一款用Raspberry Pi和感測器製作的可穿戴式小型健康管理設備！第一部分
用Raspberry Pi Zero和羅姆SensorMedal製作健康管理設備！
大家好，我是吉田！
隨著在家中度過的時間越來越多，您是不是常常缺乏運動？在家中時間長了，往往會變得不怎麼運動，走路的距離也會減少，不知不覺就變成了不健康的生活狀態。
於是，我想到了這次的創意：用電子產品創作一款有助於改變這種不健康的生活、有助於好好運動的設備，不僅很有趣，還有利於健康，一舉兩得！說做就做！用小型Raspberry Pi Zero和羅姆感測器製作一款健康管理設備！
本部分的流程
- 使用Raspberry Pi和感測器實現健康管理
- 連接Raspberry Pi Zero和羅姆SensorMedal
- 本項目所需零件和所學知識
- 總結
1. 使用Raspberry Pi和感測器實現健康管理
在這次的電子作品中，我希望透過Raspberry Pi和感測器的組合來完成一些健康管理任務，該設備主要用來測量在家中的運動量，當然在外面散步或慢跑時也可以使用。
我列出了一些可以透過感測器測量的專案以及透過這些專案可以實現的功能。
| 編號 | 可以測量的項目 | 有助於運動的功能 |
| 1 | 透過加速度感測器輕鬆計算步數 | 計算每天的步數和消耗的卡路里等 |
| 2 | 自動辨別運動 | 透過區分步行、跑步、跳躍等動作，來實現更有效的鍛煉 |
| 3 | 測量心率 | 計算運動強度，顯示運動量 |
| 4 | 測量室內外的溫度和濕度 | 提醒主人最佳的運動環境 |
為了能夠測量這些項目，我決定使用羅姆的SensorMedal（SensorMedal-EVK-002），這款SensorMedal在之前介紹過的“用Raspberry Pi和感測器製作“可自動營造舒適空間的裝置”中也用過。
它內建有6種感測器，還可以透過BLE與外部設備連接。由鈕扣電池驅動，小巧便攜，因此無論是在家中還是運動過程中均可攜帶。
“SensorMedal”是一款感測器評估套件，集成了BLE模組和溫濕度、照度、加速度等6種感測器，還配有低功耗微控制器，使用1枚紐扣電池即可驅動幾個月。
| 感測器種類 | 可以測量的項目 | 用途等 |
| 加速度感測器 | x、y、z軸方向的加速度 | 計步器 |
| 地磁感測器 | 獲取方向 | 顯示正在移動的方位 |
| 氣壓感測器 | 獲取高達1100hPa的氣壓值 | 顯示氣壓和海拔高度 |
| 照度感測器 | 將亮度值作為數位值輸出 | 亮度、是否已靠近 |
| 霍爾IC | 獲取間歇運行資料 | 自行車車輪轉速 |
| 溫濕度感測器 | 檢測溫度和濕度 | 室溫、室內濕度 |
這次我想將SensorMedal與小型Raspberry Pi Zero組合起來，製作一款具有計算和顯示等功能的健康管理設備。我們需要透過Bluetooth（藍牙）連接Raspberry Pi Zero 和SensorMedal，以實現各種測量、顯示和動作。
Raspberry Pi Zero和羅姆SensorMedal
2. 連接Raspberry Pi Zero和SensorMedal
現在，讓我們開始使用SensorMedal吧。
在這份使用者指南中，提供了包括與智慧手機等的連接在內的使用方法。僅需裝入CR2450 SensorMedal紐扣電池，然後透過BLE將其連接到智慧手機即可。
接下來，我們使用Raspberry Pi Zero作為接收資料的航空母艦。需要透過Raspberry Pi的Bluetooth連接SensorMedal。
這部分與在“用Raspberry Pi和感測器製作可自動營造舒適空間的裝置”系列的第二部分中相應的過程一樣，將名為“bluepy”的庫安裝在Raspberry Pi Zero上。
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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 |
然後，我們可以使用Github中的便捷程式，透過Bluetooth將SensorMedal連接到Raspberry Pi上。
Github：http://github.com/bokunimowakaru/SensorMedal2
透過git clone命令下載程式，並執行示例程式。
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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許可權執行程式，Raspberry Pi Zero可以獲得如下資料：
- Temperature: 溫度（℃）
- Humidity: 濕度（%）
- Pressure: 氣壓（hPa）
- Illuminance: 亮度（lx）
- Accelerometer: 加速度（x軸、y軸、z軸）（g）
- Geomagnetic: 陀螺儀感測器值（x軸、y軸、z軸）（uT）
- Magnetic: 霍爾感測器值（磁鐵在附近透過為1，否則為0）
- Steps: 步數（步）
- Battery Level: 電池電量
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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 |
我想您已經發現了，即使使用 Raspberry Pi Zero，也可以很輕鬆地獲取來自SensorMedal的資料。
3. 本項目所需零件和所學知識
現在，我再重新列一下製作這款健康管理設備所需的零件清單。這次我們將需要使用以下零件：
| 編號 | 所需零件 | 可以購買的地方 |
| 1 | Raspberry Pi Zero | Raspberry Pi Zero W |
| 2 | 羅姆SensorMedal | SensorMedal-EVK-002 |
| 3 | OLED顯示器 | I2C Display |
| 4 | 脈搏感測器 | 脈搏脈衝感測器模組 |
| 5 | 小型電池 | LiPo電池（860mAh） |
| 6 | 外包裝 | 100日元商店等 |
透過製作這款設備，您可以學到的關於感測器和硬體的知識如下：
| 編號 | 可以學到的知識 |
| 1 | 透過BLE連接SensorMedal和Raspberry Pi Zero的方法 |
| 2 | 計步器的工作原理和使用方法 |
| 3 | 獲取心率資料的方法 |
| 4 | 與互聯網關聯並共用資訊的方法 |
4. 總結
是不是有很多人因為在家辦公和出行限制而容易缺乏運動甚至體重增加呢？您在平時的生活中，每天走路多長時間呢？您每天消耗多少卡路里呢？我認為哪怕只是能夠測出這些資料，也可以引發您對健康的關注。
這次，我們用SensorMedal和Raspberry Pi Zero製作一種可以測量運動量和心率的健康管理設備。
兩者都很小（小型感測器和微型電腦），因此可以做成可穿戴式設備。從下一次開始，我將為大家介紹設備的實際製作過程！
敬請期待！
相關連載一覽
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和感測器製作的可穿戴式小型健康管理設備！
第4部分：連接顯示器並完成這款可穿戴式健康管理設備
