-cuticules si vous n'avez pas de pince à bec effilé à portée de main.

(Les petits fils rouges en arrière-plan seront expliqués dans les étapes suivantes. Ne vous en souciez pas pour l'instant.)

Étape 9: Assemblage Partie 4

Ajoutez des fils aux autres NeoPixels comme le premier. Assurez-vous que la ligne de flèches pointe du port #6 sur la FLORA vers le bas de la chaîne.

Ensuite, connectez chacun des fils blancs aux broches (+) de la planche à pain et les fils verts aux broches (-) de la planche à pain. Assurez-vous que les connexions ont une certaine tension pour sécuriser les fils.

Étape 10: Assemblage Partie 5

Maintenant, connectez le fil vert du GND au sommet des broches (-). Connectez le fil blanc du port VBATT aux broches (+) de la maquette et connectez le fil jaune #6 au début de votre chaîne NeoPixel.

Le fil violet et le fil rouge seront connectés plus tard.

(Les fils rouges près du bas aident à créer une tension entre les fils de signal jaunes entre les NeoPixels, mais vous n'en aurez peut-être pas besoin en fonction de la tension des connexions)

Étape 11: Assemblage Partie 6

Ensuite, nous allons connecter le bouton à notre maquette. Cela commencera les mesures de la fréquence cardiaque et l'exercice de respiration anxieuse !

Placez le bouton comme sur la photo. Ensuite, utilisez un fil blanc pour connecter la broche du bouton supérieur au (+). Placez la résistance de 220 ohms entre la broche inférieure du même côté et les broches (-). Enfin, connectez le fil rouge #10 à la broche du bouton en bas à droite.

Étape 12: Assemblage Étape 7

Maintenant, nous allons connecter le capteur de pouls ! Connectez le fil rouge du capteur aux broches (+) de la maquette et le fil noir du capteur aux broches (-). Ensuite, placez le fil violet du capteur et le fil violet provenant du port #12 dans la même rangée pour les connecter.

Étape 13: Assemblage Étape 8

Avec des Legos assortis, construisez une plate-forme sur laquelle la FLORA peut s'asseoir et une petite cavité pour la batterie au lithium. Assurez-vous que le FLORA a une certaine tension pour que les fils jaunes se connectent correctement. Pour ce faire, nous avons utilisé les Legos jaunes vus sur la photo ci-dessus.

La taille de la plate-forme Lego variera en fonction de la taille de votre planche à pain, mais assurez-vous que le FLORA peut rester à plat, qu'il y a une certaine tension avec les fils de signal jaune et qu'il y a une cavité pour insérer la batterie.

Étape 14: Assemblage Étape 9

Pour terminer l'assemblage, ajoutez la plate-forme Lego avec la FLORA à côté de la planche à pain. Connectez la batterie au FLORA.

Étape 15: Assemblage Étape 10: Téléchargez le code et terminez l'assemblage

La dernière étape consiste à télécharger ce code sur Breathe Light. Une fois le code téléchargé, le Breathe Light devrait fonctionner de manière portable lorsque l'interrupteur ON est activé au milieu de la FLORA !

Comment obtenir du code de GitHub vers Flora

1. Utilisez le lien ci-dessus pour accéder au site Web GitHub.

2. Cliquez sur "Cloner ou Télécharger"

   Cliquez sur "Télécharger ZIP"

3. Enregistrez le fichier zip téléchargé à l'emplacement souhaité sur votre ordinateur.
4. Ouvrez le fichier "Breathe_Light_V3.0" dans Arduino.
5. Sous « Outils » dans la barre supérieure Arduino, accédez à « Board: » et sélectionnez « Adafruit Flora »
6. Enfin (avec le Flora branché sur votre ordinateur), cliquez sur "Télécharger" (La flèche droite en haut de votre écran)

Une fois les étapes ci-dessus terminées, le code doit être téléchargé sur Flora. Le Flora peut être déconnecté de l'ordinateur et Breathe Light est prêt à l'emploi !

Étape 16: Assemblage Étape 11: Explication du code

Voici ce que fait le code:

Tout d'abord, le code collecte la fréquence cardiaque initiale du sujet à l'aide d'un PulseSensor et l'affiche à travers quatre NeoPixels individuels alignés. En fonction de la fréquence cardiaque détectée, une certaine série de LED/couleurs sera affichée. Par exemple, si la fréquence cardiaque est de 76, il y aura 3 NeoPixels qui s'allumeront en bleu. Ces couleurs/seuils sont donnés au sujet via un autocollant sur l'appareil (voir ci-dessus) afin qu'il connaisse sa fréquence cardiaque.

Ensuite, une fois la fréquence cardiaque détectée, elle passe par un exercice d'anxiété qui aide à inspirer et expirer profondément et lentement. Au début de cet exercice, les quatre LED sont vertes. Au fur et à mesure de l'exercice, les LED deviennent bleues une à une, ce qui correspond au moment où le sujet doit inspirer. Une fois que les quatre LED sont allumées, le sujet doit retenir sa respiration et lorsque les LED redeviennent vertes, il peut expirer lentement. Une fois l'exercice d'anxiété effectué, le code détectera et affichera à nouveau la fréquence cardiaque de la personne pour déterminer si elle a pu se calmer.

Étape 17: Schéma de circuit

Ce schéma de circuit a été réalisé en EAGLE. Tout dans le grand rectangle est le microprocesseur Adafruit FLORA. Il a beaucoup de détails, mais dans son ensemble, il est contenu dans le rectangle. Tous les composants que nous avons ajoutés à la FLORA sont sous le grand rectangle.

On voit les 4 Neopixels connectés à la sortie D6* FLORA. Le bouton est connecté au IO10* et le capteur de pouls est connecté au FLORA via le port IO12*.

Étape 18: Autres idées

Il existe de nombreuses façons d'aller plus loin dans Breathe Light, et voici quelques suggestions.

• Rendez-le portable: utilisez un serre-tête ou un brassard de montre (comme celui-ci) et utilisez un fil conducteur pour effectuer toutes les connexions de fil.
• Ajoutez à la fonction AnxiétéExercice () pour créer un exercice de respiration plus attrayant visuellement (comme l'ajout de plus de couleurs).
• Remplacez les NeoPixels individuels par un NeoPixel Ring ou un NeoPixel Array pour ajouter plus de LED et augmenter les capacités des fonctions heartRateDisplay() et AnxiétéExercise().