बेसिक बेल्ट रेस्पिरेशन सेंसर: 8 स्टेप्स

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

बायोसेंसिंग की दुनिया में, श्वसन को मापने के कई तरीके हैं। नथुने के आसपास के तापमान को मापने के लिए कोई थर्मिस्टर का उपयोग कर सकता है, लेकिन फिर हो सकता है कि आप अपनी नाक पर एक अजीब सा उपकरण नहीं बांधना चाहते। एक एक्सेलेरोमीटर को एक बेल्ट से भी जोड़ा जा सकता है जो ऊपर और नीचे चलती है, लेकिन विषय शायद लेटा होना चाहिए या अन्यथा हिलना नहीं चाहिए। हालांकि इस बुनियादी, लचीले बैंड बेल्ट श्वसन सेंसर में इसकी कमियां हैं (सिग्नल प्रतिक्रिया अन्य तरीकों की तरह सटीक नहीं है), यह अच्छा है यदि आपका विषय सिर्फ पट्टा करना चाहता है और वह जो कुछ भी करना चाहता है वह अपनी सांस के दौरान करना चाहता है मापा जा रहा है। यहां एक बुनियादी श्वसन सेंसर का उदाहरण दिया गया है, जिसका उद्देश्य एक लचीली बेल्ट के अंदर रहना है जिसे आप छाती के चारों ओर बांधते हैं। जब विचाराधीन छाती फेफड़ों में सांस लेने वाली हवा के माध्यम से फैलती है और सिकुड़ती है, तो स्ट्रेचेबल रबर कॉर्ड के एक सम्मिलित टुकड़े का प्रतिरोध बदल जाता है। बस कुछ और घटकों का उपयोग करके, हम इसे आपके Arduino द्वारा लाइव पढ़े गए एनालॉग सिग्नल में अनुवाद कर सकते हैं। यह बहुत आवश्यक और सीखने में आसान वोल्टेज डिवाइडर सर्किट के जादू के माध्यम से किया जाता है।

चेतावनी: शुरू करने से पहले, आपको पता होना चाहिए कि परीक्षण न किए गए और अस्थिर बायोसेंसिंग उपकरण में हमेशा खतरे का खतरा होता है! कृपया बैटरी पावर के स्रोत के साथ इस सर्किट का परीक्षण करें और बनाएं- मैं आपको यह दिखाने के लिए सब कुछ करूंगा कि यह सर्किट कैसे बनाया जाए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि आपको नुकसान नहीं होगा, लेकिन मैं दुर्घटनाओं के लिए कोई जिम्मेदारी नहीं मानता। सामान्य ज्ञान का प्रयोग करें और अपनी छाती पर किसी भी चीज को टांगने से पहले हमेशा एक मल्टीमीटर से अपने सर्किट का परीक्षण करें।

चरण 1: आपको क्या चाहिए

1) एनालॉग इनपुट वाला कोई भी माइक्रोकंट्रोलर काम करेगा, लेकिन इस उदाहरण में मैं एक Arduino Uno का उपयोग करूंगा। यदि आपको इसकी आवश्यकता है, तो आप इसे Adafruit या Sparkfun से प्राप्त कर सकते हैं।

2) प्रवाहकीय रबर कॉर्ड। यह अद्भुत कॉर्ड एक चर अवरोधक के रूप में कार्य करेगा, और प्रतिरोध में बदल जाएगा क्योंकि इसे बढ़ाया या छोड़ा गया है। एडफ्रूट से उपलब्ध है, या रोबोटशॉप में पूर्व-संलग्न धातु के अंत के साथ लंबाई की एक अच्छी किस्म है

3) एक मल्टीमीटर

4) एक एलईडी

5) एक 1K रोकनेवाला

6) एक पुल-डाउन रोकनेवाला (हम बाद में पता लगाएंगे कि इसका मूल्य क्या है!)

7) डक्ट टेप

8) एक छेद पंच या कैंची की जोड़ी

9) जम्पर तार

10) एक ब्रेडबोर्ड

११) २ मगरमच्छ की क्लिप

कृपया ध्यान दें कि सभी बायोसेंसिंग उपकरणों की तरह, यह प्रोजेक्ट सबसे सुरक्षित है यदि आपका Arduino बैटरी से संचालित है।

इस परियोजना को पूरा करने के लिए आपको इसकी भी आवश्यकता हो सकती है:

· सोल्डरिंग आयरन और सोल्डर

· गर्म गोंद वाली बंदूक

· तार के टुकड़े

· वायर स्ट्रिपर

· मददगार हाथ

· वाइस, क्रिम्प टूल, या सरौता की एक बड़ी जोड़ी

· 2 या अधिक रिंगेड क्रिम्प टर्मिनल

चरण 2: कॉर्ड को काटें, और प्रवाहकीय टर्मिनलों को संलग्न करें

जबकि आप इस प्रयोग के लिए 2"-8" तक की रबर कॉर्ड की किसी भी लंबाई का उपयोग कर सकते हैं, रबर की छोटी लंबाई सस्ती होती है और आपको काम करने के लिए वास्तव में बहुत बड़ी राशि की आवश्यकता नहीं होती है। यदि आपने रबर की लंबी लंबाई खरीदी है तो मैं 4”लंबाई काटने की सलाह दूंगा। इस लंबाई को काटें और दोनों सिरों पर एक प्रवाहकीय अंत संलग्न करने के लिए तैयार हो जाएं।

एक टर्मिनल कनेक्टर लें, जैसे कि ऊपर चित्रित उनमें से एक, और अपने टर्मिनल कनेक्टरों में से एक के अंत में प्रवाहकीय रबर कॉर्ड के एक छोर को चिपका दें, और अंत को एक साथ समेट दें। ऐसा करने के लिए आप या तो एक वाइस या अपने वायर स्ट्रिपर्स के सिरों का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन सावधान रहें कि टर्मिनल को बहुत कसकर न निचोड़ें, ऐसा न हो कि आप अपने रबर को स्नैप या काट लें! यदि आप ऐसा करने का प्रबंधन करते हैं, और कॉर्ड कट जाता है, तो बस किसी अन्य टर्मिनल कनेक्टर के साथ पुनः प्रयास करें। इस उपलब्धि को हासिल करने के लिए आपके पास अभी भी काफी लंबाई होनी चाहिए। यदि यह 2”से छोटा हो जाता है, तो आपको शायद एक नई 4” लंबाई के साथ फिर से प्रयास करना चाहिए। चिंता न करें, आपको मिल जाएगा! एक बार जब आप इसे एक तरफ पूरा कर लेते हैं, तो शानदार! दूसरी तरफ दोहराएं। अब आप कर चुके हैं!

अब आपके पास प्रत्येक सिरे पर उपयुक्त टर्मिनल के साथ एक प्रवाहकीय रबर कॉर्ड है। आइए मापें कि मल्टीमीटर के साथ इस कॉर्ड की श्रेणियां क्या हैं।

चरण 3: अपने प्रतिरोध को मापें

अपने मल्टीमीटर के डायल को ओम चिन्ह (Ω) की ओर मोड़ें और अपने मल्टीमीटर के लाल और काले दोनों सिरों को अपने प्रवाहकीय कॉर्ड के दोनों ओर चिपका दें।

यदि आप अभी तक अपने मल्टीमीटर का उपयोग करने के बारे में सुनिश्चित नहीं हैं, तो आप Lady Ada के इस ट्यूटोरियल से तरोताज़ा हो सकते हैं।

भले ही जब आप इसे माप रहे हों, तो संख्या थोड़ी इधर-उधर हो सकती है, ये संख्याएँ आपको यह अंदाजा देती हैं कि आराम करने पर कॉर्ड का प्रतिरोध कितना होता है। अपना सर्वश्रेष्ठ अनुमान लगाते हुए, अपने कॉर्ड के बाकी प्रतिरोध को लिख लें, फिर इसे 10 के निकटतम गुणक में गोल करें। (यानी: २३९ = २४०, १८३ = १८०)

अब, एक हाथ से मल्टीमीटर प्रोब को ठीक करने के लिए सावधानी बरतते हुए, अपने दूसरे हाथ का उपयोग धीरे से कॉर्ड को ऊपर की ओर करने के लिए करें। आप इस सामान को केवल तब तक फैला सकते हैं जब तक कि यह इसकी मूल लंबाई का लगभग 50% -70% न हो, इसलिए बहुत मुश्किल से न खींचे! देखें कि आपके मल्टीमीटर पर प्रतिरोध मान कैसे बदल गए हैं। जाने दें, और प्रतिरोध को न्यूनतम से अधिकतम तक जाते हुए देखने के लिए इस प्रक्रिया को कुछ बार दोहराएं। जैसे-जैसे आप इसे खींचते हैं, प्रतिरोध बढ़ता है क्योंकि रबर के कण दूर-दूर तक चले जाते हैं। एक बार बल छोड़ने के बाद, रबर वापस सिकुड़ जाएगा, हालाँकि इसे अपनी मूल लंबाई में वापस आने में एक या दो मिनट का समय लगता है। इन भौतिक सीमाओं के कारण यह स्ट्रेची कॉर्ड एक सच्चा रैखिक सेंसर नहीं है, इसलिए यह आश्चर्यजनक रूप से सटीक नहीं है, लेकिन आपके सेंसर के निर्माण में इसके साथ काम करने के तरीके हैं। कॉर्ड को एक बार फिर से इसकी अधिकतम सीमा तक फैलाएं, और अपने रबर कॉर्ड के दोनों ओर मल्टीमीटर जांच के प्रत्येक छोर के साथ, प्रतिरोध मान को एक बार फिर से 10 के निकटतम गुणक तक गोल करें।

चरण 4: एक्सेल बेंज फॉर्मूला

हम एक श्वसन संवेदक के रूप में खिंचाव कॉर्ड के चर प्रतिरोध का उपयोग करने के लिए एक साधारण वोल्टेज डिवाइडिंग सर्किट का उपयोग करने जा रहे हैं। यदि आप वोल्टेज डिवाइडिंग सर्किट के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो यह मूल रूप से श्रृंखला में कुछ प्रतिरोधक हैं जो एक बड़े वोल्टेज को छोटे वोल्टेज में बदल देते हैं। आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले प्रतिरोधों के मूल्यों के आधार पर, आप अपने Arduino से अपने 5V को पुल-डाउन रेसिस्टर के साथ बड़े या छोटे भागों में काट सकते हैं, जो एनालॉग रीड के लिए उपयोगी है। यदि आप वोल्टेज डिवाइडिंग सर्किट के पीछे के गणित के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो स्पार्कफुन के उत्कृष्ट ट्यूटोरियल पर एक नज़र डालें।

जबकि हम जानते हैं कि सर्किट में पहले रोकनेवाला (स्ट्रेच सेंसर) का मान निरंतर प्रवाह में होगा, हमें जितना संभव हो उतना अच्छा और विविध सिग्नल प्राप्त करने के लिए पुल-डाउन रोकनेवाला के लिए उचित प्रतिरोध मान का उपयोग करने की आवश्यकता है।.

शुरू करने के लिए, एक्सेल बेंज सूत्र का उपयोग करें:

पुल-डाउन-रेसिस्टर = स्क्वेयररूट (Rmin * Rmax)

इसलिए यदि आपके स्ट्रेच कॉर्ड का न्यूनतम मान 130ohms है, और अधिकतम 240ohms है

पुल-डाउन रोकनेवाला = वर्गमूल (130*240)

पुल-डाउन रेसिस्टर = स्क्वेयररूट (31200)

पुल-डाउन रेसिस्टर = १७६.६३५२१७३२७

तो अब आपको अपने रेसिस्टर कलेक्शन को देखना चाहिए और पता लगाना चाहिए कि आपका बेस्ट-केस रेसिस्टर "अभी के लिए" क्या है। यदि आपके पास यादृच्छिक बिट्स और बॉब्स का संग्रह है, तो यह प्रतिरोधी रंग बैंड कैलकुलेटर आपके लिए सहायक हो सकता है। इस रोकनेवाला को बॉलपार्क करना ठीक हो सकता है, आपके पास शायद सही अवरोधक नहीं है। जब आप सर्किट का उपयोग कर रहे होते हैं तो आप पा सकते हैं कि आपको इसे किसी अन्य के लिए स्वैप करना होगा, लेकिन यह आपको खेलना शुरू करने के लिए एक शानदार शुरुआत देगा।

अंत में, मैं संख्या को 10 के निकटतम गुणज में पूर्णांकित करता हूं।

पुल डाउन रेसिस्टर = 180ohms।

चरण 5: अपना ब्रेडबोर्ड तैयार करें

जम्पर तारों का उपयोग करते हुए, Arduino के 5v पिन को अपने ब्रेडबोर्ड पर अपनी पावर रेल से कनेक्ट करें, और फिर अपने ब्रेडबोर्ड के ग्राउंड रेल से GND पिन कनेक्ट करें।

मुझे Arduino से 5V खींचना पसंद है क्योंकि यह सुनिश्चित करता है कि आपको एनालॉग पिन पर बहुत अधिक वोल्टेज भेजने के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है। आप 3v3 वोल्टेज पिन का भी उपयोग कर सकते हैं, लेकिन मुझे लगता है कि मुझे 5v का उपयोग करने से बेहतर संकेत मिलता है।

अपने पुल-डाउन रोकनेवाला को जमीन से कनेक्ट करें।

अपने दोनों मगरमच्छ क्लिप लें और उन्हें अपने चर प्रतिरोध खिंचाव वाले कॉर्ड के दोनों किनारों पर टर्मिनलों पर क्लिप करें। इन मगरमच्छ क्लिप के एक छोर को 5v रेल से जोड़ दें। अन्य मगरमच्छ क्लिप को आरेखों में प्रदर्शित कॉन्फ़िगरेशन में एक तार से कनेक्ट करें।

यह सुनिश्चित करना कि आपके पुल-डाउन रोकनेवाला के "अन्य" छोर और आपके प्रवाहकीय खिंचाव कॉर्ड जुड़े हुए हैं, अब इन दो कनेक्टिंग पॉइंट्स के केंद्र में एक एनालॉग पिन (आइए A0 का उपयोग करें) से एक जम्पर तार कनेक्ट करें।

अंत में, अपने Arduino के 9 को पिन करने के लिए 1k रोकनेवाला के साथ एक एलईडी संलग्न करें।

चरण 6: प्रोग्राम योर Arduino

नोट: मैंने अभी देखा कि मेरे कोड में GitHub उपयोगकर्ता Non0Mad ने सुधार किया है! (धन्यवाद) यदि आप चाहें तो इस कोड को आजमाएं:

यदि आप मेरे द्वारा बनाए गए को आज़माना चाहते हैं, तो अपने Arduino पर संलग्न "RespSensorTest.ino" स्केच चलाएँ।

उजागर धातु को न छूने के लिए सावधान रहना, अपनी दो मगरमच्छ क्लिप उठाएं और रबर बैंड को फैलाएं। जैसे ही आप खिंचाव करते हैं, एलईडी को अंदर और बाहर फीका देखें। अपना सीरियल मॉनिटर खोलें, और अपने एनालॉग वोल्टेज परिवर्तन को देखें। यदि आप लुप्त हो रहे मूल्यों या अपनी संख्या से खुश नहीं हैं, तो आप कुछ चीजों को आजमा सकते हैं:

1) एक और पुल-डाउन रेसिस्टर वैल्यू को स्वैप करने का प्रयास करें जो आपके द्वारा उपयोग किए गए पिछले के समान है। क्या इससे सकारात्मक फर्क पड़ता है? (यह करने का यह सबसे अच्छा तरीका है)

2) यदि आप वास्तव में एलईडी को हल्का करना चाहते हैं, तो यह देखने के लिए कि क्या आप इस तरह से बेहतर रेंज का उत्पादन कर सकते हैं, स्केलवैल्यू वेरिएबल के साथ फ़िडलिंग करने का प्रयास करें। (यह करने का यह सबसे आसान तरीका हो सकता है)

एक बार जब आप अपने नंबर और एलईडी चमक से काफी खुश हो जाते हैं, तो यह आपके सीने के चारों ओर पहनने के लिए एक मॉडल को प्रोटोटाइप करने का समय है! अगले चरण के लिए अपने Arduino को बंद करें और ब्रेडबोर्ड पर पावर अक्षम करें।

चरण 7: एक प्रोटोटाइप श्वसन बैंड बनाएं

प्रोटोटाइप बैंड बनाने का सबसे तेज़ तरीका डक्ट टेप के साथ किसी चीज़ को एक साथ जोड़ना है। डक्ट टेप की एक लंबी पट्टी लें (लगभग 30”-36” को सबसे अधिक कवर करना चाहिए, लेकिन अंततः यह आपकी छाती की परिधि है) और इसे मोड़ो ताकि चिपचिपा पक्ष खुद से चिपक जाए। अपने डक्ट टेप स्ट्रिप के दोनों ओर छेद करें, ताकि यह एक बेल्ट जैसा दिखे।

अपने सेंसर के लिए आपके द्वारा बनाए गए छिद्रित छिद्रों में टर्मिनलों को सुरक्षित करने के लिए स्क्रू का उपयोग करें, और अपने डक्ट टेप के लंबे टुकड़े को एक लूप में जोड़ दें जिसे आप अपनी छाती पर पहनते हैं। आप यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि आपकी "बेल्ट" आपके या आपके विषय के सौर जाल पर बहुत अच्छी तरह से फिट हो, लेकिन सुनिश्चित करें कि कॉर्ड को फैलाने के लिए आने वाली सांसों के लिए पर्याप्त जगह है।

अंत में, अपने एलीगेटर क्लिप को फिर से लगाएं और प्रवाहकीय खिंचाव कॉर्ड के अंत से प्रत्येक जंपर्स को ब्रेडबोर्ड में वापस जगह पर प्लग करें। अब हम प्रोटोटाइप का परीक्षण करने के लिए तैयार हैं!

चरण 8: प्रोटोटाइप का परीक्षण करें

Arduino चालू करें और पिछले स्केच को फिर से चलाएँ। वे अनुरूप मूल्य कैसे कर रहे हैं? क्या आप अपनी सांसों के साथ डेटा का अच्छा रिज़ॉल्यूशन प्राप्त कर रहे हैं? जब आप सांस लेते और छोड़ते हैं तो क्या एलईडी में प्रकाश का अच्छा विचरण होता है? यदि नहीं, तो अपने पुल-डाउन रोकनेवाला को पास के मूल्य के लिए स्वैप करने का प्रयास करें, यह देखने के लिए कि आपके द्वारा पढ़े गए मान बेहतर होते हैं या नहीं।

जब आप आदर्श पुल-डाउन रोकनेवाला पर बस गए हैं, तो आनन्दित हों! आपका सर्किट पूरा हो गया है, आपकी सांस रिकॉर्ड की जा रही है, और एलईडी खुशी-खुशी आपकी सांसों का अनुसरण करेगी।

आदर्श रूप से या तो आप या कोई और अंततः आपके लिए एक गैर-प्रवाहकीय सिंथेटिक कपड़े से एक बैंड सिल देगा, जिसमें थोड़ा सा खिंचाव होगा, और एक डी-रिंग बेल्ट को कसने के लिए। (वेल्क्रो एक फास्टनर के रूप में ठीक है लेकिन यह कभी-कभी कपड़ों और स्वेटर के साथ पूरी तरह से गड़बड़ है।) आप इस बैंड में प्रवाहकीय कॉर्ड को सुरक्षित रूप से सीवे कर सकते हैं, वास्तव में परिपत्र टर्मिनल एक कपड़े को जकड़ने के लिए बहुत अच्छे हैं। मगरमच्छ क्लिप की तुलना में कुछ अधिक स्थायी होने के लिए, आप टर्मिनल कनेक्टर के सिरों पर कुछ बहुत लंबे बहु-फंसे तारों को मिलाप करना चाहते हैं और इन्हें अपने सर्किट से जोड़ सकते हैं।