使用DPS310压力传感器开发虚拟助手

描述

你所爱的人是否年迈而独居？不用担心。使用英飞凌的 DPS310 压力传感器，我们开发了一个虚拟助手，它以腕带的形式巧妙地贴在您的手臂上，可以处理这项耗时的工作，让您的亲人安全无忧！

“老年人目前约占美国人口的 14.5%，到2030 年将有约 7400 万老年人。随着医疗保健成本的上升以及医疗机构提供足够护理的压力，管理老年人健康的新解决方案势在必行。 "

在快速搜索并看到令人震惊的数字之后，这是我们帮助老年人的尝试​​！

描述

自从我的祖母患有阿尔茨海默氏症的早期症状以来已经有几年了，不幸的是，她的病情似乎正在恶化。这导致了一系列意想不到的问题，例如

1) 去上班（即使她被建议不要）

2）不吃饭或有时吃双餐

3）不做她的练习

所有这一切都是由于缺乏记忆以及她不知道自己的病情。

这导致我妈妈需要几乎一整天都和她在一起，每周 7 天。事实证明，这项任务非常累人且耗时。那时我们萌生了制作一个虚拟助手的想法，它可以监控我奶奶的行为和活动，如果需要，还可以在紧急情况下提醒家人。让我妈妈休息一下，同时让病人安全！

系统/概念中的组件

尽管该系统主要关注阿尔茨海默病患者面临的问题，但我们在项目中灌输了许多其他系统，这些系统影响所有老年人的生活，帮助他们独立克服日常生活中的障碍。

英飞凌压力传感器的主要特点之一就是它的尺寸！这使得关键组件具有便携性和超级通用性。在我们系统的核心，我们有 Arduino Nano，然后通过 I2C 总线连接到 DPS310 压力传感器。动作和行为将被编码以模拟患者的实时运动。使用这些图表或值，我们可以确定患者的状态并在紧急情况下提醒成员。然后，生成的数据将在使用 Blynk 的小型应用程序上表示。

整个系统将被集成到一个紧凑但美观的可穿戴腕带中，将这项技术无缝地融入患者的生活中。

功能和能力

以下是我们的乐队将能够分析/检测的主要功能和运动：

跌倒 -研究表明，老年人最大的问题是他们失去平衡并跌倒。患者通常是无助的，只有在某个时间之后才会有帮助。使用 Health Band 通过检测压力突然下降可以很容易地避免这种情况。一旦检测到，一条信息会自动发送给亲属，以帮助防止伤害恶化。

锻炼——对于老年人来说，让他们锻炼或散步是相当困难的，即使这会使他们保持健康。我们认为激励他们的一种方法是向他们展示所走的步数或走了多长时间，以便他们有一些东西可以推动他们锻炼。

在我祖母的情况下，医生告诉她走大约 1000 步，她愿意，但她数不清了。柜台也可以帮助她！

一旦 Health Band 检测到“波浪”运动，它就会推断出患者已经开始锻炼。波峰到波峰或波谷到波谷标志着一个周期。随着步数的执行，循环数会生成并显示，从而制作您自己的计步器。

发烧 -这个很简单，传感器也给出了温度。与手臂接触的带子可提供患者的实时温度。任何峰值或下降都将通过向亲属发送消息再次自动发出警报。

状态 -告诉亲属患者的生活状态。例如，如果 Health Band 检测到压力变化不大，则患者可能正在睡觉。

我们有三种状态：睡眠、清醒和锻炼。（也就是说我们还没有完善这个功能，因为有时我们会收到错误的“状态”。我们还计划添加更多状态）

电路

英飞凌强大的 DPS310 传感器可以使用蓝牙同步到应用程序。该应用程序生成传感器的实时视觉表示。尽管它很有用，但它对我们的概念有其局限性。

因此，为了利用传感器的数据流，我们通过 I2C 总线连接了一个 Arduino Nano。这使我们能够计算数据，从而可以推断出患者所处的各种场景。

一旦我们整理好这一点，我们将 Arduino 连接到 ESP8266 WiFi 模块，使其能够与移动应用程序通信。

配置

在设置所有内容之前，您需要将引脚添加到传感器。剪下两个长度的七个引脚并将它们焊接上。您可以使用面包板使事情变得更容易。

• DPS310 压力传感器到 Arduino Nano (I2C)

注意：传感器的方向如图所示

传感器上的引脚 1 (SDA) => Arduino 上的 模拟引脚 4

传感器上的引脚 2 (SCL) => Arduino 上的模拟引脚 5

传感器上的引脚 8 (GND) => Arduino上的GND

• Arduino Nano 转 ESP8266（WiFi 模块）

 

注意：模块的方向如图所示

WiFi模块上的引脚1 => Arduino上的 数字引脚11

WiFi模块上的引脚2 => Arduino上的 数字引脚10

WiFi模块上的 引脚7（GND） => Arduino上的GND

WiFi模块上的 引脚8（电源） => Arduino上的3v3

制作乐队

所有小巧的组件都可以整齐地贴在您的手腕上。为了制作实际的乐队，我们使用Canvas和Foam嵌入组件。然后用尼龙搭扣形成肩带。

 

要制作您的 DIY 健康手环，请先将泡沫切割成您手的宽度。然后排列各种传感器，并剪出最终尺寸。把边缘弄圆，让它看起来更整洁。将大头针按入泡沫中（为其提供保护和抓握），然后将电池嵌入一个小插槽中。

 

现在翻转乐队并焊接连接，引脚应该只是伸出来......进行测试运行以查看一切是否正常。

 

添加魔术贴条以制作肩带。将表带包裹在帆布中并用热胶粘住，这样可以提供整洁的饰面和感觉！

 

 

由于我们没有 3D 打印机，我们计划在未来使用 3D 打印来升级这个原型，它将为所有组件提供完美的插槽，为我们的 Health Band 提供符合人体工程学的设计！

***当我们打印最终的 3D 打印模型时，我们将更新这个项目，包括图片和打印文件***

编码各种算法

在我们开始对系统进行编程之前，您需要安装某些库才能使程序运行。您需要下载的库是：

• Wire 库（通常是预装的，负责 Arduino Nano 和 DPS310 压力传感器之间的通信）https://github.com/PaulStoffregen/Wire

• DPS310 压力传感器库https://github.com/Infineon/DPS310-Pressure-Sensor

• Blynk 库（使 Arduino Nano 能够与 Blynk 云进行通信）https://github.com/blynkkk/blynk-library

下载每个库后，每个库的安装都遵循相同的过程：打开Arduino IDE并前往草图（窗口顶部）。然后从下拉列表中单击包含库。接下来单击添加 .ZIP 库。现在导航到存储下载文件的位置，然后单击打开。对所有三个库重复该过程。

现在您可以尝试下载试用代码并检查它是否可以编译。将其上传到您的 Arduino Nano 并通过打开串行监视器确保您获取实时数据（由 IDE 右上角的监视器图标描绘）。

如果效果良好，请继续上传主代码，然后您就可以开始构建您的应用程序了。

构建应用程序

为了连接到互联网，我们使用了一个名为 Blynk 的预建平台，该平台可以从 android play 商店下载，链接如下。有无数关于如何将应用程序与 Arduino 一起使用的示例，这些示例都可以通过前往Arduino IDE 中的文件，然后是示例和Blynk 列表下的文件来获得。

我们使用该应用程序以用户友好的方式表示数据。

选择Arduino Nano作为您的微控制器和“连接类型” WiFi 。然后您将收到一封包含您需要在代码中输入的“身份验证令牌”的邮件（在代码中提到）。

我们添加了几个小部件，例如表示实时温度的仪表、用于计步器的值显示器和显示当前状态的LCD 显示器。这些是您可以为其他特定情况添加更多功能的基本构建块。

结论，总体成功！

该项目有一些错误和误读。一是体温。HealthBand 读数为 36°C（手腕温度），而医疗级温度计读数为 36.8°C（腋窝温度）。

我们的步骤算法起初被证明是错误的计数，但经过几次修改尝试后，它工作得相当准确。另一个问题是状态函数。我们添加了更多的变量和语句，使其进一步了解其他状态。

最后，我们能够通过重新校准来解决问题，并且 HealthBand 成功地收集了所需的数据。在过去的两周里，我的祖母一直没有助手，乐队的表现很棒！

到目前为止，秋季或发烧消息尚未经过测试，因为没有任何此类情况，但理论上它们有效！

这是一个很棒的项目，可以很容易地实施，我们希望这个乐队可以拯救生命，让老人安全！