Arduino Pulse Oximeter: 35 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Τα παλμικά οξύμετρα είναι τυπικά όργανα για τις εγκαταστάσεις του νοσοκομείου. Χρησιμοποιώντας τις σχετικές απορροφήσεις οξυγονωμένης και αποξυγονωμένης αιμοσφαιρίνης, αυτές οι συσκευές καθορίζουν το ποσοστό του αίματος ενός ασθενούς που μεταφέρει οξυγόνο (ένα υγιές εύρος είναι 94-98%). Αυτός ο αριθμός μπορεί να σώσει τη ζωή σε κλινικό περιβάλλον, καθώς μια ξαφνική πτώση της οξυγόνωσης του αίματος υποδεικνύει ένα κρίσιμο ιατρικό πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί άμεσα.

Σε αυτό το έργο, προσπαθούμε να κατασκευάσουμε ένα παλμικό οξύμετρο χρησιμοποιώντας μέρη που είναι εύκολο να βρεθούν στο διαδίκτυο/σε ένα τοπικό κατάστημα υλικού. Το τελικό προϊόν είναι ένα όργανο που μπορεί να παρέχει αρκετές πληροφορίες για να παρακολουθεί κάποιος την οξυγόνωση του αίματος με την πάροδο του χρόνου μόνο με $ x. Το αρχικό σχέδιο ήταν να γίνει η συσκευή πλήρως φορετή, αλλά λόγω παραγόντων που δεν ελέγχονται από εμάς, αυτό δεν ήταν δυνατό στο χρονοδιάγραμμά μας. Λαμβάνοντας υπόψη μερικά ακόμη εξαρτήματα και λίγο περισσότερο χρόνο, αυτό το έργο θα μπορούσε να γίνει εντελώς φορετό και να επικοινωνήσει ασύρματα σε μια εξωτερική συσκευή.

Προμήθειες

Λίστα βασικών εξαρτημάτων - Πράγματα που πιθανότατα πρέπει να αγοράσετε (Σας συνιστούμε να έχετε λίγα ανταλλακτικά για κάθε εξάρτημα, ειδικά τα κομμάτια τοποθέτησης στην επιφάνεια)

Arduino Nano * 1,99 $ (Banggood.com)

Dual -LED - 1,37 $ (Mouser.com)

Photodiode - 1,67 $ (Mouser.com)

Αντίσταση 150 Ohm - 0,12 $ (Mouser.com)

Αντίσταση 180 Ohm - 0,12 $ (Mouser.com)

Αντίσταση 10 kOhm - 0,10 $ (Mouser.com)

Αντίσταση 100 kOhm - 0,12 $ (Mouser.com)

47 πυκνωτής nF - 0,16 $ (Mouser.com)

*(Το Nano μας έχει κολλήσει στην Κίνα αυτή τη στιγμή, οπότε χρησιμοποιήσαμε ένα Uno, αλλά και τα δύο θα λειτουργήσουν)

Συνολικό κόστος: $ 5,55 (Αλλά… είχαμε πολλά πράγματα και αγοράσαμε επίσης μερικά ανταλλακτικά)

Λίστα δευτερευόντων ανταλλακτικών - Πράγματα που υπήρχαν για εμάς, αλλά ίσως χρειαστεί να αγοράσετε

Copper Clad Board - Αρκετά φθηνό (Παράδειγμα). Αντί αυτού, μπορείτε να φτιάξετε και να παραγγείλετε ένα PCB.

PVC - Κάτι τουλάχιστον μια ίντσα σε διάμετρο. Το λεπτότερο είδος λειτουργεί υπέροχα.

Σύρματα - Συμπεριλαμβάνονται μερικά καλώδια για το ψωμί και μερικά πιο μακριά για να συνδέσετε το οξύμετρο με τον πίνακα. Στο βήμα 20 παρουσιάζω τη λύση μου σε αυτό.

Θηλυκή κεφαλίδα καρφιτσών - Αυτά είναι προαιρετικά, αν θέλετε απλά να κολλήσετε καλώδια στις σανίδες θα λειτουργήσει μια χαρά.

Αφρός - χρησιμοποίησα το L200, το οποίο είναι αρκετά συγκεκριμένο. Μπορείτε πραγματικά να χρησιμοποιήσετε οτιδήποτε πιστεύετε ότι θα είναι άνετο. Τα παλιά mousepads είναι υπέροχα για αυτό!

LED και αντιστάσεις - Αρκετά φθηνά αν χρειαστεί να τα αγοράσετε. Χρησιμοποιήσαμε αντιστάσεις 220Ω και είχαμε μερικά χρώματα.

Προτεινόμενα εργαλεία και εξοπλισμός

Θερμικό όπλο

Συγκολλητικό σίδερο με μια ωραία συμβουλή

Εργαλείο Dremel με δρομολόγηση και κοπή κομματιών (Μπορείτε να τα περάσετε με ένα μαχαίρι χρησιμότητας, αλλά όχι τόσο γρήγορα)

Πένσες, κόφτες σύρματος, απογυμνωτές καλωδίων κλπ.

Βήμα 1: Προετοιμασία: Ο νόμος της Beer-Lambert

Για να κατανοήσουμε πώς να κατασκευάσουμε ένα παλμικό οξύμετρο, είναι πρώτα απαραίτητο να κατανοήσουμε τη θεωρία πίσω από τη λειτουργία του. Η βασική μαθηματική εξίσωση που χρησιμοποιείται είναι γνωστή ως Νόμος Beer-Lambert.

Ο νόμος του Beer-Lambert είναι μια καλά χρησιμοποιούμενη εξίσωση που περιγράφει τη σχέση μεταξύ της συγκέντρωσης μιας ουσίας σε ένα διάλυμα και της διαπερατότητας (ή της απορρόφησης) του φωτός που διέρχεται από το εν λόγω διάλυμα. Από πρακτική άποψη, ο νόμος λέει ότι όλο και μεγαλύτερες ποσότητες φωτός αποκλείονται από όλο και μεγαλύτερα σωματίδια σε ένα διάλυμα. Ο νόμος και τα συστατικά του περιγράφονται παρακάτω.

Απορρόφηση = log10 (Io/I) = εbc

Πού: Io = Φωτεινό περιστατικό (πριν από την προσθήκη δείγματος) I = Φωτεινό περιστατικό (μετά προσθήκη δείγματος) ε = Μοριακός συντελεστής απορρόφησης (συνάρτηση μήκους κύματος και ουσίας) β = Μήκος φωτός διαδρομής = Συγκέντρωση ουσίας στο δείγμα

Κατά τη μέτρηση των συγκεντρώσεων χρησιμοποιώντας τον νόμο της Beer, είναι βολικό να επιλέξετε ένα μήκος κύματος φωτός στο οποίο το δείγμα απορροφά περισσότερο. Για την οξυγονωμένη αιμοσφαιρίνη, το καλύτερο μήκος κύματος είναι περίπου 660nm (κόκκινο). Για την αποξυγονωμένη αιμοσφαιρίνη, το καλύτερο μήκος κύματος είναι περίπου 940nm (υπέρυθρο). Χρησιμοποιώντας LED και των δύο μηκών κύματος, η σχετική συγκέντρωση του καθενός μπορεί να υπολογιστεί για να βρεθεί %O2 για το μετρούμενο αίμα.

Βήμα 2: Προετοιμασία: Οξυμετρία παλμών

Η συσκευή μας χρησιμοποιεί διπλό LED (δύο LED στο ίδιο τσιπ) για τα μήκη κύματος 660nm και 940nm. Αυτά εναλλάσσονται on/off και το Arduino καταγράφει το αποτέλεσμα από τον ανιχνευτή στην αντίθετη πλευρά του δακτύλου από τα LED. Το σήμα του ανιχνευτή και για τις δύο λυχνίες LED χτυπά εγκαίρως με τον καρδιακό παλμό του ασθενούς. Το σήμα μπορεί έτσι να διαιρεθεί σε δύο τμήματα: ένα τμήμα DC (που αντιπροσωπεύει την απορρόφηση στο καθορισμένο μήκος κύματος όλων εκτός από το αίμα) και ένα τμήμα AC (που αντιπροσωπεύει την απορρόφηση στο καθορισμένο μήκος κύματος του αίματος). Όπως καθορίζεται στην ενότητα Beer-Lambert, η απορρόφηση σχετίζεται και με τις δύο αυτές τιμές (log10 [Io/I]).

Το %O2 ορίζεται ως: Οξυγονωμένη αιμοσφαιρίνη / ολική αιμοσφαιρίνη

Αντικαθιστώντας στις Εξισώσεις της Beer Lambert, που λύθηκε για συγκέντρωση, το αποτέλεσμα είναι ένα πολύ περίπλοκο κλάσμα κλασμάτων. Αυτό μπορεί να απλοποιηθεί με μερικούς τρόπους.

1. Το μήκος της διαδρομής (β) και για τα δύο LED είναι το ίδιο, με αποτέλεσμα να πέσει έξω από την εξίσωση
2. Χρησιμοποιείται μια ενδιάμεση αναλογία (R). R = (AC640nm/DC640nm)/(AC940nm/DC940nm)
3. Οι συντελεστές μοριακής απορρόφησης είναι σταθερές. Όταν διαιρούνται, μπορούν να αντικατασταθούν με μια γενική σταθερά συντελεστή προσαρμογής. Αυτό προκαλεί μια μικρή απώλεια ακρίβειας, αλλά φαίνεται να είναι αρκετά τυπικό για αυτές τις συσκευές.

Βήμα 3: Προετοιμασία: Arduino

Το Arduino Nano που απαιτείται για αυτό το έργο είναι γνωστό ως μικροεπεξεργαστής, μια κατηγορία συσκευών που εκτελεί συνεχώς ένα σύνολο προκαθορισμένων οδηγιών. Οι μικροεπεξεργαστές μπορούν να διαβάσουν εισόδους στη συσκευή, να κάνουν τα απαιτούμενα μαθηματικά και να γράψουν ένα σήμα στις ακίδες εξόδου της. Αυτό είναι απίστευτα χρήσιμο για κάθε έργο μικρής κλίμακας που απαιτεί μαθηματικά ή/και λογική.

Βήμα 4: Προετοιμασία: GitHub

Το GitHub είναι ένας ιστότοπος που φιλοξενεί αποθετήρια ή χώρους για συλλογές σκίτσων για ένα έργο. Το δικό μας αποθηκεύεται αυτήν τη στιγμή στο https://github.com/ThatGuy10000/arduino-pulse-oximeter. Αυτό μας επιτρέπει να κάνουμε πολλά πράγματα.

1. Μπορείτε να κατεβάσετε τον κώδικα για τον εαυτό σας και να τον εκτελέσετε στο προσωπικό σας Arduino
2. Μπορούμε να ενημερώσουμε τον κώδικα σε οποιοδήποτε σημείο χωρίς να αλλάξουμε τον σύνδεσμο εδώ. Εάν εντοπίσουμε σφάλματα ή αποφασίσουμε να κάνουμε διαφορετικά μαθηματικά, θα προωθήσουμε μια ενημέρωση που θα είναι προσβάσιμη εδώ αμέσως
3. Μπορείτε να επεξεργαστείτε μόνοι σας τον κώδικα. Αυτό δεν θα προκαλέσει άμεση ενημέρωση, αλλά μπορείτε να δημιουργήσετε ένα "αίτημα έλξης" που ρωτά εάν θέλω να συμπεριλάβω τις αλλαγές σας στον κύριο κώδικα. Μπορώ να αποδεχτώ ή να θέσω βέτο σε αυτές τις αλλαγές.

Για τυχόν ερωτήσεις σχετικά με το GitHub ή πώς λειτουργεί, δείτε αυτό το σεμινάριο που δημοσιεύτηκε από το ίδιο το GitHub.

Βήμα 5: Σκέψεις για την ασφάλεια

Ως συσκευή, αυτό είναι όσο το δυνατόν πιο ασφαλές. Υπάρχει πολύ λίγο ρεύμα και τίποτα δεν λειτουργεί πάνω από 5V. Στην πραγματικότητα, το κύκλωμα πρέπει να φοβάται περισσότερο από εσάς.

Ωστόσο, κατά τη διαδικασία κατασκευής, πρέπει να λάβετε υπόψη ορισμένα βασικά πράγματα.

• Η ασφάλεια του μαχαιριού πρέπει να είναι δεδομένη, αλλά μερικά από τα μέρη έχουν πολύ οργανικό σχήμα που μπορεί να κάνει δελεαστικό να τα κρατήσετε σε ένα σημείο όπου τα δάχτυλά σας πραγματικά δεν πρέπει να είναι. Απλά πρόσεχε.
• Εάν είστε κάτοχος συγκολλητικού σιδήρου, πιστόλι ή εργαλείο dremel, υποθέτω ότι πρέπει να γνωρίζετε πώς να τα χρησιμοποιείτε σωστά. Ανεξάρτητα, λάβετε τις απαραίτητες προφυλάξεις. Μην λειτουργείτε μέσα από απογοητεύσεις. Κάντε ένα διάλειμμα, καθαρίστε το κεφάλι σας και επιστρέψτε σε αυτό όταν είστε πιο σταθεροί. (Πληροφορίες ασφαλείας για το συγκολλητικό σίδερο, το πιστόλι θερμότητας και τα εργαλεία dremel μπορείτε να βρείτε στους συνδέσμους)
• Καθώς δοκιμάζετε τυχόν κυκλώματα ή μετακινείτε τα πράγματα σε ένα breadboard, είναι καλύτερο να απενεργοποιήσετε τα πάντα. Πραγματικά δεν χρειάζεται να δοκιμάσετε οτιδήποτε με ζωντανή ισχύ, οπότε μην διακινδυνεύσετε να προκαλέσετε σορτς και ενδεχομένως να βλάψετε το Arduino ή άλλα εξαρτήματα.
• Να είστε προσεκτικοί όταν χρησιμοποιείτε τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα μέσα και γύρω από το νερό. Το υγρό δέρμα έχει σημαντικά χαμηλότερη αντίσταση από το ξηρό δέρμα, το οποίο μπορεί να προκαλέσει ρεύματα που υπερβαίνουν τα ασφαλή επίπεδα. Επιπλέον, τα ηλεκτρικά σορτς στα εξαρτήματα του σκάφους μπορεί να προκαλέσουν σημαντική ζημιά στα εξαρτήματα. Μην χρησιμοποιείτε ηλεκτρικό εξοπλισμό κοντά σε υγρά.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Μην προσπαθήσετε να το χρησιμοποιήσετε ως πραγματική ιατρική συσκευή. Αυτή η συσκευή είναι μια απόδειξη της ιδέας, αλλά ΔΕΝ είναι ένα απόλυτα ακριβές όργανο που θα πρέπει να χρησιμοποιείται για τη φροντίδα δυνητικά ασθενών ατόμων. Υπάρχουν πολλές φθηνές εναλλακτικές λύσεις που μπορείτε να αγοράσετε και παρέχουν πολύ υψηλότερο επίπεδο ακρίβειας.

Βήμα 6: Συμβουλές και κόλπα

Καθώς το έργο αναπτύχθηκε, υπήρχαν πολλά διδάγματα. Ακολουθούν μερικές συμβουλές:

1. Όταν φτιάχνετε τις πλακέτες, οι φίλοι σας κάνουν περισσότερο διαχωρισμό μεταξύ των ιχνών. Καλύτερα να είσαι στην ασφαλή πλευρά. Ακόμα καλύτερα είναι να παραγγείλετε ένα PCB από μια υπηρεσία όπως το Oshpark που θα κάνει μικρούς πίνακες σαν αυτούς σε λογική τιμή.
2. Σε μια παρόμοια σημείωση, προσέξτε εάν αποφασίσετε να εφαρμόσετε ισχύ στους πίνακες κυκλωμάτων πριν τους καλύψετε. Η φωτοδίοδος είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη και δεν είναι διασκεδαστική αν είναι σπασμένη όταν φτάσετε σε αυτήν. Είναι καλύτερα να δοκιμάσετε τα εξαρτήματα χωρίς ισχύ και να έχετε πίστη ότι θα αποδειχθεί. Οι ρυθμίσεις διόδου και συνέχειας είναι φίλοι σας.
3. Μόλις τα έχετε χτίσει όλα, είναι αρκετά κομμένα και στεγνά, αλλά ένα από τα πιο συνηθισμένα σφάλματα ήταν η λάθος σύνδεση της πλακέτας κυκλώματος LED. Εάν τα δεδομένα σας είναι περίεργα, ελέγξτε τη σύνδεση και δοκιμάστε να συνδέσετε μία από τις συνδέσεις LED στο Arduino κάθε φορά. Μερικές φορές τα πράγματα γίνονται πιο ξεκάθαρα έτσι.
4. Εάν εξακολουθείτε να αντιμετωπίζετε προβλήματα με τις λυχνίες LED, μπορείτε να συνδέσετε ισχύ 5V στις εισόδους τους. Το κόκκινο θα είναι αρκετά φωτεινό, αλλά το υπέρυθρο είναι αόρατο. Εάν έχετε μια κάμερα τηλεφώνου πάνω σας, μπορείτε να την κοιτάξετε και θα δείτε το υπέρυθρο φως. Ο αισθητήρας κάμερας του τηλεφώνου το εμφανίζει ως ορατό φως, κάτι που είναι πραγματικά βολικό!
5. Εάν έχετε πολύ θόρυβο, βεβαιωθείτε ότι ο πίνακας φωτοδιόδων απέχει πολύ από οτιδήποτε μεταφέρει τη δυσάρεστη ισχύ των 60Hz από τον τοίχο. Η αντίσταση υψηλής αξίας είναι ένας μαγνήτης για επιπλέον θόρυβο, οπότε προσέξτε.
6. Τα μαθηματικά για τον υπολογισμό του SpO2 είναι λίγο περίπλοκα. Ακολουθήστε τον κωδικό που παρέχεται, αλλά φροντίστε να επεξεργαστείτε τη μεταβλητή "fitFactor" για να προσαρμόσετε τους υπολογισμούς στη συγκεκριμένη συσκευή σας. Αυτό απαιτεί δοκιμή και λάθος.

Βήμα 7: Κατασκευή πινάκων κυκλωμάτων

Θα ξεκινήσουμε φτιάχνοντας τους δύο πίνακες κυκλωμάτων που μπαίνουν στο σχεδιασμό. Χρησιμοποίησα μια διπλής όψης χάλκινη σανίδα και εργαλείο Dremel για να τα φτιάξω στο χέρι, το οποίο δεν ήταν τέλειο, αλλά λειτούργησε. Εάν διαθέτετε τους πόρους, συνιστώ να σχεδιάσετε ένα σχηματικό σχήμα και να το έχετε αλέσει με ένα μηχάνημα, αλλά είναι εφικτό χωρίς.

Βήμα 8: Πίνακας 1 - ο Φωτοανιχνευτής

Εδώ είναι το κύκλωμα που έβαλα στην πρώτη πλακέτα, μείον τον πυκνωτή. Είναι προτιμότερο να διατηρείτε χαμηλό προφίλ, καθώς αυτό πρόκειται να περιπλανηθεί στο δάχτυλό σας μέσα στο οξύμετρο. Ο φωτοανιχνευτής, σε αυτή την περίπτωση, είναι μια φωτοδίοδος που σημαίνει ότι είναι ηλεκτρικά παρόμοια με μια δίοδο, αλλά θα παράγει ρεύμα για εμάς με βάση το επίπεδο φωτός.

Βήμα 9: Άλεση του Διοικητικού Συμβουλίου

Αποφάσισα να ξεκινήσω εκτυπώνοντας και κόβοντας ένα μοντέλο κλίμακας του προτεινόμενου αποτυπώματος. Επειδή απλά κοιτάζω το κόψιμό μου, αυτό έδωσε μια καλή αναφορά πριν βγάλω τον φωτοανιχνευτή από τη συσκευασία του. Αυτό είναι διαθέσιμο από τον πωλητή για τον φωτοανιχνευτή.

Βήμα 10: Διάτρηση

Αυτός είναι ο σχεδιασμός με τον οποίο πήγα για το PCB, το οποίο έκοψα με ένα μικρό δρομέα dremel και ένα μαχαίρι χρησιμότητας. Η πρώτη μου κατασκευή αυτού του πίνακα κατέληξε ελαττωματική για δύο λόγους. Τα μαθήματα που πήρα για τη δεύτερη κατασκευή μου ήταν να κόψω κάτι περισσότερο από το ελάχιστο και να ξεπεράσω εκεί που τράβηξα μια μαύρη γραμμή στην παραπάνω εικόνα. Υπάρχει ένα μη συνδεδεμένο πείρο στο τσιπ που θα πρέπει να πάρει το δικό του μαξιλάρι, αφού δεν συνδέεται με τίποτα άλλο, αλλά εξακολουθεί να βοηθάει να κρατήσει το τσιπ στην πλακέτα. Πρόσθεσα επίσης τρύπες για την αντίσταση, τις οποίες έκανα τοποθετώντας την αντίσταση δίπλα της και βλέποντας τις οπές.

Βήμα 11: Τοποθέτηση εξαρτημάτων

Αυτό το μέρος είναι λίγο δύσκολο. Σημείωσα τον προσανατολισμό του φωτοανιχνευτή εδώ με λευκό χρώμα. Έβαλα ένα μικρό κομμάτι κόλλησης στο κάτω μέρος κάθε πείρου στο τσιπ, έβαλα λίγη συγκόλληση στην πλακέτα κυκλώματος και στη συνέχεια κράτησα το τσιπ στη θέση του καθώς θερμάνω τη συγκόλληση στον πίνακα. Δεν θέλετε να το ζεσταίνετε πολύ, αλλά αν η κόλληση στον πίνακα είναι υγρή, θα πρέπει να συνδεθεί με το τσιπ πολύ γρήγορα εάν έχετε αρκετή συγκόλληση. Θα πρέπει επίσης να κολλήσετε την αντίσταση 100kΩ με κεφαλίδα 3 ακίδων στην ίδια πλευρά του πίνακα.

Βήμα 12: Καθαρισμός και έλεγχος

Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε το εργαλείο dremel για να κόψετε τον χαλκό γύρω από τους αγωγούς αντίστασης στο πίσω μέρος της σανίδας (για να αποφύγετε βραχυκύκλωμα της αντίστασης). Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε ένα πολύμετρο στη λειτουργία συνέχειας για να ελέγξετε ότι κανένα από τα ίχνη δεν βραχυκύκλωσε στη διαδικασία συγκόλλησης. Ως τελικός έλεγχος, χρησιμοποιήστε τη μέτρηση διόδου του πολύμετρου (Tutorial, αν αυτό είναι νέα τεχνολογία για εσάς) κατά μήκος της φωτοδιόδου για να βεβαιωθείτε ότι είναι πλήρως προσαρτημένη στον πίνακα.

Βήμα 13: Πίνακας 2 - τα LED

Εδώ είναι το σχηματικό για τον δεύτερο πίνακα. Αυτό είναι λίγο πιο δύσκολο, αλλά ευτυχώς έχουμε ζεσταθεί να κάνουμε το τελευταίο.

Βήμα 14: Διάτρηση του Redux

Μετά από αρκετές προσπάθειες που δεν μου άρεσαν τόσο πολύ, καταλήξαμε σε αυτό το μοτίβο, το οποίο τρυπούσα χρησιμοποιώντας το ίδιο κομμάτι δρομολόγησης dremel όπως πριν. Από αυτήν την εικόνα, είναι δύσκολο να το πούμε, αλλά υπάρχει σύνδεση μεταξύ δύο τμημάτων της πλακέτας μέσω της άλλης πλευράς (γείωση στο κύκλωμα). Το πιο σημαντικό μέρος αυτής της κοπής είναι η διασταύρωση όπου θα κάθεται το τσιπ LED. Αυτό το μοτίβο σταυροειδούς τρίχας πρέπει να είναι αρκετά μικρό επειδή οι συνδέσεις στο τσιπ LED είναι αρκετά κοντά μεταξύ τους.

Βήμα 15: Συγκόλληση Vias

Επειδή δύο αντίθετες γωνίες του τσιπ LED πρέπει να συνδεθούν και οι δύο, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε το πίσω μέρος της πλακέτας για να τις συνδέσουμε. Όταν συνδέουμε ηλεκτρικά τη μία πλευρά της πλακέτας στην άλλη, αυτό ονομάζεται "μέσω". Για να φτιάξω το vias στον πίνακα, άνοιξα μια τρύπα στις δύο περιοχές που έχω σημειώσει παραπάνω. Από εδώ, έβαλα τα καλώδια της αντίστασης στην προηγούμενη σανίδα στην τρύπα και συγκολλήθηκαν και από τις δύο πλευρές. Έκοψα όση περίσσεια σύρματος μπορούσα και έκανα έναν έλεγχο συνέχειας για να δω ότι υπήρχε σχεδόν μηδενική αντίσταση μεταξύ αυτών των δύο περιοχών. Σε αντίθεση με τον προηγούμενο πίνακα, αυτή η vias δεν θα χρειαστεί να περιγραφεί στο πίσω μέρος γιατί θέλουμε να είναι συνδεδεμένες.

Βήμα 16: Συγκόλληση του τσιπ LED

Για να κολλήσετε το τσιπ LED, ακολουθήστε την ίδια διαδικασία με τη φωτοδίοδο, προσθέτοντας κόλληση σε κάθε πείρο και στην επιφάνεια επίσης. Ο προσανατολισμός του εξαρτήματος είναι δύσκολο να γίνει σωστός και προτείνω να ακολουθήσετε το φύλλο δεδομένων για να έχετε τα αποτελέσματα. Στην κάτω πλευρά του τσιπ, το "pin one" έχει ένα ελαφρώς διαφορετικό μαξιλάρι και οι υπόλοιποι αριθμοί συνεχίζονται γύρω από το τσιπ. Έχω σημειώσει ποιοι αριθμοί συνδέονται σε ποια σημεία. Μόλις το κολλήσετε, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε ξανά τη ρύθμιση δοκιμής διόδου στο πολύμετρο για να δείτε ότι και οι δύο πλευρές είναι σωστά προσαρτημένες. Αυτό θα σας δείξει ποια LED είναι επίσης η κόκκινη, αφού θα ανάψει λίγο όταν είναι συνδεδεμένο το πολύμετρο.

Βήμα 17: Τα υπόλοιπα εξαρτήματα

Στη συνέχεια, συγκολλήστε τις αντιστάσεις και την κεφαλίδα 3 ακίδων. Εάν το τσιπ LED αναποδογύρισε κατά 180 ° στο προηγούμενο βήμα, στην πραγματικότητα είστε εντάξει για να συνεχίσετε. Όταν φοράτε τις αντιστάσεις, βεβαιωθείτε ότι η αντίσταση 150Ω πηγαίνει στην κόκκινη πλευρά και ότι η άλλη πλευρά έχει τα 180Ω.

Βήμα 18: Φινίρισμα και έλεγχος

Στο πίσω μέρος, κόψτε τις αντιστάσεις όπως πριν για να αποφύγετε να βραχυκυκλώσουν με το άνοιγμα. Κόψτε τον πίνακα και κάντε μια τελευταία σάρωση με τον ελεγκτή συνέχειας στο πολύμετρο, απλά για να ελέγξετε ξανά ότι τίποτα δεν βραχυκύκλωσε τυχαία.

Βήμα 19: "Γλάστρες" των Διοικητικών Συμβουλίων

Μετά από όλες τις καλές εργασίες συγκόλλησης που έκανα, ήθελα να βεβαιωθώ ότι τίποτα δεν θα χτυπούσε τα εξαρτήματα ενώ χρησιμοποιούνταν το οξύμετρο, οπότε αποφάσισα να "βάζω" τις σανίδες. Προσθέτοντας ένα στρώμα από κάτι μη αγώγιμο, όλα τα συστατικά θα παραμείνουν στη θέση τους καλύτερα και θα παρέχουν μια πιο επίπεδη επιφάνεια για το οξύμετρο. Δοκίμασα μερικά πράγματα που είχα γύρω, και αυτή η κόλλα βιομηχανικής αντοχής λειτούργησε καλά. Ξεκίνησα καλύπτοντας το πίσω μέρος και το άφησα να καθίσει για μερικές ώρες.

Βήμα 20: Συνεχίζεται η γλάστρωση

Αφού στερεοποιηθεί το κάτω μέρος, αναποδογυρίστε τις σανίδες και καλύψτε το πάνω μέρος. Παρόλο που είναι μια σχεδόν καθαρή κόλλα, ήθελα να κρατήσω ακάλυπτο τον φωτοανιχνευτή και τα LED, οπότε πριν καλύψω τα πάντα, κάλυψα και τα δύο με μικροσκοπικά κομμάτια ηλεκτρικής ταινίας και μετά από λίγες ώρες, χρησιμοποίησα ένα μαχαίρι για να αφαιρέσω προσεκτικά την κόλλα από πάνω αυτά και έβγαλε την κασέτα. Μπορεί να μην είναι απαραίτητο να τα κρατήσετε ακάλυπτα, αλλά αν αποφασίσετε να τα καλύψετε, απλώς αποφύγετε τις φυσαλίδες αέρα. Είναι καλό να βάλετε όση κόλλα θέλετε (εντός λογικού), καθώς μια πιο επίπεδη επιφάνεια θα κάθεται πιο άνετα και θα προσθέσει περισσότερη προστασία στα εξαρτήματα, απλώς φροντίστε να την αφήσετε να καθίσει για λίγο, ώστε να στεγνώσει καθ 'όλη τη διάρκεια.

Βήμα 21: Κατασκευή καλωδίων

Είχα μόνο καλώδιο στο χέρι, έτσι αποφάσισα να χρησιμοποιήσω κάποια αρσενική κεφαλίδα 3 ακίδων για να δημιουργήσω μερικά καλώδια. Εάν το έχετε στη διάθεσή σας, είναι πολύ πιο απλό να χρησιμοποιήσετε απλώς σύρμα μετρητή για αυτό χωρίς συγκόλληση. Βοηθάει στο να στρίψετε τα καλώδια μεταξύ τους, καθώς αυτό αποτρέπει το μούχλασμα και φαίνεται γενικά πιο καθαρό. Απλώς κολλήστε κάθε σύρμα σε μια καρφίτσα στην κεφαλίδα, και αν το έχετε, θα στρώσω κάθε σκέλος με κάποια θερμοσυρρίκνωση. Βεβαιωθείτε ότι έχετε τα καλώδια με την ίδια σειρά όταν συνδέετε την κεφαλίδα στην άλλη πλευρά.

Βήμα 22: Ηλίθιος-Απόδειξη της καλωδίωσης

Λόγω του τρόπου σύνδεσης αυτών των πλακετών με καλώδια, ήθελα να βεβαιωθώ ότι δεν τα έκανα ποτέ λάθος, οπότε κωδικοποίησα τη σύνδεση με δείκτες βαφής. Μπορείτε να δείτε εδώ ποια καρφίτσα είναι ποια σύνδεση και πώς λειτουργεί η κωδικοποίηση χρωμάτων μου.

Βήμα 23: Δημιουργία περιβλήματος

Το περίβλημα για το οξύμετρο που έφτιαξα με αφρό L200 και ένα κομμάτι σωλήνα PVC, αλλά σίγουρα μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ό, τι αφρούς ή/και πλαστικά έχετε γύρω. Το PVC λειτουργεί υπέροχα επειδή είναι ήδη σχεδόν στο σχήμα που θέλουμε.

Βήμα 24: Πυροβόλα PVC και θερμότητας

Η χρήση πιστόλι θερμότητας σε PVC για διαμόρφωση είναι απλή, αλλά μπορεί να χρειαστεί λίγη εξάσκηση. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να εφαρμόσετε θερμότητα στο PVC μέχρι να αρχίσει να λυγίζει ελεύθερα. Ενώ είναι ζεστό, μπορείτε να το λυγίσετε σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα θέλετε. Ξεκινήστε με ένα τμήμα σωλήνα PVC ακριβώς ευρύτερο από τις σανίδες. Κόψτε μια από τις πλευρές και, στη συνέχεια, απλώς βάλτε λίγη θερμότητα σε αυτό. Θα θέλετε μερικά γάντια ή μερικά ξύλινα μπλοκ για να μπορείτε να χειρίζεστε το PVC ενώ είναι ζεστό.

Βήμα 25: Διαμόρφωση του πλαστικού

Καθώς λυγίζετε το βρόχο, κόψτε λίγο περίσσεια PVC. Πριν το σκύψετε εντελώς, χρησιμοποιήστε ένα μαχαίρι ή ένα εργαλείο dremel για να χαράξετε μια εγκοπή στη μία πλευρά και τις άκρες της αντίθετης πλευράς. Αυτό το διχαλωτό σχήμα σας επιτρέπει να κλείσετε το βρόχο περαιτέρω. Σας δίνει επίσης κάπου να πιάσετε για να ανοίξετε το οξύμετρο για να το βάλετε στο δάχτυλό σας. Μην ανησυχείτε για το σφίξιμο προς το παρόν, αφού θα θέλετε να δείτε πώς αισθάνεται μόλις μπουν ο αφρός και οι σανίδες.

Βήμα 26: Κάτι λίγο πιο μαλακό

Στη συνέχεια, κόψτε ένα κομμάτι αφρού στο πλάτος του PVC σας και σε ένα μήκος που θα τυλίξει πλήρως τον εσωτερικό βρόχο.

Βήμα 27: Μια θέση για τους πίνακες

Για να μην σκάψει ο πίνακας στο δάχτυλό σας, είναι σημαντικό να τους βυθίσετε στον αφρό. Σχεδιάστε το σχήμα των σανίδων στον αφρό και χρησιμοποιήστε ένα ψαλίδι για να σκάψετε το υλικό. Αντί να καθαρίσετε ολόκληρη την περιοχή γύρω από τις κεφαλίδες, προσθέστε μερικές σχισμές στα πλαϊνά βύσματα που μπορούν να βγουν, αλλά να είναι ακόμα ελαφρώς κάτω από τον αφρό. Σε αυτό το σημείο, μπορείτε να βάλετε τις σανίδες και τον αφρό στο PVC και να δοκιμάσετε την προσαρμογή στο πραγματικό PVC και στη συνέχεια στο δάχτυλό σας. Αν το κάνετε αυτό αρχίσει να χάνει την κυκλοφορία, θα θέλετε να χρησιμοποιήσετε ξανά το πιστόλι θερμότητας για να ανοίξετε το περίβλημα λίγο περισσότερο.

Βήμα 28: Πίνακες στον αφρό

Θα αρχίσουμε να τα συνδυάζουμε όλα τώρα! Για να ξεκινήσετε, απλώς ρίξτε λίγη εποξική/κόλλα στις τρύπες που μόλις κάνατε στον αφρό και βάλτε τις σανίδες στα μικρά τους σπίτια. Χρησιμοποίησα την ίδια κόλλα που χρησιμοποιούσα για την τοποθέτηση των σανίδων νωρίτερα, η οποία φαινόταν να λειτουργεί καλά. Βεβαιωθείτε ότι το αφήνετε να καθίσει για μερικές ώρες πριν προχωρήσετε.

Βήμα 29: Αφρός σε πλαστικό

Στη συνέχεια, επένδυσα το εσωτερικό του PVC με την ίδια κόλλα και έβαλα προσεκτικά τον αφρό μέσα. Σκουπίστε την περίσσεια και βάλτε κάτι μέσα για να ανοίξει ο αφρός. Το βοηθητικό μου μαχαίρι λειτούργησε καλά και πραγματικά βοηθά να σπρώξουμε τον αφρό στο PVC για να έχουμε μια ισχυρή σφράγιση.

Βήμα 30: Η σύνδεση Arduino

Σε αυτό το σημείο ο πραγματικός αισθητήρας έχει ολοκληρωθεί, αλλά φυσικά θέλουμε να τον χρησιμοποιήσουμε για κάτι. Δεν υπάρχουν πολλά να συνδεθείτε με το Arduino, αλλά είναι απίστευτα σημαντικό να μην συνδέσετε τίποτα προς τα πίσω ή πολύ πιθανό να καταστρέψετε πράγματα στις πλακέτες. Βεβαιωθείτε ότι η τροφοδοσία είναι απενεργοποιημένη όταν συνδέετε τα κυκλώματα (Είναι πραγματικά ο ασφαλέστερος τρόπος για να αποφύγετε προβλήματα).

Βήμα 31: Η αντίσταση και ο πυκνωτής που απομένει

Μερικές σημειώσεις σχετικά με την καλωδίωση στο Arduino:

• Ο πυκνωτής από το σήμα στο έδαφος κάνει θαύματα στον θόρυβο. Δεν είχα μεγάλη ποικιλία, οπότε χρησιμοποίησα τον "κάδο απορριμμάτων του μπαμπά", αλλά αν έχετε ποικιλία, επιλέξτε κάτι περίπου 47nF ή λιγότερο. Διαφορετικά, ενδέχεται να μην μπορείτε να έχετε γρήγορη ταχύτητα εναλλαγής μεταξύ του κόκκινου και του LED IR.
• Η αντίσταση που μπαίνει στο καλώδιο του φωτοανιχνευτή είναι θέμα ασφάλειας. Δεν είναι απαραίτητο, αλλά φοβήθηκα ότι ενώ χειρίζομαι το κύκλωμα του ψωμιού, θα μπορούσα κατά λάθος να βραχυκυκλώσω κάτι και να βλάψω ολόκληρο το έργο. Δεν θα καλύψει κάθε ατύχημα, αλλά απλώς βοηθάει να έχετε λίγο περισσότερο μυαλό.

Βήμα 32: Δοκιμή ρεύματος LED

Μόλις τα έβαλα, δοκιμάστε το ρεύμα που περνάει από τα κόκκινα και IR LED χρησιμοποιώντας ένα πολύμετρο στη λειτουργία αμπερόμετρου. Ο στόχος εδώ είναι απλώς να ελέγξουμε ότι μοιάζουν. Τα δικά μου ήταν γύρω στα 17mA.

Βήμα 33: Ο Κώδικας

Όπως αναφέρεται στο βήμα προετοιμασίας, ο κωδικός για αυτήν τη συσκευή μπορεί να βρεθεί στο αποθετήριο GitHub. Απλά:

1. Κατεβάστε αυτόν τον κώδικα κάνοντας κλικ στην επιλογή "Κλωνοποίηση ή λήψη"/"Λήψη φερμουάρ".
2. Αποσυμπιέστε αυτό το αρχείο χρησιμοποιώντας το 7zip ή ένα παρόμοιο πρόγραμμα και ανοίξτε αυτό το αρχείο στο Arduino IDE.
3. Ανεβάστε το στο Arduino σας και συνδέστε τις καρφίτσες όπως περιγράφονται στις εργασίες καρφιτσών (ή αλλάξτε τις στον κώδικα, αλλά συνειδητοποιήστε ότι θα πρέπει να το κάνετε κάθε φορά που κάνετε νέα λήψη από το GitHub).
4. Εάν θέλετε να δείτε μια σειριακή έξοδο στη σειριακή οθόνη, αλλάξτε το boial του serialDisplay σε True. Οι άλλες μεταβλητές εισόδου περιγράφονται στον κώδικα. οι τρέχουσες τιμές λειτούργησαν καλά για εμάς, αλλά μπορείτε να πειραματιστείτε με άλλους για να επιτύχετε τη βέλτιστη απόδοση για τη ρύθμισή σας.

Βήμα 34: Διάγραμμα κυκλώματος

Βήμα 35: Περαιτέρω ιδέες

Θα θέλαμε να προσθέσουμε (ή ένας από τους πολλούς οπαδούς μας μπορεί να σκεφτεί να προσθέσει)

1. Σύνδεση Bluetooth για ανταλλαγή δεδομένων με υπολογιστή
2. Σύνδεση σε συσκευή Google Home/Amazon για να ζητήσετε πληροφορίες SpO2
3. Πιο εξαντλημένα μαθηματικά για τον υπολογισμό του SpO2, καθώς προς το παρόν δεν έχουμε καμία αναφορά για σύγκριση. Χρησιμοποιούμε απλά μαθηματικά που βρήκαμε στο διαδίκτυο.
4. Κωδικός υπολογισμού και αναφοράς του καρδιακού παλμού του ασθενούς, μαζί με SpO2
5. Χρησιμοποιώντας ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα για τις μετρήσεις και τα μαθηματικά μας, εξαλείφοντας μεγάλο μέρος της μεταβλητότητας για την παραγωγή μας.