חיישן נשימה בסיסי לחגורה: 8 שלבים

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

בעולם החישה הביולוגית ישנן דרכים רבות למדידת הנשימה. אפשר להשתמש בטרמיסטור כדי למדוד את הטמפרטורה סביב הנחיריים, אבל אז שוב אולי אתה לא רוצה מכשיר מוזר שנקשר לאף שלך. אפשר גם לחבר מד תאוצה לחגורה שזזה למעלה ולמטה, אבל כנראה שהנבדק צריך להיות שוכב או לא זז אחרת. למרות שלחיישן הנשימה הבסיסי והגמיש של חגורת הלהקה יש חסרונות (תגובת האות אינה מדויקת כמו שיטות אחרות), היא טובה אם הנבדק שלך רק רוצה להיקשר ולעשות מה שהוא רוצה לעשות בזמן הנשימה. נמדד. להלן דוגמה לחיישן נשימה בסיסי, שנועד לחיות בתוך חגורה גמישה שאתה רצועה סביב החזה. כאשר החזה המדובר מתרחב ומתכווץ דרך אוויר לנשימה לריאות, ההתנגדות של חתיכת גומי נמתחת משולבת משתנה. בעזרת רק כמה רכיבים נוספים, אנו יכולים לתרגם זאת לאות אנלוגי הנקרא Arduino שלך בשידור חי. זה נעשה באמצעות הקסם של מעגל מחלק המתח החיוני והקל מאוד ללמוד.

אזהרה: לפני שנתחיל, עליך לדעת כי ציוד חיישנים ביוסיים שלא נבדק ובלתי יציב מכיל תמיד סיכון לסכנה! אנא בדוק וצור את המעגל הזה עם מקור לסוללה- אני אעשה הכל כדי להראות לך כיצד להפוך את המעגל הזה כדי לוודא שלא תיפגע, אך אני לא לוקח אחריות על תאונות שעלולות להתרחש. השתמש בשכל הישר ותבדוק תמיד את המעגל שלך עם מולטימטר לפני שתחבר משהו לחזה שלך.

שלב 1: מה תצטרך

1) כל מיקרו -בקר עם קלט אנלוגי יעבוד, אך בדוגמה זו אשתמש ב- Arduino Uno. אם אתה צריך אחד, אתה יכול להשיג אותו מ- Adafruit או מ- Sparkfun.

2) כבל גומי מוליך. הכבל המדהים הזה יפעל כנגד משתנה, וישתנה בהתנגדות כשהוא נמתח או משתחרר. ניתן להשיג ב- Adafruit, או של Robotshop מגוון רחב של אורכים עם קצות מתכת מחוברים מראש

3) מולטימטר

4) LED

5) נגד 1K

6) נגד נפתח (נבין מה הערך של זה מאוחר יותר!)

7) סרט דביק

8) אגרוף חור או מספריים

9) חוטי מגשר

10) לוח לחם

11) 2 קליפים תנין

שים לב שכמו בכל ציוד הבינסינג, הפרויקט הזה הוא הבטוח ביותר אם הארדואינו שלך מופעל מסוללות.

כדי להשלים פרויקט זה, ייתכן שתצטרך גם:

· הלחמה והלחמה

· אקדח דבק חם

· חוט חוט

· חשפן חוטים

· ידיים עוזרות

· סגן, כלי לחיצה או צבת גדולה

· 2 או יותר מסופי קרימפ טבעת

שלב 2: חותכים את הכבל ומחברים מסופים מוליכים

למרות שאתה יכול להשתמש באורך כלשהו של כבל גומי מ -2 "-8" לניסוי זה, אורכי גומי קצרים יותר זולים יותר ולמעשה אינך צריך כמות גדולה במיוחד כדי לבצע את העבודה. אם רכשת אורך גומי ארוך אז הייתי ממליץ לחתוך אורך של 4”. חותכים את האורך הזה ומתכוננים לצרף קצה מוליך לשני הקצוות.

קח מחבר מסוף, כמו אחד מהם בתמונה למעלה, והדבק קצה אחד של חוט הגומי המוליך בתוך קצה אחד ממחברי הטרמינל שלך, וחתוך את הקצה יחד. אתה יכול להשתמש או בספוג או בקצות חשפנות החוט שלך כדי לעשות זאת, אך היזהר לא לסחוט את הטרמינל חזק מדי כדי שלא תנקוט או תחתוך את הגומי שלך! אם אתה מצליח לעשות זאת, והכבל נותק, נסה שוב עם מחבר מסוף אחר. עדיין צריך להיות לך מספיק אורך כדי להשיג את ההישג הזה. אם הוא מתקצר מ -2 אינץ ', כנראה שאתה פשוט צריך לנסות שוב עם אורך 4 אינץ' חדש. אל תדאג, אתה תקבל את זה! ברגע שהשגת זאת מצד אחד, מבריק! חזור על הצד השני. עכשיו סיימת!

עכשיו יש לך כבל גומי מוליך עם מסוף מתאים בכל קצה. בואו למדוד מה הם טווחי הכבל הזה עם מולטימטר.

שלב 3: מדוד את ההתנגדות שלך

סובב את חוגה של המולטימטר שלך לסמל אוהם (Ω) והדבק את הקצוות האדומים והשחורים של המולטימטר משני צדי הכבל המוליך שלך.

אם אינך בטוח כיצד להשתמש במולטימטר שלך עדיין, תוכל להתרענן בעזרת הדרכה זו של ליידי עדה.

למרות שהמספר עשוי לקפוץ קצת בזמן שאתה מודד אותו, המספרים האלה נותנים לך מושג עד כמה ההתנגדות של החבל היא כשהיא במנוחה. מניח את הניחוש הטוב ביותר שלך, רשום את התנגדות המנוחה של הכבל שלך, ולאחר מכן לעגל אותו לכפולה הקרובה ביותר של 10. (כלומר: 239 = 240, 183 = 180)

כעת, היזהר לתקן את הגששים מולטימטר במקומם ביד אחת, השתמש ביד השנייה כדי למשוך בעדינות את הכבל. אתה יכול למתוח את החומר הזה רק עד שהוא בערך 50% -70% מאורכו המקורי, אז אל תמשוך חזק מדי! שימו לב כיצד ערכי ההתנגדות במולטימטר שלכם השתנו. עזוב, וחזור על התהליך הזה כמה פעמים כדי לצפות בהתנגדות שהולכת מהמינימום למקסימום שלה. כאשר אתה מותח אותו, ההתנגדות עולה כי החלקיקים בגומי מתרחקים זה מזה. לאחר שחרור הכוח, הגומי יתכווץ לאחור, אם כי לוקח דקה או שתיים לחזור לאורכו המקורי. בגלל המגבלות הפיזיות האלה כבל נמתח זה אינו חיישן ליניארי אמיתי, כך שהוא לא מדויק להפליא אבל יש דרכים לעבוד עם זה בבניית החיישן שלך. למתוח את החוט פעם נוספת למקסימום שלו, וכל קצה של הגששים המולטימטריים משני צדי חבל הגומי שלך, רשום את ערך ההתנגדות, מעוגל פעם נוספת לכפולה הקרובה ביותר של 10.

שלב 4: פורמולה של אקסל בנץ

אנו הולכים להשתמש במעגל חלוקת מתח פשוט על מנת להשתמש בהתנגדות המשתנה של חוט המתיחה כחיישן נשימה. אם אתה רוצה לדעת יותר על מעגלי חלוקת מתח, זה בעצם כמה נגדים בסדרה שהופכים מתח גדול לקטן יותר. בהתאם לערכי הנגדים שבהם אתה משתמש, תוכל לחתוך את ה- 5V שלך מהארדואינו לחלקים גדולים יותר או קטנים יותר של עצמו עם נגד נפתח, אשר שימושי לקריאה אנלוגית. אם תרצה ללמוד עוד על המתמטיקה שמאחורי מעגלי חלוקת מתח, תסתכל על ההדרכה המעולה ב- Sparkfun.

למרות שאנו יודעים שערכו של הנגד הראשון במעגל (חיישן המתיחה) יהיה בשטף קבוע, עלינו להשתמש בערך התנגדות מתאים עבור הנגד הנפתח על מנת לקבל אות נחמד ומגוון ככל האפשר.

כדי להתחיל, השתמש בנוסחת אקסל בנץ:

הנגידה כלפי מטה = squareroot (Rmin * Rmax)

אז אם הערך המינימלי של כבל המתיחה שלך הוא 130 אוהם, והמקסימום הוא 240 אוהם

הנגד נפתח = ריבוע מרובע (130*240)

הנגד נפתח = ריבוע רבוע (31200)

נגד משיכה למטה = 176.635217327

אז עכשיו אתה צריך להסתכל על אוסף הנגדים שלך ולברר מה הנגד הטוב ביותר שלך "לעת עתה". אם יש לך רק אוסף של סיביות ופצצות אקראיות, מחשבון פס הצבעים של הנגד עשוי לעזור לך. חניה נגד הנגד הזה יכולה להיות בסדר, כנראה שאין לך את הנגד המושלם בהישג יד. בזמן שאתה משתמש במעגל אתה עשוי לגלות שאתה צריך להחליף אותו בכל מקרה אחר, אבל זה ייתן לך התחלה מצוינת להתחיל לשחק.

לבסוף, אני מעגל את המספר למכפיל הקרוב ביותר של 10.

הנגד למטה = 180 אוהם

שלב 5: הכינו את לוח הלחם שלכם

באמצעות חוטי מגשר, חבר את סיכת 5V של הארדואינו למעקה החשמל שלך בלוח הלחם ולאחר מכן חבר סיכת GND למעקה הקרקע של לוח הלחם שלך.

אני אוהב לצייר 5V מהארדואינו מכיוון שזה מבטיח שלא תדאג לשלוח יותר מדי מתח לפינים האנלוגיים. אתה יכול גם להשתמש בסיכת המתח 3v3, אבל אני מוצא שאני מקבל אות טוב יותר משימוש ב- 5v.

חבר את הנגד הנפתח שלך לקרקע.

קח את שני קליפי התנין שלך והצמד אותם למסופים משני צידי חבל המתח המשתנה שלך. צרף קצה אחד של קליפי התנין הללו למעקה 5V. חבר את קליפ התנין השני לחוט בתצורה שמוצגת בתרשימים.

וודא כי הקצוות ה"אחרים "של הנגד הנפתח שלך וחוט המתיחה המוליך שלך מחוברים, חבר כעת חוט מגשר מתוך סיכה אנלוגית (בואו נשתמש ב- A0) למרכז שתי נקודות החיבור הללו.

לבסוף, הצמד LED עם נגד 1k לסיכה 9 של הארדואינו שלך.

שלב 6: תכנת את הארדואינו שלך

הערה: הרגע ראיתי שמשתמשי GitHub Non0Mad שיפרו את הקוד שלי! (תודה) נסה את הקוד הזה אם אתה מעדיף:

אם אתה מעדיף לנסות את זה שהכנתי, הפעל את המערכון המצורף "RespSensorTest.ino" על הארדואינו שלך.

היזהר שלא לגעת במתכת החשופה, הרם את שני קליפי התנין שלך ומתוח את הגומייה. צפה במנורת LED דוהה פנימה והחוצה תוך כדי מתיחה. פתח את הצג הסידורי שלך וצפה בשינוי המתח האנלוגי שלך. אם אינך מרוצה מהערכים הדועכים או מהמספרים שלך, תוכל לנסות מספר דברים:

1) נסה להחליף עוד ערך נגדי נפתח הדומה לערך האחרון בו השתמשת. האם זה עושה הבדל חיובי? (זו הדרך הטובה ביותר לעשות זאת)

2) אם כל מה שאתה באמת רוצה לעשות הוא להדליק את הנורית, נסה להתעסק עם משתנה scaleValue כדי לראות אם תוכל לייצר טווחים טובים יותר כך. (זו אולי הדרך הקלה ביותר לעשות זאת)

ברגע שאתה מספיק מרוצה מהמספרים שלך וזוהר ה- LED שלך, הגיע הזמן ליצור אב טיפוס לדגם ללבוש סביב החזה שלך! כבה את ה- Arduino שלך והשבת את הכוח ללוח הלחם לשלב הבא.

שלב 7: צור רצועת נשימה של אב טיפוס

הדרך המהירה ביותר להכין להקת אב טיפוס היא פשוט לגרש משהו ביחד עם סרט דביק. קח רצועת סרט דבק ארוך (בערך 30”-36” אמור לכסות את רובם, אך בסופו של דבר זהו רק היקף החזה שלך) וקפל אותו כך שהצדדים הדביקים יידבקו לעצמו. נקב חורים משני צדי רצועת הדבק שלך כך שהוא דומה לחגורה.

השתמש בברגים כדי להדק את הטרמינלים לתוך החורים המחוררים שיצרת לחיישן שלך, וחבר היטב את פיסת הדבק הארוכה שלך ללולאה שאתה עונד על חזהך. אתה רוצה לוודא ש"החגורה "שלך מתאימה למדי אליך או למקלעת השמש של הנבדק שלך, אך וודא שיש מספיק מקום לנשימות נכנסות למתיחת החבל.

לבסוף, חבר מחדש את קליפי התנין שלך וחבר כל אחד מהקופצים מקצה כבל המתיחה המוליך בחזרה למקומו בלוח הלחם. כעת אנו מוכנים לבדוק את אב הטיפוס!

שלב 8: בדוק את אב הטיפוס

הפעל את הארדואינו והפעל שוב את הסקיצה הקודמת. איך מתנהלים אותם ערכים אנלוגיים? האם אתה מקבל רזולוציה יפה של נתונים בנשימות שלך? האם לנורית יש שונות טובה של אור בזמן שאתה נושם פנימה והחוצה? אם לא, נסה להחליף את הנגד הנפתח שלך לערך סמוך כדי לראות אם הערכים שאתה קורא משתפרים.

כאשר התמקמת בנגד הנפתח האידיאלי, שמחה! המעגל שלך הושלם, הנשימה שלך נרשמת, והנורית תעקוב בשמחתך אחר נשימתך.

באופן אידיאלי אתה או מישהו אחר יתפור לך בסופו של דבר רצועה מבד סינטטי לא מוליך עם מעט מתיחה בתוכה, וחגורת טבעת D להידוק. (הוולקרו בסדר כמחבר אבל זה בלגן מוחלט עם בגדים וסוודרים לפעמים.) אתה יכול לתפור בבטחה את החוט המוליך לתוך הלהקה הזו, למעשה הטרמינלים העגולים נהדרים להדק על בד. למשהו קצת יותר קבוע מקליפים של תנין, אולי תרצו פשוט להלחים כמה חוטים ארוכי גדילים ארוכים מאוד לקצות מחברי הטרמינל ולחבר אותם למעגל שלכם.