Aqlli yostiq: 3 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Bu yo'riqnomada horlamaga sezgir aqlli yostiq yasash usullari tasvirlangan!

Aqlli yostiq tebranishga tayanadi va uxlayotgan odamga uxlab yotganida horlaganini ko'rsatadi. Odam boshini yostiqqa qo'yganda avtomatik ravishda ishlaydi.

Horlama - bu baxtsiz holat, chunki u nafaqat horlamoqda, balki uning atrofida uxlayotgan odamlarga ham ta'sir qiladi. Horlama AQShda ajralishning eng katta tibbiy sababi sifatida tan olingan. Bundan tashqari, uyqu apnesi ko'plab sog'liq muammolarini keltirib chiqarishi mumkin, shunda uxlayotgan odam horlamaga olib keladigan pozitsiyani tanlamaydi.

Bu yo'riqnomada biz tovushlarni aniqlaydigan va tahlil qiladigan tizimni quramiz. U horlama ovozini tahlil qilganda, u tebranish motorini yoqadi, shunda uxlab yotgan kishi uyg'onadi. Yotgan odam boshini yostiqdan ko'targanda, tebranish dvigateli to'xtaydi. Agar uxlab yotgan kishi uyqu holatini o'zgartirsa, ular horg'inlanishning oldini oladigan boshqa joyga joylashadilar.

1 -qadam: yostiq vazifalari:

• Yostiqda sensorli sensor bor, u kishi boshini yostiqqa qo'yganda avtomatik ravishda ishga tushadi va boshini ko'targanda bo'sh qoladi.
• Tizim horlamani yoki boshqa kakofonik tovushni aniqlaganda, uxlayotgan odamni uyg'otish uchun vibrator yoqiladi.
• Vibratsiyali ikkita foydalanuvchi rejimi: uzluksiz yoki pulsli. Tizim horlamadan aziyat chekadigan odamlar uchun foydalidir. Xavfsizlik nuqtai nazaridan, juda chuqur uyqudan aziyat chekadigan odamlar ham bu tizimdan foydalanishlari mumkin, chunki u eshik qo'ng'iroqlarini, qo'ng'iroq telefonlarini yoki chaqaloqlarning yig'layotganini aniqlay oladi.

Biz ushbu loyihani Silego SLG46620V CMIC, ovoz sensori, tebranish dvigateli, kuch sezuvchi qarshilik va ba'zi passiv komponentlar yordamida amalga oshirdik.

Mikrokontrollerdan foydalanmaslikka qaramay, ushbu dizayn komponentlarining umumiy soni juda kam. GreenPAK CMIC-lari arzon va kam quvvat iste'moli bo'lgani uchun, ular bu yechim uchun ideal komponent hisoblanadi. Ularning kichik o'lchamlari ularni ishlab chiqarish muammosiz yostiqqa osongina birlashtirishga imkon beradi.

Ovozni aniqlashga bog'liq bo'lgan loyihalarning aksariyati "noto'g'ri tetiklanish tezligi" ga ega, bu esa har xil sensorlar orasida xato bo'lishi mumkin. Ushbu loyiha bilan bog'liq sensorlar faqat tovush darajasini aniqlaydilar; ular tovush turini yoki uning kelib chiqish xususiyatini aniqlamaydilar. Binobarin, sensori aniqlay oladigan qarsak chalish, taqillatish yoki horlamaga aloqasi bo'lmagan boshqa shovqin kabi noto'g'ri tetik sabab bo'lishi mumkin.

Ushbu loyihada tizim noto'g'ri tetiklanish tezligiga olib keladigan qisqa tovushlarni e'tiborsiz qoldiradi, shuning uchun biz horg'in ovozi kabi tovush segmentini aniqlaydigan raqamli filtrni quramiz.

Horlamoq tovushini ifodalovchi 1 -rasmdagi grafik egri chizig'iga qarang.

Ko'rinib turibdiki, u ikki qismdan iborat bo'lib, ular takrorlanadigan va vaqt bilan bog'liq. Birinchi bo'limda horlama aniqlanadi; bu 0,5 dan 4 sekundgacha davom etadigan qisqa pulslar ketma -ketligi, so'ngra 0,4 dan 4 sekundgacha davom etadigan va fonda shovqin bo'lishi mumkin bo'lgan sukunat davri.

Shuning uchun, boshqa shovqinlarni filtrlash uchun, tizim 0,5 sekunddan ko'proq davom etadigan horlama segmentini aniqlab olishi va har qanday ovozli segmentga e'tibor bermasligi kerak. Tizimning barqaror ishlashini ta'minlash uchun horg'in segmentlarini hisoblaydigan, ketma -ket ikkita horlama segmenti aniqlangandan so'ng, signalni ishga tushirish uchun hisoblagich o'rnatilishi kerak.

Bunday holda, agar tovush 0,5 sekunddan ko'proq davom etsa ham, ma'lum vaqt ichida takrorlanmasa, tizim uni filtrlaydi. Shunday qilib, biz harakat, yo'tal yoki hatto qisqa shovqin signallari sabab bo'lishi mumkin bo'lgan tovushni filtrlashimiz mumkin.

2 -qadam: Amalga oshirish rejasi

Ushbu loyihaning dizayni ikki qismdan iborat; birinchi bo'lim tovushni aniqlash uchun javobgardir va uxlayotgan odamni ogohlantirish uchun horlama ovozini aniqlash uchun uni tahlil qiladi.

Ikkinchi bo'lim - sensorli sensor; u yostiqqa boshini qo'yganda tizimni avtomatik ravishda yoqish va uxlayotgan odam boshini yostiqdan ko'targanda tizimni o'chirish uchun javobgardir.

Aqlli yostiqni bitta GreenPAK konfiguratsiyali aralash signalli IC (CMIC) yordamida juda oson amalga oshirish mumkin.

GreenPAK chipining Smart yostiqni boshqarish uchun qanday dasturlashtirilganligini tushunish uchun siz barcha bosqichlardan o'tishingiz mumkin. Ammo, agar siz barcha ichki sxemalarni tushunmasdan, Smart yostiqni osongina yaratmoqchi bo'lsangiz, GreenPAK -ning tugallangan GreenPAK dizayn faylini ko'rish uchun bepul GreenPAK dasturini yuklab oling. Kompyuteringizni GreenPAK Development Kit -ga ulang va Smart yostiqni boshqarish uchun maxsus IC yaratish uchun dasturni bosing. IC yaratilgandan so'ng, siz keyingi bosqichni o'tkazib yuborishingiz mumkin. Keyingi bosqichda, sxemaning qanday ishlashini tushunishni istaganlar uchun, Smart Pillow GreenPAK dizayn faylidagi mantiq muhokama qilinadi.

U qanday ishlaydi?

Qachonki odam boshini yostiqqa qo'ysa, sensor sensori kontaktni faollashtirish va ovoz sensordan namunalar olishni boshlash uchun Matrix2 dan Matrix1 ga P10 orqali faollashtirish signalini yuboradi.

Tizim har 5 soniyada 5ms ichida ovoz sensori namunasini oladi. Shunday qilib, energiya iste'moli saqlanadi va qisqa ovozli pulslar filtrlanadi.

Agar biz 15 ta ketma -ket ovozli namunalarni aniqlasak (hech qanday namunalar o'rtasida hech qanday sukunat 400 millimetrdan ortiq davom etmaydi), ovoz doimiy deb xulosa chiqariladi. Bunday holda, tovush segmenti horlama segmenti hisoblanadi. Bu harakat 400ms dan ortiq va 6 sekunddan kam davom etadigan sukunatdan keyin takrorlanganda, olingan ovoz horlama deb hisoblanadi va uxlayotgan odam tebranish bilan ogohlantiriladi.

Dizayndagi pipedelay0 konfiguratsiyasining aniqligini oshirish uchun siz 2 dan ortiq horlama segmentlari uchun ogohlantirishni kechiktirishingiz mumkin, lekin bu javob vaqtini oshirishi mumkin. 6 sekundlik ramkani ham oshirish kerak.

3 -qadam: GreenPAK dizayni

Birinchi bo'lim: Horlamani aniqlash

Ovoz sensori chiqishi analog kirish sifatida sozlangan Pin6 ga ulanadi. Signal pimdan ACMP0 kirishiga etkaziladi. ACMP0 ning boshqa kirishi 300 mV mos yozuvlar sifatida tuzilgan.

ACMP0 chiqishi teskari bo'lib, keyin CNT/DLY0 ga ulanadi, u 400ms ga teng kechikish bilan ortib boruvchi kechikish sifatida o'rnatiladi. CNT0 chiqishi 400ms dan ortiq davom etganda yuqori bo'ladi. Uning chiqishi ko'tarilgan qirrali detektorga ulangan, u sukunatni aniqlagandan so'ng qisqa tiklanish pulsini hosil qiladi.

CNT5 va CNT6 tovush namunalarini olish uchun har 30msda 5ms davom etadigan vaqt eshigini ochish uchun javobgardir; 5ms davomida, agar ovozli signal aniqlansa, DFF0 chiqishi CNT9 hisoblagichiga puls beradi. Agar 400ms dan ortiq sukunatni aniqlash davom etsa, CNT9 sozlamalari tiklanadi va shu vaqtda ovoz namunalarini sanash qayta boshlanadi.

CNT9 chiqishi DFF2 ga ulangan, u horlama segmentini aniqlash uchun ishlatiladi. Horlama segmenti aniqlanganda, DFF2 chiqishi HI ga aylanadi va CNT2/Dly2 ni ishga tushiradi, u 6 soniyaga teng kechikish bilan "tushuvchi chekka kechikish" sifatida ishlaydi.

DFF2 400ms dan ortiq davom etadigan sukunatni aniqlagandan so'ng tiklanadi. Keyin u yana horlama segmentini aniqlay boshlaydi.

DFF2 chiqishi LUT1 orqali pin9 ga ulangan Pipedelay orqali o'tadi. Pin9 tebranish motoriga ulanadi.

Pipedelay chiqishi CNT2 (6 soniya) vaqt oralig'ida ikkita ketma -ket horlama segmentini aniqlaganida pastdan balandga o'tadi.

LUT3 quvurni tiklash uchun ishlatiladi, shuning uchun uxlayotgan odam boshini yostiqdan ko'tarsa, uning chiqishi past bo'ladi. Bunday holda, ikkita ketma -ket horlama segmentini aniqlashdan oldin, CNT2 vaqt darvozasi tugaydi.

Pin3 kirish sifatida sozlangan va "tebranish rejimi tugmasi" ga ulangan. Pin3dan keladigan signal DFF4 orqali o'tadi va DFF5 tebranish modelini ikkita naqshdan biriga moslashtiradi: mode1 va mode2. 1 -rejimda: horlama aniqlanganda, tebranish motoriga uzluksiz signal yuboriladi, ya'ni vosita uzluksiz ishlaydi.

Mode2 holatida: horlama aniqlanganda, tebranish dvigateli CNT6 chiqish vaqti bilan pulsatsiyalanadi.

Shunday qilib, DFF5 chiqishi yuqori bo'lganda, rejim1 faollashadi. U past bo'lsa (2 -rejim), DFF4 chiqishi yuqori bo'ladi va CNT6 chiqishi LUT1 orqali pin9da paydo bo'ladi.

Ovoz sensori sezuvchanligi modulda o'rnatilgan potansiyometr bilan boshqariladi. Sensor kerakli sezgirlikni olish uchun birinchi marta qo'lda ishga tushirilishi kerak.

PIN10 ACMP0 chiqishiga ulangan, u LEDga tashqi tomondan ulangan. Ovoz sensori sozlanganda, pin10 chiqishi juda past bo'lishi kerak, demak, tashqi LEDda top10ga ulangan miltillovchi yo'q. Shunday qilib, biz ovoz sensori jim holatda ishlab chiqaradigan kuchlanish 300 mV ACMP0 chegarasidan oshmasligiga kafolat bera olamiz.

Agar sizga tebranishdan tashqari boshqa signal kerak bo'lsa, siz signalni pin9 ga ulashingiz mumkin, shunda ovozli signal ham ishga tushadi.

Ikkinchi bo'lim: sensorli sensor

Biz qurgan sensorli sensorlar kuch sezuvchi rezistordan (FSR) foydalanadi. Quvvatni sezuvchi rezistorlar o'tkazgichli polimerdan iborat bo'lib, uning sirtiga kuch qo'llanilgandan so'ng qarshilikni oldindan ma'lum tarzda o'zgartiradi. Sensor plyonka matritsada to'xtatilgan elektr o'tkazuvchan va o'tkazmaydigan zarrachalardan iborat. Sensor plyonka yuzasiga kuch qo'llash zarrachalarning o'tkazuvchan elektrodlarga tegishiga olib keladi, bu esa plyonkaning qarshiligini o'zgartiradi. FSR har xil o'lcham va shakllarda keladi (doira va kvadrat).

Qarshilik bosimsiz 1 MΩ dan oshdi va bosim engildan og'irgacha o'zgarganda 100 kOm dan bir necha yuz Ohmgacha bo'lgan. Bizning loyihamizda FSR bosh sensorli sensor sifatida ishlatiladi va u yostiq ichida joylashgan. Odam boshining o'rtacha vazni 4,5 dan 5 kg gacha. Foydalanuvchi boshini yostiqqa qo'yganda, FSRga kuch qo'llaniladi va uning qarshiligi o'zgaradi. GPAK bu o'zgarishni aniqlaydi va tizim yoqiladi.

Rezistorli sensorni ulash usuli-bir uchini Quvvatga, ikkinchisini esa tortishish qarshiligiga erga ulash. Keyin qattiq tortishish qarshiligi va o'zgaruvchan FSR qarshiligi orasidagi nuqta 7 -rasmda ko'rsatilgandek GPAK (Pin12) analogli kirishiga ulanadi. ACMP1 ning boshqa kirishi 1200 mV mos yozuvlar sozlamasiga ulangan. Taqqoslash natijasi DFF6da saqlanadi. Bosh bilan teginish aniqlanganda, DFF2 chiqishi CI2/Dly2 ni faollashtirish uchun HI ga aylanadi, u 1,5 sekundga teng kechikish bilan "tushuvchi chekka kechikish" sifatida ishlashga sozlangan. Bunday holda, agar shpal yonma -yon harakat qilsa yoki o'girilsa va FSR 1,5 sekunddan kamroq uzilib qolsa, tizim hali ham faollashadi va hech qanday qayta o'rnatilmaydi. CNT7 va CNT8 quvvat sarfini kamaytirish uchun har 1 sekundda 50 mS uchun FSR va ACMP1 ni yoqish uchun ishlatiladi.

Xulosa

Ushbu loyihada biz uxlayotgan odamni tebranish orqali ogohlantirish uchun horlamani aniqlash uchun ishlatiladigan aqlli yostiq yasadik.

Yostiqdan foydalanganda tizimni avtomatik ravishda faollashtirish uchun biz FSR yordamida sensorli sensorni ham yaratdik. Yaxshilashning yana bir varianti katta o'lchamdagi yostiqlarni joylashtirish uchun FSR -ni parallel ravishda loyihalash bo'lishi mumkin. Soxta signallarning paydo bo'lishini kamaytirish uchun biz raqamli filtrlarni ham tayyorladik.