Thiết bị đo oxy xung sử dụng Arduino Nano, MAX30100 và Bluetooth HC06.: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Này các cậu, hôm nay chúng ta sẽ chế tạo một thiết bị cảm biến để đọc mức độ Oxy trong máu và nhịp đập của tim một cách không xâm lấn bằng cách sử dụng cảm biến MAX30100.

MAX30100 là giải pháp đo oxy xung nhịp và cảm biến theo dõi nhịp tim. Nó kết hợp hai đèn LED, một bộ tách sóng quang, quang học được tối ưu hóa và xử lý tín hiệu tương tự tiếng ồn thấp để phát hiện tín hiệu đo oxy xung và nhịp tim. MAX30100 hoạt động từ nguồn điện 1,8V và 3,3V và có thể được tắt nguồn thông qua phần mềm với dòng điện chờ không đáng kể, cho phép nguồn điện luôn được kết nối.

Đối với bài viết này, tôi sẽ sử dụng mô-đun Bluetooth HC-06 (hoạt động ở chế độ nô lệ) được liên kết với Arduino Nano. Bằng cách này, chúng ta có thể gửi dữ liệu đã đọc từ thiết bị này sang thiết bị khác hoặc lên Internet. Trong đề xuất ban đầu, một ứng dụng di động đã được phát triển để xem xét trực quan hóa dữ liệu. Tuy nhiên, ứng dụng Android dành cho thiết bị di động này sẽ không được đề cập trong bài viết này.

Bắt đầu nào!

Bước 1: Vật liệu cần thiết:

Vật liệu được sử dụng trong thí nghiệm này có thể được nhìn thấy dưới đây:

• Arduino Nano
• Protoboard nhỏ
• Dây và một bộ jumper
• Mô-đun Bluetooth HC-06
• Cảm biến MAX30100
• DẪN ĐẾN
• Hai điện trở 4,7k Ohm

Bước 2: Nối dây MAX30100

Đầu tiên, chúng ta cần nối dây MAX30100 để sử dụng nó với Arduino. Hình ảnh sơ đồ ở trên trong bước này sẽ cho thấy cách đấu dây.

Về cơ bản, chúng ta cần nhúng dây với các chân có sẵn trên cảm biến. Cần phải tháo phần nữ của áo liền quần để nước ngọt được tạo ra. Phần nam của Jumper sẽ được sử dụng để gắn vào Arduino.

MAX30100 có các chân sau:

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

Với mục đích này, chúng tôi sẽ chỉ sử dụng các đầu vào VIN, SCL, SDA, INT và GND.

Lời khuyên: Sau khi thực hiện đổ soda, tốt nhất bạn nên chèn một ít keo nóng để bảo vệ soda (như bạn có thể thấy trong hình ảnh).

Bước 3: Nối dây Mô-đun Bluetooth HC-06

Ngoài ra, chúng ta cũng cần thực hiện tương tự đối với mô-đun Bluetooth HC06.

Tất cả thông tin nhận được trong mô-đun Bluetooth sẽ được chuyển đến Arduino (trong trường hợp của chúng tôi) thông qua nối tiếp.

Phạm vi mô-đun tuân theo tiêu chuẩn giao tiếp bluetooth, khoảng 10 mét. Mô-đun này chỉ hoạt động ở chế độ nô lệ, tức là nó cho phép các thiết bị khác kết nối với nó, nhưng không cho phép chính nó kết nối với các thiết bị bluetooth khác.

Mô-đun có 4 chân (Vcc, GND, RX e TX). RX và TX được sử dụng để cho phép giao tiếp với vi điều khiển theo cách nối tiếp.

Trong quá trình thực thi, một số vấn đề đã được phát hiện bằng cách sử dụng đồng thời các đầu ra TX và RX cho Bluetooth cùng với giao tiếp hoặc nối tiếp qua USB (được sử dụng để cấp nguồn cho Arduino và tải mã) trên bảng.

Do đó, trong quá trình phát triển, chân A6 và A7 tạm thời được sử dụng để mô phỏng giao tiếp nối tiếp. Thư viện SoftwareSerial đã được sử dụng để cho phép hoạt động cổng nối tiếp thông qua phần mềm.

Tham khảo: Kết nối Bluetooth Hình ảnh từ https://www.uugear.com/portfolio/bl Bluetooth-communication-between-raspberry-pi-and-arduino

Bước 4: Lắp ráp cấu trúc thiết bị, sau mô-đun Bluetooth, đèn LED và Arduino trên Protoboard

Bước tiếp theo là đặt tất cả các thành phần trong protoboard và kết nối chúng theo đúng cách.

Bạn có thể làm điều đó ngay bây giờ như bạn muốn. Nếu bạn muốn sử dụng một bộ vi điều khiển khác như Arduino Uno hoặc một bảng lớn hơn, hãy làm như vậy. Tôi đã sử dụng một cái nhỏ hơn, vì tôi cần một thiết bị nhỏ gọn có thể thực hiện phép đo và cũng gửi dữ liệu đến một thiết bị khác.

Bước đầu tiên: Gắn Arduino vào bảng trắng.

Gắn Arduino Nano ở giữa bảng điều khiển

Bước thứ hai: Gắn mô-đun Bluetooth vào Arduino.

Kết nối mô-đun bluetooth ở mặt sau của bo mạch và cũng kết nối dây trong Arduino như sau:

1. RX từ Bluetooth đến chân TX1 trong Arduino.
2. TX từ Bluetooth đến chân RX0 trong Arduino.
3. GND từ Bluetooth đến GND (chân ngoài chân RX0) trong Arduino.
4. Vcc từ Bluetooth đến chân 5V trong Arduino.

Bước thứ ba: Gắn cảm biến MAX30100 vào Arduino.

1. VIN từ MAX30100 đến chân 5V trong Arduino (giống như chúng ta có trong bước Bluetooth).
2. Chân SCL từ MAX30100 đến chân A5 trong Arduino.
3. Chân SDA từ MAX30100 đến chân A4 trong Arduino.
4. Chân INT từ MAX30100 đến chân A2 trong Arduino.
5. Chân GND từ MAX30100 đến chân GND trong Arduino (chân giữa VIN và RST).
6. Cắm một điện trở. Một chân trong cùng một chân 5V, chúng tôi đã kết nối Bluetooth và một phần khác ở chân A4.
7. Cắm điện trở thứ hai. Một chân trong cũng được kết nối với chân 5v và chân kia kết nối với chân A5.

Quan trọng: Để MAX30100 hoạt động bình thường, chúng ta cần kéo các điện trở đó tương ứng vào các chân A4 và A5. Nếu không, chúng tôi có thể chứng kiến sự cố cảm biến, chẳng hạn như đèn mờ và thường là hoàn toàn không hoạt động như cũ.

Bước thứ tư: Thêm đèn led xanh để biết chính xác thời điểm đo nhịp tim bằng cảm biến.

1. Cắm chân nhỏ nhất của đèn led màu xanh lá cây (hoặc màu khác mà bạn có thể thích) vào chân GND (giống như khi chúng tôi kết nối Bluetooth).
2. Kết nối phần còn lại với chân D2.

Bước 5: Hoàn thiện việc lắp ráp thiết bị của chúng tôi

Tại thời điểm này, chúng tôi đã lắp ráp thiết bị của mình nhưng chưa được lập trình. Chúng tôi có mô-đun bluetooth được kết nối với Arduino, cũng như cảm biến MAX30100, sẽ thực hiện tất cả phép đo dữ liệu và gửi đến mô-đun Bluetooth, sau đó sẽ gửi đến thiết bị khác.

Đối với bài báo này, mục đích là để chứng minh việc lắp ráp thiết bị. Trong một vài bài viết tiếp theo, tôi sẽ trình bày cách lập trình thiết bị bằng Arduino IDE. Bạn có thể thấy trong hình ảnh này thiết bị sẽ hoạt động như thế nào, từ đọc dữ liệu đến xem trên thiết bị Android của bạn.

Bạn đã hoàn thành việc đo thiết bị Oximeter xung của riêng mình chỉ với chi phí thấp. Hãy theo dõi các bài viết tiếp theo!:NS