پروانه پوشیدنی بیوفیدبک با آردوینو و سنسور ضربان قلب MAX30102

اول سنسور MAX30102 رو به آردوینو Nano وصل کن. پین VCC رو به 3.3 ولت، پین GND رو به GND، پین SDA رو به A4 و پین SCL رو به A5 وصل کن. یه نکته مهم: بعضی از ماژول‌های MAX30102 فقط با 3.3 ولت کار می‌کنن و اگه بهشون 5 ولت بدی، بسته به نوع برد ممکنه سنسور آسیب ببینه.

قبل از اینکه بریم سراغ ساخت مکانیزم پروانه، اول باید مطمئن بشیم سنسور ضربان قلب درست کار می‌کنه.

دستورالعمل:

1. کتابخانه SparkFun MAX30102 رو نصب کن
2. برو به File ← Examples ← MAX3010x ← و گزینه "Example5_HeartRate" رو باز کن
3. سنسور رو به برد آردوینو وصل کن: 5 ولت به 5 ولت، GND به GND، SDA به A4 (یا SDA)، SCL به A5 (یا SCL)، پین INT بدون اتصال بمونه
4. کد نمونه رو روی آردوینو Uno آپلود کن
5. Serial Monitor رو باز کن
6. بررسی کن: اگه سنسور درست روشن شده باشه، یه چراغ ال‌ای‌دی قرمز باید دیده بشه (عکس اول سنسور خاموشه، عکس دوم روشنه)
7. انگشتت رو به آرومی روی سنسور بذار؛ زیاد فشار نده چون کیفیت خوندن داده رو پایین میاره
8. بعد از چند ثانیه باید مقادیر BPM توی Serial Monitor نمایش داده بشه (اگه چیزی نمی‌بینی، مطمئن شو Serial Monitor بازه و باد ریت گوشه پایین‌سمت‌راست درست تنظیم شده)

موتور سروو مسئول حرکت بال‌های پروانه‌ست. قبل از اینکه اون رو توی مکانیزم اصلی نصب کنی، اول تست کن که درست می‌چرخه.

دستورالعمل:

1. سیم سیگنال سروو رو وصل کن

سیم نارنجی (سیگنال) به پین D9، سیم قرمز (VCC) به 5 ولت و سیم GND به GND وصل می‌شه.

1. یه فایل جدید توی آردوینو باز کن و این کد تست رو بارگذاری کن:

1. کد رو روی آردوینو Uno آپلود کن. نتیجه‌ای که باید ببینی: موتور سروو باید نرم و روان به جلو و عقب بچرخه.

+4

حالا وقتشه سنسور ضربان قلب و موتور سروو رو توی یه مدار واحد با هم ترکیب کنی.

دستورالعمل:

1. سنسور و موتور رو طبق دیاگرام به آردوینو وصل کن
2. کد نهایی آردوینو رو (که پایین‌تر اومده) آپلود کن

این کد چیکار می‌کنه:

1. داده BPM رو از سنسور MAX30102 می‌خونه
2. مقادیر ضربان قلب رو صاف و هموار می‌کنه
3. مقدار BPM رو به سرعت موتور سروو نگاشت می‌کنه
4. حرکت بال پروانه رو به‌صورت لحظه‌ای کنترل می‌کنه

1. انگشتت رو روی سنسور بذار و صبر کن تا ضربان قلبت رو تشخیص بده (بعضی وقتا این کار تا 2 دقیقه طول می‌کشه)

1. خروجی Serial Monitor توی Arduino IDE رو چک کن؛ باید مقادیری مثل BPM، Avg، Current و Step Size رو ببینی

1. نتیجه مورد انتظار: موتور بسته به ضربان قلبت کندتر یا سریع‌تر می‌چرخه (نمونه خروجی: BPM=58.37, Avg=35, Current=152, Step Size=1)

!! عیب‌یابی !!

اگه موتورت حرکت نمی‌کنه، احتمالا یکی از این دلایله. اول توی خط خروجی رو چک کن:

1. اگه BPM=0 بود، یعنی هیچ داده‌ای از سنسور نمیاد و باید صبر کنی تا شروع به ثبت کنه. می‌تونی سریع‌تر نفس بکشی یا انگشت دیگه‌ای رو روی سنسور بذاری :)
2. BPM پایین (مثلا BPM=9.96, Avg=0, Current=10, StepSize=0)

توی کد این شرط هست: اگه bpmToUse کمتر از 20 باشه، stepSize روی حداقل مقدارش تنظیم می‌شه. یعنی همه مقادیر BPM زیر 20 هیچ حرکتی ایجاد نمی‌کنن و باید صبر کنی تا ضربان قلبت بالاتر بره. دومین نکته مربوط به خود برده:

1. اتصال سیم‌ها پایدار نیست؛ سیم‌ها رو چک کن
2. اتصال سیم‌ها اشتباهه؛ مدار رو یه بار دیگه بررسی کن

این مکانیزم طوری طراحی شده که سبک باشه و حرکت طبیعی بال پروانه رو تولید کنه.

دستورالعمل:

1. فایل‌های مدل سه‌بعدی ارائه‌شده رو باز کن و قطعات رو با این تنظیمات پرینت بگیر:

تنظیمات پرینت:

1. نازل: 0.4 میلی‌متر
2. درصد پرکنندگی: 15٪
3. متریال: PETG

از PETG شفاف استفاده شده تا ظاهر پروانه سبک و ظریف به نظر برسه.

+10

دستورالعمل:

1. موتور سروو رو داخل "هوزینگ" پرینت‌شده جا بذار
2. سیستم لینکیج بال رو مونتاژ کن
3. بال‌های پروانه رو وصل کن
4. همه قطعات متحرک رو محکم ببند

وقت عمله! تقریبا کارت تمومه. حالا باید بخش الکترونیک و مکانیزم پروانه رو توی یه سیستم پوشیدنی با هم ترکیب کنی.

دستورالعمل:

1. پروانه رو به بند مچی وصل کن و موتور سروو و سنسور رو به آردوینو متصل کن
2. انگشتت رو روی سنسور بذار و ببین چطور پروانه به‌صورت لحظه‌ای به ضربان قلبت واکنش نشون می‌ده. لذت ببر!

پروانه بیوفیدبک ترکیبی از رباتیک پوشیدنی، بیوفیدبک و هنر حرکتیه که توی یه وسیله کوچیک و تعاملی جمع شده؛ وسیله‌ای که هدفش کمک به آرامش و ذهن‌آگاهی توی لحظه‌های پراسترسه.

این پروژه از نظر کاربردی شاید "بی‌فایده" به نظر برسه، اما نشون می‌ده تکنولوژی می‌تونه فراتر از کاربرد صرف، یه تجربه حسی و احساسی هم بسازه. امیدواریم این آموزش تیم آیسی‌مدار برات جذاب بوده باشه؛ اگه سوالی داشتی یا خودت این پروانه رو ساختی، خوشحال می‌شیم توی بخش نظرات باهامون به اشتراک بذاری. ممنون که تا اینجا همراه ما بودی.