לנשום מכשיר חרדה קלה עם מד דופק: 18 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

כשהעולם נהיה עסוק יותר, כולם נמצאים בסביבה הולכת וגוברת. סטודנטים נמצאים בסיכון גבוה עוד יותר ללחץ וחרדה. בחינות הן תקופות מתח במיוחד עבור סטודנטים, ובדרך כלל אסור להשתמש בשעונים חכמים עם הגדרות תרגיל נשימה במהלך הבחינות מכיוון שהם יכולים גם לשלוח טקסט ולהתחבר לאינטרנט.

"נשום אור" הוא מכשיר פשטני הממוקד בחרדה, שאין לו קישוריות לאינטרנט ויתקבל בברכה בבחינות. מכשיר זה אינו ספציפי למשתמש המאפשר להתאים אותו בקלות לכל אדם הזקוק לשליטה בחרדות. באמצעות סדרה של ארבע נוריות NeoPixel, המשתמש יוכל לבצע שלבים לביצוע תרגילי נשימה וגם לעקוב אחר קצב הלב לפני ואחרי התרגילים כדי לקבוע אם רמות המתח שלו יורדות.

שלב 1: חומרים וכלים דרושים

חומרים:

1. Adafruit Flora ($ 14.95)
2. לוח לחם ($ 5.00)
3. Adafruit NeoPixels (4) ($ 7.95)
4. PulseSensor ($ 25.00)
5. קטעי תנין ($ 3.95)
6. חוטי מגשר ללוח לחם ($ 3.95)
7. סוללת ליתיום יון פולימר ($ 9.95)
8. הנגד 220 אוהם ($ 6.28)
9. לחצן לחיצה ($ 5.99)
10. לגו מגוונים ($ 10- $ 40) (הערה: לא צריך הרבה לגו)

עלות כוללת: ($ 94-$ 124)

כלים:

1. תוכנת Arduino (בחינם) - חובה
2. צבת אף מחט (~ $ 6) או חותכי ציפורן (~ $ 4)- מומלץ
3. ערכת הלחמה/חומרים (~ $ 11)- אופציונלי

עלות כוללת: ($ 15-17)

שלב 2: הכנה

לפני שמתחילים בפרויקט ומשתמשים בחומרים לעיל, חשוב לפתח ידע רקע טוב על השימוש בו.

פלורה אדפרוט

Adafruit Flora הוא מיקרו -בקר קטן, פשוט וחזק, שימושי למתחילים ולמומחים כאחד. הוא קטן מאוד (רק מעט יותר מרבע) וניתן לביש! התמונה למעלה מציגה את תרשים הסימון של פלורת Adafruit. למידע נוסף על הפלורה, בקר בקישור הבא:

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

Adafruit NeoPixels

NeoPixels של Adafruit הם נוריות RGB הניתנות להתייחסות בנפרד המיועדות במיוחד לבישים. NeoPixels ניתנים לשרשרת, כלומר, אתה צריך רק חיבור פין אחד למיקרו -בקר כדי לחבר כמה נוריות רבות כרצונך. הם יכולים להיות מקודדים בארדואינו, אך דורשים קצת תרגול, מחקר ודוגמא לעזרה באינטרנט כדי להכיר ולגרום ל- NeoPixels לבצע כפי שאתה רוצה. השלבים השונים בקישור הבא עוזרים מאוד מכיוון שהם מודיעים לך על אופן הפעולה של ה- NeoPixels ונותנים טיפים ודוגמאות קידוד עם Arduino.

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

חיישן PulseSensor

PulseSensor הוא חיישן דופק של Plug and Play עבור Arduino לאיסוף נתוני דופק חיים למגוון פרויקטים כמו זה! לספרייה שניתן להוריד ל- Arduino (יוצג להלן בקרוב) יש קודי דוגמה שיעזרו לך להפוך למומחה מיידי ביישום PulseSensor לפרויקט. הקישור הבא מציג מידע נוסף על PulseSensor ומתאר דוגמאות מיני-פרוייקטים כדי להתחיל אנשים.

pulsesensor.com/pages/getting-advanced

ספריות ארדואינו

על מנת שהקוד יתקשר עם הפלורה עבור פונקציות ופקודות מסוימות, יש להתקין את הספריות הבאות בארדואינו עבור הרכיבים החשמליים השונים. השתמש בקישור זה או זה שבקטע 'מבוא ואספקה' להורדת התוכנה

1. מגרש משחקים PulseSensor

   (הערה: קובץ ה- Arduino לדוגמה "PulseSensor_BPM" עזר ביצירת הקוד לנשום אור)

2. ספריית NeoPixel של Adafruit

   (הערה: קובץ ה- Arduino לדוגמה "Strandtest" עזר ביצירת הקוד לנשום אור)

(הערה: לעזרה נוספת בהתקנת ספריות, בקר בקישור הבא:

GitHub

GitHub היא פלטפורמה עוצמתית המאפשרת לאנשים לבנות ולשתף תוכנות יחד. הקוד שנוצר עבור Breathe Light משותף באמצעות GitHub וניתן לגשת אליו כאן. ניתן יהיה להתייחס אליה גם בהמשך ההוראות שבשלב 14. ניתן לגשת גם לספריות Arduino ולדוגמאות שהוזכרו לעיל הנחוצות לפרויקט באמצעות הקישורים הבאים של GitHub.

1. חיישן PulseSensor
2. NeoPixel

למידע נוסף על מה זה GitHub ומדוע הוא שימושי, צפה בסרטון זה.

שלב 3: בטיחות

כאשר אתה מתמודד עם כל מעגל חשמלי, כולל זה שתצור בפרויקט זה, חשוב להבין ולפעול לפי כל פרוטוקולי הבטיחות החשמליים כדי לשמור על בטיחות הפרויקט שלך ולוודא שלא תיבהל. הרשימה הבאה מפרטת כמה צעדים פשוטים שיש לבצע.

1. אין לחבר את Flora למחשב בעת הזזת חיבור חוטים למעגל.
2. כאשר אתה נוגע בחוטים או ברכיבי מתכת אחרים במעגל, וודא שהחשמל כבוי כדי למנוע זרם זורם בגופך.
3. שמור נוזלים, מזון וכל דבר אחר שעלול להישפך הרחק מהמעגל שלך.
4. בדוק אם יש חוטי חשמל מרופטים בכל פעם לפני הפעלת החשמל.

אַזהָרָה:

זהו אינו מכשיר רפואי ואין להשתמש בו בשום מצב קליני כדי להסתמך על מדידות קצב לב מדויקות. לך לרופא אם אתה רוצה נתוני דופק מדויקים. זהו פשוט כלי לסייע לאנשים להקל על המתח, ואין להשתמש בו לאבחון מצב כלשהו.

שלב 4: עצות וטיפים

להלן מספר רמזים וטיפים שכדאי לזכור כאשר אתה בונה לנשום אור.

אסטרטגיות לפתרון בעיות

1. אם הקוד אינו פועל כראוי, פצל את הפונקציות/מקטעי הקוד השונים ובדוק את אלה כדי לקבוע היכן הבעיה.
2. לפני שתקפוץ עם הקוד והפרויקט, השתמש בקודי דוגמה שניתנו בספריות Arduino עבור PulseSensor ו- NeoPixels כדי להבטיח שהמכשירים יפעלו כראוי.
3. ודא של- PulseSensor יש חיבור הדוק ומאובטח לפני איסוף נתונים להסרת חפץ תנועה פוטנציאלי.
4. בעת חיווט, השתמש באותם חוטים צבעוניים בעת חיבור לאותן יציאות כדי למנוע בלבול.
5. השתמש בכבלי מגשר קטנים כדי לאבטח את החוטים כך שהם לא יאבדו את החיבור כשהמכשיר זז.
6. אם יש לך גישה למגהץ, שקול להשתמש בו כדי לאבטח חיבורי תיל שאולי לא עובדים טוב.

תובנות

• כדי לחסוך זמן, בדוק בעזרת קליפים של תנין לאב טיפוס לפני השימוש בחוטים.

• כדי לחסוך זמן ותסכול, מותח את החוטים חזק כדי ליצור חיבור מוצק וקבוע עם כל NeoPixel.

  הלגו גם עוזרים מאוד באבטחת פלורה וחבילת הסוללה

שלב 5: הרכבה חלק 1 א

התחל באמצעות קליפ תנין לחיבור יציאת מספר 6 ב- FLORA. לאחר מכן השתמש בקליפ תנין אחר כדי לחבר את יציאת ה- GND. לעשות את אותו הדבר עם יציאת VBATT ב- FLORA.

שלב 6: הרכבה חלק 1 ב

כעת, חבר את קליפ התנין המחובר ליציאת 6 לחץ הפונה כלפי פנים ב- NeoPixel. חבר את קליפ יציאת GND ל- (-) ב- NeoPixel ואת קליפ יציאת VBATT ל- (+) ב- NeoPixel.

השתמשנו במערך זה כדי לבדוק כל NeoPixel כדי לבדוק אם הוא פועל באמצעות ההוראות מדף NeoPixel Adafruit.

שלב 7: הרכבה חלק 2

לאחר שתוודא שכל אחד מ- NeoPixels תפקודיים, תוכל להתחיל לבנות את אור הנשימה!

התחל בחיבור חוטים ל- FLORA ב- VBATT, מס '12, #6, GND ו- #10. כדי למנוע בלבול, בחר צבעים שיתאימו לכל אחת מהיציאות. נחבר אותם ללוח הלחם בשלבים הבאים.

שלב 8: הרכבה חלק 3

בשלב הבא נתחיל לייצר את שרשרת ה- NeoPixels. כמו בשלב הראשון, בסופו של דבר נחבר את (+) ליציאת VBATT, את (-) ליציאת GND, והחיצים יראו את כיוון זרימת האות בקו ה- NeoPixels. התחלתי עם האחרון והתקדמתי למעלה.

ראשית, הוסף את החוטים ל- NeoPixels בצבעים המתאימים. בתמונה אתה יכול לראות שהשתמשנו בלבן עבור VBATT, ירוק עבור GND וצהוב לאות המגיע מיציאה 6. השתמש בצבת אף המחט כדי באמת לעטוף את החוט סביב החורים הקטנים. אתה יכול גם להשתמש בחותכי ציפורן אם אין לך צבת אף במחט זמינה.

(החוטים האדומים הקטנים ברקע יוסברו בשלבים הבאים. אל תדאג להם בינתיים).

שלב 9: הרכבה חלק 4

הוסף חוטים ל- NeoPixels האחרים בדיוק כמו הראשון. וודא כי קו החצים מצביע מהיציאה מספר 6 ב- FLORA לתחתית השרשרת.

לאחר מכן, חבר כל אחד מהחוטים הלבנים לסיכות (+) בלוח הלחם ואת החוטים הירוקים לסיכות (-) בלוח הלחם. ודא שלחיבורים יש מתח כלשהו לאבטחת החוטים.

שלב 10: הרכבה חלק 5

כעת, חבר את החוט הירוק מה- GND לחלק העליון של הסיכות (-). חבר את החוט הלבן מיציאת VBATT לפינים (+) בלוח הלחם, וחבר את החוט הצהוב מס '6 לתחילת שרשרת ה- NeoPixel שלך.

החוט הסגול והחוט האדום יתחברו מאוחר יותר.

(החוטים האדומים ליד החלק התחתון עוזרים ליצור מתח בין חוטי האות הצהובים בין ה- NeoPixels, אך ייתכן שלא תזדקק להם בהתאם לכמה החיבורים הדוקים)

שלב 11: הרכבה חלק 6

לאחר מכן, נחבר את הכפתור ללוח הלחם שלנו. זה יתחיל את מדידות הדופק ותרגיל נשימה חרדה!

מקם את הכפתור כפי שניתן לראות בתמונה. לאחר מכן השתמש בחוט לבן כדי לחבר את סיכת הכפתורים העליונה ל- (+). הנח את הנגד של 220 אוהם בין הסיכה התחתונה באותו צד לבין הסיכות (-). לבסוף, חבר את החוט האדום מספר 10 לסיכת הכפתור הימנית התחתונה.

שלב 12: הרכבה שלב 7

כעת, נחבר את חיישן הדופק! חבר את חוט החיישנים האדום לסיכות (+) בלוח הלחם ואת חוט החיישן השחור לסיכות (-). לאחר מכן, הכנס את חוט החיישנים הסגול ואת החוט הסגול היוצא מיציאת מספר 12 באותה שורה כדי לחבר אותם.

שלב 13: הרכבה שלב 8

עם לגו מגוונים, בנה פלטפורמה עבור ה- FLORA לשבת עליה וחלל קטן עבור סוללת הליתיום. ודא של- FLORA יש מתח כלשהו כדי שהחוטים הצהובים יתחברו כראוי. לשם כך השתמשנו בלגו הצהובה הנראית בתמונה למעלה.

פלטפורמת הלגו תשתנה בגודלה בהתאם לגודל לוח הלחם שלך, אך וודא שה- FLORA יכול לשבת שטוח, שיש קצת מתח עם חוטי האות הצהובים, וכי יש חלל להכניס את מארז הסוללות.

שלב 14: הרכבה שלב 9

לסיום ההרכבה, הוסיפו את פלטפורמת הלגו עם ה- FLORA ליד לוח הלחם. חבר את מארז הסוללות ל- FLORA.

שלב 15: הרכבה שלב 10: העלה את הקוד וסיים את ההרכבה

השלב האחרון הוא העלאת הקוד הזה לנשום אור. לאחר העלאת הקוד, אור הנשימה אמור לפעול בצורה ניידת כאשר מתג ON מופעל באמצע ה- FLORA!

כיצד לקבל קוד מ- GitHub לפלורה

1. השתמש בקישור למעלה כדי להגיע לאתר GitHub.

2. לחץ על "שיבוט או הורד"

   לחץ על "הורד ZIP"

3. שמור את קובץ ה- zip שהורדת במיקום הרצוי במחשב שלך.
4. פתח את הקובץ "Breathe_Light_V3.0" בארדואינו.
5. תחת "כלים" בסרגל Arduino העליון, עבור אל "לוח:" ובחר "Adafruit Flora"
6. לבסוף (כשהפלורה מחוברת למחשב שלך), לחץ על "העלה" (החץ הימני בחלק העליון של המסך)

לאחר השלמת השלבים לעיל, יש להעלות את הקוד לפלורה. ניתן לנתק את הפלורה מהמחשב ולנשום אור מוכן לשימוש!

שלב 16: הרכבה שלב 11: הסבר קוד

זה מה שהקוד עושה:

ראשית, הקוד אוסף את קצב הלב הראשוני של הנבדק באמצעות PulseSensor ומציג אותו באמצעות ארבעה NeoPixels בודדים הנמצאים בשורה. בהתבסס על הדופק המתגלה, תוצג סדרה מסוימת של נוריות/צבעים. לדוגמה, אם קצב הלב הוא 76, יהיו 3 NeoPixels שיאירו בכחול. צבעים/ספים אלה ניתנים לנבדק באמצעות מדבקה במכשיר (ראה למעלה) כך שהם יידעו מהו דופק הלב.

לאחר מכן, לאחר גילוי הדופק, הוא עובר תרגיל חרדה המסייע בשאיפה עמוקה ואיטית. בתחילת תרגיל זה, כל ארבעת הלדים הם ירוקים. ככל שהתרגיל נמשך, נוריות LED הופכות כחולות אחת אחת, התואמת את הזמן בו הנושא אמור לשאוף. לאחר שכל ארבע הלדים נדלקים, הנושא הוא לעצור את נשימתם, וכאשר הנורות חוזרות לירוק הן יכולות לנשום לאט. לאחר ביצוע תרגיל החרדה, הקוד יזהה ויציג שוב את קצב הלב של האדם כדי לקבוע אם הצליח להירגע.

שלב 17: תרשים מעגלים

תרשים מעגלים זה נעשה ב- EAGLE. הכל בתוך המלבן הגדול הוא המיקרו מעבד Adafruit FLORA. יש בו הרבה פרטים, אך ככלל, הוא נמצא בתוך המלבן. כל הרכיבים שהוספנו ל- FLORA נמצאים מתחת למלבן הגדול.

ניתן לראות את 4 הנאופיקסלים מחוברים לפלט D6* FLORA. הכפתור מחובר ל- IO10*, וחיישן הדופק מחובר ל- FLORA דרך יציאת IO12*.

שלב 18: רעיונות נוספים

ישנן דרכים רבות בהן ניתן לקחת את נשימת האור רחוק יותר, והנה כמה הצעות.

• הפוך אותו לביש: השתמש בסרט או במנג'ט שעון (כגון זה) והשתמש בחוט מוליך כדי ליצור את כל חיבורי החוט.
• הוסף לפונקציה anxietyExercise () ליצירת תרגיל נשימה מושך ויזואלית יותר (כגון הוספת צבעים נוספים).
• החלף את ה- NeoPixels הבודדים עם טבעת NeoPixel או מערך NeoPixel כדי להוסיף עוד נוריות LED ולהגדיל את היכולות הן של פונקציות heartRateDisplay () והן של חרדה -אימון ().