Frage:
Was sind praktikable Ansätze für einen Kreislauf zur Erkennung von nassem / feuchtem Tuch (Bettnässen)?
bdutta74
2012-03-21 23:26:34 UTC
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Der Versuch, eine Schaltung zu entwerfen, die eine Situation, in der ein Kind sein Bett benetzt, zuverlässig erkennt. Die 3 wichtigsten Anforderungen sind:

  1. Zuverlässigkeit des Ansatzes
  2. Benutzerfreundlichkeit, dh ein unkomplizierter Ansatz
  3. Sicherheit von Kindern (vor Schaden) ) Aufgrund der Elektronik
  4. ol>

    Kann die Bodenfeuchtigkeitserkennungstechnik verwendet werden? Wie kann ich diese benutzerfreundliche st beim Wechseln der Bettlinie? Dies sollte kein Durcheinander mit dem Gerät, Neuverkabelung usw. erfordern.

Sie wissen, dass es seit langem kommerzielle Produkte gibt, die genau dies tun? Das Unternehmen, für das ich arbeite, verwendet sie in Seniorenheimen für Bewohner mit Demenz und Inkontinenz. Google 'Inkontinenzsensor' und Sie erhalten eine Nummer oder Quellen.
Danke @mickeyf. War dem handelsüblichen "Inkontinenzsensor" nicht bekannt. Dies bedeutet eindeutig, dass das Bauen von Ähnlichem nicht nur möglich, sondern auch bewiesen ist.
Fünf antworten:
Olin Lathrop
2012-03-21 23:48:33 UTC
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Leitfähigkeit ist wahrscheinlich die einfachste Methode. Dies ist jedoch ein Fall, in dem Sie besonders auf die Sicherheit achten müssen. Dies wäre eine gute Sache, um zwei AA-Zellen auszuschalten. Der Ausgang könnte ein Opto sein, der dann auf andere Weise mit Strom versorgt werden kann. Die Leitungen zum Bett werden NUR mit dem batteriebetriebenen Stromkreis verbunden, mit einem Abstand von gut 5 mm oder mehr zu allem anderen.

Das Erkennen von Wasser ist nicht so schwer, und der Urin ist leitfähiger als sauberes Wasser. Zwei Zeilen gehen zum Bett. Jeder kann stark hoch oder niedrig oder mit einem schwachen Pullup oder Pulldown (schwach hoch oder niedrig) gefahren werden. Jeder geht auch in einen A / D-Wandler.

Meistens ist nichts los und beide Leitungen können schwach auf Masse gezogen werden. Das Mikro wacht regelmäßig auf, um einen Test durchzuführen. Es gibt 4 separate Tests, aber das Mikro muss bei jedem Aufwachen nur einen davon ausführen. Es sollte alle nacheinander durchlaufen, um einen Netto-Gleichstromfluss zu vermeiden. Es fährt eine Zeile fest hoch oder niedrig, setzt das schwache Pullup / Pulldown auf die andere Zeile in die entgegengesetzte Richtung, wartet eine Weile und führt dann einen A / D-Messwert der zweiten Zeile durch. Die vier Fälle sind, welche Leitung angesteuert wird und ob sie hoch oder niedrig angesteuert wird.

Nach einer vollständigen Reihe von A / D-Messungen sollten Sie wissen, ob zwischen den beiden Leitungen genügend Leitung besteht, um das Bett zu deklarieren benetzt. Sie möchten dies wahrscheinlich mehrmals hintereinander sehen, um sicherzugehen. Ein paar Sekunden Verzögerung spielen keine Rolle, und das ist eine sehr lange Zeit für einen Mikrocontroller.

Hinzugefügt:

Hier finden Sie weitere Details zu der Schaltung, über die ich gesprochen habe:

Um beispielsweise eine der vier Ablesungen vorzunehmen, würde das Mikro den digitalen Ausgang 1 hoch und den Ausgang 4 niedrig einstellen und dann eine Weile (einige ms) warten Lesen Sie den A / D-Eingang 2. Ohne Verbindung zwischen den Elektroden zeigt der A / D 0 an. Bei einer direkten Verbindung wird fast der volle Messwert angezeigt, da der 1K-Ansteuerwiderstand R1 100-mal niedriger ist als der Pulldown R4.

In der Praxis können Sie den A / D-Eingang und den ersten digitalen Ausgang für jede Leitung verdoppeln, um nur zwei Mikrocontroller-Pins pro Elektrode zu verwenden. Ich habe die drei getrennt gezeigt, um die Funktionen klarer zu machen.

Die vier verschiedenen Kombinationen ergeben sich aus den beiden Auswahlmöglichkeiten, welche Elektrode angesteuert wird und welche der Erfassungsdraht ist (A wurde an die oben genannte Erfassung angesteuert) Beispiel) und ob die angesteuerte Elektrode hoch oder niedrig ist (hoch im obigen Beispiel). Der Grund für diese Messungen besteht darin, die durch Batterieeffekte und Diodeneffekte verursachte Vorspannung auszugleichen und Netto-Gleichstrom zu vermeiden, um die Elektrode aufgrund von Elektrolyse symmetrisch zu halten.

Sie sollten Elektroden verwenden, die nicht durch korrodiert sind Urin, also sollte es theoretisch keine Dioden- oder Batterieeffekte geben, aber es passiert etwas, und die Logik ist sowieso trivial.

Ich stellte mir parallele Drähte vor, die lose an der Oberseite der Matratze unter einem von ihnen festgenäht waren die Laken, die vielleicht einen Zentimeter voneinander entfernt waren. Ein Paar, das über den erwarteten Nassbereich von Seite zu Seite verläuft, sollte ausreichen, aber Sie könnten zwei oder drei Drähte für jede Elektrode verwenden, um mehr Fläche abzudecken.

Ich weiß nicht, was für eine gute Drahtauswahl ist, aber sicher nicht kupfer. Nichrome mag gut sein, aber Sie müssen sich selbst überprüfen. Ich weiß nicht, welche Metalle nicht durch Urin korrodiert werden. Drähte davon kosten kein Vermögen. Zum Beispiel würde Gold chemisch und elektrisch großartig funktionieren, aber leicht brechen und natürlich viel kosten, selbst wenn Sie es finden könnten. Platindraht existiert und könnte anders als sehr teuer geeignet sein. Schauen Sie sich zuerst das Nichrom an.

Hinzugefügt 2:

Es gibt anscheinend immer noch Verwirrung über die Testsequenz, über die ich spreche. Hier sind die 4 Tests:

 Num Drive A Drive B Read --- ----------- ----------- ---- 1 stark hoch schwach niedrig B 2 schwach niedrig stark hoch A 3 stark niedrig schwach hoch B 4 schwach hoch stark niedrig A 

Das Endergebnis ist dann (# 1 + # 2) - (# 3 + # 4). Nr. 1 und Nr. 2 sollten hohe Werte und Nr. 3 und Nr. 4 niedrige Werte sein. Wenn Sie alle vier Schritte ausführen und das Ergebnis wie gezeigt addieren, löschen Sie sowohl das Gleichtaktrauschen als auch alle festen Differenzsignale aus, die durch Batterieeffekte aufgrund asymmetrischer Korrosion verursacht werden könnten.

Wenn Sie dies nicht tun Glauben Sie dies, arbeiten Sie sich durch ein oder zwei Beispiele.

Danke Olin. Während ich einige Artikel gesehen habe, die darüber sprechen, was eine sichere Spannung sein könnte, wenn es um menschliche Berührungen geht, würde ich annehmen, dass die meisten für Erwachsene sind. Gibt es eine Studie, die zeigt, dass 3V für Säuglinge in Ordnung ist, auch wenn dies momentan geschieht?
Was die Schaltung betrifft, habe ich aufgrund meiner begrenzten Elektronikkenntnisse Schwierigkeiten, den Ansatz zu verstehen. Hier ist ein [Schema] (http://img339.imageshack.us/img339/1770/bedwetckt1olin.png). Schlagen Sie etwas Ähnliches vor?
@icarus74 Ich denke, dass 3V von niemandem gefühlt werden (Sie werden sicherlich eine AA-Batterie mit beiden Fingern an den Enden berührt haben, und zweimal ist das nicht so unterschiedlich). Außerdem wird es über ein Blatt und mit sehr weit entfernten Drähten aufgetragen. Es sollte einigermaßen sicher sein.
@icarus: Ich kann nicht auf eine endgültige Studie verweisen, aber tatsächlich wird 3 V, das für einige Millisekunden pro Sekunde mit mindestens 1 kOhm in Reihe angelegt wird, nicht zu spüren sein, geschweige denn Probleme verursachen.
Könnten Sie die vier Tests etwas genauer betrachten? Test Nr. 1 ist 1 stark hoch, 4 stark niedrig und 2 und 3 schwach heruntergezogen, dann lesen Sie B? Test Nr. 2 wäre der gleiche, außer A zu lesen? Test Nr. 3 wäre 1/4 schwach, 2 niedrig, 3 hoch, B lesen? # 4 wäre das gleiche, aber lesen Sie A?
Olin, ich habe die Schaltung gebaut und sie funktioniert, und jetzt frage ich mich, ob die Empfindlichkeit mit einem einfachen Verstärker verbessert werden könnte. Möglicherweise ein Darlington-Paar? Sollte dies in eine ganz neue Frage gehen?
@Mark: Ich glaube nicht, dass Sie einen Verstärker brauchen. Dies würde auch die Ruhestromaufnahme erhöhen. Ich arbeite gerade an einem Projekt, das Trinkwasser erkennt, und dieser Ansatz funktioniert gut. Der Urin sollte deutlich leitfähiger sein. Ändern Sie die 100-kOhm-Widerstände auf 1 MOhm, um im nassen Zustand höhere Messwerte zu erhalten. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Dinge mit einem so hohen Widerstand eine ziemlich lange Zeit, wie wahrscheinlich einige ms, einwirken. Die Trinkwasserdetektorschwelle liegt nach der oben beschriebenen Summe bei etwa 20 A / D-Werten. Das ist ein kleiner Teil des Sortiments, aber ausreichend für diesen Zweck.
user3624
2012-03-22 00:01:00 UTC
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Ich werde Ihrer Anforderungsliste eine große hinzufügen: kein direkter elektrischer Kontakt mit der, ähm, Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit ist ätzend, faul und eine Vielzahl anderer Dinge. Aus Sicherheitsgründen möchten Sie keinen direkten Kontakt haben, aber für eine "Sensorlebensdauer" möchten Sie dies auch nicht. Außerdem soll die Bereinigung sehr einfach sein.

Folgendes würde ich tun ...

Ich würde einen kapazitiven Berührungssensor verwenden. Etwas basierend auf dem Cypress PSoC "CapTouch" Zeug oder ähnlichem. Auf diese Weise können Sie die Flüssigkeit berührungslos erfassen. Die Captouch-Sensoren sind auf eine Standardplatine geätzt und mit Lötmaske und anderem Material bedeckt. Schieben Sie dies unter ein 1/4 bis 1/2 Zoll dickes Wattepad und unter die Laken. Wenn es nass wird, registriert der Captouch-Sensor etwas.

Ich habe dies hier in meinem Büro schnell getestet. Nein, ich habe das Bett nicht nass gemacht. Wir haben ein Touchpanel, das auf dieser Technologie basiert. Ich nahm ein nasses Papiertuch und drückte einige Knöpfe und es funktionierte gut. Ich nahm dann eine "flüssige Substanz in eine versiegelte Plastiktüte" und wiederholte den Test mit Erfolg.

Das Wattepad soll die Person vom Sensor trennen, um falsche Auslöser zu vermeiden. Es hilft auch, das Chaos einzudämmen, falls es passieren sollte. Werfen Sie das Pad nach Bedarf in die Waschmaschine.

Ich denke, dies erfüllt alle Ihre Anforderungen:

  1. Zuverlässigkeit: Basierend auf 2 Minuten Test scheint es zuverlässig zu sein ! :)
  2. Benutzerfreundlichkeit: Einfach abstellen und loslegen.
  3. Sicherheit: Kein direkter elektrischer Kontakt. Sollte sicher sein. Kann für zusätzlichen Schutz batteriebetrieben werden.
  4. Reinigung: Eine Waschmaschine und einige Tücher sind alles, was Sie brauchen.
  5. ol>
Ich würde auch die Leiterplatte konform beschichten, nur um sie zusätzlich zu schützen.
Danke David. Dieser Ansatz scheint sehr vielversprechend. Meine 2 Sorgen bei diesem Ansatz sind: # 1) Wenn Kinder im Nassbett liegen, wird oft nur ein kleiner Bereich nass, etwa 25% des Bettes, aber bei diesem Ansatz benötige ich möglicherweise eine Reihe von Touchpanels. für die Abdeckung der meisten Teile des Bettes, richtig? Das würde dies zu einer ziemlich teuren Lösung machen. Oder können Sie sich eine kostengünstigere Alternative dazu vorstellen?
Sorge Nr. 2) Hat das Nasshandtuch in einem Schnelltest mit meinem Tablet und meinem Telefon, beide mit kapazitivem Touchscreen, nichts erkannt? Ich habe versucht, es mit einem dicken Plastikpad nach unten zu drücken (um zu vermeiden, dass meine Haut ins Spiel kommt), aber immer noch nichts.
@icarus74 Ich habe den Test mit einem Samsung Galaxy S2 und einem iPhone 4 wiederholt und beide haben funktioniert. Ich nahm ein Papiertuch und rollte es in eine grobe Fingerform, machte es nass und berührte mit der Spitze das Display. Wenn Ihr Handtuch zu "breit" war, konnte dies zu Problemen mit der Telefonsoftware führen (für Sie kein Problem). Die gesamte Sensorfläche kann ein Problem mit der Berührung der Kappe sein. Das größte, was Sie für einen Sensor machen können, ist etwa 2 x 2 Zoll, und dann würden Sie vielleicht 10 oder 20 pro Leiterplatte einsetzen. Eine 2-lagige Leiterplatte ist gut, 1 Schicht könnte funktionieren.
akohlsmith
2012-03-22 06:39:30 UTC
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Ich mag die Lösung von @ DavidKessner, aber eine Leiterplatte auf der Matratze scheint mir ... unangenehm zu sein. Ich würde leitfähigen Faden (Google für andere Anbieter) in mehrere Unterwäsche vor dem Schlafengehen nähen und so mehrere Linien in dem Bereich erzeugen, der nass wird. Verbinden Sie jede zweite Leitung miteinander, sodass Sie jetzt zwei Sensorleitungen haben. Visualisieren Sie es folgendermaßen:

  + ---------------------------------- - A + ----------------------- ++ ----------------------- ++ ----------------------- ++ ----------------------- + ----------------------- + --------- B  

Wenn die Unterwäsche kommt nass wird der Widerstand zwischen A und B dramatisch sinken. Sie können A und B an jede Art von kleinem Schnappstecker anschließen (ich denke an einen 9-V-Batteriestecker), der dann zum eigentlichen Stromkreis führt, der winzig sein und an einer geeigneten Stelle am Bein / vorne / mit Reißverschluss / Knopf versehen werden kann. Rückseite des Pyjamas. Sie könnten dies durch ein paar Knopfzellen ausschalten, und es gibt ZAHLREICHE "Wasserdetektor" -Schaltungen online, die SEHR klein und leicht gemacht werden könnten.

Das Waschen ist so einfach wie das Ausziehen der Unterwäsche aus dem Kreislauf und das Werfen in der Wäsche.

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, meine Anfrage zu beantworten. Eigentlich war dies einer der ersten Ansätze (grob gesagt), die mir in den Sinn kamen, aber ich war wirklich besorgt darüber, dass mehr als 3 V zur Erkennung der Leitfähigkeit angelegt werden. 9V, das auf empfindliche Bereiche der menschlichen Haut angewendet wird, verursacht Beschwerden, und dies war meine größte Sorge, wenn ich es für etwas verwendet habe, das mit einem Baby zu tun hat.
Übrigens mag ich den leitfähigen Thread-Ansatz wirklich. Das, was mit Olins Ansatz verheiratet ist, scheint eine Option zu sein. Nach meinem Verständnis des Ansatzes von DavidKessner sollte die Leiterplatte nicht leicht durch das Bett zu fühlen sein, da sie sich unter mindestens einer Schicht Baumwollpolster befindet.
Eine Low-Power-Version eines 555 oder einer winzigen MCU sollte in der Lage sein, sehr gut mit 3 V zu arbeiten (oder weniger, wenn Sie einen Aufwärtsregler davor stellen möchten). Ich habe nicht 9V für eine tatsächliche 9V-Batterie vorgeschlagen, sondern den "Schnapp" -Anschluss; Es ist flach, hat eine enge Passform (damit es sich nicht löst) und lässt sich relativ gut waschen.
Ah, danke für die Klarstellung. Ich habe das "Connector" -Bit verpasst, sorry! Viele Menschen in der Arduino-Welt scheinen Metall-Druckknöpfe wie diese zu verwenden (http://i01.i.aliimg.com/img/pb/609/932/205/1212067190679jpg.jpg).
Curd
2012-03-22 15:03:58 UTC
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Sie können die Leitfähigkeit mit Wirbelstromtests vollständig berührungslos messen (dh mit vollständig isolierten Sondenkabeln) (siehe meine Antwort auf diese diese Frage).

Mit vollständig isolierter Sonde ( = Spulendrähte machen es sicher gegen Korrosion und Stromschlag.

Ich denke, es wird nicht mit einem Blatt funktionieren.
Toby Jaffey
2012-03-22 15:14:57 UTC
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Sie könnten einen Sensor für relative Luftfeuchtigkeit verwenden, solche Dinge.

Ähm, wo würdest du das hinstellen? Ich meine, denkst du, dass eines davon irgendwo in der Matratze ausreichen würde?
Es würde einige Tests erfordern. Aber ich glaube, dass die E-Windel / ZigBee Windel etwas Ähnliches verwenden.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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