可穿戴产品的类型有很多,之前看到有一些集成了传感器的衣服,大部分是为了健身、或者是用于舞台表演。

事实上,还有一个小众的需求,就是医疗用途。

试想有精神病的人、自闭症的人,周边群众/护理人员能通过他们衣服上的数据,来了解病人的情绪状态,这会避免很多冲突的发生。

EDN小编近日看到一位外国小哥,自己DIY了一个开源项目,做了一个带E-ink显示屏的T恤衫,可以显示佩戴者的心跳速度、皮肤温度、以及电流皮肤反应。

为此他还将传感器和定制的微型PCB嵌入到布料中。

001ednc20170721

这位小哥的真实身份,其实是DIY Hacking的创始人Arvind Sanjeev,EDN带您看看这个DIY是怎么实现的。

您所要会的知识

为了创建这个项目,需要你会使用嵌入式C。

会使用平台如STM32 Discovery,ChibiOS,uGFX和Eagle来开发这个项目。 如果您是这些平台的新手,建议您在开始之前先了解这些平台:

1.STM32L152 Discovery Board;

2.用于RTOS,HAL等的ChibiOS嵌入式开发环境;

3.uGFX嵌入式库,用于集成显示和开发GUI;

4.Eagle PCB设计软件

您所需要的材料

您所需要的所有零组件都可以在这个EXCEL (docs.) 中找到。

大多数只有在制作了Beta / alpha原型板之后才需要。 为了开始锡焊,只需要前四个组件。 除了这些组件外,还需要热风焊接站,烙铁,镊子,连接线等工具。

002ednc20170721

它是如何工作的?

在这个项目中,小哥使用了心率、皮肤温度、和皮肤电反应等参数来确定用户的情绪状态。这些参数通过各种传感器来测量。

整个系统由STM32L152微控制器来处理,因为它的功耗很低。这个ARM Cortex-M3控制器提供256 KB闪存和32 KB RAM。

用了哪些传感器

如框图所示,三个传感器用于获取自主数据。

最重要的是采用反射脉搏血氧技术确定心率的脉搏传感器。这里,由于血液中的血红蛋白相对于血液中的氧含量具有不同的光学性质,因此能够区分不同的心跳。

接下来是皮肤电反应传感器,其实也就是放置在与身体接触的T恤内部的两个电极。这里,微控制器中的12位ADC能够通过电极感测身体提供的电导。基于人的压力水平,汗腺被激活,所以皮肤导电性变大。

最后,有一个温度传感器嵌入在用户腋下的T恤下面,帮助读取体温。

然后由微控制器处理从传感器处得到的数据,以产生自主数据的准确值。最终再通过电子墨水显示屏显示。

003ednc20170721

电子墨水显示

这里使用的6英寸电子墨水显示屏是LG的LB060X02。显示器的驱动是使用uGFX平台为STM32L152创建的,用了一个微型四层PCB。

电源电路

在该项目中,该系统使用3.7V 600mAh锂聚合物电池为微控制器和电子墨水显示器供电。

如框图所示,LD3985提供为STM32L152控制器供电所需的3.3V电源。因为内部有FET,电子墨水显示器需要一定范围的电压来驱动,+ 22V,-20V,+ 15V和-15V。这些电压由板载电路产生。

LT3463由电池供电,并根据来自控制器的VPOS_CTRL和VNEG_CTRL信号产生+ 22V(GVDD)和-20V(GVEE)。然后将+ 22V馈送到LM78L15以产生+ 15V(VPOS),并将-20V馈送到LM79L15以产生-15V(VNEG)。 LM358还用于从VPOS和VNEG产生馈送到E-ink显示器的公共电压(VCOM)。

安装ChibiOS,GCC,openOCD和uGFX

ChibiOS是用于RTOS,HAL等的嵌入式开发环境。它可以被认为是像STM32这样的微控制器的轻量级操作系统。 它允许我们使用一组标准的命令来与所有这些不同的控制器相互兼容。

连接传感器

接下来,尝试连接传感器:心率,GSR和皮肤温度。

004ednc20170721

将系统嵌入到T恤上

您可以即兴发挥创意,按自己的想法把系统装到T恤上,或者您可以查看我的方法。

首先,在T恤上打一个洞,通过这个孔可以看到eink屏幕。 为了做到这一点,我已经把一块名为硬布熨烫到T恤的背面。 这种布料在加热后粘在T恤上,使其变硬。 这样就可以让T恤轻松剪裁,因为织物不会卷曲或弯曲。

我也使用相同的材料来创建用于保持电子显示屏和控制器板的口袋。这样可以删除这些组件,以便以后可以洗涤衬衫。热胶也是另一种很好的粘合剂,可用于将零件保持在适当位置。

005ednc20170721

006ednc20170721

20160630000123