Srdcový tep Arduino s displejom a zvukom EKG: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Čau ľudia! Dúfam, že sa vám už páčili moje predchádzajúce inštruovateľné „hodiny Arduino LIXIE“a ste pripravení na nové, ako obvykle, urobil som tento návod, ktorý vás krok za krokom prevedie pri vytváraní tohto druhu úžasných lacných elektronických projektov, ktorými je „Arduino“Zariadenie na srdcový tep “.

Pri tvorbe tohto projektu sme sa snažili uistiť, že tento návod bude pre vás najlepším sprievodcom, ktorý vám pomôže, ak si chcete vytvoriť vlastné EKG, a preto dúfame, že tento návod bude obsahovať potrebné dokumenty.

Tento projekt je tak šikovné vyrobiť špeciálne po získaní prispôsobenej dosky plošných spojov, ktorú sme si objednali od JLCPCB, aby sme zlepšili vzhľad nášho elektronického zariadenia, a tiež v tejto príručke je dostatok dokumentov a kódov, ktoré vám umožnia ľahko vytvoriť pulzný displej Arduino Heart. Tento projekt sme urobili iba za 3 dni, iba dva dni na získanie všetkých potrebných súčiastok a dokončenie výroby hardvéru a montáže. Potom sme pripravili kód, ktorý vyhovuje nášmu projektu, a začíname s testovaním a nastavovaním.

Čo sa naučíte z tohto návodu:

1. Správny výber hardvéru pre váš projekt v závislosti od jeho funkcií.
2. Pochopte technológiu snímača srdcového tepu.
3. Pripravte si schému zapojenia všetkých vybraných komponentov.
4. Zostavte všetky diely projektu (skrinka zariadenia a elektronická zostava)..
5. Spustite svoje vlastné zariadenie na pulz srdca.

Krok 1: Ako funguje snímač srdcového tepu

Ako je definované na Wikipédii „Elektrokardiografia je proces výroby elektrokardiogramu (EKG alebo EKG [a]), záznamu - grafu napätia oproti času - elektrickej aktivity srdca [4] pomocou elektród umiestnených na koži. elektródy zisťujú malé elektrické zmeny, ktoré sú dôsledkom depolarizácie srdcového svalu, po ktorej nasleduje repolarizácia počas každého srdcového cyklu (srdcový tep). “

V našom prípade nepoužívame elektródy, ale IR senzor, snímač srdcového tepu je biomedicínsky senzor, ktorý

znamená, že používa niektoré biologické a fyziologické premenné na označenie stavu tela.

Keď hovoríme o premenných, náš senzor má analógový výstup, ktorý ide od 0 V do 5 V a tento výstup ukazuje, koľko prietoku krvi/tlaku sa srdce chystá pumpovať, ale ako tento senzor meria tieto zmeny prietoku krvi!

Senzor používa infračervený signál z infračervenej diódy premietaný na vašu pokožku. Hneď pod vašou pokožkou sú kapiláry nesúce krv. Zakaždým, keď vám srdce pumpuje, dôjde k malému zvýšeniu prietoku/tlaku krvi. To kapiláry mierne napučí a práve vtedy tieto trochu viac naplnené kapiláry odrážajú viac infračerveného žiarenia. Infračervený detektor na zariadení sníma rôzne odrazené úrovne IR a zosilňuje meraný signál a prevádza ho na interpretovateľný napäťový signál, ktorý je možné odoslať do akéhokoľvek mikrokontroléra, akým je Arduino MCU.

Krok 2: CAD a hardvérové diely

Počnúc časťami 3D tlačených škatúľ som urobil vyššie uvedený návrh pomocou softvéru Solidworks a súbory STL môžete získať z odkazu na stiahnutie. Tento návrh sa odporúča na 100% ako pomôcka pri vytváraní zariadenia, pretože presne vyhovuje umiestneniu senzora a OLED displej.

Po príprave návrhu som nechal svoje diely veľmi dobre vyrobiť a pripraviť na akciu. a ako vidíte na poslednej fotografii, pripravili sme umiestnenie napájacieho konektora na strane krabice.

Krok 3: Schéma zapojenia

Pohybom k elektronike som vytvoril tento obvodový diagram, ktorý obsahuje všetky potrebné časti potrebné pre tento projekt. Pripojím snímač srdcového tepu k môjmu MCU ATMega328P a zobrazujem napäťový signál prijatý zo snímača prostredníctvom displeja OLED, grafu bude časom ukazovať vývoj segnálneho napätia a na označenie každého srdcového tepu používam aj bzučiak, v tomto projekte sa na označenie stavu BPM používa aj RGB LED, takže keď je BPM príliš nízky, „menej ako 60 kusov“sa rozsvieti na žlto, keď je BPM v poriadku, dióda LED sa rozsvieti na zeleno a keď je hodnota BPM príliš vysoká, dióda LED sa zmení na červenú.

Krok 4: Výroba DPS

O JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.) je najväčší prototypový podnik plošných spojov v Číne a výrobca špičkových technológií špecializujúci sa na rýchlu výrobu prototypov plošných spojov a malosériovú výrobu plošných spojov. S viac ako 10 -ročnými skúsenosťami vo výrobe DPS má JLCPCB viac ako 200 000 zákazníkov doma i v zahraničí, s viac ako 8 000 online objednávkami prototypov DPS a malou výrobou DPS za deň. Ročná výrobná kapacita je 200 000 m2. pre rôzne 1-vrstvové, 2-vrstvové alebo viacvrstvové PCB. JLC je profesionálny výrobca plošných spojov, ktorý sa vyznačuje rozsiahlym vybavením, studňovým vybavením, prísnym riadením a vynikajúcou kvalitou.

Hovoriaca elektronika

Po vytvorení schémy zapojenia som ju transformoval na prispôsobený návrh plošných spojov a všetko, čo teraz potrebujem, je výroba mojej DPS, pre istotu som sa po niekoľkých jednoduchých kliknutiach presťahoval do JLCPCB, najlepšieho dodávateľa DPS, aby som získal najlepšiu službu výroby DPS. nahrali som príslušné súbory GERBER môjho návrhu a ja som nastavil niektoré parametre, ako je farba a množstvo hrúbky DPS, a tentoraz použijeme červenú farbu, aby zodpovedala tvaru srdca nášho DPS; potom aspoň za štyri dni musíte zaplatiť iba 2 doláre, aby ste získali DPS, čo som si na JLCPCB všimol tentokrát, je „vybitá farba DPS“, to znamená, že zaplatíte iba 2 USD za akúkoľvek farbu DPS, ktorú si vyberiete.

Súvisiace súbory na stiahnutie

Ako vidíte na obrázkoch vyššie, doska plošných spojov je veľmi dobre vyrobená a ja mám rovnaký dizajn dosiek plošných spojov, aký sme vyrobili pre našu hlavnú dosku a všetky štítky, pričom pri spájkovaní ma vedú logá. Súbor Gerber pre tento obvod si môžete stiahnuť aj z nižšie uvedeného odkazu na stiahnutie v prípade, že chcete zadať objednávku rovnakého dizajnu obvodu.

Krok 5: Prísady

Pred spájkovaním elektronických súčiastok si prezrieme zoznam súčiastok pre náš projekt, takže budeme potrebovať:

★ ☆ ★ Potrebné komponenty ★ ☆ ★

- DPS, ktorú objednávame z JLCPCB- Arduino Uno:

- odpory 330Ohm:

- 16 MHz kremenný oscilátor:

- Senzor heartPulse:

- Bzučiak:

- OLED displej:

- RGB LED:

Krok 6: Elektronická montáž

Teraz je všetko pripravené, takže začnime spájkovať naše elektronické súčiastky na dosku plošných spojov a na to potrebujeme spájkovačku a drôt spájkovacieho jadra a prepracovaciu stanicu SMD pre súčiastky SMD.

Bezpečnosť predovšetkým

Spájkovačka

Nikdy sa nedotýkajte prvku spájkovačky … 0,400 ° C!

Drôty, ktoré sa majú ohrievať, držte pinzetou alebo svorkami.

Pokiaľ spájkovačku nepoužívate, vždy ju vráťte na stojan.

Nikdy ju nedávajte na pracovný stôl.

Keď zariadenie nepoužívate, vypnite ho a odpojte od siete.

Ako vidíte, používanie tejto dosky plošných spojov je veľmi jednoduché vďaka veľmi kvalitnej výrobe a bez toho, aby ste zabudli na štítky, ktoré vás budú sprevádzať pri spájkovaní každého komponentu, pretože na vrchnej hodvábnej vrstve nájdete štítok každého komponentu označujúci jeho umiestnenie na doskou a týmto spôsobom si budete 100% istí, že neurobíte žiadne chyby pri spájkovaní. Každý komponent som spájkoval na svoje miesto a na spájkovanie elektronických súčiastok môžete použiť obe strany dosky plošných spojov.

Krok 7: Časť a test softvéru

Všetko, čo teraz potrebujeme, je softvér. Vytvoril som pre vás tento kód Arduino a môžete ho mať zadarmo z nižšie uvedeného odkazu, kód je veľmi dobre komentovaný, takže mu môžete porozumieť a prispôsobiť ho svojim vlastným potrebám, potrebujeme dosku Arduino Uno na nahranie kódu do nášho MCU ATmega328, potom vezmeme MCU a umiestnime ho do jeho zásuvky na doske.

Na zapnutie zariadenia potrebujeme externý 5 V napájací adaptér a sme tu, ako vidíte, zariadenie zobrazuje údery za minútu a zobrazuje graf srdcových impulzov vykreslený na OLED displeji bez toho, aby sme zabudli na túto LED diódu RGB, ktorá indikuje stav tela. tiež.

Tento projekt je tak ľahko realizovateľný a úžasný, zvlášť s OLED displejom, ktorý by mohol byť vašou najlepšou voľbou na začatie výroby biomedicínskych pomôcok, ale ešte niekoľko ďalších vylepšení, ktoré je potrebné vykonať, aby bolo masla oveľa viac, a preto budem čakať za vaše návrhy na jej zlepšenie.