Arduino srčni utrip z EKG zaslonom in zvokom: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Hej fantje! Upam, da ste že uživali v moji prejšnji poučni uri "Arduino LIXIE" in ste pripravljeni na novo, kot ponavadi sem naredil to vadnico, ki vas bo vodila korak za korakom pri ustvarjanju tovrstnih super neverjetnih nizkocenovnih elektronskih projektov, "Arduino" Naprava za srčni utrip ".

Med izdelavo tega projekta smo poskušali zagotoviti, da bo ta navodila najboljši vodnik za vas, da vam pomagamo, če želite narediti svoj EKG, zato upamo, da ta navodila vsebujejo potrebne dokumente.

Ta projekt je tako priročen za izdelavo posebej po pridobitvi prilagojenega tiskanega vezja, ki smo ga naročili pri JLCPCB za izboljšanje videza naše elektronske naprave, v tem priročniku pa je dovolj dokumentov in kod, ki vam omogočajo enostavno ustvarjanje vašega pulznega zaslona Arduino. Ta projekt smo naredili v samo treh dneh, le dva dni, da dobimo vse potrebne dele in dokončamo izdelavo strojne opreme ter montažo, nato smo pripravili kodo, ki ustreza našemu projektu, ter začeli s preskušanjem in prilagajanjem.

Kaj se boste naučili iz tega navodila:

1. Izbira prave strojne opreme za vaš projekt, odvisno od njegovih funkcionalnosti.
2. Razumeti tehnologijo senzorja srčnega utripa.
3. Pripravite diagram vezja za povezavo vseh izbranih komponent.
4. Sestavite vse dele projekta (škatla naprave in elektronski sklop).
5. Zaženite svojo napravo za srčni utrip.

1. korak: Kako deluje senzor srčnega utripa

Kot je opredeljeno na Wikipediji, "Elektrokardiografija je postopek izdelave elektrokardiograma (EKG ali EKG [a]), posnetek - graf napetosti glede na čas - električne aktivnosti srca [4] z uporabo elektrod, nameščenih na koži. elektrode zaznajo majhne električne spremembe, ki so posledica depolarizacije srčne mišice, ki ji sledi repolarizacija med vsakim srčnim ciklom (srčni utrip)."

V našem primeru ne uporabljamo elektrod, ampak IR senzor, senzor srčnega utripa je biomedicinski senzor, ki

pomeni, da uporablja nekatere biološke in fiziološke spremenljivke za označevanje stanja telesa.

Ko govorimo o spremenljivkah, ima naš senzor analogni izhod, ki se giblje od 0V do 5V in ta izhod kaže, koliko pretoka/pritiska krvi bo srce črpalo, toda kako ta senzor meri te spremembe krvnega pretoka!

Senzor uporablja infrardeči signal iz IR diode, projicirane na vašo kožo. Tik pod kožo so kapilare, ki prenašajo kri. Vsakič, ko vam srce napihne, se pretok krvi/tlak nekoliko poveča. Ta rahlo nabrekne kapilare in ravno takrat te nekoliko bolj napolnjene kapilare bolj odsevajo infrardeče. Infra-detektor na napravi zazna različne odbite IR ravni in ojača izmerjeni signal ter ga pretvori v razlagalni napetostni signal, ki bi ga lahko poslali na kateri koli mikrokrmilnik, kot je Arduino MCU.

Korak: CAD in deli strojne opreme

Začenši s 3D -tiskanimi deli škatel, sem zgornjo zasnovo izdelal s programsko opremo solidworks, datoteke STL pa lahko dobite s povezave za prenos, ta zasnova je 100% priporočljiva za pomoč pri izdelavi vaše naprave, saj ustreza natančni postavitvi senzorja in zaslon OLED.

Po pripravi zasnove so mi deli zelo dobro izdelani in pripravljeni za akcijo. in kot vidite na zadnji fotografiji, smo pripravili namestitev priključka za napajanje na strani škatle.

3. korak: Shema vezja

Če preidem na elektroniko, sem ustvaril to vezje, ki vključuje vse potrebne dele za ta projekt. Senzor srčnega utripa povezujem z MCU ATMega328P in prikažem napetostni signal, ki ga prejmem od senzorja preko zaslona OLED. bo prikazal razvoj segnalnega napetosti s časom in uporabljam tudi zvočni signal za označevanje vsakega srčnega utripa, LED RGB se v tem projektu uporablja tudi za označevanje stanja BPM, tako da, če je BPM prenizek "manj kot 60 BOM", LED obarva rumeno, ko je BPM v redu, LED sveti zeleno in ko je BPM previsok, LED sveti rdeče.

4. korak: Izdelava tiskanih vezij

O JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), je največje podjetje za izdelavo prototipov PCB na Kitajskem in visokotehnološki proizvajalec, specializiran za hitro izdelavo prototipov PCB in proizvodnjo majhnih PCB. Z več kot 10 -letnimi izkušnjami v proizvodnji PCB ima JLCPCB več kot 200.000 strank doma in v tujini, z več kot 8.000 spletnimi naročili izdelave prototipov PCB in proizvodnjo majhnih količin PCB na dan. Letna proizvodna zmogljivost je 200 000 kvadratnih metrov. za različne 1-slojne, 2-slojne ali večplastne PCB-je. JLC je profesionalni proizvajalec PCB -jev, ki ga odlikuje obsežna oprema za vrtine, strogo upravljanje in vrhunska kakovost.

Pogovorna elektronika

Po izdelavi sheme vezja sem jo preoblikoval v prilagojeno zasnovo tiskanega vezja in vse, kar potrebujem zdaj, je izdelava mojega tiskanega vezja, zagotovo sem se po nekaj preprostih kliki preselil v JLCPCB, najboljšega dobavitelja tiskanih vezij, da bi dobil najboljšo storitev za proizvodnjo tiskanih vezij. naložil sem ustrezne datoteke GERBER mojega oblikovanja in nastavil sem nekatere parametre, kot sta barva in količina debeline tiskanega vezja, tokrat pa bomo rdečo barvo prilagodili oblikovanju srca v obliki našega tiskanega vezja; potem morate za plačilo tiskanega vezja plačati le 2 dolarja šele po štirih dneh. Kar sem opazil pri JLCPCB je tokrat "barva PCB -ja", kar pomeni, da boste za katero koli barvo tiskanega vezja plačali le 2 USD.

Povezane datoteke za prenos

Kot lahko vidite na zgornjih slikah, je tiskano vezje zelo dobro izdelano in imam enako zasnovo tiskanega vezja, ki smo ga naredili za našo glavno ploščo, in vse nalepke, tam so logotipi, ki me vodijo med koraki spajkanja. Datoteko Gerber za to vezje lahko prenesete tudi s spodnje povezave za prenos, če želite oddati naročilo za isto zasnovo vezja.

5. korak: Sestavine

Preden začnemo spajkati elektronske dele, si oglejmo seznam sestavnih delov našega projekta, zato bomo potrebovali:

★ ☆ ★ potrebne komponente ★ ☆ ★

- PCB, ki ga naročimo pri JLCPCB- Arduino Uno:

- 330Ohmski upori:

- 16 MHz kremenčev oscilator:

- Senzor srčnega utripa:

- Zvočni signal:

- OLED zaslon:

- RGB LED:

6. korak: Elektronska montaža

Zdaj je vse pripravljeno, zato začnimmo spajkati naše elektronske komponente na tiskano vezje in za to potrebujemo spajkalnik in žico spajkalnega jedra ter predelavo SMD za komponente SMD.

Varnost na prvem mestu

Spajkalnik

Nikoli se ne dotikajte elementa spajkalnika….400 ° C!

Žice držite za segrevanje s pinceto ali sponkami.

Spajkalnik vedno vrnite na stojalo, ko ga ne uporabljate.

Nikoli ga ne odlagajte na delovno mizo.

Ko naprave ne uporabljate, jo izklopite in izvlecite iz vtičnice.

Kot lahko vidite, je uporaba tega tiskanega vezja tako enostavna zaradi zelo kakovostne izdelave in ne pozabite na nalepke, ki vas bodo vodile med spajkanjem vsake komponente, ker boste na zgornji svileni plasti našli nalepko vsake komponente, ki označuje njeno namestitev na ploščo in na ta način boste 100% prepričani, da ne boste naredili nobenih napak pri spajkanju. Vsako komponento sem spajkal na njeno mesto in lahko z obema stranema tiskanega vezja spajkate svoje elektronske komponente.

7. korak: Del programske opreme in preskus

Zdaj potrebujemo samo programsko opremo, za vas sem naredil to kodo Arduino in jo lahko brezplačno dobite na spodnji povezavi, koda je zelo dobro komentirana, tako da jo lahko razumete in prilagodite svojim potrebam, potrebujemo ploščo Arduino Uno, da kodo naložimo v naš ATmega328 MCU, nato vzamemo MCU in ga postavimo v vtičnico na plošči.

Za vklop naprave potrebujemo zunanji napajalnik za 5 V, in tukaj smo, saj vidite, da naprava prikazuje utripe na minuto in prikazuje graf srčnih utripov, narisan na zaslonu OLED, ne da bi pozabili na to RGB LED, ki označuje stanje telesa tudi.

Ta projekt je tako enostaven za izdelavo in neverjeten, še posebej z zaslonom OLED, ki bi lahko bil vaša najboljša izbira za začetek izdelave biomedicinskih pripomočkov, vendar še nekaj drugih izboljšav, da bi bilo veliko več masla, zato bom čakal za vaše predloge za izboljšanje.