Пульсоксиметр с использованием Arduino Nano, MAX30100 и Bluetooth HC06: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Эй, ребята, Сегодня мы собираемся создать сенсорное устройство, которое будет считывать уровень кислорода в крови и частоту сердечных сокращений неинвазивным способом с использованием датчика MAX30100.

MAX30100 - это датчик пульсоксиметрии и контроля сердечного ритма. Он сочетает в себе два светодиода, фотодетектор, оптимизированную оптику и малошумящую аналоговую обработку сигналов для обнаружения сигналов пульсовой оксиметрии и частоты сердечных сокращений. MAX30100 работает от источников питания 1,8 В и 3,3 В и может быть отключен с помощью программного обеспечения с незначительным током в режиме ожидания, что позволяет источнику питания всегда оставаться подключенным.

В этой статье я собираюсь использовать модуль Bluetooth HC-06 (работающий в ведомом режиме), связанный с Arduino Nano. Таким образом, мы можем отправить данные, считанные с устройства, на другое устройство или в Интернет. В первоначальном предложении было разработано мобильное приложение для визуализации данных. Однако это мобильное приложение для Android не рассматривается в этой статье.

Давайте начнем!

Шаг 1: Необходимые материалы:

Материал, использованный в этом эксперименте, можно увидеть ниже:

• Ардуино Нано
• Маленькая Протоборд
• Провода и набор перемычек
• Модуль Bluetooth HC-06
• Датчик MAX30100
• ВЕЛ
• Два резистора 4,7кОм

Шаг 2: Подключение MAX30100

Во-первых, нам нужно подключить MAX30100, чтобы использовать его с Arduino. На схематическом изображении выше на этом шаге показано, как следует выполнять электромонтаж.

По сути, нам нужно протереть провода имеющимися контактами на датчике. Для приготовления соды необходимо будет снять женскую часть джемпера. Мужская часть перемычки будет использоваться для стыковки с Arduino.

MAX30100 имеет следующие контакты:

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

Для этой цели мы будем использовать только входы VIN, SCL, SDA, INT и GND.

Советы: после нанесения соды хорошо нанести немного горячего клея, чтобы защитить соду (как вы можете видеть на изображении).

Шаг 3. Подключите модуль Bluetooth HC-06

Вдобавок нам нужно сделать то же самое для модуля Bluetooth HC06.

Вся информация, полученная в модуле Bluetooth, будет передана в Arduino (в нашем случае) через последовательный порт.

Радиус действия модуля соответствует стандарту связи Bluetooth, который составляет примерно 10 метров. Этот модуль работает только в режиме slave, то есть позволяет другим устройствам подключаться к нему, но не позволяет себе подключаться к другим устройствам bluetooth.

Модуль имеет 4 контакта (Vcc, GND, RX e TX). RX и TX используются для последовательной связи с микроконтроллером.

Во время выполнения были обнаружены некоторые проблемы при одновременном использовании выходов TX и RX для Bluetooth вместе с коммуникацией или последовательным интерфейсом через USB (который используется для питания Arduino и загрузки кода) на плате.

Таким образом, во время разработки контакты A6 и A7 временно использовались для имитации последовательной связи. Библиотека SoftwareSerial использовалась для обеспечения работы последовательного порта через программное обеспечение.

Ссылка: Подключение изображения Bluetooth взято из

Шаг 4: Соберите структуру устройства, следуя модулю Bluetooth, светодиоду и Arduino на плате Protoboard

Следующим шагом будет размещение всех компонентов на макетной плате и их правильное соединение.

Вы можете делать это сейчас как хотите. Если вы хотите использовать другой микроконтроллер, такой как Arduino Uno или более крупную плату, не стесняйтесь делать это. Я использовал меньший, потому что мне нужно было компактное устройство, которое позволяло бы проводить измерения, а также отправлять данные на другое устройство.

Первый шаг: прикрепить Arduino к доске.

Прикрепите Arduino Nano к центру макетной платы

Второй шаг: подключение модуля Bluetooth к Arduino.

Подключите модуль bluetooth к задней части платы, а также подключите провод к Arduino следующим образом:

1. RX от Bluetooth к контакту TX1 в Arduino.
2. TX от Bluetooth к контакту RX0 в Arduino.
3. GND от Bluetooth к GND (контакт помимо RX0) в Arduino.
4. Vcc от Bluetooth к контакту 5V в Arduino.

Третий шаг: подключение датчика MAX30100 к Arduino.

1. VIN от MAX30100 к выводу 5V в Arduino (такой же, как у нас на этапе Bluetooth).
2. Контакт SCL от MAX30100 к контакту A5 в Arduino.
3. Вывод SDA от MAX30100 к выводу A4 в Arduino.
4. Вывод INT от MAX30100 к выводу A2 в Arduino.
5. Вывод GND от MAX30100 к выводу GND в Arduino (вывод между VIN и RST).
6. Вставьте один резистор. Одна ножка в том же контакте 5V, который мы подключили к Bluetooth, а другая часть - к контакту A4.
7. Вставьте второй резистор. Одна ножка также подключена к выводу 5 В, а другая подключается к выводу A5.

Важно: для того, чтобы MAX30100 работал правильно, нам нужно подключить эти резисторы соответственно к контактам A4 и A5. В противном случае мы можем стать свидетелями неисправности датчика, например, тусклого света, а часто и его полного отказа.

Четвертый шаг: добавление зеленого светодиода, чтобы точно знать, когда датчик измерял частоту сердечных сокращений.

1. Подключите наименьшую ножку зеленого светодиода (или другого цвета, который вы можете предпочесть) к контакту GND (так же, как мы подключили Bluetooth).
2. Подключите другую часть к контакту D2.

Шаг 5: Завершение сборки нашего устройства

На данный момент наше устройство уже собрано, но не запрограммировано. У нас есть модуль Bluetooth, подключенный к Arduino, а также датчик MAX30100, который будет выполнять все измерения данных и отправлять их в модуль Bluetooth, который, в свою очередь, отправляет на другое устройство.

В этой статье целью была демонстрация сборки устройства. В следующих нескольких статьях я расскажу, как программировать устройство с помощью Arduino IDE. На этом изображении вы можете увидеть, как устройство будет работать, от чтения данных до просмотра на вашем устройстве Android.

Вы закончили производить собственное измерение пульсоксиметром с низкой стоимостью. Следите за следующей статьей!: D