Сердцебиение Arduino с дисплеем и звуком ЭКГ: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Эй, ребята! Надеюсь, вам уже понравились мои предыдущие обучающие "Часы Arduino LIXIE", и вы готовы к новым, как обычно, я сделал это руководство, чтобы направлять вас шаг за шагом, создавая такие супер удивительные недорогие электронные проекты, которыми является "Arduino". Устройство для измерения пульса сердца ».

Во время создания этого проекта мы постарались сделать так, чтобы это руководство было для вас лучшим руководством, чтобы помочь вам, если вы хотите сделать свою собственную ЭКГ, поэтому мы надеемся, что это руководство содержит необходимые документы.

Этот проект очень удобно делать специально после получения настроенной печатной платы, которую мы заказали у JLCPCB, чтобы улучшить внешний вид нашего электронного устройства, а также в этом руководстве достаточно документов и кодов, чтобы вы могли легко создать свой пульсометр Arduino Heart. Мы сделали этот проект всего за 3 дня, всего за два дня, чтобы получить все необходимые детали и закончить изготовление оборудования и сборку, затем мы подготовили код, соответствующий нашему проекту, и начали тестирование и настройку.

Что вы узнаете из этого руководства:

1. Правильный выбор оборудования для вашего проекта в зависимости от его функциональности.
2. Изучите технологию датчика пульса сердца.
3. Подготовьте принципиальную схему для подключения всех выбранных компонентов.
4. Соберите все детали проекта (приборную коробку и электронную сборку).
5. Запустите собственное устройство для измерения пульса сердца.

Шаг 1. Как работает датчик пульса сердца

Как определено в Википедии, «Электрокардиография - это процесс получения электрокардиограммы (ЭКГ или ЭКГ [a]), записи - графика зависимости напряжения от времени - электрической активности сердца [4] с помощью электродов, помещенных на кожу. электроды обнаруживают небольшие электрические изменения, которые являются следствием деполяризации сердечной мышцы с последующей реполяризацией во время каждого сердечного цикла (сердцебиения) ».

В нашем случае мы используем не электроды, а ИК-датчик, датчик пульса - это биомедицинский датчик, который

означает, что он использует некоторые биологические и физиологические переменные, чтобы указать состояние тела.

Говоря о переменных, наш датчик имеет аналоговый выход, который изменяется от 0 В до 5 В, и этот выход показывает, какой кровоток / давление собирается перекачивать сердце, но как этот датчик измеряет эти изменения кровотока!

Датчик использует инфракрасный сигнал от ИК-диода, проецируемый на вашу кожу. Прямо под кожей находятся капилляры, по которым течет кровь. Каждый раз, когда ваше сердце качает кровь, происходит небольшое увеличение кровотока / давления. Это немного расширяет капилляры, и именно тогда эти немного более заполненные капилляры отражают больше инфракрасного излучения. Инфра-детектор на устройстве определяет различные уровни отраженного ИК-излучения, усиливает измеренный сигнал и преобразует его в интерпретируемый сигнал напряжения, который может быть отправлен на любой микроконтроллер, такой как MCU Arduino.

Шаг 2: САПР и аппаратные части

Начиная с деталей коробки, напечатанных на 3D-принтере, я сделал вышеуказанный дизайн с помощью программного обеспечения SolidWorks, и вы можете получить файлы STL по ссылке для скачивания. Этот дизайн на 100% рекомендуется, чтобы помочь вам в создании устройства, поскольку он точно соответствует месту размещения датчика и OLED-дисплей.

После подготовки дизайна мои детали были очень хорошо изготовлены и готовы к работе. и, как вы можете видеть на последней фотографии, мы подготовили размещение разъема питания со стороны коробки.

Шаг 3: принципиальная схема

Переходя к электронике, я создал эту принципиальную схему, которая включает в себя все необходимые детали, необходимые для этого проекта. Я подключаю датчик пульса сердца к своему микроконтроллеру ATMega328P и отображаю сигнал напряжения, полученный от датчика, через OLED-дисплей, график будет показывать эволюцию сегнала напряжения по времени, и я также использую зуммер, чтобы отмечать каждое сердцебиение, в этом проекте также используется светодиод RGB для индикации состояния BPM, поэтому, когда BPM слишком низкое "менее 60 BOM", светодиод становится желтым, когда BPM в норме, светодиод становится зеленым, а когда BPM слишком высок, светодиод становится красным.

Шаг 4: Изготовление печатной платы

О JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) - крупнейшее предприятие по производству прототипов печатных плат в Китае и высокотехнологичный производитель, специализирующийся на быстром производстве прототипов печатных плат и мелкосерийном производстве печатных плат. Обладая более чем 10-летним опытом производства печатных плат, JLCPCB имеет более 200 000 клиентов в стране и за рубежом, с более чем 8 000 онлайн-заказов на изготовление прототипов печатных плат и производство небольших партий печатных плат в день. Годовая производственная мощность составляет 200 000 кв.м. для различных 1-слойных, 2-слойных или многослойных печатных плат. JLC - профессиональный производитель печатных плат, отличающийся крупномасштабным, скважинным оборудованием, строгим управлением и превосходным качеством.

Говорящая электроника

После создания принципиальной схемы я преобразовал ее в индивидуальный дизайн печатной платы, и все, что мне сейчас нужно, это произвести свою печатную плату, я наверняка перешел на JLCPCB, лучшего поставщика печатных плат, чтобы получить лучшие услуги по производству печатных плат, после нескольких простых щелчков мыши я загрузили соответствующие файлы GERBER моего дизайна, и я установил некоторые параметры, такие как цвет и количество толщины печатной платы, и на этот раз мы будем использовать красный цвет, чтобы он соответствовал дизайну формы сердца нашей печатной платы; то, по крайней мере, вам нужно заплатить всего 2 доллара, чтобы получить печатную плату всего через четыре дня, то, что я заметил в JLCPCB на этот раз, - это «бесплатный цвет печатной платы», это означает, что вы заплатите всего 2 доллара за любой цвет печатной платы, который вы выберете..

Связанные файлы для скачивания

Как вы можете видеть на фотографиях выше, печатная плата изготовлена очень хорошо, и у меня есть тот же дизайн печатной платы, который мы сделали для нашей основной платы и всех этикеток, логотипов, чтобы направлять меня на этапах пайки. Вы также можете загрузить файл Gerber для этой схемы по ссылке для скачивания ниже, если вы хотите разместить заказ на такую же схему.

Шаг 5: ингредиенты

Перед тем, как приступить к пайке электронных частей, давайте рассмотрим список компонентов для нашего проекта, поэтому нам потребуются:

★ ☆ ★ Необходимые комплектующие ★ ☆ ★

- Плата, которую мы заказываем у JLCPCB - Arduino Uno:

- резисторы 330 Ом:

- кварцевый генератор 16 МГц:

- Датчик heartPulse:

- Зуммер:

- OLED-дисплей:

- Светодиод RGB:

Шаг 6: Электронная сборка

Теперь все готово, так что давайте приступим к пайке наших электронных компонентов на печатной плате. Для этого нам понадобятся паяльник, проволочный сердечник для пайки и паяльная станция SMD для SMD-компонентов.

Безопасность прежде всего

Паяльник

Никогда не прикасайтесь к элементу паяльника….400 ° C!

Удерживайте нагреваемые провода пинцетом или зажимами.

Когда паяльник не используется, всегда возвращайте его на подставку.

Никогда не кладите его на верстак.

Выключайте прибор и отключайте его от сети, когда он не используется.

Как вы можете видеть, использовать эту печатную плату так просто из-за ее очень высокого качества изготовления и не забывая метки, которые будут направлять вас, ребята, при пайке каждого компонента, потому что вы найдете на верхнем шелковом слое этикетку каждого компонента, указывающую его размещение на плата, и таким образом вы будете на 100% уверены, что не сделаете никаких ошибок при пайке. Я припаял каждый компонент к месту, и вы можете использовать обе стороны печатной платы для пайки ваших электронных компонентов.

Шаг 7. Программная часть и тестирование

Все, что нам сейчас нужно, это программное обеспечение, я сделал этот код Arduino для вас, ребята, и вы можете получить его бесплатно по ссылке ниже, код очень хорошо прокомментирован, поэтому вы можете понять его и настроить для своих нужд, нам нужна плата Arduino Uno для загрузки кода в наш микроконтроллер ATmega328, затем мы берем микроконтроллер и помещаем его в гнездо на плате.

Нам нужен внешний адаптер питания 5 В, чтобы включить устройство, и вот мы, как вы видите, ребята, устройство отображает количество ударов в минуту, и оно отображает график пульса сердца, нанесенный на OLED-дисплей, не забывая об этом светодиоде RGB, который показывает состояние тела тоже.

Этот проект так легко реализовать, и он потрясающий, особенно с OLED-дисплеем, который может быть вашим лучшим выбором для начала создания биомедицинских гаджетов, но все же нужно выполнить некоторые другие улучшения, чтобы сделать его намного больше масла, поэтому я буду ждать за ваши предложения по его улучшению.