स्मार्ट पिलो: ३ कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:23

यह निर्देशयोग्य वर्णन करता है कि एक स्मार्ट तकिया कैसे बनाया जाए जो खर्राटों के प्रति संवेदनशील हो!

जब वह सोते समय खर्राटे लेता है तो स्मार्ट तकिया स्लीपर को इंगित करने के लिए कंपन पर निर्भर करता है। जब कोई व्यक्ति अपना सिर तकिये पर रखता है तो यह अपने आप काम करता है।

खर्राटे लेना एक दुर्भाग्यपूर्ण स्थिति है क्योंकि यह न केवल खर्राटे लेने वाले व्यक्ति पर बल्कि उसके आसपास सोने वाले लोगों पर भी प्रभाव डालता है। संयुक्त राज्य अमेरिका में तलाक के पीछे खर्राटों को सबसे बड़ा चिकित्सा कारण माना गया है। इसके अतिरिक्त, स्लीप एपनिया स्वास्थ्य समस्याओं की एक विस्तृत श्रृंखला का कारण बन सकता है जिसे यह सुनिश्चित करके कम किया जा सकता है कि स्लीपर ऐसी स्थिति का चयन नहीं करता है जिससे खर्राटे आते हैं।

इस निर्देश में, हम एक ऐसी प्रणाली का निर्माण करेंगे जो ध्वनियों का पता लगा सके और उनका विश्लेषण कर सके। जब यह खर्राटों की आवाज का विश्लेषण करता है, तो यह कंपन मोटर को चालू कर देगा ताकि स्लीपर जाग जाए। जब सोता हुआ व्यक्ति अपना सिर तकिये से ऊपर उठाता है, तो कंपन मोटर बंद हो जाती है। जब एक स्लीपर अपनी नींद की स्थिति बदलता है तो उसके खर्राटों को रोकने के लिए एक अलग स्थिति में बसने की संभावना अधिक होती है।

चरण 1: तकिया कार्य:

• तकिए में एक स्पर्श संवेदक होता है ताकि जब व्यक्ति अपना सिर तकिये पर रखता है तो सिस्टम स्वचालित रूप से सक्षम हो जाता है, और जब वह अपना सिर ऊपर उठाता है तो निष्क्रिय रहता है।
• जब सिस्टम खर्राटे की आवाज या किसी अन्य कैकोफोनिक ध्वनि का पता लगाता है, तो स्लीपर को जगाने के लिए एक वाइब्रेटर चालू किया जाता है।
• विशेषताएं 2 उपयोगकर्ता व्यवस्थित कंपन मोड: निरंतर या स्पंदित। सिस्टम उन लोगों के लिए उपयोगी है जो खर्राटों से पीड़ित हैं। सुरक्षा के लिए, जो लोग बहुत गहरी नींद से पीड़ित हैं, वे भी सिस्टम का उपयोग कर सकते हैं क्योंकि यह दरवाजे की घंटी, फोन बजने या रोते हुए बच्चों का पता लगा सकता है।

हमने इस परियोजना को सिलेगो एसएलजी 46620 वी सीएमआईसी, एक ध्वनि सेंसर, एक कंपन मोटर, बल-संवेदन प्रतिरोधी और कुछ निष्क्रिय घटकों के साथ कार्यान्वित किया।

माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग न करने के बावजूद, इस डिज़ाइन के लिए घटकों की कुल संख्या काफी कम है। चूंकि ग्रीनपाक सीएमआईसी कम लागत वाले हैं और कम बिजली की खपत है, वे इस समाधान के लिए एक आदर्श घटक हैं। उनका छोटा आकार भी उन्हें विनिर्माण चिंताओं के बिना तकिए के अंदर आसानी से एकीकृत करने की अनुमति देगा।

ध्वनि पहचान पर निर्भर अधिकांश परियोजनाओं में "गलत ट्रिगर दर" होती है, जो विभिन्न प्रकार के सेंसर के बीच त्रुटि की संभावना के कारण आवश्यक है। इस परियोजना से जुड़े सेंसर केवल ध्वनि के स्तर का पता लगाते हैं; वे ध्वनि के प्रकार या उसकी उत्पत्ति की प्रकृति का पता नहीं लगाते हैं। नतीजतन, एक झूठा ट्रिगर ताली बजाने, खटखटाने या खर्राटों से संबंधित अन्य शोर जैसे सेंसर द्वारा पता लगाया जा सकता है।

इस परियोजना में सिस्टम छोटी ध्वनियों को अनदेखा कर देगा जो झूठी ट्रिगर दर का कारण बनती हैं, इसलिए हम एक डिजिटल फ़िल्टर का निर्माण करेंगे जो खर्राटों की आवाज़ जैसे ध्वनि खंड का पता लगा सकता है।

चित्र 1 में ग्राफिक वक्र को देखें जो खर्राटों की ध्वनि का प्रतिनिधित्व करता है।

हम देख सकते हैं कि इसमें दो खंड होते हैं जो दोहराए जाते हैं और समय सहसंबद्ध होते हैं। पहला खंड खर्राटों का पता लगाता है; यह छोटी दालों का एक क्रम है जो 0.5 से 4 सेकंड तक रहता है, इसके बाद एक मौन अवधि होती है जो 0.4 से 4 सेकंड तक रहती है और इसमें पृष्ठभूमि शोर हो सकता है।

इसलिए, अन्य शोरों को फ़िल्टर करने के लिए सिस्टम को एक खर्राटे के खंड का पता लगाना चाहिए, जो 0.5 सेकंड से अधिक समय तक रहता है, और किसी भी संक्षिप्त ध्वनि खंड को अनदेखा करता है। सिस्टम को और अधिक स्थिर बनाने के लिए, एक काउंटर को लागू किया जाना चाहिए जो दो अनुक्रमिक खर्राटों के खंडों का पता लगाने के बाद अलार्म लॉन्च करने के लिए खर्राटों के खंडों की गणना करता है।

इस मामले में, भले ही कोई ध्वनि 0.5 सेकंड से अधिक समय तक चलती है, सिस्टम इसे तब तक फ़िल्टर करेगा जब तक कि इसे एक विशिष्ट समय सीमा के भीतर दोहराया न जाए। इस तरह, हम उस ध्वनि को फ़िल्टर कर सकते हैं जो किसी हलचल, खांसी या कम शोर के संकेतों के कारण हो सकती है।

चरण 2: कार्यान्वयन योजना

इस परियोजना के डिजाइन में दो खंड हैं; पहला खंड ध्वनि का पता लगाने के लिए जिम्मेदार है और स्लीपर को सचेत करने के लिए खर्राटों की आवाज का पता लगाने के लिए इसका विश्लेषण करता है।

दूसरा खंड एक स्पर्श संवेदक है; यह सिस्टम को स्वचालित रूप से सक्षम करने के लिए ज़िम्मेदार है जब कोई व्यक्ति अपना सिर तकिए पर रखता है, और सिस्टम को अक्षम करने के लिए जब सोता व्यक्ति अपना सिर तकिए से उठाता है।

एक सिंगल ग्रीनपैक विन्यास योग्य मिश्रित सिग्नल आईसी (सीएमआईसी) के साथ एक स्मार्ट तकिया बहुत आसानी से कार्यान्वित किया जा सकता है।

स्मार्ट पिलो को नियंत्रित करने के लिए ग्रीनपैक चिप को कैसे प्रोग्राम किया गया है, यह समझने के लिए आप सभी चरणों से गुजर सकते हैं। हालांकि, अगर आप सभी आंतरिक सर्किटरी को समझे बिना आसानी से स्मार्ट पिलो बनाना चाहते हैं, तो पहले से पूरी हो चुकी स्मार्ट पिलो ग्रीनपैक डिजाइन फाइल को देखने के लिए मुफ्त ग्रीनपैक सॉफ्टवेयर डाउनलोड करें। अपने स्मार्ट पिलो को नियंत्रित करने के लिए कस्टम आईसी बनाने के लिए अपने कंप्यूटर को ग्रीनपैक डेवलपमेंट किट में प्लग करें और प्रोग्राम को हिट करें। एक बार IC बन जाने के बाद, आप अगले चरण को छोड़ सकते हैं। अगला चरण उस तर्क पर चर्चा करेगा जो स्मार्ट पिलो ग्रीनपैक डिज़ाइन फ़ाइल के अंदर है, जो यह समझने में रुचि रखते हैं कि सर्किट कैसे काम करता है।

यह काम किस प्रकार करता है?

जब भी कोई व्यक्ति अपना सिर तकिए पर रखता है, तो स्पर्श संवेदक सर्किट को सक्रिय करने और ध्वनि संवेदक से नमूने लेना शुरू करने के लिए मैट्रिक्स 2 से मैट्रिक्स 1 को पी 10 के माध्यम से एक सक्रियण संकेत भेजता है।

सिस्टम 5ms समय सीमा के भीतर प्रत्येक 30ms में ध्वनि संवेदक से एक नमूना लेता है। इस तरह, ऊर्जा की खपत की बचत होगी और लघु ध्वनि दालों को फ़िल्टर किया जाएगा।

यदि हम 15 अनुक्रमिक ध्वनि नमूनों का पता लगाते हैं (किसी भी नमूने के बीच कोई मौन 400ms से अधिक नहीं रहता है), तो यह निष्कर्ष निकाला जाता है कि ध्वनि स्थिर है। इस मामले में, ध्वनि खंड को खर्राटे लेने वाला खंड माना जाएगा। जब यह क्रिया एक मौन के बाद दोहराई जाती है, जो 400ms से अधिक और 6s से कम समय तक चलती है, तो कैप्चर की गई ध्वनि को खर्राटे लेना माना जाएगा और स्लीपर कंपन से सतर्क हो जाएगा।

आप डिज़ाइन में pipedelay0 कॉन्फ़िगरेशन से सटीकता बढ़ाने के लिए 2 से अधिक खर्राटों वाले खंडों के लिए चेतावनी में देरी कर सकते हैं, लेकिन इससे प्रतिक्रिया समय बढ़ सकता है। 6sec फ्रेम को भी बढ़ाना होगा।

चरण 3: ग्रीनपैक डिजाइन

पहला खंड: खर्राटों का पता लगाना

साउंड सेंसर का आउटपुट पिन6 से जुड़ा होगा जो एक एनालॉग इनपुट के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है। सिग्नल को पिन से ACMP0 के इनपुट में लाया जाएगा। ACMP0 का अन्य इनपुट 300mv संदर्भ के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है।

ACMP0 का आउटपुट उल्टा होता है और फिर CNT/DLY0 से जुड़ा होता है, जिसे 400ms के बराबर देरी के साथ बढ़ते किनारे की देरी के रूप में सेट किया जाता है। CNT0 का आउटपुट तब अधिक होगा जब साइलेंस का पता 400ms से अधिक तक चलेगा। इसका आउटपुट राइजिंग एज डिटेक्टर से जुड़ा है, जो साइलेंस का पता लगाने के बाद शॉर्ट रीसेट पल्स जेनरेट करेगा।

CNT5 और CNT6 एक टाइम गेट खोलने के लिए जिम्मेदार हैं जो ध्वनि के नमूने लेने के लिए हर 30ms में 5ms तक रहता है; इन 5ms के दौरान यदि ध्वनि संकेत का पता चलता है, तो DFF0 का आउटपुट काउंटर CNT9 को एक पल्स देता है। यदि साइलेंस डिटेक्शन 400ms से अधिक समय तक रहता है, तो CNT9 रीसेट हो जाएगा, जिस बिंदु पर यह ध्वनि के नमूनों की गिनती फिर से शुरू करेगा।

CNT9 का आउटपुट DFF2 से जुड़ा है जिसका उपयोग खर्राटों के खंड का पता लगाने के लिए एक बिंदु के रूप में किया जाता है। जब एक खर्राटे खंड का पता चलता है, तो DFF2 का आउटपुट HI को CNT2/Dly2 को सक्रिय करने के लिए बदल देता है, जिसे 6 सेकंड के बराबर देरी के साथ "फॉलिंग एज डिले" के रूप में काम करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है।

DFF2 को 400ms से अधिक साइलेंस डिटेक्शन के बाद रीसेट किया जाएगा। इसके बाद यह फिर से खर्राटे लेने वाले खंड का पता लगाना शुरू कर देगा।

DFF2 का आउटपुट Pipedelay से होकर गुजरता है, जो LUT1 के माध्यम से pin9 से जुड़ा है। पिन9 को वाइब्रेशन मोटर से जोड़ा जाएगा।

जब यह CNT2 (6 सेकंड) के लिए टाइम गेट के भीतर दो अनुक्रमिक खर्राटों का पता लगाता है, तो निम्न से उच्च तक Pipedelay संक्रमण का आउटपुट।

LUT3 का उपयोग Pipedelay को रीसेट करने के लिए किया जाता है, इसलिए इसका आउटपुट कम होगा यदि सोने वाला व्यक्ति अपना सिर तकिए से उठा लेता है। इस मामले में, दो अनुक्रमिक खर्राटों का पता लगाने से पहले CNT2 का समय द्वार समाप्त हो गया है।

Pin3 एक इनपुट के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है और "कंपन मोड बटन" से जुड़ा है। पिन3 से आने वाला सिग्नल DFF4 से होकर गुजरता है और DFF5 कंपन पैटर्न को दो पैटर्न में से एक में कॉन्फ़िगर करता है: मोड 1 और मोड 2। मोड 1 के मामले में: जब खर्राटों का पता चलता है, तो कंपन मोटर को एक निरंतर संकेत भेजा जाता है, जिसका अर्थ है कि मोटर लगातार चलती है।

मोड 2 के मामले में: जब खर्राटों का पता चलता है, तो कंपन मोटर को CNT6 आउटपुट के समय के साथ स्पंदित किया जाता है।

इसलिए जब DFF5 का आउटपुट अधिक होगा, तो मोड1 सक्रिय हो जाएगा। जब यह कम (मोड 2) होता है, तो DFF4 का आउटपुट अधिक होता है, और CNT6 का आउटपुट LUT1 के माध्यम से पिन 9 पर दिखाई देगा।

ध्वनि संवेदक के प्रति संवेदनशीलता को एक पोटेंशियोमीटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो मॉड्यूल में सेट होता है। आवश्यक संवेदनशीलता प्राप्त करने के लिए सेंसर को पहली बार मैन्युअल रूप से प्रारंभ किया जाना चाहिए।

PIN10 ACMP0 के आउटपुट से जुड़ा है, जो बाहरी रूप से एक LED से जुड़ा है। जब साउंड सेंसर को कैलिब्रेट किया जाता है, तो पिन 10 का आउटपुट काफी कम होना चाहिए, जिसका मतलब है कि बाहरी एलईडी पर कोई झिलमिलाहट नहीं है जो कि टॉपिन 10 से जुड़ी है। इस तरह, हम गारंटी दे सकते हैं कि ध्वनि संवेदक द्वारा मौन में उत्पन्न होने वाला वोल्टेज 300mv ACMP0 थ्रेशोल्ड से अधिक नहीं है।

यदि आपको कंपन के अलावा किसी अन्य अलार्म की आवश्यकता है, तो आप बजर को पिन9 से कनेक्ट कर सकते हैं ताकि एक ध्वनि अलार्म भी सक्रिय हो जाए।

दूसरा खंड: टच सेंसर

हमने जो टच सेंसर बनाया है वह फोर्स-सेंसिंग रेसिस्टर (एफएसआर) का उपयोग करता है। फोर्स-सेंसिंग रेसिस्टर्स में एक कंडक्टिव पॉलीमर होता है जो अपनी सतह पर बल लगाने के बाद एक प्रेडिक्टेबल तरीके से रेजिस्टेंस को बदलता है। सेंसिंग फिल्म में एक मैट्रिक्स में निलंबित विद्युत रूप से संचालन और गैर-संचालन दोनों कण होते हैं। सेंसिंग फिल्म की सतह पर एक बल लगाने से कण कंडक्टिंग इलेक्ट्रोड को छूते हैं, जिससे फिल्म का प्रतिरोध बदल जाता है। एफएसआर विभिन्न आकारों और आकारों (सर्कल और स्क्वायर) के साथ आता है।

प्रतिरोध बिना किसी लागू दबाव के 1 एमΩ से अधिक हो गया और हल्के से भारी दबाव के रूप में लगभग 100 केΩ से लेकर कुछ सौ ओम तक था। हमारे प्रोजेक्ट में, FSR का उपयोग हेड टच सेंसर के रूप में किया जाएगा और यह तकिए के अंदर स्थित होता है। औसत मानव सिर का वजन 4.5 से 5 किग्रा के बीच होता है। जब उपयोगकर्ता अपना सिर तकिए पर रखता है, तो FSR पर एक बल लगाया जाता है और इसका प्रतिरोध बदल जाता है। GPAK इस परिवर्तन का पता लगाता है और सिस्टम सक्षम है।

एक प्रतिरोधक सेंसर को जोड़ने का तरीका एक छोर को पावर से और दूसरे को पुल-डाउन रेसिस्टर से जमीन से जोड़ना है। फिर फिक्स्ड पुल डाउन रेसिस्टर और वेरिएबल FSR रेसिस्टर के बीच का बिंदु एक GPAK (Pin12) के एनालॉग इनपुट से जुड़ा है जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है। सिग्नल को पिन से ACMP1 के इनपुट में लाया जाएगा। ACMP1 का अन्य इनपुट 1200mv संदर्भ सेटिंग से जुड़ा है। तुलना परिणाम DFF6 में संग्रहीत है। जब एक हेड टच का पता चलता है, तो DFF2 का आउटपुट CNT2/Dly2 को सक्रिय करने के लिए HI को बदल देता है, जिसे 1.5 सेकंड के बराबर देरी के साथ "फॉलिंग एज डिले" के रूप में काम करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है। इस स्थिति में, यदि स्लीपर एक तरफ से दूसरी ओर घूमता या मुड़ता है और FSR 1.5 सेकंड से कम समय में बाधित होता है, तो सिस्टम अभी भी सक्रिय है और कोई रीसेट नहीं होता है। CNT7 और CNT8 का उपयोग बिजली की खपत को कम करने के लिए FSR और ACMP1 को प्रत्येक 1 सेकंड में 50 mS के लिए सक्षम करने के लिए किया जाता है।

निष्कर्ष

इस परियोजना में हमने एक स्मार्ट तकिया बनाया है जिसका उपयोग खर्राटों का पता लगाने के लिए किया जाता है ताकि सोते हुए व्यक्ति को कंपन द्वारा सचेत किया जा सके।

हमने तकिए का उपयोग करते समय सिस्टम को स्वचालित रूप से सक्रिय करने के लिए FSR का उपयोग करके टच सेंसर भी बनाया। बड़े आकार के तकियों को समायोजित करने के लिए समानांतर एफएसआर में डिजाइन करने के लिए एक और वृद्धि विकल्प हो सकता है। हमने झूठे अलार्म की घटना को कम करने के लिए डिजिटल फिल्टर भी बनाए हैं।