שמלת צג - חבר אותות לב ל- IoT: 18 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

שמלת הצג היא ניסוי בחקר דרכים שונות לדיגיטליזציה של פעילות הלב של הלובש, כמו גם בעיבוד הנתונים.

שלוש אלקטרודות בתוך השמלה מודדות את האותות החשמליים העוברים בגוף הלובש. אותם דחפים אנלוגיים, הנובעים מפעילות השרירים של הלב, מומרים לאותות דיגיטליים. לאחר מכן, המיקרו -בקר מדליק מעגל של נוריות LED בחזית השמלה, מהבהב סגול בכל פעימת לב. המיקרו -בקר שולח את הנתונים גם ברשת אלחוטית לשימושים אחרים. הנתונים שנשלחים דרך הרשת האלחוטית נאספים על ידי מחשב, אשר עוקב אחר הנתונים על מנת להנפיש אותם. האותות החשמליים של הלב נראים כעת בתצוגה כמו גם בשמלה עצמה.

שמלת הצג יוצרת ממשק חלק בין גוף האדם, הבגד והרכיבים האלקטרוניים - דיגיטאליזציה והקלטה של אותות הביוס החולפים שלנו.

שלב 1: סקירת עיצוב ומעגלים

החלק העליון של השמלה עשוי מחתיכות אקריליק שחורות וצלולות - חתוכות בעזרת חותך לייזר. טבעת NeoPixel מודבקת מתחת לעיגול האקרילי הצלול שבאמצע. החוטים עוברים מאחורי החלק העליון לפס בד המחובר לחלק העליון בחלק האחורי של השמלה. רצועת הבד מתחברת לכיס הקטן המחזיק את המיקרו -בקר, שעון הדופק והסוללה. שלוש אלקטרודות טקסטיל תפורות בתוך בטנת השמלה. החוטים המחברים בין האלקטרודות והמיקרו -בקר עוברים בין שתי שכבות בד.

שלב 2: חומרים מתכלים:

חומרים:

• בד
• רוכסן
• חוטים
• כיווץ חום
• 1/8 אינץ 'אקריליק שחור
• אקריליק מפוזר בגודל 1/8 אינץ '
• טבעת NeoPixel (24 נוריות LED) (Adafruit)
• פוטון (חלקיק)
• מד דופק (Sparkfun)
• רפידות חיישן ביו -רפואיות (Sparkfun)
• כבל חיישן (Sparkfun)
• בד מוליך (Sparkfun או Adafruit)
• 5 לחצני לחצנים
• לוח פרמה-פרוטו (Adafruit)
• חוטי מגשר נקבה + זכר
• כיווץ חום
• בנק כוח 5V (אמזון)

כלים:

• מספריים
• מַחַט
• פְּתִיל
• מַלְקֶטֶת
• מלחם
• לְרַתֵך
• דבק חם
• אקדח חום
• מכונת תפירה
• חותך לייזר
• פטיש
• עיתון
• סרגל
• עִפָּרוֹן

שלב 3: הפוטון - ערכת פיתוח Wi -Fi

פוטון הוא ערכת פיתוח Wi-Fi עוצמתית המחברת את הפרויקט שלך לאינטרנט הדברים (IoT). הלוח די קטן, מה שהופך אותו נהדר לפרויקטים לבישים של IoT.

Particle, יצרנית הפוטון, הכינה גיליון נתונים מצוין של פוטון וכן מדריך התחלה מפורט מאוד עם כל המידע שאתה צריך לדעת כדי להתחיל.

פשוט הורד את אפליקציית Particle בסמארטפון שלך ופעל לפי ההנחיות כדי לחבר את הפוטון שלך לרשת ה- Wi-Fi שלך. תוכל גם להוריד את אפליקציית Particle Dev למחשב שלך או להתחיל לתכנת באמצעות הדפדפן שלך. נחזור לפוטון בשלב 15.

שלב 4: מד הדופק

בתמונה ניתן לראות את לוח מד הדופק וכן כבל חיישן עם 3 מחברי כריות אלקטרודה ו -3 רפידות חיישן ביו -רפואיות תואמות. מכיוון שאנו מייצרים אלקטרודות בד מוליכות משלנו לשמלתנו, אין צורך להשתמש בכבלי החיישנים והרפידות. עם זאת, הם מצוינים לאב טיפוס ובדיקות.

לפני שמתחילים, אני ממליץ גם לקרוא את מדריך החיבור לדופק של Sparkfun. יש בו פרטים רבים על אופן הפעולה של מד הדופק וכיצד צריך לסדר את האלקטרודות.

שלב 5: לחתוך בלייזר את החלק העליון

ראשית עיצבתי פיסת עליון דו מימדית באמצעות אילוסטרייטור שחתכתי מתוך יריעה אקרילית שחורה בגודל 1/8 אינץ 'עם חותך לייזר. מכיוון שהעיגול באמצע העיצוב הולך להאיר, גזרתי עלי כותרת תואמים מ -1. /8 אינץ 'אקריליק מפוזר. כמו כן, חתכתי שלושה עיגולי אקריליק מפוזרים בגדלים שונים. אנו נדביק את אלה בין עלי הכותרת לטבעת NeoPixel לקבלת אור מפוזר יותר. אחרת, היית רואה את נוריות הלדים הבודדות על הטבעת.

שלב 6: עיצוב האקריליק

לאחר חיתוך האקריליק הגיע הזמן לעצב אותו ולהעניק לו צורה תלת מימדית. אתה יכול להשתמש באקדח חום, מייבש שיער או כל מה שעובד הכי מהר, כמו תנור גז. היזהר בזמן חימום והגע תמיד בחלקים החמים במגבת. ברגע שהוא מתחיל להיות גמיש, עיצב אותו כרצונך והמתן עד שיתקרר ויתמצק שוב.

שלב 7: הוספת עלי הכותרת השקופים

עכשיו בואו נדביק את עלי הכותרת האקריליק הצלולים בתוך החיתוכים המתאימים. אם לעלי הכותרת האקריליק יש כמה סימני כוויה בקצוות, אפשר לשייף אותם עם נייר זכוכית. מערבבים יחד אפוקסי דו-חלקי ומורחים בזהירות את הדבק מסביב לקצות עלי הכותרת. זה עוזר להחזיק את החלקים בעזרת סרט דביק תוך מיקומם בתוך החלק העליון.

שלב 8: עיצוב השמלה שלך

בשלבים הבאים נעצב ותפור את שמלת העור השחורה.

בזמן העבודה על קובץ אילוסטרייטור כבר היה לי רעיון גס לעיצוב. לאחר שעטפתי מעט בד והחתיכה העליונה סביב הבובה, הבנתי את הדוגמא הנכונה: שמלת מחזיק צוואר עם שני חצים מלפנים ומאחור וכן תפר מותניים מתחלק, כיס סוללה מאחור ורוכסן בלתי נראה. בתוך התפר בצד שמאל. לפני חיתוך הבד היפה שלך, ראוי תמיד לתפור את השמלה עם בד זול יותר (נקרא גם מוסלין) תחילה. זה נותן לך את ההזדמנות להתאים את התבנית ולבצע שינויים קטנים.

שלב 9: לתפור את השמלה

כעת עקוב אחר הדוגמאות ותפור את השמלה בפועל. תחילה תפרו את החצים בחלק הקדמי והאחורי של השמלה. לאחר מכן תפרו את שני החלקים הקדמיים ושני החלקים האחוריים יחד, כמו גם את הבטנה, מחזיק הצוואר והרוכסן הבלתי נראה. בסוף נחבר את כיס הסוללה והרצועות (שלבים 10 ו -11). שוב השתמשתי בחותך הלייזר כדי לחתוך את שש רצועות הבד. זה לא הכרחי, אבל זה נותן לך קצוות נקיים באמת שקל יותר לתפור וזה הרבה יותר מהיר לחתוך!

שלב 10: חבר את הכיס האחורי

חתכו ריבוע מהבד העליון שלכם ותפרו רצועות סקוטש קטנות על גבי הקצה השמאלי והימני. מקפלים את שולי הוולקרו ותופרים אותם על החלק הפנימי של ריבוע הכיס. מצא מיקום טוב לכיס הסוללה (רצוי על גבי תפר המותניים) והצמד אותו לשמלה. לתפור את תחתית הכיס על השמלה כמו גם את רצועת הוולקרו המתאימה בצד שמאל וימין.

שלב 11: הכינו את רצועות הבדים

רצועות הבד מאחור משמשות לחיבור החלק העליון לשמלה והסתרת כל החוטים הנובעים מכיס הסוללה לנורות הלד הקדמיות. לפני תפירת הקצוות הארוכים יחד הכניסו עין לאחת הרצועות. זה ייתן לשמלה מראה נקי יותר כשדוחפים את החוטים דרך הרצועה ומחוצה לה. לאחר מכן, תפרו את מנהרות הבד והפכו את הרצועות כלפי חוץ. קל יותר להשתמש בפינצטה.

בשלב הבא הזן שלושה חוטים ארוכים (ארוכים מספיק בכדי לרוץ מכיס הסוללה לנורות הלפנים הקדמיות) דרך רצועת העין, ומנחים את החוטים דרך העין מתוך המנהרה. סמן כל חוט משני הקצוות בעזרת סרט קלטת כדי שתדע איזה מהם. לאחר מכן תפרו את הרצועות על החלק העליון כפי שמוצג בתמונות.

שלב 12: סיימו את החלק העליון

עכשיו הלחם אחד משלושת החוטים שלך לפין ה- GND (הקרקע), אחד לפין קלט הנתונים והחוט האחרון לפין +5 V (מתח). וודא שאתה יודע איזה חוט מולחם לאיזה סיכה מכיוון שאתה לא יכול לעקוב אחריו דרך הצינור. הלחמה תקע נקבה לכל אחד משלושת החוטים. אל תשכח להשתמש בכווץ חום כלשהו כדי לאבטח את מפרקי ההלחמה הקלים לשבירה. בעזרת אקדח חום או דבק אפוקסי שלושת עיגולי האקריליק החלביים זה על זה ומחכים לייבוש. לאחר מכן מרכז את העיגולים על החלק הפנימי של עלי הכותרת האקריליק והדבק אותם יחד. לאחר שהדבק יבש מרכז את טבעת ה- NeoPixel מלמעלה והנח דבק סביבו. אל תשכח לאבטח את החוטים המסתובבים סביב הטבעת לחלק האחורי של היצירה.

שלב 13: לתפור את רצועות הבד על השמלה

כעת הניחו את השמלה והחלק העליון על הבובה ובדקו היכן אתם רוצים למקם את הרצועות. פתח בזהירות את התפרים באזור המסומן כמו גם את תפרי המותניים שמאחורי תיק הסוללה (בטנה ושכבה עליונה). עכשיו להאכיל את רצועות הבד למרות הציפוי והשכבה העליונה כך שהרצועות יוצאות דרך תפר המותניים. הצמד את הרצועות באורך המבוקש במיקום הנכון וסגור לעת עתה רק את התפר העליון.

שלב 14: שילוב של אלקטרודות

חותכים שלושה ריבועים מבד מוליך. התמונה הראשונה מראה היכן עליך למקם את האלקטרודות בתוך השמלה. השתמשתי בתפר זיג-זג שתפרתי את הריבועים על הרירית. יש לדחוף את האלקטרודות בחוזקה אל עורך החשוף על מנת להרים את פעימות הלב שלך. אחרת הבד המוליך אינו יכול לקלוט את האותות החשמליים העוברים בגופך. כעת הלחם חוט (אני ממליץ על חוט סיליקון גמיש) על לחיצת כפתור. הכינו שלושה חוטים בסך הכל, אחד לכל אלקטרודה. לתפור את הלחצנים של הכפתורים מאחורי הציפוי בעזרת תיקון הבד המוליך - בין בטנה לשכבה העליונה. חשוב להשתמש בחוט מוליך כדי לחבר את האלקטרודות עם החוט ומאוחר יותר את המיקרו -בקר. לאחר מכן הנח את כל שלושת החוטים דרך השמלה עד ליציאה מהנקודה הפתוחה בתפר המותניים שמאחורי ציד הסוללה. כדי להגן על החוטים קצת יותר הכנסתי אותם לחתיכה קטנה של צינורית שארית מבד ממש במקום שתפרתי עליהם כדי לסגור את תפר המותניים הפתוח. חותכים את שלושת החוטים באורך הרצוי והלחמים חוט מגשר נקבה לכל קצה. זה הכרחי כדי לחבר את האלקטרודות עם לוח צג קצב הארט. זכור שחשוב לדעת איזה חוט מתחבר לאיזו אלקטרודה.

בינתיים הכל טוב. השמלה די מוכנה.

שלב 15: שנה והעלה את הקוד

עכשיו נחזור לתוכנה ולחומרה:

לאחר הגדרת הפוטון והתקנת Particle Dev (שלב 3), הורד את קוד שעון הדופק. אם תפתח את הקובץ תראה שתי תיקיות, אחת בשם פוטון ואחת נוספת הנקראת עיבוד.

קדימה, פתח את Particle Dev ובחר קובץ> פתח … בתפריט הנפתח. נווט לתיקיית הפוטון שלך ולחץ על פתח. בצד שמאל, לחץ על WorkingPhotonHeartRateMonitor.ino כדי לפתוח את הקוד. כעת שנה את מספר נוריות הלדים המוגדרות בקוד למספר הנורות בהן אתה משתמש בפרויקט שלך.

#הגדר NUM_LEDS 24

לשמלה השתמשתי ב -24 נוריות LED. תוכל גם לשנות את המספר של הסיכות האחרות אם אתה משתמש בסיכות שונות. התרשים הקטן נותן לך סקירה כללית. אם ברצונך לשנות את סיכת לחצן המצב, לחץ על הקובץ button.h ושנה את המספר 6 לסיכה שבה אתה משתמש.

#הגדרת MODEBUTTON 6

אם תרצה, תוכל להוסיף לחצן לחיצה קטן לסיכה זו כדי לעבור בין מצב חי לכמה נתוני פעימות לב מוקלטות. זוהי תכונה נחמדה אם השמלה על בובה. לאחר חיבור האלקטרודות לגופך (בשלב הבא), תוכל פשוט לפתוח את הצג הסדרתי, להקליט נתונים משלך ולהחליף את המספרים בפעימות הלב שלך בקובץ ה- recordData.h.

שלב 16: הרכבת החומרה

לפני הלחמת כל הרכיבים האלקטרוניים על 'קרש לחם בגודל' פרמה-פרוטו 'השתמש בלוח לחם רגיל לבדיקת האלקטרוניקה שלך תחילה. חבר את מד הדופק, הכפתור ונורות הלדים לפיני הפוטונים המוגדרים בקוד. הדבק את האלקטרודות לגופך כפי שמוצג בתמונה, וודא שהאלקטרודות מתאימות לפינים הנכונים. עכשיו אתה יכול לפתוח את הצג הטורי של הפוטון ולקבל את נתוני פעימות הלב שלך על גבי ה- WiFi המקומי שלך.

אם אתה רוצה לראות את תרשים ה- EKG במסך שלך עליך להוריד את עיבוד. בעיבוד, פתח את הסקיצה בתיקיית העיבוד והפעל את הסקיצה על ידי לחיצה על החץ בפינה השמאלית. אם הכל מוגדר כהלכה, ייפתח חלון ותוכל לראות את פעילות לבך. זה עוזר לנוע כמה שפחות ולוקח זמן עד שהסיגנל הביולוגי יציב מספיק להדמיה נקייה. למידע נוסף ו/או פתרון בעיות עיין במדריך מד הדופק של Sparkfun. ייתכן שיהיה עליך לשנות את השורה בסקיצה המכילה Serial.list () [3] ולשנות את המספר לאיזו יציאה המסך הסידורי שלך נמצא. אם אינך בטוח לגבי המספר, נסה 0 עד 6.

שלב 17: הלחמה ל- Perma-Proto

כדי לחבר את האלקטרודות המשולבות המותאמות אישית שלנו עם הלוח, ולא האלקטרודות הדביקות והמגושמות, הלחם כותרת על כל אחד מהסיכות RA (זרוע ימין), LA (זרוע שמאל) ו- RL (רגל ימין) על הלוח.

אם הכל עובד, אתה יכול להלחם את הרכיבים על לוח פרמה-פרוטו. התחלתי עם הפוטון, ואז החוטים ואחריהם מד הדופק בסוף. במקום להלחם את שלושת חוטי הלד לצמיתות על הלוח, השתמשתי בשלושה חוטי מגשר זכר (Data, VCC ו- GND) כדי לחבר אותם עם חוטי הלד.

בנק כוח של 5V כספק חשמל פועל מצוין עבור הפוטון מכיוון שהוא נטען. אתה יכול גם להשתמש בו לטעינת מכשירים אלקטרוניים אחרים כמו הטלפון החכם שלך.

שלב 18: חבר את אותות הלב שלך ל- IoT

עכשיו אתה מוכן ואתה יכול לחבר את פעילות הלב שלך לאינטרנט של הדברים.

שים לב כי הפוטון תמיד צריך להיות מחובר לרשת אלחוטית, אחרת הוא לא יפסיק לחפש והקוד שלך לא יפעל. בעדכון עתידי אני יכול לשפר אותו כך שחיבור לאינטרנט הוא אופציונלי.

אם יש לך שאלות, אל תהסס לשאול. עשייה שמחה.

פרס שני בתחרות שמלות DIY