Der Raspbery Pi wurde von der Arduinogruppe adoptiert. Das bedeutet: Es gibt ab 2020 keinen eigenen Raspberry-Treff mehr, sondern wir basteln gemeinsam beim Arduino-Treff mit Arduino, ESP8266, ESP32, NodeMCU, Wemos D1 mini, LoRaWAN und eben jetzt auch dem Raspberry Pi.

Wir sehen uns jeden Dienstag ab 18 Uhr in der Dingfabrik.

Laien, Interessierte, Profis und was es sonst noch so gibt, sind herzlich willkommen. Es gibt Gelegenheit zum Austausch, Programmieren, Löten, Testen, Verzweifeln und Jubeln.

Bitte Laptop und Arduinos usw. mitbringen, wenn vorhanden. Wenn nicht vorhanden: Wir haben einige Raspis, ESP und Arduinos hier.

In welchem Abstand werden Fahrräder überholt? Das Gerät misst die Abstände, speichert sie und übermittelt sie an eine Datenbank im Internet. So können tausende von Daten generiert werden, um das Verhalten im Straßenverkehr zu dokumentieren. Die Gruppe Abstand Messen Köln baut in der Dingfabrik die entsprechenden Geräte.

Am 29.03.2014 wurde in der Köln der Arduino Day 2014 zelebriert. Ca. 25 Interessierte traffen sich in der Dingfabrik um sich über Arduino auszutauschen. Nach einer lockeren Kennenlernphase bei einer Flasche Mate wurden verschiedene Projekte vorgestellt. Habo machte den Anfang und zeigte sein Disassembly einer Hörgerätfernsteuerung. Mittels eines Hardwaresniffers konnte er die Signale, die über den Bus an den Funkchip der Fernbedienung gesendet wurden, aufzeichnen. Durch umfangreiche Messungen hat er das verwendete Protokoll zum Teil aufschlüsseln und mittels eines an einen Arduino angeschlossenen baugleichen Chip einige Signale zum Hörgerätimplantat schicken können.

Gebremst wurde Habo durch Reinhard, der sein ferngesteuertes Auto vorführte. Dieses Auto wurde mit einfachen Mitteln aufgebaut, darunter natürlich der Arduino und ein Bluetoothchip. Über eine einfache Androidsoftware namens SensoDuino konnte er dann via Bluetooth sein Auto lenken. Das Besondere daran ist, dass die Software die Gyrosensoren des Androiden dazu nutzt um die Richtung in die sich das Auto bewegt, zu steuern.

Björn zeigte sein Arduino basierten Sender um gezielt bis zu 160 Funksteckdosen zu schalten. Die Steckdosen gibt es zu günstigen Preisen im Baumarkt. Das System ist ideal
dazu geeignet um beim Nachbarn das Licht ein- oder auszuschalten. Aber es sind auch sinnvolle Anwendungsmethoden möglich. Björn nutzt es dazu um automatisch alle Lichter einzuschalten, wenn sein Handy im Heim-WLAN angekommen ist.  Schickt er eine E-Mail an seinen Heimserver startet dieser die entsprechenden Küchengeräte
damit zu gegebener Zeit sein Reis fertig gekocht ist.

Thomas (1) präsentierte die Ansteuerung eines Arduinos über ein von ihm entwickeltes PHP-Projekt auf Basis von Firmata. Über den Farbwähler auf einem Webserver demonstrierte er, wie er die Lichtfarbe einer an einen Arduino angeschlossenen RGB-LED ändern konnte. Das erfolgt über eine rudimentären PHP-Webserver, welcher in der Lage ist, Kommandos an den Arduino zu senden.

Thomas (2) demonstrierte anhand eines schön dokumentierten Projektes, wie er LED Strips über einen Webserver oder eine iPhone App unter Zuhilfenahme eines Arduinos ansteuern kann.

Im Anschluß an die Vorstellung einzelner Projekte wurden noch Ideen für zukünftige Projekte gesammelt. Sebastian bastelt gerade an einem Buzzerspiel für seine Jugendgruppe. Buzzer und Software hat er schon, für den Rest sucht er noch Hilfe/Inspiration.

Habo hat einige Ideen um mit dem Lilypad von Arduino Projekte zu verwirklichen…

Zum Schluß wurde noch der Hinweis auf die Dorkbot-Treffen der Dingfabrik hingewiesen. Hier findet in Kürze auch wieder das nächste Treffen statt. Mehr dazu unter https://dingfabrik.de/dorkbot/ oder auf der Mailingliste. Interessierte sind immer Willkommen. .

Die Arduino Plattform wird 10 und die Dingfabrik feiert mit! Am 29. März 2014 wird die Dingfabrik Teil des „Arduino-Day 2014“ sein. Ihr könnt in lockerer Runde Arduino-Projekte zeigen, neue Tricks und Kniffe kennenlernen, sowie Fragen stellen und beantworten, kleine Vorträge halten oder spannende Arduino-Projekte aus dem Netz vorstellen.

Bringt euer Material mit (Arduino-Kits, Computer, Kabel, Sensoren, Controller) – vielleicht bauen wir an diesem Tag zusammen noch ein Projekt!

Die Dingfabrik ist beim Arduino-Day nicht alleine, auf der ganzen Welt gibt es Veranstaltungen rund um Arduino, seht selbst auf der offiziellen Webseite des Arduino-Day 2014. Für Social Media-Freunde: der Hashtag für den Tag ist #ArduinoD14.

Link zu der Veranstaltung im Dingfabrik-Veranstaltungskalender.

Vorstellung eines Gerätes zur Messung der Herzfrequenzvariablität und Auswertung

Arduino Pulsmonitor mit Excelauswertung (1)

Die Idee

Die Idee für dieses Projekt entstand nach der Teilnahme an einem Gesundheitsworkshop, auf dem ich erfuhr, dass aus der Asymmetrie des Herzschlags beim Ein- und Ausatmen (Respiratorische Sinusarrhythmie) auf den Stresslevel und die Erholungsfähigkeit geschlossen werden kann (Herzfrequenzvariabilität, Alles über …). Auf dem Markt  sind kommerzielle Produkte erhältlich (Stresspilot), haben aber auch ihren Preis, ein Selbstbau ist mit geringem Aufwand möglich und auch für den Hobbyelektroniker machbar. Die Recherche nach der Messbarkeit der Herzfrequenz führte mich über die Webseiten von Felix Opatz und  Embedded Lab, auf denen das Messprinzip erläutert wird und verschiedenen Versuchsaufbauten auf dem Steckbrett zu einer Schaltung als Kombination der Vorschläge der vorgenannten Webseiten.

Schaltungs- und Platinenentwicklung

Nach ersten Versuchen, den benötigten Sensor nach dem Verfahren der Pulsoxymetrie  diskret aus IR-LED und Fototransistor bzw. aus einer Gabellichtschranke aufzubauen, wurde aus Gründen der besseren Tragbarkeit doch auf ein kommerziell erhältliches Produkt zurückgegriffen (Cardio Ohrclip).

Pulsmesser auf dem Steckbrett

Die Schaltung wurde zunächst auf dem Steckbrett aufgebaut und optimiert. Die finale Schaltung wurde in Eagle erstellt und layoutet und auf einer doppelseitigen Leiterplatte als Shield für den Arduino realisiert. Die Platine wurde im Fotopositivverfahren belichtet und mit Natriumpersulfat in einer selbst gebauten Küvette geätzt. Eagle Layoutdaten stehen zum Download bereit.

PulsMon Shield auf einem Arduino Uno

Funktionsprinzip der Schaltung

Im verwendeteten Cardio Ohrclip befindet sich eine IR-LED und ein Fototransistor. Die IR-LED sollte ursprünglich mit einer Konstantstromquelle betrieben werden. Bei vermeintlich konstanter Spannungsversorgung über USB – wie hier aus dem Arduino – ist der Betrieb leider nur über einen Vorwiderstand (180R) auch ausreichend stabil. Die IR-LED wird damit bei 20mA betrieben. Das reflektierte Licht der LED wird mit dem Fototransistor detektiert, über den Kollektorwiderstand abgegriffen und zunächst über einen passiven Tiefpass (Fg=4,8Hz ) geleitet und mit einem Spannungsfolger gepuffert. Es folgen zwei Bandpässe bestehend jeweils aus passivem Hochpass und aktivem Tiefpass (Fg=0,72Hz-2,34Hz ) mit dazwischen geschalteter Abschwächung. Beide Verstärkerstufen haben eine Verstärkung von 46x. Ein Komparator mit Hysterese sorgt für eine Digitalisierung des Signals.  Das Signal wird auf einen Digitaleingang des Arduinos gelegt. Möglicherweise ist bei anderen Cardio Clips eine Anpassung des Arbeitspunktes und / oder der Verstärkung durchzuführen. Die Spannung am Kollektor des Fotowiderstands sollte etwa 1,6 – 2V betragen (Gleichlichtanteil). Das nutzbare Signal ist zwischen den Verstärkerstufen ca. 100mV-pp. Über den Trimmer wird die Verstärkung so eingestellt, dass die LED im Rhythmus des Herzschlags auf ihre maximale Helligkeit kommt. In den meisten Fällen reicht die Einstellung auf maximales Signal aus. Manchmal muss man ein wenig suchen, bis man die richtige Stelle am Ohrläppchen gefunden hat.

Gehäuse

Das Gehäuse wurde in Inkscape designt und in 3mm Pappel Sperrholz auf dem Lasercutter hergestellt. Download Inkscape Datei

Das Programm

Im Arduino Programm wird die Zeitspanne zwischen den fallenden Signalflanken gemessen und als Pulsrate und deren Mittelwert der letzten 10 Messungen auf dem LCD Display ausgegeben. Mit der Excel Tabelle im Programmpaket können die Daten grafisch dargestellt werden. Zusätzlich bietet die Tabelle Auswertungen im Sinne der HRV-Therapie. Die Kommunikation von Excel zum Arduino übernimmt  PLX-DAQ, das, je länger ich mich damit beschäftige immer mehr zu einem meiner Lieblingsprogramme wird.

Excel Auswertung Pulsmessung (1)

Excel Auswertung Pulsmessung (2)

Die Auswertung der Messungen ist mit Excel sehr gut möglich. Hier oder hier wird gezeigt, was mit einem kommerziellen Gerät auswertbar ist, in der Excel Tabelle ist ein Teil dieser Auswertungen realisiert. Das Arduino Programm hat verschiedene Möglichkeiten der Datenausgabe. Beispiele zur grafischen Darstellung werden im readme.txt des Arduino Programmpaketes beschrieben.

Da keine Interaktion mit dem Arduino Programm erfolgen muss, kann das Gerät an jedem Computer mit USB Anschluss betrieben werden. Lediglich der Treiber für die USB Schnittstelle des Arduino muss auf dem Rechner installiert werden. Das Programm erkennt automatisch, ob PLX-DAQ und Excel genutzt wird, alternativ können die Messwerte über ein Terminalprogramm (z.B. HTerm, CuteCom o.ä.) dargestellt werden.  Als weitere Software zur grafischen Darstellung der Daten ist auch StampPlot geeignet. Eine Lite-Version ist auch verfügbar. Für nicht kommerzielle Anwendung sind diese beiden Programme kostenlos.

Grafische Darstellung mit StampPlot Pro

StampPlot Lite

An zwei Punkten der Schaltung werden die analogen Spannungspegel abgegriffen und auf die AD-Wandlereingänge A0 und A1 des Arduino geführt. Damit sind Realtime-Messungen des Arbeitspunktes des Fototransistors und des Signals zwischen den beiden Verstärkerstufen mit dem Programm lxardoscope möglich. Das Arduino Programm hat dafür eine eingebaute Diagnose Routine. Die Aktivierung ist in der readme.txt beschrieben.

Messung der analogen Signale an A0 und A1 mit lxardoscope

Fragen zum Gerät und zur Software beantwortet euch Reinhard.

Michael wird am nächsten Wochenende wieder zwei Arduino Workshops in der Dingfabrik (Anfahrt) geben.

Samstag den 3.12 von 11-14 Uhr (Anfänger)

Sonntag den 4.12 vom 13-16 Uhr (Fortgeschritten)

Es sind noch Plätze frei!

Anmeldung via macherey@gmx.net

Hinweis Am Samstag findet anschließend  um 15 Uhr noch ein Lötworkshop statt, an dem Fnordlichter gelötet werden. Diese Ambientlichter können mit einem Arduino angesteuert werden.

Jeder Workshop kostet für Mitglieder 10€ und für Nichtmitglieder 20€.