Sensori i frymëmarrjes së rripit bazë: 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:28

Në botën e biosensing, ka shumë mënyra për të matur frymëmarrjen. Dikush mund të përdorë një termistor për të matur temperaturën rreth vrimës së hundës, por përsëri ndoshta ju nuk doni një pajisje të çuditshme të lidhur me hundën tuaj. Dikush gjithashtu mund të lidhë një akselerometër në një rrip që lëviz lart e poshtë, por subjekti ndoshta duhet të jetë i shtrirë ose të mos lëvizë ndryshe. Ndërsa ky sensor bazë i frymëmarrjes me brez fleksibël ka të metat e tij (përgjigjja e sinjalit nuk është aq e saktë sa metodat e tjera), është mirë nëse subjekti juaj thjesht dëshiron të mbërthehet dhe të bëjë gjithçka që ata duan të bëjnë gjatë frymës së tyre po matet. Këtu është një shembull i një sensori bazë të frymëmarrjes, i cili ka për qëllim të jetojë brenda një rripi fleksibël që ju e lidhni rreth gjoksit. Kur gjoksi në fjalë zgjerohet dhe kontraktohet përmes frymëmarrjes së ajrit në mushkëri, rezistenca e një pjese të përfshirë të kordonit të gomës që shtrihet ndryshon. Duke përdorur vetëm disa përbërës të tjerë, ne mund ta përkthejmë këtë në një sinjal analog të lexuar drejtpërdrejt nga Arduino juaj. Kjo bëhet përmes magjisë së qarkut ndarës të tensionit shumë thelbësor dhe të lehtë për tu mësuar.

KUJDES: Para se të fillojmë, duhet të dini se pajisjet e pa testuara dhe të paqëndrueshme të biosensingut përmbajnë gjithmonë një rrezik rreziku! Ju lutemi testoni dhe krijoni këtë qark me një burim të energjisë së baterisë- Unë do të bëj gjithçka për t'ju treguar se si ta bëni këtë qark për t'u siguruar që nuk do të dëmtoheni, por nuk marr asnjë përgjegjësi për aksidentet që mund të ndodhin. Përdorni sensin e shëndoshë dhe gjithmonë testoni qarkun tuaj me një multimetër para se të vendosni ndonjë gjë në gjoksin tuaj.

Hapi 1: ÇFAR DUHET T DUHET

1) Çdo mikrokontrollues me një hyrje analoge do të funksionojë, por në këtë shembull unë do të përdor një Arduino Uno. Nëse keni nevojë për një të tillë, mund ta merrni nga Adafruit ose Sparkfun.

2) Kordoni gome përçues. Ky kordon mahnitës do të veprojë si një rezistencë e ndryshueshme dhe do të ndryshojë në rezistencë ndërsa shtrihet ose lëshohet. E disponueshme nga Adafruit, ose Robotshop ka një larmi të bukur gjatesish me mbaresa metalike të ngjitura paraprakisht

3) Një multimetër

4) Një LED

5) Një rezistencë 1K

6) Një rezistencë tërheqëse (ne do të kuptojmë se cila është vlera e kësaj më vonë!)

7) Shirit ngjitës

8) Një grusht vrimë ose palë gërshërë

9) Telat e kërcyesit

10) Një dërrasë buke

11) 2 kapëse aligatori

Ju lutemi vini re se si me të gjitha pajisjet e biosensing, ky projekt është më i sigurti nëse Arduino juaj është mundësuar nga bateritë.

Për të përfunduar këtë projekt mund t'ju duhet gjithashtu:

· Hekur saldimi dhe saldimi

· Armë me zam të nxehtë

· Prerje teli

· Zhveshës me tela

· Duart ndihmëse

· Viç, mjet i ngushtë, ose një palë e madhe pincë

· 2 ose më shumë Terminalet Crimp Ringed

Hapi 2: Pritini kordonin dhe lidhni terminalet përçues

Ndërsa mund të përdorni çdo gjatësi të kordonit të gomës nga 2 "-8" për këtë eksperiment, gjatësitë më të shkurtra të gomës janë më të lira dhe në fakt nuk keni nevojë për një sasi super të madhe për të kryer punën. Nëse keni blerë një gjatësi të gjatë prej gome, atëherë unë do të rekomandoja prerjen e një gjatësi 4 ". Pritini këtë gjatësi dhe përgatituni të lidhni një përfundim përçues në të dy skajet.

Merrni një lidhës terminal, siç është njëri prej tyre i paraqitur më sipër, dhe ngjitni një fund të kordonit të gomës përçuese brenda fundit të njërit prej lidhësve tuaj të terminalit dhe shtrëngoni fundin së bashku. Ju mund të përdorni ose një ves ose skajet e shiritave tuaj të telit për ta bërë këtë, por kini kujdes që të mos e shtypni terminalin shumë fort, në mënyrë që të mos kapni ose prisni gomën tuaj! Nëse e arrini ta bëni këtë, dhe kordoni ndërpritet, thjesht provoni përsëri me një lidhës tjetër terminal. Ju ende duhet të keni shumë gjatësi për të arritur këtë arritje. Nëse bëhet më e shkurtër se 2 ", ndoshta duhet të provoni përsëri me një gjatësi të re 4". Mos u shqetëso, do ta marrësh! Pasi ta keni arritur këtë në njërën anë, shkëlqyeshëm! Përsëriteni në anën tjetër. Tani keni mbaruar!

Tani keni një kordon gome përçues me një terminal të përshtatshëm në secilin skaj. Le të masim se cilat janë diapazonet e këtij kordoni me një multimetër.

Hapi 3: Matni Rezistencën tuaj

Kthejeni numrin e multimetrit tuaj në simbolin ohm (Ω) dhe ngjitni skajet e kuqe dhe të zezë të multimetrit tuaj në të dyja anët e kordonit tuaj përçues.

Nëse nuk jeni ende të sigurt se si ta përdorni multimetrin tuaj, mund të freskoheni me këtë mësim nga Lady Ada.

Edhe pse numri mund të rrotullohet pak ndërsa e matni, këta numra ju japin një ide se sa është rezistenca e kordonit kur është në qetësi. Duke marrë mendimin tuaj më të mirë, shkruani rezistencën e qetësimit të qetësisë në qetësi, pastaj rrumbullakoseni atë në shumëfishin më të afërt të 10. (p.sh.: 239 = 240, 183 = 180)

Tani, duke qenë të kujdesshëm për të rregulluar sondat e multimetrit në vend me njërën dorë, përdorni dorën tjetër për ta tërhequr butësisht kordonin. Ju mund ta zgjasni këtë gjë vetëm derisa të jetë rreth 50% -70% e gjatësisë së tij origjinale, kështu që mos e tërhiqni shumë! Vëzhgoni sesi kanë ndryshuar vlerat e rezistencës në multimetrin tuaj. Lëreni dhe përsëriteni këtë proces disa herë për të parë që rezistenca të shkojë nga minimumi në maksimum. Ndërsa e shtrini, rezistenca rritet sepse grimcat në gome zhvendosen më larg. Sapo të lirohet forca, goma do të tkurret përsëri, megjithëse duhen një ose dy minuta për t'u kthyer në gjatësinë e saj origjinale. Për shkak të këtyre kufizimeve fizike, ky kordon i shtrirë nuk është një sensor linear i vërtetë, kështu që nuk është jashtëzakonisht i saktë, por ka mënyra për të punuar me këtë në ndërtimin e sensorit tuaj. Shtrijeni kordonin edhe një herë në maksimumin e tij dhe me secilin fund të sondave të multimetrit në vend në të dyja anët e kordonit tuaj të gomës, shënoni vlerën e rezistencës, të rrumbullakosur edhe një herë në shumëfishin më të afërt të 10.

Hapi 4: Formula Axel Benz

Ne do të përdorim një qark të thjeshtë të ndarjes së tensionit në mënyrë që të përdorim rezistencën e ndryshueshme të kordonit të shtrirjes si një sensor frymëmarrjeje. Nëse dëshironi të dini më shumë rreth qarqeve të ndarjes së tensionit, në thelb janë disa rezistorë në seri që kthejnë një tension të madh në një më të vogël. Në varësi të vlerave të rezistencave që përdorni, mund të copëtoni 5V-në tuaj nga Arduino në pjesë më të mëdha ose më të vogla të vetes me një rezistencë tërheqëse, e cila është e dobishme për Leximin Analog. Nëse dëshironi të mësoni më shumë rreth matematikës pas qarqeve të ndarjes së tensionit, hidhini një sy udhëzimit të shkëlqyer në Sparkfun.

Ndërsa ne e dimë se vlera e rezistencës së parë në qark (sensori i shtrirjes) do të jetë në fluks të vazhdueshëm, ne duhet të përdorim një vlerë të duhur të rezistencës për rezistencën tërheqëse në mënyrë që të marrim një sinjal sa më të mirë dhe të larmishëm. Me

Për të filluar, përdorni formulën Axel Benz:

Rezistor tërheqës-poshtë = katror (Rmin * Rmax)

Pra, nëse vlera minimale e kordonit tuaj të shtrirjes është 130ohms, dhe maksimumi është 240ohms

Rezistencë tërheqëse = katror (130*240)

Rezistencë tërheqëse = katror (31200)

Rezistencë Tërheqëse = 176.635217327

Pra, tani ju duhet të shikoni koleksionin tuaj të rezistencës dhe të kuptoni se cili është rezistenca juaj më e mirë "tani për tani". Nëse keni vetëm një koleksion të copave dhe bobave të rastit, ky kalkulator i brezit të ngjyrave të rezistencës mund të jetë i dobishëm për ju. Parkimi i këtij rezistori mund të jetë në rregull, ju ndoshta nuk keni rezistencën e përsosur në dorë. Ndërsa jeni duke përdorur qarkun, mund të zbuloni se gjithsesi duhet ta ndërroni me një tjetër, por kjo do t'ju japë një fillim të shkëlqyeshëm për të filluar të luani.

Së fundi, unë e rrumbullakos numrin në shumëfishin më të afërt të 10.

Tërheq rezistencën poshtë = 180ohms

Hapi 5: Përgatitni tabelën tuaj të bukës

Duke përdorur tela kërcyes, lidhni pinin 5v të Arduino me hekurudhën tuaj të energjisë në tabelën tuaj të bukës dhe më pas lidhni një kunj GND në shinën tokësore të bordit tuaj të bukës.

Më pëlqen të tërheq 5V nga Arduino sepse kjo siguron që ju të mos shqetësoheni për dërgimin e shumë tensionit në kunjat analoge. Ju gjithashtu mund të përdorni pinin e tensionit 3v3, por zbuloj se marr një sinjal më të mirë nga përdorimi i 5v.

Lidhni rezistencën tuaj tërheqëse me tokën.

Merrni të dy kapëset e aligatorit tuaj dhe kapini ato në terminalet në të dy anët e kordonit tuaj elastik me rezistencë të ndryshueshme. Bashkangjitni një skaj të këtyre kapëseve të aligatorit në shinën 5v. Lidhni kapësin tjetër të aligatorit me një tel në konfigurimin e treguar në diagramet.

Duke u siguruar që skajet "e tjera" të rezistencës tuaj tërheqëse dhe kordoni juaj shtrirës të jenë të lidhur, tani lidhni një tel kërcyes nga një kunj analog (le të përdorim A0) në qendër të këtyre dy pikave lidhëse.

Së fundi, bashkëngjitni një LED me një rezistencë 1k në kunjin 9 të Arduino -s tuaj.

Hapi 6: Programoni Arduino -n tuaj

Shënim: Sapo pashë që përdoruesit e GitHub Non0Mad është përmirësuar në kodin tim! (Faleminderit) Provoni këtë kod nëse preferoni:

Nëse preferoni të provoni atë që kam bërë, ekzekutoni skicën e bashkangjitur "RespSensorTest.ino" në Arduino tuaj.

Duke qenë të kujdesshëm për të mos prekur metalin e ekspozuar, merrni dy kapëset tuaja të aligatorit dhe shtrini shiritin e gomës. Shikoni LED -in të venitet brenda dhe jashtë ndërsa shtriheni. Hapni Monitorin tuaj Serial dhe shikoni ndryshimin e tensionit tuaj analog. Nëse nuk jeni të kënaqur me vlerat e zbehjes ose numrat tuaj, mund të provoni disa gjëra:

1) Provoni të ndërroni një vlerë tjetër të rezistencës tërheqëse që është e ngjashme me atë të fundit që keni përdorur. A bën ndonjë ndryshim pozitiv? (Kjo është mënyra më e mirë për ta bërë)

2) Nëse gjithçka që vërtet dëshironi të bëni është të ndizni LED, provoni të futeni me ndryshoren scaleValue për të parë nëse mund të prodhoni vargje më të mira në atë mënyrë. (Kjo mund të jetë mënyra më e lehtë për ta bërë)

Pasi të jeni mjaft të kënaqur me numrat tuaj dhe shkëlqimin LED, është koha për të prototipuar një model për t'u veshur në gjoks! Fikni Arduino -n tuaj dhe çaktivizoni fuqinë në panelin e bukës për hapin tjetër.

Hapi 7: Bëni një grup frymëzimi prototip

Mënyra më e shpejtë për të bërë një grup prototip është thjesht të krijoni diçka së bashku me shirit ngjitës. Merrni një shirit të gjatë të shiritit (rreth 30”-36” duhet të mbulojë pjesën më të madhe, por në fund ky është vetëm perimetri i gjoksit tuaj) dhe paloseni atë në mënyrë që anët ngjitëse të ngjiten në vetvete. Hapni vrima në të dyja anët e shiritit të shiritit tuaj, kështu që i ngjan një rripi.

Përdorni vida për të siguruar terminalet në vrimat e shpuara që keni bërë për sensorin tuaj dhe lidhni fort copën tuaj të gjatë të shiritit në një lak që e mbani në gjoks. Ju dëshironi të siguroheni që "rripi" juaj të përshtatet mjaft mirë me ju ose me pleksusin diellor të subjektit tuaj, por sigurohuni që ka hapësirë të mjaftueshme për frymëmarrjet e ardhshme për të shtrirë kordonin.

Së fundi, bashkoni përsëri kapëset tuaja të aligatorit dhe futini secilën nga kërcyesit nga fundi i kordonit të shtrirjes përçuese përsëri në vendin e tyre në tabelën e bukës. Tani jemi gati për të testuar prototipin!

Hapi 8: Provoni Prototipin

Ndizni Arduino dhe ekzekutoni sketchagain e mëparshëm. Si janë ato vlera analoge? A po merrni një zgjidhje të bukur të të dhënave me frymëmarrjen tuaj? A ka LED një ndryshim të këndshëm të dritës kur merrni frymë brenda dhe jashtë? Nëse jo, provoni të ndërroni rezistencën tuaj tërheqëse me një vlerë aty pranë për të parë nëse vlerat që lexoni përmirësohen.

Kur të vendoseni në rezistencën ideale të tërheqjes, gëzohuni! Qarku juaj është i plotë, frymëmarrja juaj po regjistrohet dhe LED do të ndjekë me kënaqësi frymën tuaj.

Në mënyrë ideale, ose ju ose dikush tjetër përfundimisht do të qepni një brez për ju nga pëlhura sintetike jo përçuese me pak shtrirje në të, dhe një rrip D-Ring për tu shtrënguar. (Velcro është mirë si një fiksues, por ndonjëherë është një rrëmujë e plotë me veshje dhe triko.) Ju mund të qepni me siguri kordonin përçues në këtë brez, në fakt terminalet rrethore janë të shkëlqyeshëm për t'u lidhur me një pëlhurë. Për diçka pak më të përhershme sesa kapëset e aligatorit, mund të dëshironi të lidhni thjesht disa tela shumë të gjatë me shumë fije në skajet e lidhësve të terminalit dhe t'i lidhni ato në qarkun tuaj.