一款用Raspberry Pi和传感器制作的可穿戴式小型健康管理设备!第一部分

用Raspberry Pi Zero和罗姆SensorMedal制作健康管理设备!

大家好,我是吉田!

随着在家中度过的时间越来越多,您是不是常常缺乏运动?在家中时间长了,往往会变得不怎么运动,走路的距离也会减少,不知不觉就变成了不健康的生活状态。

于是,我想到了这次的创意:用电子产品创作一款有助于改变这种不健康的生活、有助于好好运动的设备,不仅很有趣,还有利于健康,一举两得!说做就做!用小型Raspberry Pi Zero和罗姆传感器制作一款健康管理设备!

aspberrypi-wearable-healthcare-device-01_01

 

本部分的流程

  1. 使用Raspberry Pi和传感器实现健康管理
  2. 连接Raspberry Pi Zero和罗姆SensorMedal
  3. 本项目所需部件和所学知识
  4. 总结

 

1. 使用Raspberry Pi和传感器实现健康管理

在这次的电子作品中,我希望通过Raspberry Pi和传感器的组合来完成一些健康管理任务,该设备主要用来测量在家中的运动量,当然在外面散步或慢跑时也可以使用。

我列出了一些可以通过传感器测量的项目以及通过这些项目可以实现的功能。

编号 可以测量的项目 有助于运动的功能
1 通过加速度传感器轻松计算步数 计算每天的步数和消耗的卡路里等
2 自动辨别运动 通过区分步行、跑步、跳跃等动作,来实现更有效的锻炼
3 测量心率 计算运动强度,显示运动量
4 测量室内外的温度和湿度 提醒主人最佳的运动环境

为了能够测量这些项目,我决定使用罗姆的SensorMedal(SensorMedal-EVK-002),这款SensorMedal在之前介绍过的“用Raspberry Pi和传感器制作“可自动营造舒适空间的装置”中也用过。

它内置有6种传感器,还可以通过BLE与外部设备连接。由纽扣电池驱动,小巧便携,因此无论是在家中还是运动过程中均可携带。

来源:罗姆SensorMedal的主页

 

“SensorMedal”是一款传感器评估套件,集成了BLE模块和温湿度、照度、加速度等6种传感器,还配有低功耗微控制器,使用1枚纽扣电池即可驱动几个月。

传感器种类 可以测量的项目 用途等
加速度传感器 x、y、z轴方向的加速度 计步器
地磁传感器 获取方向 显示正在移动的方位
气压传感器 获取高达1100hPa的气压值 显示气压和海拔高度
照度传感器 将亮度值作为数字值输出 亮度、是否已靠近
霍尔IC 获取间歇运行数据 自行车车轮转速
温湿度传感器 检测温度和湿度 室温、室内湿度

 

这次我想将SensorMedal与小型Raspberry Pi Zero组合起来,制作一款具有计算和显示等功能的健康管理设备。我们需要通过Bluetooth(蓝牙)连接Raspberry Pi Zero 和SensorMedal,以实现各种测量、显示和动作。

aspberrypi-wearable-healthcare-device-01_03

Raspberry Pi Zero和罗姆SensorMedal

 

2. 连接Raspberry Pi Zero和SensorMedal

现在,让我们开始使用SensorMedal吧。
在这份用户指南中,提供了包括与智能手机等的连接在内的使用方法。仅需装入CR2450 SensorMedal纽扣电池,然后通过BLE将其连接到智能手机即可。

aspberrypi-wearable-healthcare-device-01_04

接下来,我们使用Raspberry Pi Zero作为接收数据的航空母舰。需要通过Raspberry Pi的Bluetooth连接SensorMedal。

这部分与在“用Raspberry Pi和传感器制作可自动营造舒适空间的装置”系列的第二部分中相应的过程一样,将名为“bluepy”的库安装在Raspberry Pi Zero上。

pi@raspizero:~ $ sudo pip3 install bluepy
Looking in indexes: https://pypi.org/simple, https://www.piwheels.org/simple
Collecting bluepy
  Downloading https://www.piwheels.org/simple/bluepy/bluepy-1.3.0-cp35-cp35m-linux_armv6l.whl (515kB)
    100% |████████████████████████████████| 522kB 912kB/s 
Installing collected packages: bluepy
Successfully installed bluepy-1.3.0

然后,我们可以使用Github中的便捷程序,通过Bluetooth将SensorMedal连接到Raspberry Pi上。

aspberrypi-wearable-healthcare-device-01_05

Github:http://github.com/bokunimowakaru/SensorMedal2

 

通过git clone命令下载程序,并执行示例程序。

pi@raspizero:~ $ sudo git clone http://github.com/bokunimowakaru/SensorMedal2
Cloning into 'SensorMedal2'...
warning: redirecting to https://github.com/bokunimowakaru/SensorMedal2/
remote: Enumerating objects: 78, done.
remote: Counting objects: 100% (78/78), done.
remote: Compressing objects: 100% (55/55), done.
remote: Total 78 (delta 54), reused 44 (delta 23), pack-reused 0
Unpacking objects: 100% (78/78), done.

pi@raspizero:~ $ cd SensorMedal2/
pi@raspizero:~/SensorMedal2 $ ls

LICENSE                             ble_logger_SensorMedal2_basic.py
README.md                           ble_logger_SensorMedal2_save.py
ble_logger_SensorMedal2.py          ble_logger_SensorMedal2_udp_tx.py
ble_logger_SensorMedal2_ambient.py

如果在Python3中使用sudo权限执行程序,Raspberry Pi Zero可以获得如下数据:

  • Temperature: 温度(℃)
  • Humidity: 湿度(%)
  • Pressure: 气压(hPa)
  • Illuminance: 亮度(lx)
  • Accelerometer: 加速度(x轴、y轴、z轴)(g)
  • Geomagnetic: 陀螺仪传感器值(x轴、y轴、z轴)(uT)
  • Magnetic: 霍尔传感器值(磁铁在附近通过为1,否则为0)
  • Steps: 步数(步)
  • Battery Level: 电池电量
pi@raspizero:~/SensorMedal2 $ sudo python3 ble_logger_SensorMedal2.py
...
Device c5:xx:yy:zz::d0 (random), RSSI=-65 dB
  Short Local Name = ROHMMedal2_0107_01.00
  Flags = 06
  Incomplete 16b Services = 0000180a-0000
  Manufacturer = 0100c86abcdef
    ID            = 0x1
    SEQ           = 188
    Temperature   = 27.99 ℃
    Humidity      = 71.52 %
    Pressure      = 998.578 hPa
    Illuminance   = 93.3 lx
    Accelerometer = 1.453 g ( 0.062 0.844 1.181 g)
    Geomagnetic   = 92.6 uT ( -15.8 -58.0 -70.4 uT)
    Magnetic      = 0x3
    Steps         = 8 歩
    Battery Level = 90 %
    RSSI          = -65 dB

我想您已经发现了,即使使用 Raspberry Pi Zero,也可以很轻松地获取来自SensorMedal的数据。

 

3. 本项目所需部件和所学知识

现在,我再重新列一下制作这款健康管理设备所需的部件清单。这次我们将需要使用以下部件:

编号 所需部件 可以购买的地方
1 Raspberry Pi Zero Raspberry Pi Zero W
2 罗姆SensorMedal SensorMedal-EVK-002
3 OLED显示器 I2C Display
4 脉搏传感器 脉搏脉冲传感器模块
5 小型电池 LiPo电池(860mAh)
6 外包装 100日元商店等

 

通过制作这款设备,您可以学到的关于传感器和硬件的知识如下:

编号 可以学到的知识
1 通过BLE连接SensorMedal和Raspberry Pi Zero的方法
2 计步器的工作原理和使用方法
3 获取心率数据的方法
4 与互联网关联并共享信息的方法

 

4. 总结

是不是有很多人因为在家办公和出行限制而容易缺乏运动甚至体重增加呢?您在平时的生活中,每天走路多长时间呢?您每天消耗多少卡路里呢?我认为哪怕只是能够测出这些数据,也可以引发您对健康的关注。

这次,我们用SensorMedal和Raspberry Pi Zero制作一种可以测量运动量和心率的健康管理设备。

两者都很小(小型传感器和微型计算机),因此可以做成可穿戴式设备。从下一次开始,我将为大家介绍设备的实际制作过程!

敬请期待!

 

 

相关连载一览

第1部分:用Raspberry Pi Zero和罗姆SensorMedal制作健康管理设备!(本章)
第2部分:根据传感器的值计算步数、距离和卡路里,并将数据发送到LINE!
第3部分:一款用Raspberry Pi和传感器制作的可穿戴式小型健康管理设备!
第4部分:连接显示器并完成这款可穿戴式健康管理设备

吉田 显一(Yoshiken)
吉田 显一(Yoshiken)

在普通公司工作的上班族,非常喜欢创作的周末创客,出版了电子书MESHBOOK,平时也写写博客。
http://blog.ktrips.net

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