This is an old revision of the document!

Lie Detector

Autor: Ștefania Cristiana Olteanu Grupa: 336CA

Introducere

Un test poligraf se bazeaza pe masurarea si inregistrarea unor parametrii fiziologici ai unui individ, cum ar fi pulsul, temperatura, respirația, perspiratia și conductivitatea pielii, in timp ce i se pun o serie de intrebari. Inca din cele mai vechi timpuri se considera ca a mintii determina efecte fiziologice colaterale. In acest proiect doresc sa simulez un “detector de minciuni” care desi nu intotdeauna obtine rezultate corecte (unii oameni isi pot controla in mod constient reactia corpului lor) este un experiment interesant in a masura anumiti parametrii ai corpului si a vedea cum sau daca acestia se modifica.

Descriere generală

Prin intermediul unui senzor de masurarea a pulsului si a un senzor de temperatura voi obtine informatiile necesare unui verdict asupra valorii de adevar a raspunsului unui individ (simularea unui test poligraf). Valoriile vor fi analizate si pe baza acestora va fi declansata una din urmatoarele stari:

LIE → LED-ul se face rosu, pe ecranul LCD se va afisa mesajul: “You are lying” si buzzerul va scoate un sunet corespunzator
TRUTH → LED-ul se face verde, pe ecranul LCD se va afisa mesajul: “Telling the truth” si buzzerul va scoate un sunet corespunzator

Schemă bloc

Hardware Design

Lista componente

Nume	Număr Piese
Arduino UNO R3	1
Breadboard	1
Ecran LCD 16×02 (I2C)	1
Senzor puls MAX30100	1
Senzor temperatura si umiditate SHT21	1
LED rosu	1
LED RGB	1
Buzzer	1
Rezistor 330kΩ	5

Schemă electrică

Placuta comandata care include senzorul are o problema de design, respectiv liniile de SDA si SCL sunt HIGH la tensiunea de 1.8V, si nu 3.3V, astfel incat Arduino UNO nu poate comunica cu senzorul ¹⁾. Am modificat placuta printr-un jumper astfel incat SDA si SCL sunt alimentate de la 3.3V.

Software Design

Mediul de dezvoltare

Visual Studio Code + extensia PlatformIO → dezvoltarea codului și încărcarea acestuia pe Arduino
Autodesk Eagle → realizarea schemei electrice
LucidChart → realizarea schemei bloc

Biblioteci folosite

SPI ²⁾
Wire (I2C communication) ³⁾
MAX30100 (pulse sensor) ⁴⁾
Adafruit GFX (core graphics) ⁵⁾
Adafruit BusIO (I2C communication) ⁶⁾
Adafruit ST7789 (specific TFT driver) ⁷⁾

Structura codului

Senzorul de puls are 3 stari:

WAITING → degetul nu se afla pe senzor; se afiseaza mesajul “Rest your finger on the sensor”
INITIALIZING → frecventa cardiaca este in curs de calcul; se afiseaza mesajul “Please wait…”
WORKING → display-ul afiseaza datele colectate; se afiseaza pulsul si oxigenarea sangelui pe display

Initializari - inainte de orice functie, initializam urmatoarele variabile:

pox → clasa care defineste senzorul de puls-oximetru
tft → clasa care defineste display-ul tft
lastState → initializat cu WAITING, folosita pentru a tine cont cand actualizam display-ul
prevHeartRate → initializat cu 0, folosita pentru a determina daca calculul pulsului este stabil
tsLastReport → initializat cu 0, folosita pentru a actualiza display-ul la intervale determinate

Functii

setup() → initializarea pinilor pentru buzzer si LED-uri, initializarea display-ului TFT, initializarea senzorului de puls, inregistrarea functie de callback pentru fiecare puls
loop() → logica principala a programului: apeleaza pox.update(); la fiecare 2 secunde calculeaza pulsul si SpO2 si afiseaza informatii relevante pe display in functie de aceste valori
RGB_color(red, green, blue) → seteaza pinii LED-ului RGB cu valorile date ca parametri
onBeatDetected() → functie callBack; porneste buzzer-ul si LED-ul rosu de fiecare data cand detectam un puls

Senzorul puls-oximetru trebuie interogat cat mai rapid, altfel datele din buffer-ul sau se pierd. Conform bibliotecii pe care am folosit-o, actualizarea ar trebui facuta la aproximativ 100Hz. Astfel, in trebuie apelat cat mai des pox.update()

Rezultate Obţinute

Circuit final

Demo

YouTube link

Concluzii

Acest proiect m-a facut sa invat mai multe despre cum pot crea un dispozitiv cu utilitate practica folosind un microcontroller si cum pot programa un ansamblu de piese pentru a ajunge la rezultatul dorit.

De asemenea, am invatat ca este foarte important sa citesti cu atentie datasheet-ul componentelor pe care doresti sa le comanzi pentru a te asigura ca sunt compatibile cu microcontroller-ul folosit. In cazul meu, a fost nevoie de pasi suplimentari pentru a asigura compatibilitatea, respectiv divizorul de tensiune pentru LCD si jumper-ul lipit pe senzorul de puls.