Sensor de pulso usable: 10 pasos (con imágenes)

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

Descripción del Proyecto

Este proyecto trata de diseñar y crear un wearable que tendrá en cuenta la salud del usuario que lo usará.

Su objetivo es actuar como un exoesqueleto cuya función es relajar y calmar al usuario durante un período de ansiedad o situaciones de estrés emitiendo vibraciones en esos puntos de presión que tenemos en el cuerpo.

El motor de vibración estará encendido mientras el sensor de pulso fotopletismográfico recibe, durante algún tiempo, un timbre elevado de fuertes pulsaciones aceleradas. Cuando la frecuencia del pulso disminuye, lo que significa que el usuario se ha calmado, las vibraciones se detendrán.

Una pequeña reflexión como conclusión

Gracias a este proyecto hemos podido aplicar parte de los conocimientos adquiridos en los ejercicios de clase, en los que trabajamos sobre varios circuitos eléctricos utilizando diferentes sensores y motores en un caso real: un wearable que relaja al usuario durante un período de ansiedad o situaciones estresadas.

Con este proyecto, no solo hemos desarrollado la parte creativa mientras diseñamos el patrón y lo cosimos, sino también la rama de ingeniería, y los mezclamos todos juntos en un solo proyecto.

También ponemos en práctica los conocimientos eléctricos al crear el circuito eléctrico en el protoboard y transferirlo a la LilyPad Arduino soldando los componentes.

Suministros

Sensor de pulso fotopletismográfico (entrada analógica)

El sensor de pulso es un sensor de frecuencia cardíaca plug-and-play para Arduino. El sensor tiene dos lados, en un lado se coloca el LED junto con un sensor de luz ambiental y en el otro lado hay algunos circuitos. Este es el responsable del trabajo de amplificación y cancelación de ruido. El LED en la parte frontal del sensor se coloca sobre una vena de nuestro cuerpo humano.

Este LED emite luz que incide directamente sobre la vena. Las venas tendrán flujo de sangre dentro de ellas solo cuando el corazón esté bombeando, por lo que si monitoreamos el flujo de sangre, también podemos controlar los latidos del corazón. Si se detecta el flujo de sangre, entonces el sensor de luz ambiental recogerá más luz, ya que la sangre los reflejará, este pequeño cambio en la luz recibida se analiza a lo largo del tiempo para determinar los latidos de nuestro corazón.

Tiene tres cables: el primero está conectado a la tierra del sistema, el segundo voltaje de alimentación de + 5V y el tercero es la señal de salida pulsante.

En el proyecto se utiliza un sensor de pulso. Se coloca debajo de la muñeca para que pueda detectar las pulsaciones fuertes.

Motor de vibración (salida analógica)

Este componente es un motor de CC que vibra al recibir una señal. Cuando ya no lo recibe, se detiene.

En el proyecto se utilizan tres motores de vibración para calmar al usuario a través de tres puntos de relajación diferentes ubicados en la muñeca y la mano.

Arduino Uno

Arduino Uno es un microcontrolador de código abierto y una placa desarrollada por Arduino.cc. La placa está equipada con conjuntos de pines de entrada / salida (E / S) digitales y analógicas. También tiene 14 pines digitales, 6 pines analógicos y es programable con Arduino IDE (Entorno de desarrollo integrado) a través de un cable USB tipo B.

Cable eléctrico

Los cables eléctricos son conductores que transmiten electricidad de un lugar a otro.

En el proyecto los usamos para conectar el circuito eléctrico soldado en la placa de baquelita a los pines de Arduino.

Otros materiales:

- pulsera

- Hilo negro

- tinte negro

- Tejido

Instrumentos:

- soldador

- Tijeras

- agujas

- Maniquí de mano de cartón

Paso 1:

Primero, hicimos el circuito eléctrico usando un protoboard para poder definir cómo queríamos que fuera el circuito en cuanto a qué componentes queríamos usar.

Paso 2:

Luego, hicimos el circuito final que íbamos a poner dentro del maniquí soldando los componentes con una soldadura de estaño. El circuito debe parecerse a la fotografía de arriba.

Cada cable tiene que estar conectado al puerto correspondiente en el Arduino Uno y es recomendable cubrir la parte eléctrica del cableado para evitar cortocircuitos utilizando cinta aislante.

Paso 3:

Programamos el código usando el software Arduino y lo cargamos al Arduino usando un cable USB.

// búfer para filtrar las bajas frecuencias # define BSIZE 50 float buf [BSIZE]; int bPos = 0;

// algoritmo de latido

#define THRESHOLD 4 // umbral de detección unsigned long t; // último latido detectado float lastData; int lastBpm;

configuración vacía () {

// inicializar la comunicación serial a 9600 bits por segundo: Serial.begin (9600); pinMode (6, SALIDA); // declara el vibrador 1 pinMode (11, OUTPUT); // declara el vibrador 2 pinMode (9, OUTPUT); // declara el vibrador 3}

bucle vacío () {

// lee y procesa la entrada del sensor en el pin analógico 0: float processingData = processData (analogRead (A0));

//Serial.println(processedData); // descomenta esto para usar el trazador serial

if (ProcessingData> THRESHOLD) // por encima de este valor se considera un latido

{if (lastData <UMBRAL) // la primera vez que traspasamos el umbral calculamos el BPM {int bpm = 60000 / (millis () - t); if (abs (bpm - lastBpm) 40 && bpm <240) {Serial.print ("Nuevo latido:"); Serial.print (bpm); // muestra en pantalla el bpms Serial.println ("bpm");

if (bpm> = 95) {// si bpm es mayor que 95 o 95…

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

analogWrite (11, 222); // vibrador 2 vibra analogWrite (9, 222); // vibrador 3 vibra} else {// si no (bpm es inferior a 95)… analogWrite (6, 0); // vibrador 1 no vibra analogWrite (11, 0); // vibrador 2 no vibra analogWrite (9, 0); // el vibrador 3 no vibra}} lastBpm = bpm; t = milis (); }} lastData = ProcessingData; retraso (10); }

float processData (int val)

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

Paso 4:

Durante el proceso de diseño tuvimos que tener en cuenta la ubicación de los puntos de presión en el cuerpo para saber dónde se deben colocar los motores de vibración, y seleccionamos tres de ellos.

Paso 5:

Para obtener el wearable, primero teñimos la muñequera color carne con tinte negro siguiendo las instrucciones del producto.

Paso 6:

Una vez que tuvimos la muñequera, hicimos cuatro agujeros en el maniquí de mano de cartón. Tres de ellos se hicieron para extraer los tres motores de vibración que usamos en el circuito eléctrico y el último para colocar el sensor de pulso en la muñeca del maniquí. Aparte de eso, también hicimos un pequeño corte en la pulsera para hacer visible este último sensor.

Paso 7:

Posteriormente, hicimos un último agujero en la parte inferior de la mano de cartón para conectar y desconectar el cable USB de la computadora a la placa Arduino para alimentar el circuito. Hicimos una prueba final para comprobar que todo funcionaba bien.

Paso 8:

Para darle a nuestro producto un diseño más personalizable, dibujamos y cortamos un círculo en color granate en el que luego cosimos unas líneas para representar los latidos eléctricos del corazón.

Paso 9:

Finalmente, mientras la pulsera negra cubría los motores de vibración, cortamos y cosimos tres pequeños corazones en el wearable para conocer su ubicación.