Instructables Life Arduino Biosensor

Life Arduino Biosensor

Stalo se vám někdy, že jste spadli a nemohli jste vstát? Pak Life Alert (nebo jeho řada konkurenčních zařízení) může být pro vás dobrou volbou! Tato zařízení jsou však drahá a předplatné stojí více než 400–500 USD ročně. Zařízení podobné lékařskému poplašnému systému Life Alert lze vyrobit jako přenosný biosenzor. Rozhodli jsme se investovat čas do tohoto biosenzoru, protože si myslíme, že je důležité, aby lidé v komunitě, zejména ti, kterým hrozí pády, byli v bezpečí. Přestože náš konkrétní prototyp není nositelný, lze jej snadno použít k detekci pádů a náhlých pohybů. Poté, co je detekován pohyb, dá zařízení uživateli příležitost stisknout tlačítko „Jsi v pořádku“ na dotykové obrazovce, než zazní poplach, čímž varuje blízkého pečovatele, že potřebuje pomoc.
Dodávky
V hardwarovém obvodu Life Arduino je devět komponent, které dohromady dosahují 107.90 $. Kromě těchto součástí obvodu jsou potřeba malé dráty k propojení různých částí dohromady. Pro vytvoření tohoto obvodu nejsou potřeba žádné další nástroje. Pro kódovací část je potřeba pouze software Arduino a Github.
Komponenty

• Poloviční prkénko (2.2″ x 3.4″) – 5.00 USD
• Piezo tlačítko – 1.50 $
• 2.8″ TFT dotykový štít pro Arduino s odporovou dotykovou obrazovkou – 34.95 $
• Držák 9V baterie – 3.97 $
• Arduino Uno Rev 3 – 23.00 $
• Senzor akcelerometru – 23.68 $
• Senzorový kabel Arduino – 10.83 $
• 9V baterie – 1.87 $
• Sada propojovacího drátu Breadboard – 3.10 $
• Celkové náklady: 107.90 $

https://www.youtube.com/watch?v=2zz9Rkwu6Z8&feature=youtu.be

Příprava

• Chcete-li vytvořit tento projekt, budete muset pracovat se softwarem Arduino, stáhnout si knihovny Arduino a nahrát kód z GitHubu.
• Chcete-li stáhnout software Arduino IDE, navštivte https://www.arduino.cc/en/main/software.
• Kód pro tento projekt lze stáhnout z https://github.com/ad1367/LifeArduino., jako LifeArduino.ino.

Bezpečnostní aspekty

Upozornění: Toto zařízení je stále ve vývoji a není schopno detekovat a hlásit všechny pády. Nepoužívejte toto zařízení jako jediný způsob monitorování pacienta s rizikem pádu.

• Neupravujte návrh obvodu, dokud neodpojíte napájecí kabel, abyste předešli riziku úrazu elektrickým proudem.
• Neprovozujte zařízení v blízkosti otevřené vody nebo na mokrých površích.
• Při připojování k externí baterii mějte na paměti, že součásti obvodu se mohou po delším nebo nesprávném používání začít zahřívat. Pokud zařízení nepoužíváte, doporučujeme jej odpojit od napájení.
• Akcelerometr používejte pouze pro snímání pádů; NE celý okruh. Použitá dotyková obrazovka TFT není navržena tak, aby vydržela nárazy a mohla by se rozbít.

Tipy a triky

Tipy pro odstraňování problémů

• Pokud máte pocit, že jste vše zapojili správně, ale váš přijímaný signál je nepředvídatelný, zkuste utáhnout spojení mezi kabelem Bitalino a akcelerometrem.
• Někdy zde nedokonalé spojení, i když není viditelné okem, vyústí v nesmyslný signál.
• Vzhledem k vysoké úrovni šumu na pozadí z akcelerometru může být lákavé přidat dolní propust
• filtr, aby byl signál čistší. Zjistili jsme však, že přidání LPF výrazně snižuje velikost signálu, přímo úměrně zvolené frekvenci.
• Zkontrolujte verzi své dotykové obrazovky TFT a ujistěte se, že byla do Arduina nahrána správná knihovna.
• Pokud váš dotykový displej zpočátku nefunguje, ujistěte se, že všechny kolíky byly připojeny ke správným místům na Arduinu.
• Pokud váš dotykový displej stále nefunguje s kódem, zkuste použít základní example kód z Arduina, najdete zde.

Další možnosti

Pokud je dotyková obrazovka příliš drahá, objemná nebo je obtížné ji zapojit, lze ji nahradit jinou komponentou, například modulem Bluetooth, s upraveným kódem, takže pád vyzve modul Bluetooth k odbavení namísto dotykové obrazovky.

Pochopení akcelerometru

Bitalino používá kapacitní akcelerometr. Pojďme si to rozebrat, abychom přesně pochopili, s čím pracujeme. Kapacitní znamená, že se spoléhá na změnu kapacity z pohybu. Kapacita je schopnost součástky ukládat elektrický náboj a zvyšuje se buď s velikostí kondenzátoru, nebo s blízkostí dvou desek kondenzátoru. Kapacitní akcelerometr vyžaduje pokroktage blízkosti dvou desek pomocí hmoty; když zrychlení přesune hmotu nahoru nebo dolů, přitáhne desku kondenzátoru buď dále nebo blíže k druhé desce, a tato změna kapacity vytvoří signál, který lze převést na zrychlení.

Zapojení obvodu

Fritzingův diagram ukazuje, jak by měly být různé části Life Arduino propojeny. Následujících 12 kroků vám ukáže, jak tento obvod zapojit.

Obvod Část 1 – Umístění piezo tlačítka

• Poté, co bylo piezo tlačítko pevně připevněno na prkénko, připojte horní kolík (v řadě 12) k zemi.
• Dále připojte spodní kolík piezo (v řadě 16) k digitálnímu kolíku 7 na Arduinu.

Obvod 3. část – Nalezení kolíků stínění

• Dalším krokem je najít sedm pinů, které je třeba propojit z Arduina na TFT obrazovku. Je třeba připojit digitální piny 8-13 a napájení 5V.
• Tip: Vzhledem k tomu, že obrazovka je štít, což znamená, že se může připojit přímo k horní části Arduina, může být užitečné převrátit štít a najít tyto kolíky.

Zapojení kolíků štítu

• Dalším krokem je zapojit kolíky stínění pomocí propojovacích vodičů na prkénko. Zásuvkový konec adaptéru (s otvorem) by měl být připojen ke kolíkům na zadní straně obrazovky TFT umístěným v kroku 3. Poté by mělo být šest digitálních kolíkových drátů připojeno k odpovídajícím kolíkům (8-13).
• Tip: Je užitečné použít různé barvy vodičů, abyste se ujistili, že každý vodič je připojen ke správnému kolíku.

Zapojení 5V/GND na Arduinu

• Dalším krokem je přidání vodiče k 5V a GND pinům na Arduinu, abychom mohli připojit napájení a uzemnění k prkénku.
• Tip: I když lze použít jakoukoli barvu vodiče, důsledné používání červeného vodiče pro napájení a černého vodiče pro uzemnění může později pomoci při odstraňování problémů s obvodem.

Zapojení 5V/GND na Breadboard

• Nyní byste měli přidat napájení do prkénka tak, že červený vodič připojený v předchozím kroku přivedete k červenému (+) proužku na desce. Drát může jít kdekoli ve svislém pruhu. Opakujte s černým vodičem pro přidání uzemnění k desce pomocí černého (-) proužku.

Zapojení 5V kolíku obrazovky k desce

• Nyní, když je prkénko na krájení napájeno, lze poslední vodič z obrazovky TFT připojit k červenému (+) proužku na prkénku.

Připojení snímače ACC

• Dalším krokem je připojení senzoru akcelerometru ke kabelu BITalino, jak je znázorněno.

Kabeláž BITalino

• Z akcelerometru BITalino přicházejí tři vodiče, které je třeba připojit k obvodu. Červený vodič by měl být připojen k červenému (+) proužku na prkénku a černý vodič by měl být připojen k černému (-) proužku. Fialový vodič by měl být připojen k Arduinu v analogovém pinu A0.

Vložení baterie do držáku

• Dalším krokem je jednoduše vložit 9V baterii do držáku baterie, jak je znázorněno.

Připojení baterie k obvodu

• Poté vložte víko na držák baterie, abyste se ujistili, že baterie pevně drží na svém místě. Poté připojte baterii ke vstupu napájení na Arduinu, jak je znázorněno.

Připojení k počítači

• Abyste mohli nahrát kód do obvodu, musíte pro připojení Arduina k počítači použít USB kabel.

Nahrávání kódu

Chcete-li nahrát kód do svého krásného nového obvodu, nejprve se ujistěte, že vaše USB správně připojuje počítač k desce Arduino.

1. Otevřete aplikaci Arduino a vymažte veškerý text.
2. Chcete-li se připojit k desce Arduino, přejděte na Nástroje > Port a vyberte dostupný port
3. Navštivte GitHub, zkopírujte kód a vložte jej do aplikace Arduino.
4. Aby váš kód fungoval, budete muset „zahrnout“ knihovnu dotykové obrazovky. Chcete-li to provést, přejděte do nabídky Nástroje > Spravovat knihovny a vyhledejte knihovnu Adafruit GFX Library. Najeďte na něj myší a klikněte na tlačítko instalace, které se objeví, a budete připraveni začít.
5. Nakonec klikněte na šipku Nahrát na modrém panelu nástrojů a sledujte, jak se kouzlo děje!

Dokončený život obvodu Arduino

• Po správném nahrání kódu odpojte USB kabel, abyste si mohli vzít Life Arduino s sebou. V tomto okamžiku je okruh kompletní!

Schéma obvodu

• Toto schéma zapojení vytvořené v EAGLE ukazuje hardwarové zapojení našeho systému Life Arduino. Mikroprocesor Arduino Uno se používá k napájení, uzemnění a připojení 2.8″ TFT dotykové obrazovky (digitální piny 8-13), piezoreproduktoru (pin 7) a akcelerometru BITalino (pin A0).

Okruh a kód – Spolupráce

• Jakmile je obvod vytvořen a kód je vyvinut, systém začne spolupracovat. To zahrnuje měření velkých změn (v důsledku pádu) akcelerometrem. Pokud akcelerometr detekuje velkou změnu, dotyková obrazovka oznámí „Are You Okay“ a nabídne uživateli tlačítko, které může stisknout.

Uživatelský vstup

• Pokud uživatel stiskne tlačítko, obrazovka zezelená a řekne „Ano“, takže systém ví, že je uživatel v pořádku. Pokud uživatel nestiskne tlačítko, což naznačuje, že může dojít k pádu, pak piezoreproduktor vydá zvuk.

Další nápady

• Chcete-li rozšířit možnosti Life Arduino, doporučujeme přidat bluetooth modul místo piezoreproduktoru. Pokud tak učiníte, můžete kód upravit tak, že když padnoucí osoba nereaguje na výzvu na dotykové obrazovce, přes její zařízení bluetooth bude odesláno upozornění určenému správci, který ji pak může přijít zkontrolovat.

Dokumenty / zdroje

Instructables Life Arduino Biosensor [pdfPokyny Life Arduino Biosensor, Arduino Biosensor, Biosensor

Reference

• Uživatelská příručka