Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

Podręczny czujnik tętna

Urządzenia podręczne odgrywają istotną rolę w branży opieki zdrowotnej. Ponieważ czujniki stają się coraz mniejsze i bardziej kompaktowe, produkcja urządzeń podręcznych staje się łatwiejsza i tańsza. Systemy pomiaru tętna, lub maszyny HR, są teraz dostępne niemal wszędzie, jako funkcja w smartwatchach do pełnowymiarowych samodzielnych maszyn. Oto prosty podręczny system pomiarowy, który może wyświetlać tętno osoby na wyświetlaczu OLED.
Article Image

Schemat połączeń podręcznego urządzenia do pomiaru tętna pokazany na rysunku 1 zawiera Arduino Nano (Board1), czujnik tętna, wyświetlacz OLED oraz baterię Li-ion 3,7 V.

Rysunek 1. Schemat połączeń

Czujnik tętna

Służy do rejestrowania rytmu pracy serca z opuszka palca osoby badanej i przesyłania go w postaci wartości analogowej do mikrokontrolera na płycie Arduino. Wartość, która mieści się w zakresie od 0 do 1024, jest odczytywana na 10-bitowym module analogowo-cyfrowym (ADC) Arduino. Wartość ta jest następnie mapowana w celu wyświetlenia tętna na wyświetlaczu OLED.

Arduino Nano

Ponieważ projekt ma być ekonomiczny i wydajny, Arduino Nano jest idealnym kontrolerem dla takiej aplikacji. Zależy nam na swobodzie posiadania pinów analogowych, a także na niewielkiej obudowie. Arduino Nano posiada również wbudowaną linię magistrali danych I2C, co umożliwia użycie dowolnego urządzenia I2C i dostęp do niego przez kontroler.

Ten kontroler ma niższe wymagania napięciowe, co czyni go idealnym do zastosowań opartych na baterii.

Wyświetlacz OLED

Jest to mały wyświetlacz OLED o przekątnej 2,44 cm (0,96 cala) i rozdzielczości 128×64 pikseli. Głównym powodem zastosowania wyświetlacza OLED zamiast konwencjonalnego jest pełna kontrola nad pikselami oraz możliwość wyświetlania danych w formie wykresu.

Skanowanie w poszukiwaniu urządzeń I2C

Wyświetlacz może być skonfigurowany poprzez zrozumienie protokołu komunikacyjnego, który działa na protokole I2C. Protokół ten może być używany w wielu aplikacjach. Najpierw napisz i przetestuj kod skanera (i2c_scanner.ino), aby znaleźć wyświetlacz podłączony do płytki Arduino. Kod jest prosty i może być wyjaśniony w następujących dwóch głównych sekcjach:

Sekcja setup

Sekcja setup ustawia połączenie szeregowe z Arduino i pozwala na odbieranie danych z szybkością 9600 bodów. Szybkość transmisji decyduje o szybkości, z jaką dane będą przesyłane z Arduino do laptopa/stacji roboczej.

Sekcja loop

Sekcja loop jest częścią, w której odbywa się główne skanowanie. Jest ona używana do skanowania urządzeń za pomocą pętli for(). Pętla wysyła dane pod wiele adresów, a następnie czeka na ich zwrot do sterownika. Następnie kod wyświetla dokładny adres w oknie monitora szeregowego. Ten kod skanera urządzeń może skanować dla wielu urządzeń i wyświetlać je wszystkie. Wynik skanowania dla tego urządzenia pokazałby adres jako 0x3C. Potwierdza to, że wyświetlacz OLED jest podłączony do płytki Arduino.

Oprogramowanie

Działanie kodu opisuje prosty schemat blokowy przedstawiony na rysunku 2. Na wyświetlaczu OLED będą wyświetlane zarówno dane liczbowe jak i wykres, co zostało przedstawione na fotografii 3.

Rysunek 2. Uproszczony schemat blokowy programu
Fotografia 3. Wyjście monitora tętna z danymi cyfrowymi i wykresem liniowym

Kod rozpoczyna się od zaimportowania biblioteki Adafruit dla wyświetlacza SSD1306 do Arduino IDE. Następnie definiujemy wyświetlacz OLED i ustawiamy jego adres jako 0x3C w kodzie głównym (heart_rate_monitor.ino). Rozdzielczość OLED jest ustawiona na 128×64. Wyświetlacz jest konfigurowany w następnej części za pomocą wszystkich standardowych zmiennych.

Sekcja setup kodu pozwala na przechwycenie wyświetlacza i skonfigurowanie go za pomocą adresu wyświetlacza. Po skonfigurowaniu należy wyczyścić wyświetlacz z ewentualnych zaśmieconych pikseli i oczyścić go do wyświetlania tekstu.

Następnie przechodzimy do pętli głównej, która jest odpowiedzialna za konfigurację procesu i przechwytywanie wartości przez pin analogowy Arduino. Analogowy pin A0 Arduino służy do połączenia z czujnikiem tętna. Dane z czujnika są następnie przechowywane w zmiennej o nazwie "value". Zmienna ta jest mapowana w dalszej części kodu w celu wyświetlenia wartości czujnika w przeliczeniu na tętno.

Poniższy prosty wzór matematyczny jest używany do wyświetlania tętna:

BPM=int(60/(float(BPM)/1000))

Zasadniczo konwertuje on impulsy na uderzenia na minutę (BPM), co pozwala na obliczenie ostatecznego BPM. Tutaj 'int' jest wartością całkowitą potrzebnego równania. Robi się to w celu usunięcia wszelkiego rodzaju wartości dziesiętnych, jeśli zostały wygenerowane.

Następnie program umieszcza wszystko na wykresie liniowym za pomocą polecenia Write, które tworzy punkty tworzące wykres liniowy. Na końcu, program wyświetla numeryczną wartość BPM na końcu ekranu wyświetlacza.

Palec jest umieszczany na czujniku tętna, aby zmierzyć tętno, jak pokazano na fotografii otwierającej.

Wykaz elementów
Ilość
Symbol
Nazwa/opis/gdzie kupić
Do pobrania
Download icon Podręczny czujnik tętna - kod źródłowy
AUTOR
Źródło
www.electronicsforu.com
Udostępnij
UK Logo