Bicie serca Arduino z wyświetlaczem EKG i dźwiękiem: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Cześć ludzie! Mam nadzieję, że podobał Ci się mój poprzedni instruktażowy „Arduino LIXIE Clock” i jesteś gotowy na nowy, jak zwykle zrobiłem ten samouczek, aby poprowadzić Cię krok po kroku, robiąc tego rodzaju super niesamowite tanie projekty elektroniczne, którymi jest „Arduino Urządzenie do pomiaru pulsu serca.

Podczas tworzenia tego projektu staraliśmy się upewnić, że ta instrukcja będzie dla Ciebie najlepszym przewodnikiem, aby pomóc Ci, jeśli chcesz zrobić własne EKG, więc mamy nadzieję, że ta instrukcja zawiera potrzebne dokumenty.

Ten projekt jest tak przydatny, aby wykonać go specjalnie po otrzymaniu spersonalizowanej płytki drukowanej, którą zamówiliśmy w JLCPCB, aby poprawić wygląd naszego urządzenia elektronicznego, a także w tym przewodniku jest wystarczająco dużo dokumentów i kodów, aby umożliwić łatwe tworzenie wyświetlacza tętna Arduino Heart. Wykonaliśmy ten projekt w zaledwie 3 dni, tylko dwa dni na zdobycie wszystkich potrzebnych części i dokończenie produkcji sprzętu i montażu, następnie przygotowaliśmy kod pasujący do naszego projektu i rozpoczęliśmy testowanie i regulację.

Czego nauczysz się z tej instrukcji:

1. Dokonanie właściwego doboru sprzętu dla Twojego projektu w zależności od jego funkcjonalności.
2. Poznaj technologię czujnika tętna serca.
3. Przygotuj schemat połączeń, aby połączyć wszystkie wybrane elementy.
4. Zmontuj wszystkie części projektu (skrzynka urządzenia i montaż elektroniczny).
5. Uruchom własne urządzenie do pomiaru tętna serca.

Krok 1: Jak działa czujnik tętna serca

Zgodnie z definicją na Wikipedii „Elektrokardiografia to proces wytwarzania elektrokardiogramu (EKG lub EKG[a]), zapisu – wykresu napięcia w funkcji czasu – elektrycznej aktywności serca[4] za pomocą elektrod umieszczonych na skórze. elektrody wykrywają niewielkie zmiany elektryczne, które są konsekwencją depolaryzacji mięśnia sercowego, po której następuje repolaryzacja podczas każdego cyklu serca (bicie serca).”

W naszym przypadku nie używamy elektrod, ale czujnik podczerwieni, czujnik tętna serca to czujnik biomedyczny, który

oznacza, że wykorzystuje pewne zmienne biologiczne i fizjologiczne do wskazania stanu organizmu.

Mówiąc o zmiennych, nasz czujnik ma wyjście analogowe, które przechodzi od 0 V do 5 V, a to wyjście wskazuje, jak duży przepływ krwi/ciśnienie ma pompować serce, ale jak ten czujnik mierzy te zmiany przepływu krwi!

Czujnik wykorzystuje sygnał w podczerwieni z diody IR wyświetlanej na skórze. Tuż pod skórą znajdują się naczynia włosowate przenoszące krew. Za każdym razem, gdy serce pompuje, następuje niewielki wzrost przepływu/ciśnienia krwi. Powoduje to lekkie pęcznienie naczyń włosowatych i właśnie wtedy te nieco bardziej wypełnione naczynia włosowate odbijają więcej podczerwieni. Infra-detektor w urządzeniu wykrywa różne poziomy odbitego promieniowania podczerwonego i wzmacnia zmierzony sygnał oraz przekształca go w interpretowalny sygnał napięciowy, który można wysłać do dowolnego mikrokontrolera, takiego jak Arduino MCU.

Krok 2: CAD i części sprzętowe

Zaczynając od wydrukowanych w 3D części pudełek, powyższy projekt wykonałem za pomocą oprogramowania Solidworks, a pliki STL można pobrać z linku do pobrania, ten projekt jest w 100% zalecany, aby pomóc w stworzeniu urządzenia, ponieważ pasuje do dokładnego umiejscowienia czujnika i wyświetlacz OLED.

Po przygotowaniu projektu mam swoje części bardzo dobrze wykonane i gotowe do akcji. a jak widać na ostatnim zdjęciu przygotowaliśmy rozmieszczenie złącza Power na boku puszki.

Krok 3: Schemat obwodu

Przechodząc do elektroniki stworzyłem ten schemat, który zawiera wszystkie niezbędne części potrzebne do tego projektu. Podłączam czujnik tętna do mojego MCU ATMega328P i wyświetlam sygnał napięciowy odbierany z czujnika poprzez wyświetlacz OLED, wykres pokaże ewolucję sygnału napięcia w czasie i używam również brzęczyka do zaznaczenia każdego uderzenia serca, dioda LED RGB jest również używana w tym projekcie do wskazania stanu BPM, więc gdy BPM jest zbyt niski „mniej niż 60 BOM” dioda LED zmienia kolor na żółty, gdy BPM jest OK, dioda LED zmienia kolor na zielony, a gdy BPM jest zbyt wysoki, dioda LED zmienia kolor na czerwony.

Krok 4: Produkcja PCB

O JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) jest największym przedsiębiorstwem produkującym prototypy PCB w Chinach i producentem high-tech specjalizującym się w szybkim prototypie PCB i produkcji małych partii PCB. Dzięki ponad 10-letniemu doświadczeniu w produkcji PCB, JLCPCB ma ponad 200 000 klientów w kraju i za granicą, z ponad 8 000 zamówień online na prototypowanie PCB i produkcję małych ilości PCB dziennie. Roczna zdolność produkcyjna wynosi 200 000 mkw. do różnych jednowarstwowych, dwuwarstwowych lub wielowarstwowych płytek drukowanych. JLC jest profesjonalnym producentem PCB, charakteryzującym się dużą skalą, sprzętem do studni, ścisłym zarządzaniem i najwyższą jakością.

Mówiąca elektronika

Po wykonaniu schematu obwodu przekształciłem go w niestandardowy projekt PCB i wszystko, czego teraz potrzebuję, to wyprodukowanie mojej PCB, na pewno przeszedłem do JLCPCB, najlepszego dostawcy PCB, aby uzyskać najlepszą usługę produkcji PCB, po kilku prostych kliknięciach. przesłałem odpowiednie pliki GERBER mojego projektu i ustawiłem niektóre parametry, takie jak kolor i ilość grubości PCB, a tym razem użyjemy koloru czerwonego, aby pasował do projektu kształtu serca naszej płytki; to przynajmniej musisz zapłacić tylko 2 dolary, aby dostać PCB po zaledwie czterech dniach, tym razem zauważyłem w JLCPCB "bezpłatny kolor PCB", co oznacza, że zapłacisz tylko 2 USD za dowolny kolor PCB, który wybierzesz.

Powiązane pliki do pobrania

Jak widać na powyższych zdjęciach, płytka PCB jest bardzo dobrze wykonana i mam ten sam projekt PCB, który stworzyliśmy dla naszej płyty głównej i wszystkich etykiet, logotypy są po to, aby prowadzić mnie podczas lutowania. Możesz również pobrać plik Gerber dla tego obwodu z poniższego linku do pobrania, jeśli chcesz złożyć zamówienie na ten sam projekt obwodu.

Krok 5: Składniki

Przed przystąpieniem do lutowania części elektronicznych przejrzyjmy listę komponentów do naszego projektu, więc będziemy potrzebować:

★☆★ Niezbędne komponenty ★☆★

- PCB, które zamawiamy w JLCPCB- Arduino Uno:

- Rezystory 330Ohm:

- Oscylator kwarcowy 16 MHz:

- Czujnik heartPulse:

- Brzęczyk:

- Wyświetlacz OLED:

- LED RGB:

Krok 6: Montaż elektroniczny

Teraz wszystko jest gotowe, więc zacznijmy lutować nasze komponenty elektroniczne do PCB, a do tego potrzebujemy lutownicy i rdzenia lutowniczego oraz stacji lutowniczej SMD do komponentów SMD.

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Lutownica

Nigdy nie dotykaj elementu lutownicy….400°C!

Trzymaj przewody do podgrzania pęsetą lub zaciskami.

Zawsze umieszczaj lutownicę na stojaku, gdy nie jest używana.

Nigdy nie kładź go na stole warsztatowym.

Wyłącz urządzenie i odłącz, gdy nie jest używane.

Jak widać, używanie tej płytki jest tak łatwe ze względu na jej bardzo wysoką jakość wykonania i nie zapominając o etykietach, które będą Cię prowadzić podczas lutowania każdego elementu, ponieważ na górnej warstwie jedwabiu znajdziesz etykietę każdego elementu wskazującą jego umieszczenie na płytkę i w ten sposób będziesz miał 100% pewności, że nie popełnisz żadnych błędów lutowniczych. Każdy element przylutowałem na miejsce i możesz użyć obu stron PCB do wlutowania swoich elementów elektronicznych.

Krok 7: Część i test oprogramowania

Wszystko, czego teraz potrzebujemy, to oprogramowanie, zrobiłem dla was ten kod Arduino i możecie go mieć za darmo z linku poniżej, kod jest bardzo dobrze skomentowany, dzięki czemu można go zrozumieć i dostosować do własnych potrzeb, potrzebujemy płytki Arduino Uno, aby wgrać kod do naszego MCU ATmega328, następnie bierzemy MCU i umieszczamy go w gnieździe na płytce.

Potrzebujemy zewnętrznego zasilacza 5V, aby włączyć urządzenie i oto jesteśmy, jak widzicie, urządzenie wyświetla liczbę uderzeń na minutę i wyświetla wykres pulsów serca wykreślony na wyświetlaczu OLED, nie zapominając o tej diodzie LED RGB, która wskazuje stan ciała także.

Ten projekt jest tak łatwy do wykonania i niesamowity, szczególnie z wyświetlaczem OLED, który może być najlepszym wyborem do rozpoczęcia tworzenia gadżetów biomedycznych, ale wciąż jest kilka innych ulepszeń do wykonania, aby zrobić o wiele więcej masła, dlatego będę czekał za sugestie, jak to poprawić.