Μια παλμική συσκευή οξύμετρου χρησιμοποιώντας Arduino Nano, MAX30100 και Bluetooth HC06 .: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

Γεια σας παιδιά, Σήμερα πρόκειται να δημιουργήσουμε μια αισθητηριακή συσκευή για την ανάγνωση του επιπέδου οξυγόνου στο αίμα και των παλμών της καρδιάς με μη επεμβατικό τρόπο χρησιμοποιώντας τον αισθητήρα MAX30100.

Το MAX30100 είναι ένα διάλυμα αισθητήρα παλμικής οξυμετρίας και παλμού. Συνδυάζει δύο LED, έναν φωτοανιχνευτή, βελτιστοποιημένα οπτικά και επεξεργασία αναλογικού σήματος χαμηλού θορύβου για την ανίχνευση παλμικής οξυμετρίας και σημάτων καρδιακού ρυθμού. Το MAX30100 λειτουργεί από τροφοδοτικά 1,8V και 3,3V και μπορεί να απενεργοποιηθεί μέσω λογισμικού με αμελητέο ρεύμα αναμονής, επιτρέποντας στο τροφοδοτικό να παραμένει συνδεδεμένο ανά πάσα στιγμή.

Για αυτό το άρθρο, θα χρησιμοποιήσω μια μονάδα Bluetooth HC-06 (λειτουργεί σε κατάσταση υποτελείας) που σχετίζεται με το Arduino Nano. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούμε να στείλουμε τα δεδομένα που διαβάζονται από τη συσκευή σε άλλη συσκευή ή στο Διαδίκτυο. Στην αρχική πρόταση, αναπτύχθηκε μια εφαρμογή για κινητά προκειμένου να εξεταστεί η οπτικοποίηση των δεδομένων. Ωστόσο, αυτή η εφαρμογή για κινητά Android δεν θα καλυφθεί σε αυτό το άρθρο.

Ας αρχίσουμε!

Βήμα 1: Απαραίτητο υλικό:

Το υλικό που χρησιμοποιήθηκε σε αυτό το πείραμα μπορεί να δει παρακάτω:

• Arduino Nano
• Μικρό Protoboard
• Σύρματα και ένα σύνολο άλτη
• Μονάδα Bluetooth HC-06
• Αισθητήρας MAX30100
• LED
• Δύο αντιστάσεις 4,7k Ohm

Βήμα 2: Καλωδίωση του MAX30100

Πρώτον, πρέπει να συνδέσουμε το MAX30100 για να το χρησιμοποιήσουμε με το Arduino. Η παραπάνω σχηματική εικόνα σε αυτό το βήμα θα δείξει πώς πρέπει να γίνει η καλωδίωση.

Βασικά, πρέπει να σκονίσουμε τα καλώδια με τις ακίδες που υπάρχουν στον αισθητήρα. Θα χρειαστεί να αφαιρέσετε το θηλυκό μέρος του βραχυκυκλωτήρα για να γίνει η σόδα. Το αρσενικό τμήμα του Jumper θα χρησιμοποιηθεί για αγκύρωση στο Arduino.

Το MAX30100 διαθέτει τις ακόλουθες ακίδες:

VIN, SCL, SDA, INT, IRD, RD, GND.

Για το σκοπό αυτό, θα χρησιμοποιούμε μόνο εισόδους VIN, SCL, SDA, INT και GND.

Συμβουλές: Μετά την εκτέλεση της σόδας, καλό είναι να τοποθετήσετε κάποια ζεστή κόλλα για να προστατέψετε τη σόδα (όπως μπορείτε να δείτε στην εικόνα).

Βήμα 3: Καλωδίωση της μονάδας Bluetooth HC-06

Επιπλέον, πρέπει να κάνουμε το ίδιο για τη μονάδα Bluetooth HC06.

Όλες οι πληροφορίες που λαμβάνονται στη μονάδα Bluetooth θα διαβιβάζονται στο Arduino (στην περίπτωσή μας) μέσω σειριακής σειράς.

Το εύρος της μονάδας ακολουθεί το πρότυπο επικοινωνίας bluetooth, το οποίο είναι περίπου 10 μέτρα. Αυτή η ενότητα λειτουργεί μόνο σε κατάσταση slave, δηλαδή επιτρέπει σε άλλες συσκευές να συνδεθούν σε αυτήν, αλλά δεν επιτρέπει στον εαυτό της να συνδεθεί με άλλες συσκευές bluetooth.

Η μονάδα έχει τις 4 ακίδες (Vcc, GND, RX e TX). Τα RX και TX χρησιμοποιούνται για να επιτρέπουν την επικοινωνία με τον μικροελεγκτή με σειριακό τρόπο.

Κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης, εντοπίστηκαν ορισμένα προβλήματα με ταυτόχρονη χρήση των εξόδων TX και RX για Bluetooth μαζί με την επικοινωνία ή το σειριακό μέσω USB (που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του Arduino και τη φόρτωση του κώδικα) στον πίνακα.

Έτσι, κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, οι ακίδες Α6 και Α7 χρησιμοποιήθηκαν προσωρινά για προσομοίωση σειριακής επικοινωνίας. Η Βιβλιοθήκη SoftwareSerial χρησιμοποιήθηκε για να επιτρέψει τη λειτουργία σειριακής θύρας μέσω λογισμικού.

Αναφορά: Η καλωδίωση εικόνας Bluetooth προέρχεται από τη διεύθυνση

Βήμα 4: Συναρμολογήστε τη δομή της συσκευής, ακολουθώντας τη μονάδα Bluetooth, το LED και το Arduino στο Protoboard

Το επόμενο βήμα είναι να τοποθετήσετε όλα τα εξαρτήματα στο πρωτόκολλο και να τα συνδέσετε με τον σωστό τρόπο.

Μπορείτε να το κάνετε τώρα όπως θέλετε. Εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε έναν άλλο μικροελεγκτή όπως το Arduino Uno ή μια μεγαλύτερη πλακέτα, μη διστάσετε να το κάνετε. Έχω χρησιμοποιήσει μια μικρότερη, επειδή έπρεπε να έχω μια συμπαγή συσκευή που θα ήταν δυνατή για να πραγματοποιήσει τη μέτρηση και επίσης να στείλει τα δεδομένα σε μια άλλη συσκευή.

Πρώτο βήμα: Τοποθέτηση του Arduino στον λευκό πίνακα.

Συνδέστε το Arduino Nano στο κέντρο του protoboard

Δεύτερο βήμα: Προσάρτηση της μονάδας Bluetooth στο Arduino.

Συνδέστε τη μονάδα bluetooth στο πίσω μέρος της πλακέτας και επίσης συνδέστε το καλώδιο στο Arduino ως εξής:

1. RX από Bluetooth έως τον ακροδέκτη TX1 στο Arduino.
2. TX από Bluetooth έως τον ακροδέκτη RX0 στο Arduino.
3. GND από Bluetooth σε GND (καρφίτσα εκτός από την ακίδα RX0) στο Arduino.
4. Vcc από Bluetooth στο pin 5V στο Arduino.

Τρίτο βήμα: Σύνδεση του αισθητήρα MAX30100 στο Arduino.

1. VIN από MAX30100 έως τον ακροδέκτη 5V στο Arduino (όπως και στο βήμα Bluetooth).
2. Πείρος SCL από MAX30100 έως τον ακροδέκτη A5 στο Arduino.
3. Καρφίτσα SDA από MAX30100 έως τον ακροδέκτη Α4 στο Arduino.
4. Πείρος INT από MAX30100 έως τον ακροδέκτη A2 στο Arduino.
5. Πείρος GND από MAX30100 έως τον ακροδέκτη GND στο Arduino (καρφίτσα μεταξύ VIN και RST).
6. Συνδέστε μία αντίσταση. Το ένα πόδι στον ίδιο πείρο 5V συνδέσαμε το Bluetooth και το άλλο μέρος στην ακίδα Α4.
7. Συνδέστε τη δεύτερη αντίσταση. Το ένα πόδι συνδέεται επίσης με ακίδα 5v και το άλλο συνδέεται με τον πείρο Α5.

Σημαντικό: Για να λειτουργήσει σωστά το MAX30100, πρέπει να τραβήξουμε αυτές τις αντιστάσεις αντίστοιχα στις ακίδες Α4 και Α5. Διαφορετικά, μπορεί να γίνουμε μάρτυρες μιας δυσλειτουργίας του αισθητήρα, όπως ένα αμυδρό φως και συχνά η πλήρης μη λειτουργία του ίδιου.

Τέταρτο βήμα: Η προσθήκη πράσινου χρώματος οδήγησε στο να γνωρίζουμε ακριβώς πότε μετρήθηκε ο καρδιακός ρυθμός από τον αισθητήρα.

1. Συνδέστε το μικρότερο σκέλος του πράσινου led (ή άλλο χρώμα που προτιμάτε) στον ακροδέκτη GND (όπως συνδέσαμε το Bluetooth).
2. Συνδέστε το άλλο μέρος στην ακίδα D2.

Βήμα 5: Ολοκληρώνοντας τη συναρμολόγηση της συσκευής μας

Σε αυτό το σημείο, έχουμε ήδη συναρμολογηθεί τη συσκευή μας, αλλά όχι προγραμματισμένη. Έχουμε τη μονάδα bluetooth συνδεδεμένη με το Arduino, καθώς και τον αισθητήρα MAX30100, ο οποίος θα εκτελέσει όλες τις μετρήσεις δεδομένων και θα τα στείλει στη μονάδα Bluetooth, η οποία με τη σειρά της θα σταλεί σε άλλη συσκευή.

Για αυτό το άρθρο, ο σκοπός ήταν να αποδειχθεί η συναρμολόγηση της συσκευής. Στα επόμενα άρθρα θα καλύψω τον τρόπο προγραμματισμού της συσκευής χρησιμοποιώντας το Arduino IDE. Μπορείτε να δείτε σε αυτήν την εικόνα πώς θα λειτουργεί η συσκευή, από την ανάγνωση δεδομένων έως την προβολή στη συσκευή σας Android.

Ολοκληρώσατε τη δική σας μέτρηση της συσκευής Pulse Oximeter με χαμηλό κόστος. Μείνετε συντονισμένοι στο επόμενο άρθρο!:ΡΕ