Dispositivo Breathe Light Anxiety con monitor de frecuencia cardíaca: 18 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Con el mundo cada vez más ocupado, todo el mundo se encuentra en un entorno cada vez más estresante. Los estudiantes universitarios corren un riesgo aún mayor de estrés y ansiedad. Los exámenes son períodos especialmente estresantes para los estudiantes, y los relojes inteligentes con ajustes de ejercicios de respiración no suelen usarse durante los exámenes, ya que también pueden enviar mensajes de texto y conectarse a Internet.

"Breathe Light" es un dispositivo simplista centrado en la ansiedad que no tiene conectividad a Internet y será bienvenido en los exámenes. Este dispositivo no es específico del usuario, lo que permite que se adapte fácilmente a cualquier persona que necesite controlar la ansiedad. Al usar una serie de cuatro LED NeoPixel, el usuario podrá seguir los pasos para realizar ejercicios de respiración y también rastrear su frecuencia cardíaca antes y después de los ejercicios para determinar si sus niveles de estrés están disminuyendo.

Paso 1: Materiales y herramientas necesarios

Materiales:

1. Adafruit Flora ($ 14.95)
2. Protoboard ($ 5.00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7.95)
4. PulseSensor ($ 25,00)
5. Pinzas de cocodrilo ($ 3.95)
6. Cables de puente de tablero ($ 3.95)
7. Batería de polímero de iones de litio ($ 9.95)
8. Resistencia de 220 ohmios ($ 6.28)
9. Botón pulsador ($ 5,99)
10. Legos surtidos ($ 10- $ 40) (Nota: no necesita muchos Lego)

Costo total: ($ 94- $ 124)

Instrumentos:

1. Software Arduino (GRATIS) - Requerido
2. Alicates de punta de aguja (~ $ 6) o cortadores de cutículas (~ $ 4) - sugeridos
3. Kit de soldadura / materiales (~ $ 11) - Opcional

Costo total: ($ 15-17)

Paso 2: preparación

Antes de comenzar el proyecto y utilizar los materiales anteriores, es importante desarrollar un buen conocimiento previo de lo que se está utilizando.

Flora de Adafruit

Adafruit Flora es un microcontrolador pequeño, simple y poderoso que es útil tanto para principiantes como para expertos. Es muy pequeño (solo un poco más grande que un cuarto) y se puede usar. La imagen de arriba muestra el diagrama de distribución de pines para Adafruit Flora. Para obtener más información sobre Flora, visite el siguiente enlace:

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

Adafruit NeoPixels

Los NeoPixels de Adafruit son LED RGB direccionables individualmente que están diseñados específicamente para dispositivos portátiles. Los NeoPixels se pueden encadenar, lo que significa que solo necesita una conexión de pin al microcontrolador para conectar tantos LED como desee. Se pueden codificar en Arduino, pero requieren algo de práctica, investigación y ayuda de ejemplo en línea para familiarizarse y hacer que los NeoPixels funcionen como usted desea. Los diferentes pasos en el siguiente enlace son muy útiles, ya que le informa sobre cómo funcionan los NeoPixels y brinda consejos y ejemplos de codificación con Arduino.

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

PulseSensor

PulseSensor es un sensor de frecuencia cardíaca plug and play para Arduino para recopilar datos de frecuencia cardíaca en vivo para una variedad de proyectos como este. La biblioteca que se puede descargar a Arduino (se mostrará a continuación en breve) tiene códigos de ejemplo para ayudarlo a convertirse en un experto instantáneo en la implementación de PulseSensor en un proyecto. El siguiente enlace muestra más información sobre PulseSensor y describe ejemplos de miniproyectos para que las personas comiencen.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

Bibliotecas Arduino

Para que el código se comunique con Flora para ciertas funciones y comandos, las siguientes bibliotecas deben instalarse en Arduino para los diferentes componentes eléctricos. Utilice este enlace o el de la sección 'Introducción y suministros' para descargar el software

1. Zona de juegos PulseSensor

   (Nota: El archivo Arduino de ejemplo "PulseSensor_BPM" fue útil para crear el código para Breathe Light)

2. Biblioteca Adafruit NeoPixel

   (Nota: El archivo Arduino de ejemplo "Strandtest" fue útil para crear el código para Breathe Light)

(Nota: Para obtener más ayuda sobre la instalación de bibliotecas, visite el siguiente enlace:

GitHub

GitHub es una plataforma poderosa que permite a las personas crear y compartir software juntas. El código creado para Breathe Light se comparte a través de GitHub y se puede acceder aquí. También se hará referencia a ella más adelante en el instructable en el Paso 14. También se puede acceder a las bibliotecas Arduino y los ejemplos mencionados anteriormente que son necesarios para el proyecto a través de los siguientes enlaces de GitHub.

1. PulseSensor
2. NeoPixel

Para obtener más información sobre qué es GitHub y por qué es útil, mire este video.

Paso 3: seguridad

Cuando se trata de cualquier circuito eléctrico, incluido el que creará en este proyecto, es importante comprender y seguir todos los protocolos de seguridad eléctrica para mantener su proyecto seguro y asegurarse de que no reciba descargas eléctricas. La siguiente lista detalla algunos pasos simples a seguir.

1. NO tenga el Flora enchufado a la computadora cuando lo mueva y conecte cables al circuito.
2. Cuando toque cables u otros componentes metálicos en el circuito, asegúrese de que la energía esté APAGADA para evitar que la corriente fluya a través de su cuerpo.
3. Mantenga los líquidos, alimentos y cualquier otra cosa que pueda derramarse lejos de su circuito.
4. Compruebe cada vez que no haya cables eléctricos deshilachados antes de conectar la alimentación.

ADVERTENCIA:

Este NO es un dispositivo médico y no debe usarse en ningún entorno clínico para depender de mediciones precisas de la frecuencia cardíaca. Vaya a ver a su médico si desea datos precisos de frecuencia cardíaca. Esta es simplemente una herramienta para ayudar a las personas a aliviar el estrés y no debe usarse para diagnosticar ninguna afección.

Paso 4: consejos y sugerencias

A continuación, se muestran algunos consejos y sugerencias que debe tener en cuenta mientras construye Breathe Light.

Estrategias de resolución de problemas

1. Si el código no funciona correctamente, divida las diferentes funciones / secciones del código y pruébelas para determinar dónde está el problema.
2. Antes de saltar con el código y el proyecto, use códigos de ejemplo dados en las Bibliotecas Arduino para PulseSensor y NeoPixels para asegurarse de que los dispositivos funcionen correctamente.
3. Asegúrese de que PulseSensor tenga una conexión firme y segura antes de recopilar datos para eliminar posibles artefactos de movimiento.
4. Al realizar el cableado, utilice cables del mismo color cuando realice la conexión a los mismos puertos para evitar confusiones.
5. Utilice pequeños cables de puente para asegurar los cables de modo que no pierdan la conexión cuando el dispositivo se mueva.
6. Si tiene acceso a un soldador, considere usarlo para asegurar las conexiones de cables que pueden no estar funcionando bien.

Perspectivas

• Para ahorrar tiempo, pruebe con pinzas de cocodrilo para crear prototipos antes de usar cables.

• Para ahorrar tiempo y frustración, estire los cables firmemente para hacer una conexión sólida y constante con cada NeoPixel.

  Los Lego también son muy útiles para asegurar la Flora y el paquete de baterías

Paso 5: Montaje, parte 1a

Comience usando una pinza de cocodrilo para conectar el puerto # 6 en el FLORA. Luego use otra pinza de cocodrilo para conectar el puerto GND. Haga lo mismo con el puerto VBATT de FLORA.

Paso 6: Montaje, parte 1b

Ahora, conecte la pinza de cocodrilo conectada al puerto 6 a la flecha que apunta hacia adentro en el NeoPixel. Conecte el clip del puerto GND al (-) en el NeoPixel y el clip del puerto VBATT al (+) en el NeoPixel.

Usamos esta configuración para probar cada NeoPixel y ver si estaba funcionando usando las instrucciones de la página de NeoPixel Adafruit.

Paso 7: Montaje, parte 2

Una vez que haya confirmado que cada uno de los NeoPixels es funcional, ¡puede comenzar a construir el Breathe Light!

Comience conectando cables al FLORA en el VBATT, # 12, # 6, GND y # 10. Para evitar confusiones, elija colores que correspondan a cada uno de los puertos. Los conectaremos a la placa de pruebas en los pasos siguientes.

Paso 8: Montaje, parte 3

A continuación, comenzaremos a hacer la cadena de NeoPixels. Como en el primer paso, eventualmente conectaremos el (+) al puerto VBATT, el (-) al puerto GND, y las flechas mostrarán la dirección del flujo de señal en la línea de NeoPixels. Comencé con el último y fui subiendo.

Primero, simplemente agregue los cables a los NeoPixels en los colores correspondientes. En la imagen, puede ver que usamos blanco para VBATT, verde para GND y amarillo para la señal proveniente del puerto # 6. Use los alicates de punta fina para envolver realmente el alambre alrededor de los pequeños orificios. También puede usar cortadores de cutículas si no tiene alicates de punta fina a la mano.

(Los pequeños cables rojos en el fondo se explicarán en pasos posteriores. No se preocupe por ellos por ahora).

Paso 9: Montaje, parte 4

Agregue cables a los otros NeoPixels como el primero. Asegúrese de que la línea de flechas apunte desde el puerto n. ° 6 de FLORA hasta la parte inferior de la cadena.

Luego, conecte cada uno de los cables blancos a las clavijas (+) de la placa de pruebas y los cables verdes a las clavijas (-) de la placa de pruebas. Asegúrese de que las conexiones tengan algo de tensión para asegurar los cables.

Paso 10: Montaje, parte 5

Ahora, conecte el cable verde de GND a la parte superior de las clavijas (-). Conecte el cable blanco del puerto VBATT a los pines (+) en la placa de pruebas y conecte el cable amarillo n. ° 6 al comienzo de su cadena NeoPixel.

El cable púrpura y el cable rojo se conectarán más tarde.

(Los cables rojos cerca de la parte inferior ayudan a crear tensión entre los cables de señal amarillos entre los NeoPixels, pero es posible que no los necesite dependiendo de qué tan apretadas estén las conexiones)

Paso 11: Montaje, parte 6

A continuación, conectaremos el botón a nuestra placa de pruebas. ¡Esto iniciará las mediciones de frecuencia cardíaca y el ejercicio de respiración de ansiedad!

Coloque el botón como se ve en la imagen. Luego use un cable blanco para conectar el pin del botón superior al (+). Coloque la resistencia de 220 ohmios entre el pin inferior del mismo lado y los pines (-). Por último, conecte el cable rojo n. ° 10 al pin del botón inferior derecho.

Paso 12: Montaje Paso 7

¡Ahora conectaremos el Sensor de Pulso! Conecte el cable del sensor rojo a las clavijas (+) en la placa de pruebas y el cable del sensor negro a las clavijas (-). A continuación, coloque el cable del sensor violeta y el cable púrpura que viene del puerto # 12 en la misma fila para conectarlos.

Paso 13: Montaje Paso 8

Con Legos surtidos, construye una plataforma para que el FLORA se siente y una pequeña cavidad para el paquete de baterías de litio. Asegúrese de que FLORA tenga algo de tensión para que los cables amarillos se conecten correctamente. Para hacer esto, usamos los Legos amarillos que se ven en la imagen de arriba.

La plataforma de Lego variará en tamaño dependiendo del tamaño de su placa de pruebas, pero asegúrese de que la FLORA pueda asentarse plana, que haya algo de tensión con los cables de señal amarillos y que haya una cavidad para insertar el paquete de baterías.

Paso 14: Montaje Paso 9

Para terminar el ensamblaje, agregue la plataforma Lego con la FLORA al lado del tablero. Conecte la batería al FLORA.

Paso 15: Montaje Paso 10: Cargue el código y finalice el montaje

El último paso es cargar este código en Breathe Light. Después de que se cargue el código, Breathe Light debería funcionar de forma portátil cuando el interruptor de ENCENDIDO esté activado en el medio de FLORA.

Cómo obtener código de GitHub a Flora

1. Utilice el enlace de arriba para acceder al sitio web de GitHub.

2. Haga clic en "Clonar o descargar"

   Haga clic en "Descargar ZIP"

3. Guarde el archivo zip descargado en la ubicación deseada en su computadora.
4. Abra el archivo "Breathe_Light_V3.0" en Arduino.
5. En "Herramientas" en la barra superior de Arduino, vaya a "Tablero:" y seleccione "Adafruit Flora"
6. Finalmente (con la Flora conectada a su computadora), haga clic en "Cargar" (la flecha hacia la derecha en la parte superior de la pantalla)

Una vez completados los pasos anteriores, el código debe cargarse en Flora. ¡El Flora se puede desconectar de la computadora y Breathe Light está listo para usar!

Paso 16: Montaje Paso 11: Explicación del código

Esto es lo que hace el código:

Primero, el código recopila la frecuencia cardíaca inicial del sujeto usando un PulseSensor y la muestra a través de cuatro NeoPixels individuales que están en una línea. Según la frecuencia cardíaca detectada, se mostrará una determinada serie de LED / colores. Por ejemplo, si la frecuencia cardíaca es 76, habrá 3 NeoPixels que se iluminan en azul. Estos colores / umbrales se le dan al sujeto a través de una etiqueta en el dispositivo (visto arriba) para que sepa cuál es su frecuencia cardíaca.

Luego, después de que se detecta la frecuencia cardíaca, pasa por un ejercicio de ansiedad que ayuda a inhalar y exhalar profunda y lentamente. Al comienzo de este ejercicio, los cuatro LED están en verde. A medida que avanza el ejercicio, los LED se vuelven azules uno por uno, lo que corresponde al momento en que el sujeto debería estar inhalando. Después de que los cuatro LED estén encendidos, el sujeto debe contener la respiración y, cuando los LED se vuelven verdes, pueden exhalar lentamente. Una vez realizado el ejercicio de ansiedad, el código volverá a detectar y volver a mostrar la frecuencia cardíaca de la persona para determinar si pudo calmarse.

Paso 17: Diagrama de circuito

Este diagrama de circuito se hizo en EAGLE. Todo dentro del gran rectángulo es el microprocesador Adafruit FLORA. Tiene muchos detalles, pero como un todo, está contenido dentro del rectángulo. Todos los componentes que agregamos a FLORA están debajo del gran rectángulo.

Los 4 Neopixels se pueden ver conectados a la salida D6 * FLORA. El botón está conectado al IO10 * y el sensor de pulso está conectado al FLORA a través del puerto IO12 *.

Paso 18: Más ideas

Hay muchas formas en las que Breathe Light podría llevarse más lejos, y aquí hay algunas sugerencias.

• Hágalo ponible: use una diadema o un brazalete de reloj (como este) y use hilo conductor para hacer todas las conexiones de cables.
• Agregue a la función ansiedadEjercicio () para crear un ejercicio de respiración más atractivo visualmente (como agregar más colores).
• Reemplace los NeoPixels individuales con un NeoPixel Ring o un NeoPixel Array para agregar más LED y aumentar las capacidades de las funciones heartRateDisplay () y ansiedadExercise ().