Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств

Измерение пульса на основе биорадиолокаторов

Весьма оригинальный и, можно сказать смело, инновационный способ регистрации пульса.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Возможно медицинский трикордер в Стартреке был оснащен именно таким датчиком. (Кадр из сериала Star Trek: The Original Series)

Используется классическая технология радиолокации на основе сверхширокополосных (Ultra-Wide Band) сигналов. Излучается сигнал, он отражается от внутренних органов, грудной клетки и сердца, соответственно время прибытия (time-of-fight) отраженного сигнала будет зависеть от дистанции до антенны, подвижности грудной клетки и сердца.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Модель формирования временных характеристик отраженного UWB сигнала в грудной клетке (отсюда).

Анализируя низкочастотную периодическую модуляцию задержки можно выделить дыхательную и пульсовую составляющую. Вид сигнала и его спектральная плотность мощности показаны на рисунке. Сигнал формируется по первой производной функции Гаусса.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
UWB сигнал и границы спектрального диапазона (отсюда).

Один из первых патентов на такое устройство датирован 1996 годом. Автор Thomas E. McEwan US 5573012 A Body monitoring and imaging apparatus and method.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Функциональная схема устройства пульсового радара и вид выходных сигналов.

На сегодняшний день работы по исследованию применения UWB радаров в медицине выходят регулярно. Можно загуглить UWB heart rate radar.

Измерение пульса на основе баллистокардиографии

Метод баллистокардиографии использует эффект детонации тела от ударной волны при прокачке крови по сосудам. В клинической практике применялся не ради измерения пульса, а для анализа динамических показателей кровотока.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Еще один мегадевайс из прошлого. Страшно? (картинка взята отсюда)

Сигналом являются механические колебания тела под действием ударной волны от прокачки крови по сосудам. Думаю многие, лежа в постели, замечали этот эффект. Вот тут очень простая демонстрация принципа работы в фотографиях.

На современном уровне этот способ был реализован в виде умной подушечки Darma для контроля осанки. Со времен института у меня в памяти баллистокардиография ассоциировалась с громоздким устройством, и я был приятно удивлен этим проектом в плане выбора способа регистрации пульса. Проект хорошо выступил на Кикстартере.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Девушка в зеленом платье следит за своей осанкой с помощью Darma. Почувствуйте разницу с мужиком на качающемся столе, за это мы и любим такие проекты.

Пульс выступает скорее как дополнительный параметр, основное – это контроль правильности осанки. На их рекламных материалах представлен характерный вид баллистокардиограммы (BCG) и ее особые точки. Значения пульса вычисляются между локальными максимумами (точка J). Интересное устройство, но если вы постоянно вертитесь и ерзаете на своем стуле, это решение не для вас.

Вот еще гаджет Beddit. Он выполнен в виде ремня и кладется на кровать под тело человека во время сна.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Девушка в белом и гаджет Beddit. Для мужчин – версия кардинально черного цвета.

Прибор позиционируется как монитор сна. Он может регистрировать пульс, кривую дыхания, фазы сна. Также реализован “умный будильник”. Вот так выглядит его сигнал.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Сигнал баллистокардиограммы с Beddit. На фоне дыхательных колебаний видны детонации сердца (взято из отчета.)

В принципе такие устройства можно встраивать прямо в матрасы или выполнять в виде детских пеленок, одеял и т.п. Для двуспальных вариантов можно зонировать области регистрации. Будить вибромотором.

Измерение пульса на основе фонокардиоскопии

Способ основан на регистрации акустических шумов при биении сердца и работе его клапанов. С помощью этого способа проводят диагностику нарушений в работе сердца и клапанов. Самая простая реализация — приложить микрофон или обычный стетоскоп к сердцу, зафиксировать его и слушать низкочастотные биения-шумы.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Послушайте, как бьется сердце. Кадр из фильма “Бриллиантовая рука.”

В принципе для регистрации пульса достаточно считать акустические удары, но есть небольшой нюанс. Сигнал фонокардиоскопии содержит в себе так называемые тона – осцилляции, связанные с систолой-диастолой сердца, работой ее клапанов и просто непериодические шумы.

На каждый сердечный цикл в норме приходится несколько тонов, обычно выделяют 4 тона (их обозначают римскими цифрами). Основные: I тон – начало систолы, II тон – начало диастолы. В англоязычной литературе различают сегменты S1 (first heart sound) – начало систолы и S2 (second heart sound) – начало диастолы. В зависимости от места прослушивания относительная амплитуда тонов может изменяться. Вот пример сигнала.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Примеры сигнала фонокардиоскопии: слева синхронно с ЭКГ и основные тона (отсюда), справа пример автоматизированной сегментации сигнала в норме. (отсюда)

Конечно сейчас, когда УЗИ-аппарат с методом диагностики на основе эффекта Доплера стал обычным медицинским устройством, доступным в любой поликлинике и больнице, фонокардиография несколько потеряла свою клиническую значимость.

Однако стетоскопы никуда не делись и являются самым популярным и доступным средством первичного осмотра. Поэтому вполне естественно, что разработчики гаджетов взялись за них. У вас в стетоскопе нет блютуса? Тогда мы идем к вам! На рынке предлагается множество таких устройств.

Вот пример такого гаджета-гибрида от фирмы Thinklabs Medical LLC.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Версии умных стетоскопов Thinklabs: от имитации классики, до минимализма.

Большой плюс такого способа в том, что этот функционал доступен практически в любом телефоне. Датчик–микрофон уже на борту. Зачем тогда стетоскоп? Неудивительно, что уже разработана программа для IPhone, которая называется iStethoscopePro.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Экраны iStethoscopePro (разработчик Peter_J._Bentley).

Оказалось, что это довольно популярное приложение, и что самое интересное, по словам Питера Бентли, им пользуются врачи, т.к. оно позволяет записывать и воспроизводить шумы сердца. Можете испытать, как оно работает. Вот пример программы SKEEPER Heart Rate под Андроид.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Экраны SKEEPER Heart Rate. Прижми и слушай.

Все-таки интересно, как смартфоны постепенно вбирают в себя функциональность, которая изначально не планировалась. В следующем разделе вы увидите пример фантастической возможности применения смартфона для регистрации пульса.

Измерение пульса на основе сфигмографии

Этот способ известен всем без исключения, просто не все знают, что он так называется. Способ сфигмографии реализует регистрацию артериального пульса по деформации стенки сосуда артерии. В итоге получается кривая аналогичная плетизмографии. Регистрацию пульса нужно проводить в местах, где артерии подходят близко к поверхности кожи, например с тыльной стороны запястья или выше локтя, где лучевая артерия идет одним стволом.

Биение стенки артерии очень мало, поэтому для усиления сигнала в конце 19 века был изобретен оригинальный способ: пережатие артерии до уровня, когда артерия еще пропускает кровоток, но создает препятствие ударной волне крови. В этом случае возникали сильные пульсации, которые можно фиксировать механическими средствами.

Гибкие материалы:  Проходной кровельный элемент SHINGLAS, серый (Вентиляционная система) - цена, купить в интернет-магазине ТЕХНОНИКОЛЬ

На главное фото поста вынесено изображение первого устройства — смигмографа, доведенного до практического применения. Похоже на метатель дротиков Ван-Хельсинга. Изобретение французского физиолога Этьен-Жюля Маре. Практически носимый гаджет 1863 года выпуска.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Вот тут посмотрите анимированный принцип работы этого устройства и его конструкцию в 3D

В целом процессы, которые происходят в сосудах артерии при ее пережатии, довольно сложны. Изучение этих вопросов актуально, если вы хотите измерять давление. Когда нужен просто пульс, то схему регистрации можно упростить: убрать манжету, акустический датчик (микрофон) или обычный стетоскоп заменить механическим датчиком – пьезоэлементом.

ПьезосенсорИдея способа на основе пьезоэлемента хорошо раскрыта в патенте Wrist plethysmograph US 20070287923 A1. На картинке показана схема устройства. На датчик работает вся конструкция устройства — ремешок обеспечивает растягивающее усилие на краях пьезодатчика и выполняет роль своеобразной манжеты, корпус придает необходимую жесткость и опору.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Патентованный способ регистрации пульса на основе пьезодатчика.

Вычисление пульса по сфигмограмме такое же, как в плетизмографии, так как получаемые пульсовые кривые практически идентичны.При практической реализации могут быть нюансы, связанные с индивидуальными особенностями. Есть интересное исследование, в котором изучалась зависимость амплитуды пульсового сигнала от силы давления пьезодатчика, индивидуальных параметров руки пациентов и т.п.

Датчик к запястью подводился шаговым двигателем с обратной связью и, таким образом, нормировалось сила нажатия. В статье указывается, что разброс индивидуальных давлений довольно высокий, а также возникают проблемы с регистрацией у людей с избыточным весом с увеличенной толщиной жирового подкожного слоя. Есть над чем поработать.

HealBeПринцип механического измерения пульса реализован в нашумевшем браслете HealBe Go.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Браслет HealBe Go использует пьезодатчк для измерения пульса.

Согласно заявленным параметрам, сигнал пульсовой волны считывается с запястья с помощью пьезоэлектрического датчика давления. В научно-техническом отчете разработчиков HealBe приведен пример пульсовой кривой с датчика, форма волн вполне типовая для плетизмографии и сфигмографии. Что интересно, ни в одном известном нам гаджете такой способ не используется. Так что HealBeGo можно сказать пионеры.

Гибкие датчикиЕсть концепты и научные исследования по применению подобных датчиков. Вот пример статьи, где описана реализация ультратонкого гибкого датчика на основе золотых нанотрубок.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
При изгибе поверхности датчика возникает дельта тока. Этой дельты достаточно, чтобы фиксировать динамическую составляющую давления от 13 Па (для сравнения: 1 Па (Н/м2) равен 7,50062 мкм ртутного столба) (отсюда, микс из figure 1 и 6).

Датчик фиксируется на коже в районе запястья и регистрирует пульсовые волны. Исследование датчика показало, что на амплитуду сигнала влияет уровень текущего звукового фона, например голос и музыка, что вполне ожидаемо.

Вот еще пример датчика на основе 2D-массива пьезоячеек.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Микротехнологии в действии (отсюда, взято из figure 1).

Этот датчик более совершенен и функционально закончен: содержит схему первичного усиления и имеет контакты для подключения. Вот примеры наклейки датчика на различные части тела.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Датчику доступны любые точки (отсюда, взято из figure 4)

Если снимать сигнал с запястья и шеи, то можно реализовать метод измерения кровяного давления на основе вычисления относительной скорости пульсовой волны (pulse wave velocity (PWV)) между артерией на шеи и артерией на запястье (по сдвигу фаз между сигналами).

Возможно скоро мы увидим гибкие полупрозрачные браслеты для измерения пульса. Гибкие аккумуляторы уже появились.

Вторая версия

После того как собрал “устройство” было решено сделать “всё по новой”, несколько улучшений:

Схема не сильно изменилась:

image

Несколько фото новой версии:

image

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела

Гибкие, носимые на теле сенсоры обладают большим потенциалом для мониторинга здоровья пациента и проведения долгосрочных исследований. Несмотря на то, что уже разработаны гибкие мониторы здоровья, напоминающие наклеиваемые стикеры, все они были оснащены жесткими электронными чипами и аккумуляторами. Т.е. они все еще оставались достаточно громоздкими и требующими подзарядки.

Ученые из Стэнфордского университета разработала гибкие датчики-наклейки, которые не имеют жестких компонентов. Они получают питание от находящихся поблизости радиочастотных устройств, которые могут быть интегрированы в одежду. Наклейки получают достаточное количество электричества для активации сенсорного механизма, а также для передачи данных обратно на устройства, встроенные в одежду.

Эти «стикеры» применяют модифицированную технологию RFID, которая использует преимущества гибких антенн и компенсации движения тела для создания высоких скоростей передачи данных при низком напряжении.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств

Эта технология, получившая название BodyNet, уже успешно прошла испытания для определения частоты пульса и дыхания при размещении наклеек на запястье и животе. Размещение таких же наклеек на локтях и коленях позволяет получить данные о движении этих суставов. Сейчас ученые дорабатывают аналогичные устройства, позволяющие контролировать температуру, пот и другие телесные выделения, которые могут помочь в мониторинге спортивных результатов и стресса.

В настоящее время гибкие сенсоры и приемники, через которые они передают свои показания, должны быть расположены достаточно близко друг к другу. При этом каждый стикер» требует отдельное приемное устройство. Университетские исследователи планируют преодолеть это с помощью антенн, вплетенных в одежду, которая сможет лучше взаимодействовать с датчиками.

Гибкие и растяжимые датчики

Гибкий датчик – это резистивный материал, например, углерод, нанесённый на гибкую мембрану. При изгибании датчика материал растягивается и сопротивление увеличивается пропорционально радиусу изгиба. Судя по одной из спецификаций, сопротивление плоского датчика в 10 кОм может удваиваться при сгибании его на 180 градусов, когда оба конца соединяются.

Датчик растяжения работает по тому же принципу, только его сопротивление увеличивается при растяжении. Резиновый шнур с углеродом выглядит, как шнур для банджи. Судя по одному примеру с Adafruit, 6-дюймовый шнурок сопротивлением 2,1 кОм при растяжении до 10″ меняет сопротивление до 3,5 кОм.

Датчик давления

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств

Датчики давления состоят из токопроводящего полимера, в котором есть проводящие и непроводящие частицы. Он расположен между двумя проводниками, переплетёнными, но не соединёнными. Прижимание полимера к проводникам создаёт контакт. Увеличение силы или площади нажатия увеличивает проводимость и уменьшает сопротивление.

Датчик изгиба

Прежде чем открывать IDE нужно собрать хотя бы один датчик изгиба и удостовериться в его работоспособности. Почему бы его не купить? Так как его в своем городе не нашел, а в Китае стоит 20$/штука, кроме того максимум я находил длиной в 8 сантиметров, выигрывают они только формой (тонкие).

Гибкие материалы:  ГОСТ 12391-77 Валы гибкие проволочные автотракторных приборов. Технические условия

До этого с фоторезисторами не имел дела, поэтому для начала просто посмотрел на принцип работы, подобрал сопротивление, оценил диапазон, а также выявил что из 10 купленных 1 не работал, не зря проверял.

Фоторезистор

После собраться собственно сам датчик. На рисунке изображена схема датчика, я думаю понятно что необходимо сделать.

image

Советую постараться найти фоторезисторы именно 3 мм., так как иначе вставить их в трубку очень проблематично. Вот что получилось:

image

Проводов таких тонких у меня не было, а оптоволокно завезли уже… В общем телефонный провод как раз.

image

Теперь можно натянуть термоусадку и убедится в работе.

image

Проверить работоспособность можно таким кодом:

const int pinPhoto = A0;
void setup() {
pinMode( pinPhoto, INPUT );
}
void loop() {
  Serial.println(  analogRead( pinPhoto ) );
  delay(100);
}

Выводиться должно значение от 0 до 1024, у меня вышло так:

Сгибаем датчик:

Как меняется сопротивление потенциометра

У потенциометров может быть линейный или логарифмический диапазон сопротивления. Линейный означает, что при повороте ручки сопротивление меняется линейно. Если повернуть её на четверть, сопротивление изменится на четверть.

Но если так будет с ручкой громкости, нашим ушам покажется, что громкость растёт слишком быстро; так происходит из-за особенностей восприятия звуков мозгом. Поэтому для ручки громкости лучше использовать потенциометр, чьё сопротивление меняется логарифмически.

На графике показано, как меняется громкость при повороте ручки, как для линейного, так и для логарифмического потенциометра. Некоторые потенциометры обеспечивают лишь псевдо-логарифмический рост, и они дешевле тех, что дают настоящий логарифм. Они состоят из двух линейных частей, встречающихся на 50% поворота. Их работа также отражена на графике.

Логарифмическое поведение достигается изменением формы резистивного элемента – его ширина меняется по всей длине. Поэтому потенциометры часто делят на линейно сужающиеся и логарифмически сужающиеся.

Ещё одна разновидность потенциометра – подстроечное сопротивление, или триммер. Они меньше размером, и используются на электронных платах. Подстраиваются одни обычно один раз, или очень редко – только для калибровки схемы.

Гибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
ТриммерыГибкие беспроводные датчики контроля состояния тела | Новости и события мира телемедицины, mHealth, медицинских гаджетов и устройств
Эквалайзер

Не все потенциометры работают с вращением. Они могут быть сделаны и в форме ползунов, как на фото с эквалайзером. Такие ползуны подвержены попаданию грязи, нарушающей их работу – именно такая проблема появилась у клавиатуры на фото (это моя клавиатура, и её ползуны действительно трудно передвигать).

Мембранный потенциометр

Мембранный потенциометр состоит из гибкой диэлектрической, часто прозрачной мембраны с присоединённой снизу полоской сопротивления.

Ниже её находится основание, на поверхности которого нанесена токопроводящая дорожка. Когда палец, или другой объект прикасается к мембране, полоска устанавливает контакт с дорожкой. В результате на контактах полоски появляется напряжение. Оно зависит от того, в каком месте полоска соприкоснулась с дорожкой. Схема тут та же, что и самая первая схема на странице для потенциометра.

Сопротивление мембранного потенциометра SoftPot с сайта Sparkfun меняется линейно от 100 Ом до 10 кОм с номинальной мощностью в 1 Вт.

В случае, когда контакт не постоянен (например, он возникает только при нажатии пальцем), в схеме необходим подтягивающий резистор (к примеру, 100 кОм). Но у некоторых мембранных потенциометров есть магнит или скользящий контакт, всегда давящий на мембрану и поддерживающий постоянный контакт.

Новые гибкие датчики в виде татуировок проконтролируют усталость

Инженеры из университета Тафтса, США, создали и продемонстрировали гибкие датчики на основе нитей, которые могут измерять движение шеи, предоставляя данные о направлении, угле поворота и степени смещения головы. Новое открытие приведет к появлению тонких, незаметных татуировок. По мнению ученых, они смогут измерять спортивные результаты, контролировать усталость рабочего или водителя, помогать пациентам и врачам контролировать ход физиотерапии. Технология дополняет растущее число нитевых датчиков, которые можно вплетать в текстиль, измеряя газы и химические вещества в окружающей среде или метаболиты в человеческом поте.

В своих экспериментах исследователи поместили две нити в виде буквы «X» на шею испытуемого сзади. Покрытые электропроводящими чернилами на углеродной основе, датчики обнаруживают движение, когда нити изгибаются. Когда субъект совершал серию движений головой, провода отправляли сигналы на небольшой модуль Bluetooth, который затем передавал данные по беспроводной сети на компьютер или смартфон для анализа.

Растровая электронная микроскопия нитей, покрытых углеродной краской. Слева прямая резьба. Изгиб нитей с покрытием создает деформацию (справа), которая изменяет их электропроводность — величину, которую можно использовать для расчета степени деформации (шкала 200 микрон)

Анализ данных включал сложные подходы машинного обучения для интерпретации сигналов и их преобразования для количественного определения движений головы в реальном времени с точностью 93%. Таким образом, датчики и процессор отслеживают движение без помех в виде проводов, громоздких устройств. Такие умные нити позволят отказаться от использования камер или ограничений комнаты или лабораторного пространства.

По словам исследователей, хотя алгоритмы должны быть специализированы для каждого участка тела, доказательство принципа демонстрирует, что нитевые датчики могут использоваться для измерения движения в других конечностях. Пластыри на коже или даже облегающая одежда, содержащая нити, может использоваться для отслеживания движения в условиях, где измерения наиболее важны. Например, на дороге, рабочем месте или в учебном классе. Тот факт, что камера не требуется, обеспечивает дополнительную конфиденциальность.

В дороге специальный патч-татуировка предупредит об усталости водителя грузовика или других ситуациях, когда критически важна бдительность оператора, отслеживая движения головы человека, который собирается уснуть.

«Если мы сможем развить эту технологию дальше, мы сможем найти широкий спектр приложений в сфере здравоохранения, — заключает Цзян. — Например, те, кто исследует болезнь Паркинсона и другие нервно-мышечные заболевания, могут также отслеживать движения субъектов в их обычных условиях и повседневной жизни, чтобы собирать данные об их состоянии и эффективности лечения».


Читать далее

Найден новый вид черной дыры, который не вписывается в теорию относительности

Аборты и наука: что будет с детьми, которых родят

Ученые вывели замену для теории относительности. В чем суть «теории всего»?

Подготовка

Нам понадобится:

Потенциометр

Потенциометры, по сути – это делители напряжения. Это метод разделения заданного напряжения на меньшие значения. Согласно схеме, у потенциометра (серый) есть три точки соединения. Средняя – переменная (обозначена стрелкой), и она контактирует с материалом резистора внутри где-то в одной из точек протяжённого резистора.


Напряжение между регулируемой точкой и одной из оставшихся (концов резистора) определяется сопротивлением между ними. Если соединены только две точки, тогда у нас получится переменный резистор, или реостат.

Гибкие материалы:  Багет для натяжного потолка (39 фото): потолочный алюминиевый профиль, поверхность со светодиодной подсветкой

На фото – потенциометр с цилиндрической поворотной ручкой. Круглая пластиковая ручка громкости на вашей звуковой системе прячет один из таких потенциометров. Обратите внимание на три контакта, из которых средний соединён с переменной точкой. На фото изображён новый потенциометр. А вот статья о том, как я использовал такое устройство на усилителе, сделанном из банки из-под арахисового масла.

Предисловие

В данной статье рассмотрим как сделать руку-клавиатуру, а также самодельный датчик изгиба (сгибания). На одной руке, как правило, 5 пальцев — это дает сделать 32 (2^5) комбинации. Но на русский язык не потянет (33-32 символа), а вот на английский язык как раз, ещё и останется место для space/backspace/enter и т.д.

Немного идей: если подумать, то это интересный джойстик; если присоединить вторую руку, то это 1024 комбинации, а это возможно музыкальный инструмент; внедрить гироскоп/акселерометр и улучшить до мышки.

Программа на пк

Что нам надо? Получить данные с блютуз модуля, соотнести с нужным символом, задействовать клавишу в нужное окно. Код по ссылке.

Алгоритм:

  • Присоединится по блютуз
  • С помощью ReadCOM() считываем байт посылаемый микроконтроллером, отправляем значение в метод SendKey, так же туда отправляется хэндл текущего окна, чтобы метод знал куда записать символ
  • Проверяем что к нам пришло, если это значение соответствует space, backspace, enter, то сработает нужное нажатие, если же ни один из вышеперечисленных, то возьмется из массива нужный символ

Зачем массив если можно было пустить по порядку все символы? Да, можно было, так и было на какой-то стадии, но некоторые комбинации для пальцев легче чем другие, а так же есть определенная частота использование тех или иных букв в алфавите:

Может показаться что уже за нас всё сделано, но не тут то было, сколько я не гуглил “сложность комбинаций пальцами рук” и тд, ничего годного не нашел. Пришлось самостоятельно и субъективно оценивать сложность комбинаций, для каждого советую эту таблицу заполнить самостоятельно и переписать массив. Кратко: самая легкая комбинация — самая частая буква.

Резистивный сенсорный экран

Резистивный сенсорный экран похож на мембранный потенциометр, только резистивный материал есть на обоих его слоях, причём материал прозрачный. Передняя мембрана гибкая и также прозрачная, так что палец или стилус может надавить на неё и создать контакт.

Для 4-проводного резистивного сенсорного экрана напряжение подаётся на верхний слой, а результат считывается с нижнего, и таким образом считывается координата X. Затем всё происходит наоборот и получается координата Y. Всё это происходит за миллисекунды, и опрос экрана проводится непрерывно.

Все подсчёты ведутся вспомогательным контроллером. Резистивные экраны не такие отзывчивые, как ёмкостные, и для высокой точности обычно требуется стилус. Используются в очень дешёвых смартфонах.

Результат

Рука-клавиатура не новый проект, но сделать самому и редактировать как душе угодно намного приятнее готового, тем более мы получаем не только клавиатуру, а универсальное устройства, которое можно связать и с телефоном, и с другими устройствами (управлять, например, “механической рукой”). Также на заметку кому-нибудь такие датчики, вдруг пригодятся )

Реостат


Как я уже упомянул, при подсоединении только двух контактов потенциометр часто называют реостатом. Реостаты обычно используются для больших токов, и, конечно же, не только для регулировки громкости.

Чтобы работать с большими токами, они обычно делаются при помощи провода, намотанного на изолированный сердечник, по которому ходит скользящий контакт. Вспомним символ потенциометра, у которого использовано три контакта. Поскольку здесь мы подключаем два контакта, мы используем другой символ; сопротивление со стрелочкой (не подсоединённой) поперёк. На изображении ниже вы можете видеть два варианта этого символа – по стандартам IEEE и IEC.

Сборка устройства

Общая схема представлена на рисунке ниже. На самом деле самое сложно, как оказалось, это учитывать размеры, некоторые провода свободно висят и мешают, а другие натягиваются и иногда рвуться. Кроме того датчики вышли больше чем надо для пальцев, эдак взял с запасом )

И собственно сама перчатка, я взял строительную, что не совсем привлекательно. Также если клеить непосредственно сразу на перчатку, то при сгибание датчики будут уходить в бок, поэтому решено было посадить их на липучки и в случае чего их можно снять.

image

Скетч и код на пк

Будет две программы: скетч на плату и программа на ПК. Так как готов только один датчик, а уже очень хочется узнать реально ли эмулировать клавиатуру через Arduino, то включим пк. А пока “заменим” датчики изгиба на кнопки:

Скетч на arduino

Для начала: разницы между кодом для кнопочной версии и версии с датчиками практически нету, за исключением пару строк для считывания данных. Способов считать данные много есть, но самый хороший алгоритм мне показался такой:

  1. Получить один из сигналов
  2. Записать его в переменную sendValue
  3. Дождаться комбинации 00000 (разжал пальцы), либо если пришел сигнал больше sendValue, то запишем новый сигнал в sendValue
  4. Если комбинация 00000 и sendValue не равен 0, то отправляем данные

Как считается полученное число с датчиков? Обычным переводом с двоичной системы в десятичную, каждый последующий сигнал 2n.

Зачем такой механизм? Мы не можем одновременно нажать на необходимые кнопки, либо, что еще сложнее, согнуть нужные пальцы в одно мгновение, поэтому нам нужно не отправлять сразу данные, а ждать “последняя ли это комбинация?”, поймём мы это с помощью изначальной комбинации( 00000 ), это будет как “стопбит”, после которого программа будет понимать, что следует направить число, если там конечно же лежит не сам “стопбит”.

Зачем нужно сравнивать sendValue и новый сигнал? После того как человек загнул, например, 01011 и начинает разгибать пальцы для исходной комбинации (00000 ), то он уже сделает другую комбинацию, так как пальцы мы разжимаем тоже не мгновенно, после того как пользователь разожмет любой из пальцев комбинация сразу станет по числовому значение меньше, чем была в “пик”, именно по-этому запоминает ”наибольшую” комбинацию.

image

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *