Биосенсор Life Arduino: 22 шага

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Вы когда-нибудь падали и не могли встать? Что ж, тогда Life Alert (или множество устройств-конкурентов) может быть для вас хорошим вариантом! Однако эти устройства дороги, подписка стоит от 400 до 500 долларов в год. Что ж, устройство, подобное системе медицинской сигнализации Life Alert, можно сделать как портативный биосенсор. Мы решили потратить время на этот биосенсор, потому что считаем важным, чтобы люди в сообществе, особенно те, кто подвержен риску падений, были в безопасности.

Хотя наш конкретный прототип нельзя носить, его легко использовать для обнаружения падений и резких движений. После обнаружения движения устройство даст пользователю возможность нажать кнопку «Вы в порядке» на сенсорном экране, прежде чем подавать звуковой сигнал, предупреждая ближайшего опекуна о необходимости помощи.

Запасы

В аппаратной схеме Life Arduino девять компонентов, общая стоимость которых составляет 107,90 долларов. В дополнение к этим компонентам схемы необходимы небольшие провода, чтобы соединить различные части вместе. Никаких других инструментов для создания этой схемы не требуется. Для кодирования необходимы только программное обеспечение Arduino и Github.

Компоненты:

Макет половинного размера (2,2 "x 3,4") - 5,00 долларов США

Пьезо-кнопка - 1,50 доллара

2,8-дюймовый сенсорный экран TFT для Arduino с резистивным сенсорным экраном - 34,95 доллара США

Держатель батареи 9 В - 3,97 доллара

Arduino Uno Rev 3 - 23 доллара США

Датчик акселерометра - $ 23,68

Кабель датчика Arduino - 10,83 доллара США.

Батарея 9 В - 1,87 доллара

Комплект соединительных проводов макетной платы - 3,10 доллара США

Общая стоимость: 107,90 $

Шаг 1: подготовка

Чтобы создать этот проект, вам нужно будет работать с программным обеспечением Arduino, загрузить библиотеки Arduino и загрузить код с GitHub.

Чтобы загрузить программное обеспечение Arduino IDE, посетите

Код этого проекта можно загрузить с https://github.com/ad1367/LifeArduino., Как LifeArduino.ino.

Соображения безопасности

Отказ от ответственности: это устройство все еще находится в разработке и не способно обнаруживать и сообщать обо всех падениях. Не используйте это устройство как единственный способ наблюдения за пациентом с риском падения.

• Не изменяйте конструкцию схемы, пока кабель питания не будет отключен, чтобы избежать риска поражения электрическим током.
• Не используйте устройство вблизи открытой воды или на влажных поверхностях.
• При подключении к внешней батарее помните, что компоненты схемы могут начать нагреваться после продолжительного или неправильного использования. Рекомендуется отключать питание, когда устройство не используется.
• Используйте акселерометр только для определения падения; НЕ вся схема. Используемый сенсорный экран TFT не рассчитан на удары и может разбиться.

Шаг 2: Советы и хитрости

Советы по устранению неполадок:

Если вы чувствуете, что подключили все правильно, но полученный сигнал непредсказуем, попробуйте затянуть соединение между шнуром Bitalino и акселерометром. Иногда несовершенное соединение здесь, хотя и не видно на глаз, приводит к бессмысленному сигналу

Из-за высокого уровня фонового шума от акселерометра может возникнуть соблазн добавить фильтр нижних частот, чтобы сделать сигнал чище. Однако мы обнаружили, что добавление ФНЧ значительно снижает амплитуду сигнала прямо пропорционально выбранной частоте

Проверьте версию своего сенсорного экрана TFT, чтобы убедиться, что в Arduino загружена правильная библиотека

Если ваш сенсорный экран сначала не работает, убедитесь, что все контакты были прикреплены к нужным точкам на Arduino

Если ваш сенсорный экран по-прежнему не работает с кодом, попробуйте использовать базовый пример кода от Arduino, который можно найти здесь

Дополнительные опции:

Если сенсорный экран слишком дорогой, громоздкий или сложный для подключения, его можно заменить другим компонентом, например модулем Bluetooth, с измененным кодом, чтобы при падении модуль Bluetooth запрашивал регистрацию, а не сенсорный экран.

Шаг 3: понимание акселерометра

В Bitalino используется емкостной акселерометр. Давайте разберемся с этим, чтобы мы могли точно понять, с чем мы работаем.

Capacitive означает, что он зависит от изменения емкости в результате движения. Емкость - это способность компонента накапливать электрический заряд, и она увеличивается либо с размером конденсатора, либо с увеличением близости двух пластин конденсатора.

Емкостной акселерометр использует близость двух пластин с помощью массы; когда ускорение перемещает массу вверх или вниз, оно подтягивает пластину конденсатора либо дальше, либо ближе к другой пластине, и это изменение емкости создает сигнал, который можно преобразовать в ускорение.

Шаг 4: Схема подключения

Диаграмма Фритцинга показывает, как разные части Life Arduino должны быть соединены вместе. Следующие 12 шагов покажут вам, как подключить эту схему.

Шаг 5: Схема, часть 1 - Размещение пьезокнопки

Первым шагом построения схемы является установка пьезокнопки на макетной плате. Пьезокнопка имеет два штифта, которые должны быть надежно прикреплены к плате. Обязательно запомните, к каким рядам прикреплены булавки (я использовал строки 12 и 16).

Шаг 6: Схема, часть 2 - Подключение пьезокнопки

После того, как кнопка Piezo надежно закреплена на макетной плате, подсоедините верхний штырь (в ряду 12) к земле.

Затем подключите нижний вывод пьезо (в ряду 16) к цифровому выводу 7 на Arduino.

Шаг 7: Схема, часть 3 - Поиск контактов щита

Следующий шаг - найти семь контактов, которые необходимо подключить от Arduino к TFT-экрану. Цифровые контакты 8-13 и питание 5V необходимо подключить.

Совет: поскольку экран представляет собой экран, то есть он может подключаться непосредственно к верхней части Arduino, может быть полезно перевернуть экран и найти эти контакты.

Шаг 8: Схема, часть 4 - Подключение контактов экрана

Следующим шагом является подключение контактов экрана с помощью перемычек на макетной плате. Гнездовой конец адаптера (с отверстием) должен быть прикреплен к контактам на задней стороне экрана TFT, расположенным на шаге 3. Затем шесть цифровых штыревых проводов должны быть подключены к соответствующим контактам (8-13).

Совет: полезно использовать провода разного цвета, чтобы каждый провод подключался к правильному контакту.

Шаг 9: Схема Шаг 5 - Подключение 5V / GND к Arduino

Следующим шагом является добавление провода к контактам 5V и GND на Arduino, чтобы мы могли подключить питание и землю к макетной плате.

Совет: хотя можно использовать провод любого цвета, постоянное использование красного провода для питания и черного провода для заземления может помочь в устранении неисправностей в цепи позже.

Шаг 10: Схема Шаг 6 - Подключение 5V / GND на макетной плате

Теперь вы должны добавить питание к макетной плате, подведя красный провод, подключенный на предыдущем шаге, к красной (+) полосе на плате. Проволока может проходить в любом месте вертикальной полосы. Повторите то же самое с черным проводом, чтобы добавить заземление к плате, используя черную (-) полоску.

Шаг 11: Схема Шаг 7 - Подключение вывода экрана 5 В к плате

Теперь, когда на макетную плату подается питание, последний провод от TFT-экрана можно подключить к красной (+) полосе на макетной плате.

Шаг 12: Схема Шаг 8 - Подключение датчика ACC

Следующим шагом является подключение датчика акселерометра кабелем BITalino, как показано на рисунке.

Шаг 13: Схема Шаг 9 - Подключение кабеля BITalino

От акселерометра BITalino идут три провода, которые необходимо подключить к цепи. Красный провод должен быть подключен к красной (+) полосе на макетной плате, а черный провод - к черной (-) полосе. Фиолетовый провод должен быть подключен к Arduino через аналоговый вывод A0.

Шаг 14: Схема Шаг 10 - Установка батареи в держатель

Следующим шагом будет просто вставить батарею 9 В в держатель батареи, как показано.

Шаг 15: Схема Шаг 11 - Присоединение аккумуляторной батареи к цепи

Затем установите крышку на держатель батареи, чтобы убедиться, что батарея плотно удерживается на месте. Затем подключите батарейный блок к входу питания на Arduino, как показано.

Шаг 16: Схема Шаг 12 - Подключение к компьютеру

Чтобы загрузить код в схему, вы должны использовать USB-шнур для подключения Arduino к компьютеру.

Шаг 17: загрузка кода

Чтобы загрузить код в вашу новую красивую схему, сначала убедитесь, что ваш USB правильно соединяет ваш компьютер с платой Arduino.

1. Откройте приложение Arduino и удалите весь текст.
2. Чтобы подключиться к плате Arduino, перейдите в Инструменты> Порт и выберите доступный порт.
3. Посетите GitHub, скопируйте код и вставьте его в свое приложение Arduino.
4. Вам нужно будет «включить» библиотеку сенсорного экрана, чтобы ваш код заработал. Для этого перейдите в Инструменты> Управление библиотеками и найдите библиотеку Adafruit GFX. Наведите указатель мыши на него и нажмите всплывающую кнопку установки, и вы будете готовы начать.
5. Наконец, нажмите стрелку «Загрузить» на синей панели инструментов и наблюдайте, как происходит волшебство!

Шаг 18: завершенная жизнь схемы Arduino

После правильной загрузки кода отключите USB-кабель, чтобы взять Life Arduino с собой. На этом схема завершена!

Шаг 19: Принципиальная схема

Эта принципиальная схема, созданная в EAGLE, показывает аппаратную разводку нашей системы Life Arduino. Микропроцессор Arduino Uno используется для питания, заземления и подключения 2,8-дюймового сенсорного TFT-экрана (цифровые контакты 8-13), пьезодинамика (контакт 7) и акселерометра BITalino (контакт A0).

Шаг 20: Схема и код - работа вместе

После создания схемы и разработки кода система начинает работать вместе. Это включает в себя измерение акселерометром значительных изменений (из-за падения). Если акселерометр обнаруживает большое изменение, на сенсорном экране отображается сообщение «Все в порядке» и пользователю предоставляется кнопка для нажатия.

Шаг 21: пользовательский ввод

Если пользователь нажимает кнопку, экран становится зеленым и говорит «Да», чтобы система знала, что с пользователем все в порядке. Если пользователь не нажимает кнопку, что указывает на возможное падение, пьезодинамик издает звук.

Шаг 22: Дальнейшие идеи

Чтобы расширить возможности Life Arduino, мы предлагаем добавить модуль bluetooth вместо пьезодинамика. Если вы это сделаете, вы можете изменить код, чтобы, когда человек, который упал, не реагировал на подсказку сенсорного экрана, через его устройство Bluetooth отправлялось уведомление назначенному ему опекуну, который затем мог прийти и проверить его.