Портативный пульсометр

Портативные устройства играют важную роль в индустрии здравоохранения. Поскольку датчики становятся все меньше и компактнее, создание портативных устройств становится проще и доступнее. Системы измерения сердечного ритма, или HR-устройства, теперь доступны практически повсюду, как в умных часах, так и в полноразмерных автономных устройствах. Вот простая портативная измерительная система, которая может отображать частоту сердечных сокращений человека на дисплее OLED.

Схема подключения портативного пульсометра, показанного на рис. 1, включает в себя Arduino Nano (Плата1), пульсометр датчик, дисплей OLED и литий-ионный аккумулятор 3,7 В.

Датчик сердечного ритма

Он используется для регистрации частоты сердечных сокращений с кончика пальца человека и отправки аналогового значения на микроконтроллер на плате Arduino. Значение в диапазоне от 0 до 1024 считывается с помощью 10-битного аналого-цифрового модуля Arduino (ADC). Затем значение отображается для отображения частоты пульса на дисплее OLED.

Arduino Nano

Поскольку проект стремится быть экономичным и эффективным, Arduino Nano является идеальным контроллером для такого приложения. Мы хотим иметь свободу использования аналоговых контактов, а также небольшой форм-фактор. Arduino Nano также имеет встроенную линию шины данных I2C, которая делает возможным использование любого устройства I2C и доступного через контроллер.

Этот контроллер также имеет более низкие требования к напряжению, что делает его идеальным для приложений с батарейным питанием.

Отображение OLED

Это небольшой дисплей OLED размером 2,44 см (0,96 дюйма) с разрешением 128 x 64 пикселей. Основная причина использования дисплея OLED вместо обычного дисплея — возможность полного контроля над пикселями и отображения данных в виде графика.

Сканирование устройств I2C

Дисплей можно настроить, предварительно разобравшись с протоколом связи, который работает с протоколом I2C. Этот протокол можно использовать во многих приложениях. Сначала напишите и протестируйте код сканера (i2c_scanner.ino), чтобы найти дисплей, подключенный к плате Arduino. Код прост и может быть объяснен в следующих двух основных разделах:

Раздел настройки

Раздел настройки устанавливает последовательное соединение с Arduino и позволяет получать данные обратно со скоростью 9600 бод. Скорость передачи данных определяет скорость, с которой данные будут передаваться с Arduino на ноутбук/рабочую станцию.

Раздел цикла

Секция цикла — это часть, где происходит основное сканирование. Он используется для сканирования устройств с помощью цикла for ( ). Цикл отправляет данные на несколько адресов, а затем ожидает получения данных обратно в контроллер. Затем код отображает точный адрес в окне последовательного монитора. Этот код сканера устройств может сканировать несколько устройств и отображать их все. В результате сканирования этого устройства адрес будет выглядеть как 0x3C. Это подтверждает, что дисплей OLED подключен к плате Arduino.

Программное обеспечение

Функционирование кода описывается простой блок-схемой, показанной на рис. 2. На дисплее OLED отображаются как числовые значения, так и графики, как показано на рис. 3.

Код начинается с импорта библиотеки Adafruit для дисплея SSD1306 в Arduino IDE. Далее мы определяем дисплей OLED и устанавливаем адрес 0x3C в основном коде (heart_rate_monitor.ino). Разрешение OLED затем устанавливается равным 128 x 64. В следующей части дисплей настраивается со всеми стандартными переменными.

Раздел настройки кода позволяет захватывать и настраивать дисплей с использованием адреса дисплея. После настройки необходимо очистить дисплей от мусорных пикселей и очистить его для отображения текста.

После этого мы переходим к основному циклу, который отвечает за настройку процесса и сбор значений через аналоговый вывод Arduino. Аналоговый контакт A0 Arduino используется для подключения к датчику сердечного ритма. Данные датчика затем сохраняются в переменной с именем «значение». Эта переменная отображается в более поздней части кода для отображения значений датчика в виде частоты сердечных сокращений.

Для отображения частоты пульса используется следующая простая математическая формула:

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

По сути, он преобразует пульс в удары в минуту (BPM), что позволяет определить окончательный BPM. Здесь int — целое значение необходимого уравнения. Это сделано для удаления любых десятичных знаков, сгенерированных if.

Далее программа отображает все на линейном графике с помощью команды Write, которая создает точки, которые в конечном итоге образуют линейный график. Наконец, программа также отображает числовое значение BPM в конце экрана.

Приложите палец к датчику сердечного ритма, чтобы измерить частоту сердечных сокращений, как показано на рис. 4.

Аман Малхотра — соучредитель & Генеральный директор Proxie Studio, Индия