Arduino Heart Beat With ECG Display & Sound: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Γεια σας παιδιά! Ελπίζω να σας άρεσε ήδη το προηγούμενο διδακτικό μου "Arduino LIXIE Clock" και είστε έτοιμοι για ένα νέο, ως συνήθως έκανα αυτό το σεμινάριο για να σας καθοδηγήσω βήμα προς βήμα, κάνοντας τέτοιου είδους εξαιρετικά εκπληκτικά ηλεκτρονικά έργα χαμηλού κόστους που είναι το "Arduino Συσκευή καρδιακού παλμού ».

Κατά την εκπόνηση αυτού του έργου, προσπαθήσαμε να βεβαιωθούμε ότι αυτό το διδακτικό θα είναι ο καλύτερος οδηγός για εσάς, προκειμένου να σας βοηθήσουμε εάν θέλετε να κάνετε το δικό σας ΗΚΓ, οπότε ελπίζουμε ότι αυτό το διδακτικό θα περιέχει τα απαραίτητα έγγραφα.

Αυτό το έργο είναι τόσο βολικό να γίνει ειδικά μετά την απόκτηση του προσαρμοσμένου PCB που παραγγείλαμε από το JLCPCB για να βελτιώσουμε την εμφάνιση της ηλεκτρονικής μας συσκευής και επίσης υπάρχουν αρκετά έγγραφα και κωδικοί σε αυτόν τον οδηγό που θα σας επιτρέψουν να δημιουργήσετε εύκολα την παλμική οθόνη Arduino Heart. Έχουμε κάνει αυτό το έργο σε μόλις 3 ημέρες μόνο, μόλις δύο ημέρες για να πάρουμε όλα τα απαραίτητα μέρη και να ολοκληρώσουμε την κατασκευή του υλικού και τη συναρμολόγηση, στη συνέχεια έχουμε προετοιμάσει τον κώδικα που ταιριάζει στο έργο μας και ξεκινάμε τις δοκιμές και την προσαρμογή.

Τι θα μάθετε από αυτό το διδακτικό:

1. Κάνοντας τη σωστή επιλογή υλικού για το έργο σας ανάλογα με τις λειτουργίες του.
2. Κατανοήστε την τεχνολογία του αισθητήρα παλμών καρδιάς.
3. Προετοιμάστε το διάγραμμα κυκλώματος για να συνδέσετε όλα τα επιλεγμένα εξαρτήματα.
4. Συναρμολογήστε όλα τα μέρη του έργου (κουτί συσκευών και ηλεκτρονική διάταξη)..
5. Ξεκινήστε τη δική σας συσκευή παλμών καρδιάς.

Βήμα 1: Πώς λειτουργεί ο αισθητήρας παλμών καρδιάς

Όπως ορίζεται στη Wikipedia "Ηλεκτροκαρδιογραφία είναι η διαδικασία παραγωγής ηλεκτροκαρδιογραφήματος (ΗΚΓ ή ΗΚΓ [a]), η καταγραφή - μια γραφική παράσταση τάσης έναντι του χρόνου - της ηλεκτρικής δραστηριότητας της καρδιάς [4] χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια τοποθετημένα στο δέρμα. Αυτά ηλεκτρόδια ανιχνεύουν τις μικρές ηλεκτρικές αλλαγές που είναι συνέπεια της αποπόλωσης του καρδιακού μυός που ακολουθείται από επαναπόλωση κατά τη διάρκεια κάθε καρδιακού κύκλου (καρδιακός παλμός) ».

Στην περίπτωσή μας, δεν χρησιμοποιούμε ηλεκτρόδια αλλά αισθητήρα IR, ένας αισθητήρας καρδιακού παλμού είναι ένας βιοϊατρικός αισθητήρας ο οποίος

σημαίνει ότι χρησιμοποιεί ορισμένες βιολογικές και φυσιολογικές μεταβλητές για να υποδείξει την κατάσταση του σώματος.

Μιλώντας για μεταβλητές, ο αισθητήρας μας έχει μια αναλογική έξοδο που πηγαίνει από 0V σε 5V και αυτή η έξοδος δείχνει πόσο ροή αίματος/πίεση πρόκειται να αντλήσει η καρδιά, αλλά πώς αυτός ο αισθητήρας μετρά αυτές τις αλλαγές ροής αίματος!

Ο αισθητήρας χρησιμοποιεί ένα υπέρυθρο σήμα από μια δίοδο IR που προβάλλεται στο δέρμα σας. Ακριβώς κάτω από το δέρμα σας υπάρχουν τριχοειδή που μεταφέρουν αίμα. Κάθε φορά που η καρδιά σας αντλεί υπάρχει μια μικρή αύξηση της ροής/πίεσης του αίματος. Αυτό διογκώνει ελαφρώς τα τριχοειδή αγγεία και ακριβώς τότε αυτά τα λίγο πιο γεμάτα τριχοειδή αντανακλούν περισσότερο υπέρυθρο. Ο υπέρ-ανιχνευτής στη συσκευή ανιχνεύει τα διαφορετικά ανακλώμενα επίπεδα IR και ενισχύει το μετρημένο σήμα και το μετατρέπει σε ερμηνεύσιμο σήμα τάσης που θα μπορούσε να σταλεί σε οποιονδήποτε μικροελεγκτή όπως το Arduino MCU.

Βήμα 2: Μέρη CAD και υλικού

Ξεκινώντας με τα τρισδιάστατα τυπωμένα μέρη κουτιού, έκανα τον παραπάνω σχεδιασμό χρησιμοποιώντας λογισμικό solidworks και μπορείτε να λάβετε τα αρχεία STL από το σύνδεσμο λήψης, αυτός ο σχεδιασμός συνιστάται 100% για να σας βοηθήσει να φτιάξετε τη συσκευή σας, καθώς ταιριάζει με την ακριβή τοποθέτηση του αισθητήρα και την οθόνη OLED.

Μετά την προετοιμασία του σχεδίου, έχω κατασκευάσει τα μέρη μου πολύ καλά και είναι έτοιμα για τη δράση. και όπως μπορείτε να δείτε στην τελευταία φωτογραφία ετοιμάσαμε την τοποθέτηση του συνδετήρα τροφοδοσίας στην πλευρά του κουτιού.

Βήμα 3: Διάγραμμα κυκλώματος

Πηγαίνοντας στα ηλεκτρονικά, δημιούργησα αυτό το διάγραμμα κυκλώματος που περιλαμβάνει όλα τα απαραίτητα μέρη που απαιτούνται για αυτό το έργο. Συνδέω τον αισθητήρα παλμών καρδιάς με το ATMega328P MCU μου και εμφανίζω το σήμα τάσης που λαμβάνεται από τον αισθητήρα μέσω μιας οθόνης OLED, του σχεδίου θα δείξει την εξέλιξη του διαχωρισμού τάσης ανά πάσα στιγμή και χρησιμοποιώ επίσης έναν βομβητή για να επισημάνω κάθε καρδιακό παλμό, ένα LED RGB χρησιμοποιείται επίσης σε αυτό το έργο για να δείξει την κατάσταση BPM, οπότε όταν το BPM είναι πολύ χαμηλό "λιγότερο από 60 BOM" το LED γίνεται κίτρινο, όταν το BPM είναι εντάξει το LED γίνεται πράσινο και όταν το BPM είναι πολύ υψηλό το LED γίνεται κόκκινο.

Βήμα 4: Κατασκευή PCB

Σχετικά με το JLCPCB

Η JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), είναι η μεγαλύτερη επιχείρηση πρωτοτύπων PCB στην Κίνα και κατασκευαστής υψηλής τεχνολογίας που ειδικεύεται στο γρήγορο πρωτότυπο PCB και στην παραγωγή μικρών παρτίδων PCB. Με πάνω από 10 χρόνια εμπειρίας στην κατασκευή PCB, η JLCPCB έχει περισσότερους από 200, 000 πελάτες στο εσωτερικό και στο εξωτερικό, με πάνω από 8.000 online παραγγελίες πρωτοτύπων PCB και μικρή ποσότητα παραγωγής PCB την ημέρα. Η ετήσια παραγωγική ικανότητα είναι 200, 000 τ.μ. για διάφορα PCB 1 επιπέδου, 2 στρώσεων ή πολλαπλών στρωμάτων. Η JLC είναι επαγγελματίας κατασκευαστής PCB με μεγάλη κλίμακα, εξοπλισμό φρεατίων, αυστηρή διαχείριση και ανώτερη ποιότητα.

Μιλώντας ηλεκτρονικά

Αφού έκανα το διάγραμμα κυκλώματος, το μετέτρεψα σε έναν προσαρμοσμένο σχεδιασμό PCB και το μόνο που χρειάζομαι τώρα είναι να παράγω το PCB μου, σίγουρα μετακόμισα στην JLCPCB, τον καλύτερο προμηθευτή PCB για να λάβω την καλύτερη υπηρεσία κατασκευής PCB, μετά από μερικά απλά κλικ I Έχω ανεβάσει τα κατάλληλα αρχεία GERBER του σχεδιασμού μου και έθεσα ορισμένες παραμέτρους όπως το χρώμα και η ποσότητα του PCB, και αυτή τη φορά θα χρησιμοποιήσουμε το κόκκινο χρώμα για να ταιριάξει στο σχέδιο σχήματος καρδιάς του PCB μας. τότε τουλάχιστον πρέπει να πληρώσετε μόνο 2 Δολάρια για να αποκτήσετε το PCB μόνο μετά από τέσσερις ημέρες, αυτό που έχω παρατηρήσει για το JLCPCB αυτή τη φορά είναι το "χωρίς χρέωση χρώμα PCB" σημαίνει ότι θα πληρώσετε μόνο 2 USD για οποιοδήποτε χρώμα PCB που θα επιλέξετε Το

Σχετικά αρχεία λήψης

Όπως μπορείτε να δείτε στις παραπάνω εικόνες, το PCB είναι πολύ καλά κατασκευασμένο και έχω τον ίδιο σχεδιασμό PCB που φτιάξαμε για τον κύριο πίνακα και όλες τις ετικέτες, τα λογότυπα είναι εκεί για να με καθοδηγήσουν κατά τη διάρκεια των βημάτων συγκόλλησης. Μπορείτε επίσης να κατεβάσετε το αρχείο Gerber για αυτό το κύκλωμα από τον παρακάτω σύνδεσμο λήψης στην περίπτωση που θέλετε να κάνετε μια παραγγελία για το ίδιο σχέδιο κυκλώματος.

Βήμα 5: Συστατικά

Πριν ξεκινήσουμε τη συγκόλληση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων, ας αναθεωρήσουμε τη λίστα εξαρτημάτων για το έργο μας, οπότε θα χρειαστούμε:

★ ☆ ★ Τα απαραίτητα συστατικά ☆ ★

- Το PCB που παραγγέλνουμε από το JLCPCB- Arduino Uno:

- Αντιστάσεις 330Ohm:

- Ταλαντωτής χαλαζία 16 MHz:

- Ο αισθητήρας heartPulse:

- Buzzer:

- Οθόνη OLED:

- LED RGB:

Βήμα 6: Ηλεκτρονική συναρμολόγηση

Τώρα όλα είναι έτοιμα, ας αρχίσουμε να κολλάμε τα ηλεκτρονικά μας εξαρτήματα στο PCB και για να το κάνουμε αυτό χρειαζόμαστε ένα συγκολλητικό σίδερο και ένα σύρμα συγκόλλησης και έναν σταθμό επεξεργασίας SMD για εξαρτήματα SMD.

Πρώτα η ασφάλεια

Συγκολλητικό σίδερο

Μην αγγίζετε ποτέ το στοιχείο του συγκολλητικού σιδήρου….400 ° C!

Κρατήστε τα καλώδια που θα θερμανθούν με τσιμπιδάκια ή σφιγκτήρες.

Επιστρέφετε πάντα το κολλητήρι στη βάση του όταν δεν το χρησιμοποιείτε.

Μην το βάζετε ποτέ στον πάγκο εργασίας.

Απενεργοποιήστε τη μονάδα και αποσυνδέστε την όταν δεν τη χρησιμοποιείτε.

Όπως μπορείτε να δείτε, η χρήση αυτού του PCB είναι τόσο εύκολη λόγω της πολύ υψηλής ποιότητας κατασκευής του και χωρίς να ξεχνάτε τις ετικέτες που θα σας καθοδηγήσουν ενώ κολλάτε κάθε συστατικό επειδή θα βρείτε στο επάνω στρώμα μεταξιού μια ετικέτα κάθε εξαρτήματος που υποδεικνύει την τοποθέτησή του τον πίνακα και με αυτόν τον τρόπο θα είστε 100% σίγουροι ότι δεν θα κάνετε λάθη συγκόλλησης. Έχω κολλήσει κάθε στοιχείο στην τοποθέτησή του και μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τις δύο πλευρές του PCB για να κολλήσετε τα ηλεκτρονικά σας εξαρτήματα.

Βήμα 7: Μέρος & δοκιμή λογισμικού

Το μόνο που χρειαζόμαστε τώρα είναι το λογισμικό, έφτιαξα αυτόν τον κωδικό Arduino για εσάς και μπορείτε να τον έχετε δωρεάν από τον παρακάτω σύνδεσμο, ο κώδικας σχολιάζεται πολύ καλά, ώστε να μπορείτε να τον κατανοήσετε και να τον προσαρμόσετε στις δικές σας ανάγκες, χρειαζόμαστε τον πίνακα Arduino Uno για να ανεβάσουμε τον κωδικό στο ATmega328 MCU μας, στη συνέχεια παίρνουμε το MCU και το τοποθετούμε στην πρίζα του στον πίνακα.

Χρειαζόμαστε έναν εξωτερικό προσαρμογέα ισχύος 5v για να ενεργοποιήσετε τη συσκευή και εδώ είμαστε, όπως βλέπετε παιδιά η συσκευή εμφανίζει τους Beats ανά λεπτό και εμφανίζει το γράφημα των παλμών της καρδιάς που απεικονίζεται στην οθόνη OLED χωρίς να ξεχνάμε αυτό το LED RGB που υποδεικνύει την κατάσταση του σώματος πολύ.

Αυτό το έργο είναι τόσο εύκολο να γίνει και ένα εκπληκτικό ειδικά με την οθόνη OLED που θα μπορούσε να είναι η καλύτερη επιλογή σας για να ξεκινήσετε να κάνετε βιοϊατρικά gadget αλλά ακόμα κάποιες άλλες βελτιώσεις για να το κάνετε πολύ περισσότερο βούτυρο, γι 'αυτό θα περιμένω για τις προτάσεις σας για βελτίωση.