Nhịp tim Arduino Với Màn hình & Âm thanh ECG: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:32

Này các cậu! Tôi hy vọng bạn đã thích "Đồng hồ Arduino LIXIE" có hướng dẫn trước đây của tôi và bạn đã sẵn sàng cho một cái mới, như thường lệ, tôi thực hiện hướng dẫn này để hướng dẫn bạn từng bước trong khi thực hiện loại dự án điện tử chi phí thấp siêu tuyệt vời này là "Arduino Thiết bị đo nhịp tim”.

Trong quá trình thực hiện dự án này, chúng tôi đã cố gắng đảm bảo rằng tài liệu hướng dẫn này sẽ là hướng dẫn tốt nhất cho bạn để giúp bạn nếu bạn muốn tự tạo ECG, vì vậy chúng tôi hy vọng rằng tài liệu hướng dẫn này chứa các tài liệu cần thiết.

Dự án này rất hữu ích để thực hiện đặc biệt sau khi nhận được PCB tùy chỉnh mà chúng tôi đã đặt hàng từ JLCPCB để cải thiện giao diện của thiết bị điện tử của chúng tôi và cũng có đủ tài liệu và mã trong hướng dẫn này để cho phép bạn tạo màn hình xung Arduino Heart một cách dễ dàng. Chúng tôi đã thực hiện dự án này chỉ trong 3 ngày, chỉ hai ngày để có tất cả các bộ phận cần thiết và hoàn thành việc chế tạo phần cứng và lắp ráp, sau đó chúng tôi đã chuẩn bị mã cho phù hợp với dự án của mình và bắt đầu thử nghiệm và điều chỉnh.

Bạn sẽ học được gì từ tài liệu hướng dẫn này:

1. Lựa chọn phần cứng phù hợp cho dự án của bạn tùy thuộc vào chức năng của nó.
2. Hiểu về công nghệ cảm biến nhịp tim.
3. Chuẩn bị sơ đồ mạch để kết nối tất cả các thành phần đã chọn.
4. Lắp ráp tất cả các bộ phận của dự án (hộp thiết bị và lắp ráp điện tử)..
5. Khởi động thiết bị đo nhịp tim của riêng bạn.

Bước 1: Cảm biến nhịp tim hoạt động như thế nào

Theo định nghĩa trên Wikipedia "Điện tâm đồ là quá trình tạo ra một điện tâm đồ (ECG hoặc EKG [a]), một bản ghi - biểu đồ điện áp so với thời gian - hoạt động điện của tim [4] bằng cách sử dụng các điện cực đặt trên da. các điện cực phát hiện những thay đổi điện nhỏ là hậu quả của quá trình khử cực cơ tim, sau đó là sự tái phân cực trong mỗi chu kỳ tim (nhịp tim)."

Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi không sử dụng điện cực mà sử dụng cảm biến IR, cảm biến nhịp tim là một cảm biến y sinh

có nghĩa là nó sử dụng một số biến sinh học và sinh lý để chỉ ra tình trạng của cơ thể.

Nói về các biến, cảm biến của chúng tôi có một đầu ra tương tự đi từ 0V đến 5V và đầu ra này cho biết lưu lượng máu / áp suất mà tim sắp bơm, nhưng cảm biến này đo lường những thay đổi lưu lượng máu này như thế nào!

Cảm biến sử dụng tín hiệu Hồng ngoại từ một Diode hồng ngoại chiếu lên da của bạn. Ngay bên dưới da của bạn có các mao mạch mang máu. Mỗi khi tim của bạn bơm máu, lưu lượng máu / áp lực sẽ tăng lên một chút. Điều này làm nở các mao mạch một chút, và ngay sau đó các mao mạch đầy hơn một chút này sẽ phản ánh nhiều tia hồng ngoại hơn. Đầu dò hồng ngoại trên thiết bị cảm nhận các mức IR phản xạ khác nhau và khuếch đại tín hiệu đo được và chuyển đổi thành tín hiệu điện áp có thể hiểu được có thể được gửi đến bất kỳ bộ vi điều khiển nào như Arduino MCU.

Bước 2: Phần cứng và CAD

Bắt đầu với các bộ phận hộp in 3D, tôi đã thiết kế ở trên bằng phần mềm solidworks và bạn có thể lấy các tệp STL từ liên kết tải xuống, thiết kế này 100% được khuyến nghị để giúp bạn tạo thiết bị của mình vì nó phù hợp với vị trí chính xác cho cảm biến và màn hình OLED.

Sau khi chuẩn bị thiết kế, tôi đã sản xuất các bộ phận của mình rất tốt và sẵn sàng cho hành động. và như bạn có thể thấy trong ảnh cuối cùng, chúng tôi đã chuẩn bị vị trí đầu nối Nguồn trên mặt hộp.

Bước 3: Sơ đồ mạch

Chuyển sang lĩnh vực điện tử, tôi đã tạo sơ đồ mạch này bao gồm tất cả các bộ phận cần thiết cần thiết cho dự án này. Tôi đang kết nối cảm biến nhịp tim với MCU ATMega328P của mình và tôi hiển thị tín hiệu điện áp nhận được từ cảm biến thông qua màn hình OLED. sẽ hiển thị sự phát triển tuần tự điện áp theo thời gian và tôi cũng sử dụng còi để đánh dấu từng nhịp tim, đèn LED RGB cũng được sử dụng trong dự án này để cho biết trạng thái BPM, vì vậy khi BPM quá thấp "dưới 60 BOM" thì đèn LED chuyển sang màu Vàng, khi BPM OK, đèn LED chuyển sang màu xanh lục và khi BPM quá cao, đèn LED chuyển sang màu đỏ.

Bước 4: Chế tạo PCB

Về JLCPCB

JLCPCB (Công ty TNHH Phát triển Công nghệ Điện tử JIALICHUANG Thâm Quyến), là doanh nghiệp sản xuất nguyên mẫu PCB lớn nhất ở Trung Quốc và là nhà sản xuất công nghệ cao chuyên sản xuất nguyên mẫu PCB nhanh và sản xuất PCB hàng loạt. Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực sản xuất PCB, JLCPCB có hơn 200.000 khách hàng trong và ngoài nước, với hơn 8.000 đơn đặt hàng trực tuyến về tạo mẫu PCB và sản xuất PCB số lượng ít mỗi ngày. Năng lực sản xuất hàng năm là 200, 000 sq.m. cho nhiều loại PCB 1 lớp, 2 lớp hoặc nhiều lớp. JLC là nhà sản xuất PCB chuyên nghiệp với quy mô lớn, thiết bị tốt, quản lý chặt chẽ và chất lượng cao.

Điện tử biết nói

Sau khi tạo sơ đồ mạch, tôi đã chuyển nó thành một thiết kế PCB tùy chỉnh và tất cả những gì tôi cần bây giờ là sản xuất PCB của mình, chắc chắn tôi đã chuyển đến JLCPCB nhà cung cấp PCB tốt nhất để có được dịch vụ sản xuất PCB tốt nhất, sau một vài cú nhấp chuột đơn giản. đã tải lên các tệp GERBER thích hợp cho thiết kế của tôi và tôi đặt một số thông số như màu sắc và số lượng độ dày PCB, và lần này chúng tôi sẽ sử dụng màu đỏ để phù hợp với thiết kế hình trái tim của PCB của chúng tôi; thì ít nhất bạn chỉ cần trả 2 đô la để có PCB chỉ sau bốn ngày, điều tôi nhận thấy về JLCPCB lần này là "màu PCB hết giá", nghĩa là bạn sẽ chỉ trả 2 USD cho bất kỳ màu PCB nào bạn chọn..

Tệp tải xuống có liên quan

Như bạn có thể thấy trong các hình trên, PCB được sản xuất rất tốt và tôi đã có thiết kế PCB giống như chúng tôi đã làm cho bo mạch chính của mình và tất cả các nhãn, logo đều có để hướng dẫn tôi trong các bước hàn. Bạn cũng có thể tải xuống tệp Gerber cho mạch này từ liên kết tải xuống bên dưới trong trường hợp bạn muốn đặt hàng cho thiết kế mạch tương tự.

Bước 5: Thành phần

Trước khi bắt đầu hàn các bộ phận điện tử, hãy xem lại danh sách thành phần cho dự án của chúng tôi, vì vậy chúng tôi sẽ cần:

★ ☆ ★ Các thành phần cần thiết ★ ☆ ★

- PCB mà chúng tôi đặt hàng từ JLCPCB- Arduino Uno:

- Điện trở 330Ohm:

- Bộ dao động thạch anh 16 MHz:

- Cảm biến heartPulse:

- Buzzer:

- Màn hình OLED:

- Đèn LED RGB:

Bước 6: Lắp ráp điện tử

Bây giờ mọi thứ đã sẵn sàng, vì vậy chúng ta hãy bắt đầu hàn các linh kiện điện tử của chúng ta với PCB và để làm như vậy, chúng ta cần một mỏ hàn và một dây lõi hàn và một trạm gia công lại SMD cho các linh kiện SMD.

An toàn là trên hết

Sắt hàn

Không bao giờ chạm vào phần tử của mỏ hàn….400 ° C!

Giữ dây được làm nóng bằng nhíp hoặc kẹp.

Luôn đặt mỏ hàn về vị trí đứng khi không sử dụng.

Đừng bao giờ đặt nó xuống bàn làm việc.

Tắt thiết bị và rút phích cắm khi không sử dụng.

Như bạn có thể thấy, việc sử dụng PCB này rất dễ dàng do chất lượng sản xuất rất cao và không quên nhãn sẽ hướng dẫn các bạn khi hàn từng thành phần bởi vì bạn sẽ tìm thấy trên lớp lụa trên cùng có nhãn của từng thành phần cho biết vị trí của nó trên bo mạch và bằng cách này, bạn sẽ chắc chắn 100% rằng bạn sẽ không mắc phải bất kỳ lỗi hàn nào. Tôi đã hàn từng thành phần vào vị trí của nó và bạn có thể sử dụng cả hai mặt của PCB để hàn các linh kiện điện tử của mình.

Bước 7: Phần mềm & Kiểm tra

Tất cả những gì chúng ta cần bây giờ là phần mềm, tôi đã làm mã Arduino này cho các bạn và bạn có thể có nó miễn phí từ liên kết dưới đây, mã được nhận xét rất tốt để bạn có thể hiểu và điều chỉnh nó cho nhu cầu của riêng bạn, chúng tôi cần bảng Arduino Uno để tải mã lên MCU ATmega328 của chúng tôi, sau đó chúng tôi lấy MCU và chúng tôi đặt nó vào ổ cắm của nó trên bảng.

Chúng tôi cần một bộ chuyển đổi nguồn 5v bên ngoài để BẬT thiết bị và chúng tôi đang ở đây, như các bạn thấy thiết bị hiển thị Nhịp đập mỗi phút và nó hiển thị biểu đồ nhịp tim được vẽ trên màn hình OLED mà không quên đèn LED RGB này cho biết trạng thái cơ thể quá.

Dự án này rất dễ thực hiện và là một dự án tuyệt vời, đặc biệt với Màn hình OLED, có thể là lựa chọn tốt nhất của bạn để bắt đầu chế tạo các thiết bị y sinh nhưng vẫn cần thực hiện một số cải tiến khác để làm cho nó trở nên bơ hơn, đó là lý do tại sao tôi sẽ chờ đợi cho các đề xuất của bạn để cải thiện nó.