Asosiy kamar nafas olish sensori: 8 qadam

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

Biosensing dunyosida nafas olishni o'lchashning ko'plab usullari mavjud. Burun atrofidagi haroratni o'lchash uchun termistordan foydalanish mumkin, lekin, ehtimol, siz burunga g'alati moslamani bog'lashni xohlamaysiz. Bundan tashqari, akselerometrni yuqoriga va pastga siljiy oladigan kamarga ulash mumkin, lekin, ehtimol, bu mavzu yotishi yoki boshqa harakatlanmasligi kerak. Bu asosiy, egiluvchan tasmali nafas olish sensori kamchiliklariga ega bo'lsa -da (signal javobi boshqa usullar kabi aniq emas), lekin agar sizning mavzuingiz o'ralgan va nafas olayotganda nima qilishni xohlasa yaxshi bo'ladi. o'lchanmoqda. Mana, ko'kragiga bog'lab qo'yadigan egiluvchan kamarning ichida yashash uchun mo'ljallangan asosiy nafas olish sensori misoli. Ko'krak qafasi kengayib, o'pkaga havo kirganda qisqarganda, cho'ziladigan rezina simning qarshiligi o'zgaradi. Yana bir nechta komponentlardan foydalanib, biz buni Arduino tomonidan jonli o'qiladigan analog signalga tarjima qilishimiz mumkin. Bu juda muhim va o'rganilishi oson bo'lgan kuchlanish bo'luvchi sxemasining sehrlari orqali amalga oshiriladi.

OGOHLANTIRISH: Ishni boshlashdan oldin, siz shuni bilishingiz kerakki, sinovdan o'tkazilmagan va beqaror biosensing uskunalarida har doim xavf mavjud! Iltimos, batareya quvvati manbai bilan ushbu sxemani sinab ko'ring va yarating- men sizga zarar bermasligingiz uchun ushbu sxemani qanday qilishni ko'rsataman, lekin men sodir bo'lishi mumkin bo'lgan baxtsiz hodisalar uchun javobgarlikni o'z zimmamga olmayman. Aqlli fikrni ishlating va ko'kragingizga biror narsa bog'lamasdan oldin har doim elektronni multimetr bilan sinab ko'ring.

1 -qadam: Sizga nima kerak

1) Analog kirishga ega bo'lgan har qanday mikrokontroller ishlaydi, lekin bu misolda men Arduino Uno -dan foydalanaman. Agar sizga kerak bo'lsa, uni Adafruit yoki Sparkfundan olishingiz mumkin.

2) Supero'tkazuvchilar rezina shnur. Bu ajoyib sim o'zgaruvchan qarshilik vazifasini bajaradi va u cho'zilgan yoki qo'yib yuborilganda qarshilik o'zgaradi. Adafruit yoki Robotshop-da mavjud, uzunliklari oldindan o'rnatilgan metall uchlari bor.

3) multimetr

4) LED

5) 1K qarshilik

6) pastga tushadigan rezistor (biz uning qiymatini keyinroq bilib olamiz!)

7) yopishqoq lenta

8) teshik yoki qaychi

9) o'tish simlari

10) non paneli

11) 2 ta alligator klipi

E'tibor bering, barcha biosensing uskunalarida bo'lgani kabi, agar sizning Arduino batareyalardan quvvat oladigan bo'lsa, bu loyiha eng xavfsiz hisoblanadi.

Loyihani bajarish uchun sizga kerak bo'lishi mumkin:

· Lehimlash temir va lehim

· Issiq yopishtiruvchi qurol

· Simlarni kesish

· Simlarni ajratuvchi

· Yordam qo'llari

· Vise, burishtiruvchi asbob yoki katta qisqich

· 2 yoki undan ko'p halqali kıvrım terminali

2 -qadam: simni kesib oling va o'tkazgich terminallarini ulang

Ushbu tajriba uchun siz har qanday uzunlikdagi 2 "-8" rezina simni ishlatishingiz mumkin bo'lsa-da, kauchukning qisqaroq uzunligi arzonroq va ishni bajarish uchun sizga katta miqdordagi mablag 'kerak emas. Agar siz uzun uzunlikdagi kauchuk sotib olgan bo'lsangiz, men 4 dyuymli uzunlikni kesishni maslahat beraman. Bu uzunlikni kesib oling va har ikki uchiga ham o'tkazgichli uchini biriktirishga tayyor bo'ling.

Terminal ulagichini oling, masalan, ulardan biri yuqorida ko'rsatilgan va o'tkazgichli kauchuk simning bir uchini terminal ulagichlarining uchiga joylashtiring va uchini mahkamlang. Buni amalga oshirish uchun siz simni ajratgichning uchini yoki vitse -ni ishlatishingiz mumkin, lekin kauchukni uzib yoki kesib olmaslik uchun terminalni qattiq siqib qo'yishdan ehtiyot bo'ling! Agar siz buni qila olsangiz va sim uzilib qolsa, boshqa terminal ulagichi bilan qayta urinib ko'ring. Bu muvaffaqiyatga erishish uchun sizda hali ko'p vaqt bo'lishi kerak. Agar u 2 dyuymdan qisqarsa, yangi 4 dyuymli uzunlik bilan qaytadan urinib ko'ring. Xavotir olmang, olasiz! Buni bir tomondan bajarganingizdan so'ng, ajoyib! Boshqa tomondan takrorlang. Endi ishingiz tugadi!

Endi sizda har bir uchida mos keladigan terminali bo'lgan Supero'tkazuvchilar rezina sim bor. Keling, bu simning diapazoni nima ekanligini multimetr bilan o'lchaymiz.

3 -qadam: Qarshilikni o'lchang

Multimetrning kadranini ohm belgisiga (Ω) aylantiring va multimetringizning qizil va qora uchlarini o'tkazgich simining har ikki tomoniga mahkamlang.

Agar siz hali multimetrdan qanday foydalanishni bilmasangiz, Lady Adaning ushbu qo'llanmasini yangilashingiz mumkin.

Siz o'lchaganingizda bu raqam biroz sakrab tushishi mumkin bo'lsa -da, bu raqamlar simning tinch holatda bo'lganida uning qarshiligi qanchalik katta ekanligi haqida tasavvur beradi. Eng yaxshi taxmin qilib, simning dam olish qarshiligini yozing, so'ngra uni eng yaqin 10 ga ko'paytiring (ya'ni: 239 = 240, 183 = 180).

Endi, bir qo'lingiz bilan multimetrli problarni joyiga to'g'rilashga ehtiyot bo'ling, simingizni sekin torting. Siz bu narsalarni faqat uzunligining 50% dan 70% gacha cho'zishingiz mumkin, shuning uchun juda qattiq tortmang! Multimetrdagi qarshilik qiymatlari qanday o'zgarganiga e'tibor bering. Bo'shating va qarshilikni minimal darajadan maksimal darajaga ko'tarilishini ko'rish uchun bu jarayonni bir necha marta takrorlang. Siz uni cho'zganingizda, qarshilik kuchayadi, chunki kauchukdagi zarralar bir -biridan uzoqlashadi. Quvvat bo'shatilgach, kauchuk orqaga buriladi, garchi asl uzunligiga qaytish uchun bir -ikki daqiqa kerak bo'lsa. Jismoniy cheklovlar tufayli bu cho'zilgan sim haqiqiy chiziqli sensor emas, shuning uchun u aniq aniq emas, lekin sensori qurilishida bu bilan ishlash usullari mavjud. Shnurni yana maksimal darajaga cho'zing va rezina simning har ikki tomonida multimetrli problarning har bir uchi joylashganda, qarshilik qiymatini yana 10 ga yaqin songa yaqinroq qilib yumaloqlang.

4 -qadam: Axel Benz formulasi

Nafas olish sensori sifatida cho'zilgan simning o'zgaruvchan qarshiligini ishlatish uchun biz oddiy kuchlanish bo'luvchi sxemasidan foydalanamiz. Agar siz kuchlanishni taqsimlash sxemalari haqida ko'proq bilmoqchi bo'lsangiz, bu asosan katta kuchlanishni kichik zanjirga aylantiradigan bir necha rezistorlar. Siz foydalanadigan rezistorlarning qiymatiga qarab, siz 5V ni Arduino-dan Analog Read uchun foydali bo'lgan tortish qarshiligi bilan katta yoki kichikroq qismlarga ajratishingiz mumkin. Agar siz kuchlanishni taqsimlash davrlari matematikasi haqida ko'proq bilmoqchi bo'lsangiz, Sparkfun -dagi ajoyib qo'llanmani ko'rib chiqing.

Biz bilamizki, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan birinchi rezistorning qiymati (cho'zish sensori) doimiy oqimda bo'ladi, lekin iloji boricha yaxshi va xilma-xil signal olish uchun pastga tushirish qarshiligi uchun to'g'ri qarshilik qiymatidan foydalanish kerak..

Boshlash uchun Axel Benz formulasidan foydalaning:

Pastga-pastga-qarshilik = kvadrat oyoqli (Rmin * Rmax)

Shunday qilib, agar sizning simingizning minimal qiymati 130 ohm va maksimal 240 ohm bo'lsa

Pastga tortiladigan qarshilik = kvadrat oyoqli (130*240)

Pastga tortiladigan qarshilik = kvadrat oyoq (31200)

Pastga tortiladigan qarshilik = 176.635217327

Shunday qilib, endi siz rezistorlar to'plamiga qarashingiz va "hozircha" eng yaxshi rezistoringiz nima ekanligini aniqlashingiz kerak. Agar sizda tasodifiy bit va boblar to'plami bo'lsa, bu rezistorli rangli tasma kalkulyatori siz uchun foydali bo'lishi mumkin. Bu rezistorni to'p bilan to'xtatish yaxshi bo'lishi mumkin, ehtimol sizda mukammal qarshilik yo'q. Siz sxemadan foydalanganda, uni baribir boshqasiga almashtirishga to'g'ri keladi, lekin bu sizga o'ynashni boshlash uchun ajoyib start beradi.

Nihoyat, men bu raqamni eng yaqin 10 ga ko'paytiraman.

Rezistorni pastga tushiring = 180 ohm

5 -qadam: elektron jadvalingizni tayyorlang

O'tish simlarini ishlatib, Arduino -ning 5v pinini non panelidagi elektr tarmog'iga ulang, so'ngra GND pinini taxtangizning er osti panjarasiga ulang.

Men Arduino -dan 5V chizishni yaxshi ko'raman, chunki bu analog pinlarga juda ko'p kuchlanish yuborishdan xavotirlanmasligingizni ta'minlaydi. Siz 3v3 kuchlanish pinidan ham foydalanishingiz mumkin, lekin men 5v dan foydalanishdan yaxshiroq signal olaman.

Pastga tushadigan rezistorni erga ulang.

Alligatorning ikkala qisqichini oling va ularni o'zgaruvchan qarshilik simining har ikki tomonidagi terminallarga mahkamlang. Alligator qisqichlarining bir uchini 5v temir yo'lga ulang. Boshqa alligator qisqichini diagrammada ko'rsatilgan konfiguratsiyadagi simga ulang.

O'zingizning qarshilik rezistoringizning "boshqa" uchlari va o'tkazgich simining ulanganligiga ishonch hosil qilib, analog pimdan (A0 dan foydalanamiz) o'tish simini ushbu ikkita ulanish nuqtasining o'rtasiga ulang.

Nihoyat, Arduino -ning 9 -piniga 1k rezistorli LED ulandi.

6 -qadam: Arduino -ni dasturlash

Eslatma: GitHub foydalanuvchilari Non0Mad mening kodimni yaxshilaganini ko'rdim! (Rahmat) Agar xohlasangiz, ushbu kodni sinab ko'ring:

Agar men tayyorlaganini sinab ko'rmoqchi bo'lsangiz, Arduino -da biriktirilgan "RespSensorTest.ino" eskizini ishga tushiring.

Ochiq metallga tegmaslik uchun ehtiyot bo'ling, ikkita alligator qisqichini oling va rezina tasmasini cho'zing. Siz cho'zilganingizda LEDning yonib -o'chishini kuzatib boring. Serial monitorni oching va analog kuchlanish o'zgarishini kuzatib boring. Agar siz raqamlarning yo'qolishidan norozi bo'lsangiz, siz bir nechta narsani sinab ko'rishingiz mumkin:

1) Siz ishlatgan oxirgi qiymatga o'xshash boshqa qarshilik qiymatini almashtirishga harakat qiling. Bu ijobiy farq qiladimi? (Bu buni qilishning eng yaxshi usuli)

2) Agar siz chindan ham LEDni yoqishni xohlasangiz, yaxshiroq diapazonlarni ishlab chiqarish mumkinmi yoki yo'qligini bilish uchun scaleValue o'zgaruvchisi bilan harakat qilib ko'ring. (Buni qilishning eng oson yo'li bo'lishi mumkin)

O'zingizning raqamlaringiz va LED yorug'likdan mamnun bo'lsangiz, ko'kragingizga taqiladigan modelni prototiplash vaqti keldi! Arduino -ni o'chiring va keyingi qadam uchun taxtadagi quvvatni o'chiring.

7 -qadam: Nafas olish prototipini yarating

Prototip tasmasini yasashning eng tezkor usuli - bu yopishqoq lenta bilan biror narsani birlashtirish. Uzoq lenta tasmasini oling (30-36 dyuym ko'pini qamrab olishi kerak, lekin oxir-oqibat bu ko'kragingiz atrofi) va uni yopishtiring, shuning uchun yopishqoq tomonlari o'ziga yopishib qoladi. Yopishqoq lentaning har ikki tomoniga teshik qiling, shunda u kamarga o'xshaydi.

Terminallarni sensori uchun qilingan teshiklarga mahkamlash uchun vintlardek ishlating va uzun tasmasini mahkam bog'lab, ko'kragingizga taqing. Siz "belbog'ingiz" sizning orangizga yoki ob'ektingizning quyosh pleksusiga juda mos kelishiga ishonch hosil qilishni xohlaysiz, lekin simni cho'zish uchun kiruvchi nafas olish uchun etarli joy borligiga ishonch hosil qiling.

Nihoyat, alligator qisqichlarini qayta ulang va o'tkazgichning uchidan har bir o'tish moslamasini non taxtasiga joylang. Endi biz prototipni sinab ko'rishga tayyormiz!

8 -qadam: Prototipni sinab ko'ring

Arduino -ni yoqing va oldingi eskizni ishga tushiring. Bu analog qiymatlar qanday ishlaydi? Siz nafasingiz bilan ma'lumotlarning yaxshi aniqligini olasizmi? Siz nafas olayotganingizda va chiqayotganda LEDda yaxshi yorug'lik farqi bormi? Agar shunday bo'lmasa, o'qiladigan qiymatlar yaxshilanadimi yoki yo'qligini bilish uchun pastga tushadigan rezistorni yaqin atrofdagi qiymatga almashtirishga harakat qiling.

Agar siz ideal tortishish qarshiligiga ega bo'lsangiz, xursand bo'ling! Sizning davringiz tugadi, sizning nafas olishingiz yozilmoqda va LED sizning nafasingizni quvonch bilan kuzatib boradi.

Ideal holda, siz yoki boshqa birov oxir-oqibat siz uchun o'tkazmaydigan sintetik matodan bir oz cho'zilgan tasma va mahkamlanadigan D-Ring kamarini tikasiz. (Velcro mahkamlagich sifatida yaxshi, lekin ba'zida kiyim -kechak va kozok bilan to'la tartibsizlik bo'ladi.) Siz bu tasmaga o'tkazgich simini bemalol tikib qo'yishingiz mumkin, aslida dumaloq terminallar matoga mahkamlanadi. Alligator qisqichlaridan ko'ra bir oz doimiyroq bo'lgan narsa uchun, terminal konnektorlarining uchiga bir nechta juda uzun simli simlarni lehimlab, ularni zanjirga ulashingiz mumkin.