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如何DIY一款能監(jiān)控個(gè)人情緒的電子T恤?
發(fā)布時(shí)間:2017-07-21 來(lái)源:胡安 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】可穿戴產(chǎn)品的類型有很多,之前看到有一些集成了傳感器的衣服,大部分是為了健身、或者是用于舞臺(tái)表演。事實(shí)上,還有一個(gè)小眾的需求,就是醫(yī)療用途。近日一位外國(guó)小哥自己DIY了一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目,帶E-ink顯示屏的T恤衫,可以顯示佩戴者的心跳速度、皮膚溫度、以及電流皮膚反應(yīng)。
試想有精神病的人、自閉癥的人,周邊群眾/護(hù)理人員能通過(guò)他們衣服上的數(shù)據(jù),來(lái)了解病人的情緒狀態(tài),這會(huì)避免很多沖突的發(fā)生。
小編近日看到一位外國(guó)小哥,自己DIY了一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目,做了一個(gè)帶E-ink顯示屏的T恤衫,可以顯示佩戴者的心跳速度、皮膚溫度、以及電流皮膚反應(yīng)。
為此他還將傳感器和定制的微型PCB嵌入到布料中。
這位小哥的真實(shí)身份,其實(shí)是DIY Hacking的創(chuàng)始人Arvind Sanjeev,小編帶您看看這個(gè)DIY是怎么實(shí)現(xiàn)的。
您所要會(huì)的知識(shí)
為了創(chuàng)建這個(gè)項(xiàng)目,需要你會(huì)使用嵌入式C。
會(huì)使用平臺(tái)如STM32 Discovery,ChibiOS,uGFX和Eagle來(lái)開(kāi)發(fā)這個(gè)項(xiàng)目。 如果您是這些平臺(tái)的新手,建議您在開(kāi)始之前先了解這些平臺(tái):
1.STM32L152 Discovery Board;
2.用于RTOS,HAL等的ChibiOS嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境;
3.uGFX嵌入式庫(kù),用于集成顯示和開(kāi)發(fā)GUI;
4.Eagle PCB設(shè)計(jì)軟件
您所需要的材料
您所需要的所有零組件都可以在這個(gè)EXCEL (docs.) 中找到。
大多數(shù)只有在制作了Beta / alpha原型板之后才需要。 為了開(kāi)始錫焊,只需要前四個(gè)組件。 除了這些組件外,還需要熱風(fēng)焊接站,烙鐵,鑷子,連接線等工具。
它是如何工作的?
在這個(gè)項(xiàng)目中,小哥使用了心率、皮膚溫度、和皮膚電反應(yīng)等參數(shù)來(lái)確定用戶的情緒狀態(tài)。這些參數(shù)通過(guò)各種傳感器來(lái)測(cè)量。
整個(gè)系統(tǒng)由STM32L152微控制器來(lái)處理,因?yàn)樗墓暮艿?。這個(gè)ARM Cortex-M3控制器提供256 KB閃存和32 KB RAM。
用了哪些傳感器
如框圖所示,三個(gè)傳感器用于獲取自主數(shù)據(jù)。
最重要的是采用反射脈搏血氧技術(shù)確定心率的脈搏傳感器。這里,由于血液中的血紅蛋白相對(duì)于血液中的氧含量具有不同的光學(xué)性質(zhì),因此能夠區(qū)分不同的心跳。
接下來(lái)是皮膚電反應(yīng)傳感器,其實(shí)也就是放置在與身體接觸的T恤內(nèi)部的兩個(gè)電極。這里,微控制器中的12位ADC能夠通過(guò)電極感測(cè)身體提供的電導(dǎo)。基于人的壓力水平,汗腺被激活,所以皮膚導(dǎo)電性變大。
最后,有一個(gè)溫度傳感器嵌入在用戶腋下的T恤下面,幫助讀取體溫。
然后由微控制器處理從傳感器處得到的數(shù)據(jù),以產(chǎn)生自主數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確值。最終再通過(guò)電子墨水顯示屏顯示。
電子墨水顯示
這里使用的6英寸電子墨水顯示屏是LG的LB060X02。顯示器的驅(qū)動(dòng)是使用uGFX平臺(tái)為STM32L152創(chuàng)建的,用了一個(gè)微型四層PCB。
電源電路
在該項(xiàng)目中,該系統(tǒng)使用3.7V 600mAh鋰聚合物電池為微控制器和電子墨水顯示器供電。
如框圖所示,LD3985提供為STM32L152控制器供電所需的3.3V電源。因?yàn)閮?nèi)部有FET,電子墨水顯示器需要一定范圍的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng),+ 22V,-20V,+ 15V和-15V。這些電壓由板載電路產(chǎn)生。
LT3463由電池供電,并根據(jù)來(lái)自控制器的VPOS_CTRL和VNEG_CTRL信號(hào)產(chǎn)生+ 22V(GVDD)和-20V(GVEE)。然后將+ 22V饋送到LM78L15以產(chǎn)生+ 15V(VPOS),并將-20V饋送到LM79L15以產(chǎn)生-15V(VNEG)。 LM358還用于從VPOS和VNEG產(chǎn)生饋送到E-ink顯示器的公共電壓(VCOM)。
安裝ChibiOS,GCC,openOCD和uGFX
ChibiOS是用于RTOS,HAL等的嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境。它可以被認(rèn)為是像STM32這樣的微控制器的輕量級(jí)操作系統(tǒng)。 它允許我們使用一組標(biāo)準(zhǔn)的命令來(lái)與所有這些不同的控制器相互兼容。
連接傳感器
接下來(lái),嘗試連接傳感器:心率,GSR和皮膚溫度。
將系統(tǒng)嵌入到T恤上
您可以即興發(fā)揮創(chuàng)意,按自己的想法把系統(tǒng)裝到T恤上,或者您可以查看我的方法。
首先,在T恤上打一個(gè)洞,通過(guò)這個(gè)孔可以看到eink屏幕。 為了做到這一點(diǎn),我已經(jīng)把一塊名為硬布熨燙到T恤的背面。 這種布料在加熱后粘在T恤上,使其變硬。 這樣就可以讓T恤輕松剪裁,因?yàn)榭椢锊粫?huì)卷曲或彎曲。
我也使用相同的材料來(lái)創(chuàng)建用于保持電子顯示屏和控制器板的口袋。這樣可以刪除這些組件,以便以后可以洗滌襯衫。熱膠也是另一種很好的粘合劑,可用于將零件保持在適當(dāng)位置。
本文來(lái)源于電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
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