TfCD - AmbiHeart: 6 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Introducción

El conocimiento de las funciones vitales de nuestro cuerpo puede ayudar a detectar problemas de salud. La tecnología actual proporciona herramientas para tomar medidas de la frecuencia cardíaca en un entorno doméstico. Como parte del curso de maestría Advanced Concept Design (sub-curso TfCD) en la Universidad Técnica de Delft, creamos un dispositivo de bio-retroalimentación.

¿Que necesitas?

1 sensor de pulso

1 LED RGB

3 resistencias (220 ohmios)

Arduino Uno

Batería de 9V

Tablero de circuitos

Recintos impresos en 3D

Fortalezas

Presentar la medición con un color claro es más simple de entender e interpretar que los números sin procesar. También podría hacerse portátil. El uso de un microcontrolador y una placa de pruebas más pequeños permitirá aumentar el tamaño del recinto. Nuestro código usa valores promedio de la frecuencia cardíaca, pero con pequeños cambios en el código puede ajustar la retroalimentación a valores más específicos para su grupo de edad y condición de salud.

Debilidades

La principal debilidad es la capacidad de respuesta del sensor de frecuencia cardíaca. Se necesita algo de tiempo para detectar la frecuencia cardíaca y mostrar la retroalimentación deseada. Ese retraso puede ser significativo a veces y puede conducir a un desempeño incorrecto.

Paso 1: preparación de la electrónica

El sensor de latidos del corazón se basa en el principio de la foto pletismografía. Mide el cambio en el volumen de sangre a través de cualquier órgano del cuerpo que causa un cambio en la intensidad de la luz a través de ese órgano (una región vascular). En este proyecto, la sincronización de los pulsos es más importante. El flujo del volumen sanguíneo se decide por la frecuencia de los pulsos cardíacos y, dado que la sangre absorbe la luz, los pulsos de señal son equivalentes a los latidos cardíacos.

En primer lugar, el sensor de pulso debe conectarse a Arduino para detectar el BPM (latidos por minuto). Conecte el sensor de pulso a A1. El led de la placa Arduino debería parpadear en sincronía con la detección de BPM.

En segundo lugar, coloque un LED RGB junto con 3 resistencias de 220 Ohm conectados como se muestra en el diagrama esquemático. conecte el pin rojo al 10, el pin verde al 6 y el pin verde al 9.

Paso 2: programación

Utilice la medición de la frecuencia cardíaca para pulsar el LED a la frecuencia calculada. La frecuencia cardíaca en reposo es de alrededor de 70 lpm para la mayoría de las personas. Una vez que tenga un LED funcionando, puede usar otro desvanecimiento con IBI. Una frecuencia cardíaca en reposo normal para adultos varía de 60 a 100 latidos por minuto. Puede categorizar el BPM en este rango de acuerdo con su sujeto de prueba.

Aquí queríamos probar en personas en reposo y, por lo tanto, clasificamos el BPM por encima y por debajo de este rango en cinco categorías en consecuencia

Alarmante (por debajo de 40) - (azul)

Advertencia (40 a 60) - (gradiente de azul a verde)

Bueno (60 a 100) - (verde)

Advertencia (100 a 120) - (gradiente de verde a rojo)

Alarmante (por encima de 120) - (rojo)

La lógica para categorizar BPM en estas categorías es:

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

Puede utilizar la aplicación Processing Visualizer para validar el sensor de pulso y ver cómo cambia el BPM y el IBI. El uso del visualizador necesita bibliotecas especiales, si cree que el plotter en serie no es útil, puede hacer uso de este programa, en el que procesa los datos BPM en una entrada legible para Visualizer.

Hay varias formas de medir los latidos del corazón utilizando el sensor de pulso sin bibliotecas precargadas. Usamos la siguiente lógica, que se usó en una de aplicaciones similares, usando cinco pulsos para calcular el latido del corazón.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Five_pusle_time / 5;

tasa = 60000 / Single_pulse_time;

donde time1 es el primer valor del contador de pulsos

time2 es el valor del contador de pulsos de lista

frecuencia es la frecuencia cardíaca final.

Paso 3: Modelado e impresión 3D

Para la comodidad de la medición y la seguridad de la electrónica es aconsejable realizar una envolvente. Además, evita que los componentes se cortocircuiten durante el uso. Diseñamos una forma simple que se puede sostener que sigue la estética orgánica. Está dividido en dos partes: inferior con orificio para el sensor de pulso y nervaduras de sujeción para Arduino y tablero, y una superior con una guía de luz para dar una buena retroalimentación visual.

Paso 4: Prototipo electromecánico

Una vez que tenga los gabinetes listos, coloque el sensor de pulso en las nervaduras de guía al frente del orificio. Asegúrese de que el dedo alcance el sensor y cubra la superficie por completo. Para mejorar el efecto de la retroalimentación visual, cubra la superficie interna del gabinete superior con una película opaca (usamos papel de aluminio) dejando una abertura en el medio. Restringirá la luz en una abertura específica. Desconecte el Arduino de la computadora portátil y conecte una batería de más de 5V (usamos 9V aquí) para hacerlo portátil. Ahora coloque todos los componentes electrónicos en el gabinete inferior y ciérrelo con el gabinete superior.

Paso 5: prueba y solución de problemas

¡Ahora es el momento de verificar los resultados! dado que el sensor se ha colocado en el interior, justo antes de la apertura de la caja, podría haber pocos cambios en la sensibilidad del sensor. Asegúrese de que todas las demás conexiones estén intactas. Si parece ser que algo anda mal, aquí presentamos algunos casos para ayudarlo a lidiar con ello.

Los posibles errores pueden deberse a la entrada del sensor o la salida para LED RGB. Para solucionar problemas con el sensor, hay algunas cosas que tendrá que observar. Si el sensor está detectando BPM, debería haber un LED en la placa (L) parpadeando en sincronía con su BPM. Si no ve un parpadeo, verifique el terminal de entrada en A1. Si la luz del sensor de pulso no se ilumina, debe verificar los otros dos terminales (5V y GND). El trazador en serie o el monitor en serie también pueden ayudarlo a asegurarse de que el sensor funcione.

Si no ve ninguna luz en RGB, primero debe verificar el terminal de entrada (A1) porque el código solo funciona si se detecta un BPM. Si todo, desde los sensores, parece estar bien, busque los cortocircuitos pasados por alto en la placa de pruebas.

Paso 6: prueba de usuario

Ahora, cuando tenga un prototipo listo, puede medir su frecuencia cardíaca para recibir una respuesta ligera. A pesar de recibir información sobre tu salud puedes jugar con diferentes emociones y comprobar la respuesta del dispositivo. También podría usarse como herramienta de meditación.