Question:
Quelles sont les approches viables d'un circuit pour détecter un chiffon mouillé / humide (pipi au lit)?
bdutta74
2012-03-21 23:26:34 UTC
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Essayer de concevoir un circuit capable de détecter de manière fiable une situation où un enfant mouille son lit. Les 3 exigences clés sont -

  1. Fiabilité de l'approche
  2. Facilité d'utilisation, c'est-à-dire une approche sans chichi
  3. La sécurité de l'enfant (contre les ) en raison de l'électronique

La technique de détection de l'humidité du sol peut-elle être utilisée? Comment puis-je rendre cette technique facile à utiliser tout en changeant la ligne de lit? Cela ne devrait pas nécessiter de manipuler l'appareil, de recâbler, etc.

Vous vous rendez compte qu'il existe depuis longtemps des produits commerciaux qui font exactement cela? L'entreprise pour laquelle je travaille les utilise dans les résidences de soins pour personnes âgées pour les résidents atteints de démence et d'incontinence. Google 'Incontinence Sensor' et vous obtiendrez un nombre ou des sources.
Merci @mickeyf. Je ne connaissais pas le "capteur d'incontinence" disponible dans le commerce. Cela signifie clairement que construire quelque chose de similaire est non seulement possible, mais prouvé.
Cinq réponses:
#1
+12
Olin Lathrop
2012-03-21 23:48:33 UTC
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La conductivité est probablement la méthode la plus simple. Cependant, c'est un cas où vous devez faire très attention à la sécurité. Ce serait une bonne chose d'éteindre deux piles AA. La sortie pourrait être un opto, qui peut ensuite aller à tout autre moyen alimenté par d'autres moyens. Les lignes allant au lit se connecteraient UNIQUEMENT au circuit alimenté par batterie, avec un bon écart de 5 mm ou plus avec autre chose.

La détection de l'eau n'est pas si difficile, et l'urine sera plus conductrice que eau propre. Deux lignes vont au lit. Chacun peut être entraîné fortement haut ou bas, ou avec un pullup ou un pulldown faible (faiblement entraîné haut ou bas). Chacun entre également dans un convertisseur A / N.

La plupart du temps, rien ne se passe et les deux lignes peuvent être faiblement tirées au sol. Le micro se réveille périodiquement pour effectuer un test. Il y a 4 tests séparés, mais le micro n'a besoin d'en exécuter qu'un à chaque fois qu'il se réveille. Il doit les parcourir tous en séquence pour éviter tout flux CC net. Il entraîne une ligne solidement haut ou bas, place le faible pullup / pulldown sur l'autre ligne dans la direction opposée, attend un moment, puis prend une lecture A / N de la deuxième ligne. Les quatre cas sont de savoir quelle ligne est conduite, et si elle est conduite haut ou bas.

Après une suite complète de lectures A / N, vous devriez savoir s'il y a suffisamment de conduction entre les deux lignes pour déclarer le lit mouillé. Vous voudrez probablement voir cela affirmé plusieurs fois de suite pour en être sûr. Un délai de quelques secondes n'a pas d'importance, et c'est très long pour un microcontrôleur.

Ajouté:

Voici plus de détails sur le circuit dont je parlais:

Pour prendre l'une des quatre lectures, par exemple, le micro mettrait la sortie numérique 1 au niveau haut, la sortie 4 au bas, attendez un peu (quelques ms), puis lire l'entrée A / N 2. Sans connexion entre les électrodes, l'A / D affichera 0. Avec une connexion directe, il afficherait presque la pleine échelle car la résistance de commande 1K R1 est 100 fois plus basse que la réduction R4.

En pratique, vous pouvez doubler l'entrée A / N et la première sortie numérique pour chaque ligne pour n'utiliser que deux broches de microcontrôleur par électrode. J'ai montré les trois séparés pour rendre les fonctions plus claires.

Les quatre combinaisons différentes proviennent des deux choix de quelle électrode est entraînée et quel est le fil de détection (A a été entraîné et B dans le sens ci-dessus exemple), et si l'électrode entraînée est haute ou basse (haute dans l'exemple ci-dessus). La raison de ces mesures est d'annuler la polarisation causée par les effets de batterie, les effets de diode et d'éviter le courant continu net pour maintenir l'électrode symétrique en raison de l'électrolyse.

Vous devez utiliser des électrodes qui ne sont pas corrodées par l'urine, donc en théorie, il ne devrait pas y avoir d'effets de diode ou de batterie, mais des choses se produisent, et faire la logique est de toute façon trivial.

J'imaginais des fils parallèles cousus lâchement au dessus du matelas sous l'un les draps, séparés peut-être d'un pouce environ. Une paire parcourant la zone humide attendue d'un côté à l'autre devrait suffire, mais vous pouvez utiliser deux ou trois fils pour chaque électrode en alternance pour couvrir plus de zone.

Je ne sais pas quel bon choix de fil est, mais certainement pas le cuivre. Nichrome peut être bon, mais vous devez vous vérifier. Je ne sais pas quels métaux ne seront pas corrodés par l'urine dont vous pouvez trouver des fils qui ne coûtent pas une fortune. Par exemple, l'or fonctionnerait très bien chimiquement et électriquement, mais se briserait facilement, et bien sûr coûterait cher même si vous pouviez le trouver. Le fil de platine existe et pourrait convenir autrement que très cher. Vérifiez d'abord nichrome.

Ajouté 2:

Il y a apparemment encore une confusion sur la séquence de test dont je parle. Voici les 4 tests:

 Num Drive A Drive B Read --- ----------- ----------- ---- 1 strong élevé faible faible B 2 faible faible fort élevé A 3 fort faible faible élevé B 4 faible élevé fort faible A 

Le résultat final est alors (# 1 + # 2) - (# 3 + # 4). Les n ° 1 et n ° 2 doivent être des lectures élevées et des lectures n ° 3 et n ° 4 faibles. En faisant les quatre et en additionnant le résultat comme je le montre, vous annulez à la fois le bruit de mode commun et tout signal différentiel fixe, comme cela pourrait être causé par un effet de batterie dû à une corrosion asymétrique.

Si vous ne le faites pas. croyez ceci, travaillez à travers un exemple ou deux.

Merci Olin. Bien que j'ai vu certains articles parler de ce qui pourrait être une tension d'économie lorsque le contact humain est impliqué, je suppose que la plupart d'entre eux sont destinés aux adultes. Existe-t-il une étude qui montre que la 3V convient aux nourrissons, même momentanément?
Quant au circuit, en raison de mes connaissances limitées en électronique, j'ai du mal à comprendre l'approche. Voici un [schéma] (http://img339.imageshack.us/img339/1770/bedwetckt1olin.png). Est-ce que ce que vous suggérez est similaire?
@icarus74 Je pense que les 3V ne sont même pas ressentis par personne (vous aurez sûrement touché une pile AA avec les deux doigts aux extrémités, et deux fois ce n'est pas si différent). De plus, il est appliqué sur une feuille et avec des fils très éloignés. Cela devrait être raisonnablement sûr.
-1
Pourriez-vous entrer un peu plus en détail sur les quatre tests? Le test n ° 1 est 1 fortement élevé, 4 fortement bas et 2 et 3 faiblement abaissés, alors lisez B? Le test n ° 2 serait le même sauf lire A? Le test n ° 3 serait 1/4 faiblement bas, 2 bas, 3 haut, lire B? # 4 serait le même mais lisez A?
Olin, j'ai construit le circuit, et cela fonctionne, et maintenant je me demande si la sensibilité pourrait être améliorée en utilisant un simple amplificateur? Une paire de Darlington peut-être? Cela devrait-il entrer dans une toute nouvelle question?
@Mark: Je ne pense pas que vous ayez besoin d'un amplificateur. Cela augmenterait également la consommation de courant au repos. Je travaille maintenant sur un projet qui détecte l'eau potable, et cette approche fonctionne très bien. L'urine devrait être beaucoup plus conductrice. Changez les résistances de 100 kOhm à 1 MOhm pour obtenir des lectures plus élevées lorsqu'elles sont mouillées. Assurez-vous également de laisser un temps assez long, comme quelques ms probablement, pour que les choses se règlent avec une résistance aussi élevée. Le seuil du détecteur d'eau potable est d'environ 20 comptes A / N après la somme que j'ai décrite ci-dessus. C'est une petite partie de la gamme, mais suffisamment pour le but.
#2
+10
user3624
2012-03-22 00:01:00 UTC
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Je vais en ajouter un gros à votre liste d'exigences: pas de contact électrique direct avec le, euh, liquide. Ce liquide est corrosif, sale et une foule d'autres choses. Pour la sécurité, vous préférez ne pas avoir de contact direct, mais pour la «durée de vie du capteur», vous n'en voulez pas non plus. De plus, vous voulez que le nettoyage soit super facile.

Voici ce que je ferais ...

J'utiliserais un capteur tactile capacitif. Quelque chose basé sur le truc Cypress PSoC "CapTouch", ou similaire. Cela vous permettrait de détecter le liquide sans contact. Les capteurs captouch sont gravés sur un PCB standard et recouverts de masque de soudure et d'autres éléments. Glissez-le sous un coton épais de 1/4 à 1/2 pouce et sous les draps. Quand il est mouillé, le capteur captouch enregistrera quelque chose.

J'ai fait un test rapide de ceci ici dans mon bureau. Non, je n'ai pas mouillé le lit. Nous avons un écran tactile basé sur cette technologie. J'ai pris une serviette en papier humide et appuyé sur quelques boutons et cela a bien fonctionné. J'ai ensuite pris une "substance liquide dans un sac en plastique scellé" et j'ai répété le test avec succès.

Le coton sert à séparer la personne du capteur pour éviter les faux déclenchements. Cela aide également à contenir le désordre, le cas échéant. Jetez le tampon dans la machine à laver si nécessaire.

Je pense que cela répond à tous vos besoins:

  1. Fiabilité: Sur la base de 2 minutes de test, il semble fiable ! :)
  2. Facilité d'utilisation: il suffit de le poser et c'est parti.
  3. Sécurité: pas de contact électrique direct. Devrait être sûr. Peut être alimenté par batterie pour un niveau de protection supplémentaire.
  4. Nettoyage: une machine à laver et des lingettes suffisent.
Je revêtirais également le PCB de manière conforme, juste pour une protection supplémentaire.
Merci David. Cette approche semble très prometteuse. Mes 2 soucis avec cette approche sont: # 1) Souvent, lorsque les enfants se mouillent dans le lit, seule une petite zone est mouillée, disons environ 25% du lit au hasard, mais avec cette approche, je pourrais avoir besoin d'une gamme d'écrans tactiles pour couvrir la plupart des parties du lit, non? Cela en ferait donc une solution assez coûteuse. Ou pouvez-vous penser à une alternative moins coûteuse à cela?
inquiétude # 2) Est-ce que lors d'un test rapide avec ma tablette et mon téléphone, tous deux dotés d'un écran tactile capacitif, la serviette humide n'a rien détecté. J'ai essayé de le presser à l'aide d'un épais coussin en plastique (pour éviter que ma peau n'entre en jeu), mais toujours rien.
@icarus74 J'ai relancé le test avec un Samsung Galaxy S2 et un iPhone 4 et les deux ont fonctionné. J'ai pris une serviette en papier et l'ai roulée en forme de doigt, je l'ai mouillée et j'ai touché la pointe de l'écran. Si votre serviette était trop "large", cela pourrait causer des problèmes avec le logiciel du téléphone (pas un problème pour vous). La surface totale du capteur peut être un problème avec cap-touch. Le plus gros que vous puissiez fabriquer un capteur est d'environ 2 x 2 pouces, puis vous en mettez peut-être 10 ou 20 par PCB. Un PCB à 2 couches est bon, 1 couche peut fonctionner.
#3
+4
akohlsmith
2012-03-22 06:39:30 UTC
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J'aime la solution de @ DavidKessner, mais un PCB sur le matelas me semble ... inconfortable. Je cousais du fil conducteur (google pour les autres fournisseurs) dans plusieurs sous-vêtements au coucher, créant plusieurs lignes dans la zone qui était mouillée. Connectez toutes les autres lignes ensemble pour avoir maintenant une paire de lignes de capteur. Visualisez-le de cette façon:

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

Quand le sous-vêtement devient humide, la résistance entre A et B diminuera considérablement. Vous pouvez connecter A et B à n'importe quel type de petit connecteur à pression (je pense à un connecteur de batterie 9V) qui mène ensuite au circuit réel qui pourrait être minuscule et zippé / boutonné à un emplacement pratique sur la jambe / l'avant / dos du pyjama. Vous pouvez éteindre quelques piles bouton, et il existe de NOMBREUX circuits de «détecteur d'eau» en ligne qui pourraient être TRÈS petits et légers.

Le lavage est aussi simple que de retirer les sous-vêtements du circuit et de les jeter au lavage.

Merci d'avoir pris le temps de répondre à ma question. En fait, c'était l'une des premières approches (en gros) qui m'est venue à l'esprit, mais j'étais vraiment inquiète à l'idée que rien de plus que 3V ne soit appliqué pour détecter la conductivité. Le 9V appliqué sur les zones sensibles de la peau humaine provoque une gêne, et c'était ma préoccupation n ° 1 lorsqu'il était utilisé sur quelque chose à voir avec un bébé.
BTW, j'aime vraiment l'approche du fil conducteur. Cela marié à l'approche d'Olin semble être une option. D'après ma compréhension de l'approche de DavidKessner, le PCB ne devrait pas être assez facile à sentir à travers le lit, car il se trouve sous au moins une couche de rembourrage en coton.
une version basse consommation d'un 555 ou de tout petit MCU devrait être capable de fonctionner très bien avec 3 V (ou moins, si vous souhaitez mettre un régulateur élévateur devant lui). Je ne suggérais pas 9V pour une batterie 9V réelle mais plutôt le style de connecteur «snap»; c'est plat, c'est un ajustement serré (donc il ne se détache pas) et il se lave relativement bien.
Ah, merci d'avoir clarifié. J'ai raté le bit "connecteur", désolé! Beaucoup de gens dans le monde Arduino semblent utiliser les boutons-pression métalliques comme [ceux-ci] (http://i01.i.aliimg.com/img/pb/609/932/205/1212067190679jpg.jpg).
#4
+1
Curd
2012-03-22 15:03:58 UTC
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Vous pouvez mesurer la conductivité sans contact (c'est-à-dire en utilisant des fils de sonde complètement isolés) avec des tests de courants de Foucault (voir ma réponse à cette question).

Ayant une sonde complètement isolée ( = coil) le protège contre la corrosion et les chocs électriques.

Je pense que cela ne fonctionnera pas avec une feuille.
#5
  0
Toby Jaffey
2012-03-22 15:14:57 UTC
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Vous pouvez utiliser un capteur d'humidité relative, ce genre de chose.

Uhmm où mettriez-vous ça? Je veux dire, pensez-vous que l'un de ceux-ci quelque part dans le matelas serait suffisant?
Il faudrait quelques tests. Mais je crois que la couche e-diaper / ZigBee utilise quelque chose de similaire.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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