תיבת אחות: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

'תיבת אחות' היא מערכת סורקים חיונית אישית שאדם יכול להשתמש בה בבית כדי לבדוק באופן קבוע את הטמפרטורה ואת קצב הדופק שלהם ללא מעט מאמץ. קופסת אחות רושמת ומאחסנת את נתוני הטמפרטורה והדופק שלך ואפילו הולכת צעד אחד קדימה כדי לשלוח לך התראה כאשר החומרים החוזרים עברו את רמות הבטיחות. מכשיר זה בגרסתו האידיאלית עוזר לך לשמור נתוני בריאות חשובים לניתוח ומאפשר לך לדעת כאשר משהו אינו כשורה. 'תיבת אחות' היא בשום אופן לא תחליף לרופא או למגיני חירום, אלא לאחות אוטומטית שבודקת אותך בתדירות שתרצה ואומרת לך מתי כמה נתונים חיוניים אינם מהתרשימים.

שלב 1: תוכניות מקוריות והתפתחותן:

התוכנית המקורית הייתה לעצב את תיבת האחות כמתואר לעיל עם מעגל חישה של דופק המתפקד במלואו. בתחילה רציתי לשלב את אפליקציית האנדרואיד שממחישה את הנתונים האלה כשנשלחים מתיבת האחות.

כדי לספק קצת הקשר, מלבד "יצירת" מעגלים מינימליים כנדרש בשיעורי מעבדה בתיכון, מעולם לא יצרתי מעגלים עד הסמסטר הזה. הייתי יותר מתכנת והרגשתי בנוח להתמודד עם קוד מורכב ולא עם מעגלים פשוטים. כאשר נרשמתי ל- 297DP עם פרופסור צ'ארלס מאלוך, ידעתי שזה הולך להיות מחוץ לאזור הנוחות שלי שם יש לי סיכוי גבוה לכישלון. ניסיתי להשאיר את פרויקט המטרות שלי קשה למדי כי ידעתי שאם אני מכוון למשהו יותר קשה רק בגלל שחברי עובדים על פרויקטים מתוחכמים יותר, בסופו של דבר אני אהיה קצר ומאוכזב. אז התוכנית המקורית לא הייתה דבר מתוחכם על הנייר, אלא עמדה בשיאה של עקומת למידה תלולה מבחינתי באופן אישי. בדקתי הרבה מעגלי מיני בניסיון להבין את השליטה שיש לארדואינו במעגל וכיצד אוכל לתפעל אותו באמצעות קוד. קראתי הרבה על ארדואינו ועבדתי על כל ערכת הממציא של SparkFun. זה היה תהליך אבל דרך פנטסטית להבין באמת מעגלים וקוד. לאחר כמה שבועות של חקר ערכות הממציא, יצאתי למשימה שלי. עבדתי על מעגל הטמפרטורה שלקח כמה שבועות להבין ולקודד. למרות שיש יישומים ישירים ברשת, רציתי להבין ולעשות כל שורת קוד בעצמי. מעגל הדופק היה מאתגר יותר מכיוון שהוא עסק בסוגים שונים של קבלים ו- IC-LM324. זה סיבך את המעגל שלי והייתי צריך לצמצם את התוכניות שלי לשלב מודול Bluetooth ואפליקציית אנדרואיד כדי לדמיין את הנתונים. זה אפשרי וכבר קראתי הרבה ולמדתי מה אני צריך לעשות כדי ליישם את זה אבל הזמן היה מוגבל.

שלב 2: מחקר בוצע:

מחקר היה אחד ההיבטים האינטגרליים ודורשי הזמן של פרויקט זה ושל קורס זה. ביליתי כמה שעות שיכולתי לחסוך בהבנת המושגים המופשטים אחרת מאחורי ארדואינו ומעגלים. להסתכל על תרשים מעגלים ולמקם את הרכיבים זה לא החלק הקשה- זה בא עם תרשים המעגלים או להבין מדוע מופיע סכמטי בגוגל כפי שהוא הופיע. קריאת מידע חיוני והבנת המשמעות של הנתונים וכיצד ניתן להציג אותם בצורה הטובה ביותר למשתמש בארגז האחות היו המפתח בעיצוב המטרות והחזון שלי לפרויקט זה. לא מצאתי מאמרים מלומדים מועילים כמו טקסטים פשוטים וסרטוני יוטיוב ששברו את הזרימה במעגל. רוב הפעמים, לאחר הקריאה, אני זוכר שהבטתי במעגל שלי והבנתי ש"זה עובד אבל לא כמו שאני חושב שזה עובד ". הכרת התיאוריה בכיתה הייתה שונה מאוד מקריאת התיאוריה בחיפוש אחר דרך ליישמה בפרויקט. כל מה שנראה חסר חשיבות כנגד סכמטי בספר לימוד הפך למשמעותי. המושגים שלמדתי היו לא יסולא בפז. אפילו נכנסתי לחור ארנב של תקשורת אלחוטית והצפנת אבטחת מפתחות Diffie-helman על מנת ליישם דרך מאובטחת לשלוח נתונים מהמערכת לטלפון. למען האמת, החלק המרגש ביותר בפרויקט כולו היה חמש השעות בהן ביליתי להבין קריפטוגרפיה, צופן סיזר, אלגוריתם RSA ואלגוריתם דיפי-הלמן. עם זאת, לא יכולתי לקחת את הפרויקט לרמה שבה יכולתי ליישם את כל הדברים החדשים והמדהימים האלה שלמדתי במהלך הפרויקט.

שלב 3: קשיים שנתקלו בהם:

האתגרים הגיעו לשני חלקים: אישי והתפתחותי. האתגרים האישיים הכרוכים בהערכת העריכו את מחויבות הזמן הנדרשת לשיעורים אחרים שאכלו את הזמן שהתכוונתי להקדיש לפרויקט זה. כישורי ניהול זמן טובים יותר ותפיסה נקייה יותר של התמונה הגדולה היו עוזרים לי לסיים את כל הפרויקט בזמן ולא בגרסה מוקטנת.

האתגרים ההתפתחותיים היו רבים. הבנת המושגים לקחה זמן והרבה קריאה. היישום היה עדיין קשה יותר מכיוון שכדורי עקומה כגון קרש לחם וחלקים שחייבים להחליף חלקים חיוניים הפכו את החקירה לקשה יותר אך מהנה יותר. הפעלת הקוד הייתה בסדר, אך לוודא שהוא עשה את מה שחשבתי שהוא כרוך בהרבה חיטוטים עם מטרים מרובים וההיבט הקשה ביותר בכך הוא שלא ידעתי מה אני מחפש. לקראת הסוף, האתגרים ההתפתחותיים הפכו למשמעותיים יותר כשניסיתי ליישם מודול בלוטות 'וזה כלל שיפוץ של המעגל כולו. סוגיה נוספת היא הדיוק שמציעה האחות בוקס. ערכי הטמפרטורה כבויים ויש להתייחס אליהם. אם היינו מקבלים את הטמפרטורה מחלק סגור של הגוף נצטרך לבנות את המעגל בעזרת שכבת שימוש וזריקה לחיישן כך שיהיה היגייני ומדויק.

שלב 4: נדרש שינוי ב- M5:

Makerspace M5 היה החלל האידיאלי לפיתוח פרויקט זה. כשנכנסתי לשבוע הראשון לאחר שבחרתי את הפרויקט שרציתי לעבוד עליו, לא היה הרבה מה ציפיתי ללמוד מחוץ לנושא הנישה של חיוני ומעגלים הקשורים אליו. עם זאת, Makerspace אפשרה לי לנהל דיונים עם עמיתי על הפרויקטים שלהם כפי שחשבתי על שלי ובתוך כך אני מאמין שלמדתי הרבה יותר ממה שהייתי צריך ללמוד. הפרויקט של אייאן סנגופטא בנוגע להתאמת דפוסים לימד אותי כל כך הרבה על למידת מכונה, אימון בוטים ושימוש בווקטורים (לבסוף!). הפרויקט של סטיבן לנדל בנוגע לתצוגת מזג אוויר במראה הציג לי את Raspberry Pi ועזר לי להבין את העוצמה של ממשקי API ו- Python לקבל עדכונים בזמן אמת על מערכת. בן בוטון ואני התיישבנו כדי להבין טרנזיסטורים וכיצד ניתן להשתמש בו כדי להפוך רוטור על ידי זרימת זרם רציף. הפקתי יותר מהחלל הזה מאשר מה שהכנסתי וזה היה בעיקר בגלל התרבות שהמקום שמר על המקום בו נוכל ללמוד מכל אחד. אני אישית לא הייתי מייעל שום דבר בחלל הזה אבל אני בהחלט רוצה לנצל את שפע הידע בחדר הזה על ידי כך שאוכל להגיב ולהציע רעיונות לגבי הפרויקט שלי.

שלב 5: הישגים:

ההישגים הנוגעים לאחות בוקס היו מצניעים. מעגל טמפרטורה וחיישן דופק מאפס הוא כל מה שאני יכול להציג בהדגמה כהישג שלא אומר הרבה. עם זאת, התהליך לימד אותי יותר מכל טקסט שקראתי בחודשיים האחרונים. למדתי הרבה על חיוניות אנושיות, על הביולוגיה שמאחוריו ועל הפיזיקה במדידתו. פיתחתי את המעגלים מאפס והשוויתי אותם עם מודלים קיימים ולמדתי תוך כדי כך את המלכודות שאני עושה בעת יצירת מעגלים. סוף סוף הבנתי את הקשר והשימוש בארדואינו, וכיצד עדיף לקרוא גיליונות נתונים עבור ה- IC המעורב בפרויקט. כאמור, למדתי כמעט כל מה שאני יודע על הצפנה מאפס לשיעור זה ואני חושב שכרגע יש לי את הידע הבסיסי לפתח מערכת אבטחה גסה בפייתון. אפילו הרגשתי כל כך מוטיבציה להתחיל לכתוב אלגוריתם לקריפטוגרפיה של דיפי-הלמן. בנוסף, למדתי כמות רבה על למידת מכונות, התאמת דפוסים, פטל של פטל וטרנזיסטורים מעמיתי במהלך הקורס שלי. למדתי גם על אפליקציית אנדרואיד באנדרואיד סטודיו ואני יודע שאני יכול להרים את המקום שבו עזבתי בקיץ. לדמיין את הנתונים שנאספו.

שלב 6: כיצד ליצור תיבת אחות משלך

הבנת המטרה היא בראש סדר העדיפויות. הייתה לי פרשנות שגויה עצומה של מושג הדופק והלחץ שהחזיר אותי בשבועיים. לאחר שהמושגים ירדו, הייתי ממליץ להתחיל במעגלים מאוד ראשוניים אם אתה לא מכיר מעגלים כמוני. חשוב להכיר את תפקוד החלקים והמכשירים ואת הזרימה הכללית של המערכת לפני שתקפוץ ליצירת מעגל מסובך. ברגע שזה נעשה, פירוק הפרויקט לשלבים ועבודה דרכם תהיה חשובה. פרצתי את הפרויקט לחיישן טמפרטורה, חיישן קצב דופק, מודול בלוטות ', אפליקציית אנדרואיד. שלבים. מהר מאוד הבנתי מה אני יכול לקוות להשיג בזמן המוגבל שיש לי ומה אני לא יכול. זה עוזר לעבוד בצורה ריאליסטית מאוד ומונע מהפרויקט כולו להיראות מרתיע. ביצוע עיוור אחר שלבים באתר יוביל להרבה בעיות ופונקציונליות מוגבלת ביותר. תרצה להבין כיצד המעגל שלך מתנהג, כך שתוכל לשנות אותו למה שאתה רואה בו. באשר לחלקי הפרויקט שעובדים בעיצומם- מודול ה- Bluetooth ואפליקציית האנדרואיד, אני הולך על זה על ידי עבודה על התקנת מודול Bluetooth וקליטה בנפרד ולאחר מכן שילוב זה במעגל עם השינויים הדרושים.

קוד Arduino כולל זרימה רציפה של הפעלה, קבלה ותפעול של נתונים בלולאה. ברגע שזה מובן, כל מה שאתה צריך לעשות הוא לחפש כיצד להפעיל יציאה או לקבל נתונים. יש פירוט לוגי מובהק של זה וניפוי באגים של הקוד וניתוח המעגל בעזרת מטרים מרובים היא דרך מצוינת לעשות זאת.

שלב 7: השלבים הבאים:

לאחות בוקס יש תפקיד רב עוצמה מבחינת המשתמש. עם זאת, בצורתו הנוכחית אנו מגבילים את העברת הנתונים של האחות בוקס לשידור אלחוטי בסמיכות באמצעות Bluetooth. אם נוכל לשדרג את הארדואינו ל- Raspberry Pi, שבדיעבד הייתי צריך להתחיל איתו, נוכל להשתמש ב- Wifi בקלות להעברת נתונים לטווח ארוך וכתוצאה מכך יכול להיות הרופא האישי של המשתמש או לומר, קרוב משפחה. נשמר על הלול ביחס לחיות החיוניות. ניתן להוסיף עוד חומרים חיוניים כגון לחץ וזה יהפוך את תיבת האחות לחזקה יותר. שילוב רכיב שימוש וזריקה על חיישן הטמפרטורה מבלי להתפשר על הדיוק יהיה חשוב אם היינו לוקחים טמפרטורה מחלקי גוף סגורים. יעילות ודיוק כוונון עדין ואופטימיזציה של זרימת הנתונים ואבטחת העברת הנתונים יהיו הצעדים האחרונים לפני שניתן יהיה לחשוף את Nurse Box בפני המשתמש. יש צורך ומרחב בהחלט בחברה לרעיון של סורק חיוני אישי המציע לא פחות מהאחות בוקס. הרבה אתגרים לפניך אבל אני מאמין שכדאי לנסות.