TfCD - AmbiHeart : 6 étapes (avec photos)

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

introduction

La prise de conscience des fonctions vitales de notre corps peut aider à détecter les problèmes de santé. La technologie actuelle fournit des outils pour prendre des mesures d'une fréquence cardiaque dans un environnement domestique. Dans le cadre du cours de master Advanced Concept Design (sous-cours TfCD) à l'Université Technique de Delft, nous avons créé un dispositif de bio-feedback.

De quoi avez-vous besoin?

1 capteur de pouls

1 LED RVB

3 résistances (220 Ohm)

Arduino Uno

pile 9V

Planche à pain

Boîtiers imprimés en 3D

Forces

Présenter la mesure par une couleur claire est plus simple à comprendre et à interpréter que des nombres bruts. Il pourrait également être rendu portable. L'utilisation d'un microcontrôleur et d'une planche à pain plus petits permettra d'augmenter la taille du boîtier. Notre code utilise des valeurs moyennes de la fréquence cardiaque, mais par de petits changements dans le code, vous pouvez ajuster le retour à des valeurs plus spécifiques pour votre groupe d'âge et votre état de santé.

Faiblesses

La principale faiblesse est la réactivité du capteur de fréquence cardiaque. Il faut un certain temps pour détecter la fréquence cardiaque et afficher le retour souhaité. Ce retard peut parfois être important et peut conduire à de mauvaises performances.

Étape 1: Préparation de l'électronique

Le capteur de rythme cardiaque est basé sur le principe de la photo pléthysmographie. Il mesure le changement de volume de sang à travers n'importe quel organe du corps qui provoque un changement de l'intensité lumineuse à travers cet organe (une région vasculaire). Dans ce projet, la synchronisation des impulsions est plus importante. Le débit du volume sanguin est déterminé par la fréquence des impulsions cardiaques et puisque la lumière est absorbée par le sang, les impulsions de signal sont équivalentes aux battements cardiaques.

Tout d'abord, le capteur de pouls doit être connecté à Arduino pour détecter le BPM (battements par minute). Connectez le capteur de pouls à A1. La led sur la carte Arduino doit clignoter en synchronisation avec la détection de BPM.

Deuxièmement, placez une LED RVB avec 3 résistances de 220 Ohm connectées comme indiqué sur le schéma de principe. connectez la broche rouge à 10, la broche verte à 6 et la broche verte à 9.

Étape 2: Programmation

Utilisez la mesure de la fréquence cardiaque pour pulser la LED à la fréquence calculée. La fréquence cardiaque au repos est d'environ 70 bpm pour la plupart des gens. Une fois qu'une LED fonctionne, vous pouvez en utiliser une autre avec IBI. Une fréquence cardiaque au repos normale pour les adultes varie de 60 à 100 battements par minute. Vous pouvez catégoriser le BPM dans cette plage en fonction de votre sujet de test.

Ici, nous voulions tester sur des personnes au repos et avons donc catégorisé le BPM au-dessus et en dessous de cette plage en cinq catégories en conséquence

Alarmant (inférieur à 40) - (bleu)

Avertissement (40 à 60) - (gradient du bleu au vert)

Bon (60 à 100) - (vert)

Avertissement (100 à 120) - (gradient du vert au rouge)

Alarmant (au-dessus de 120) - (rouge)

La logique de catégorisation du BPM dans ces catégories est la suivante:

si (BPM<40)

R=0

G=0

B=0

si (40 < BPM < 60)

R = 0

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

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

si (60 < BPM < 100)

R = 0

G = 255

B = 0

si (100 < BPM <120)

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

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

B = 0

si (120 < BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Vous pouvez utiliser l'application Processing Visualizer pour valider le capteur de pouls et voir comment le BPM et l'IBI changent. L'utilisation du visualiseur nécessite des bibliothèques spéciales, si vous pensez que le traceur série n'est pas utile, vous pouvez utiliser ce programme, dans lequel traite les données BPM en une entrée lisible pour Visualizer.

Il existe plusieurs façons de mesurer le rythme cardiaque à l'aide du capteur de pouls sans bibliothèques préchargées. Nous avons utilisé la logique suivante, qui a été utilisée dans l'une des applications similaires, en utilisant cinq impulsions pour calculer le rythme cardiaque.

Five_pusle_time=time2-time1;

Single_pulse_time= Five_pusle_time /5;

rate=60000/ Single_pulse_time;

où time1 est la première valeur du compteur d'impulsions

time2 est la valeur du compteur d'impulsions de la liste

la fréquence est la fréquence cardiaque finale.

Étape 3: Modélisation et impression 3D

Pour le confort de mesure et la sécurité de l'électronique il est conseillé de réaliser un boîtier. De plus, il empêche les composants d'être court-circuités pendant l'utilisation. Nous avons conçu une forme simple pouvant être maintenue qui suit l'esthétique organique. Il est divisé en deux parties: une partie inférieure avec un trou pour le capteur de pouls et des nervures de maintien pour Arduino et la planche à pain, et une partie supérieure avec un guide de lumière pour donner un bon retour visuel.

Étape 4: Prototype électromécanique

Une fois les boîtiers prêts, placez le capteur de pouls dans les nervures de guidage devant le trou. Assurez-vous que le doigt atteint le capteur et recouvre complètement la surface. Pour améliorer l'effet du retour visuel, recouvrez la surface interne du boîtier supérieur d'un film opaque (nous avons utilisé du papier d'aluminium) en laissant une ouverture au milieu. Cela va contraindre la lumière dans une ouverture spécifique. Déconnectez l'Arduino de l'ordinateur portable et connectez une batterie de plus de 5V (nous avons utilisé 9V ici) pour le rendre portable. Placez maintenant tous les composants électroniques dans le boîtier inférieur et fermez avec le boîtier supérieur.

Étape 5: Test et dépannage

Il est maintenant temps de recouper les résultats ! puisque le capteur a été placé à l'intérieur, juste avant l'ouverture du boîtier, il pourrait y avoir peu de changement dans la sensibilité du capteur. Assurez-vous que toutes les autres connexions sont intactes. Si cela semble être quelque chose qui ne va pas, nous présentons ici quelques cas pour vous aider à y faire face.

Les erreurs possibles peuvent être soit avec l'entrée du capteur, soit avec la sortie pour la LED RVB. Pour dépanner avec le capteur, il y a peu de choses que vous devrez observer. Si le capteur détecte le BPM, il devrait y avoir une LED sur la carte (L) qui clignote en synchronisation avec votre BPM. Si vous ne voyez pas de clignotement, vérifiez la borne d'entrée sur A1. Si le voyant du capteur de pouls ne s'allume pas, vous devez vérifier les deux autres bornes (5 V et GND). Un traceur série ou un moniteur série peut également vous aider à vous assurer que le capteur fonctionne.

Si vous ne voyez aucune lumière sur RVB, vous devez d'abord vérifier la borne d'entrée (A1) car le code ne fonctionne que s'il y a un BPM détecté. Si tout semble bien dans les capteurs, recherchez les courts-circuits négligés sur la planche à pain.

Étape 6: Test utilisateur

Maintenant, lorsque vous avez un prototype prêt, vous pouvez mesurer votre fréquence cardiaque pour recevoir un retour lumineux. Malgré la réception d'informations sur votre santé, vous pouvez jouer avec différentes émotions et vérifier la réponse de l'appareil. Il peut également être utilisé comme outil de méditation.