Battito cardiaco Arduino con display e suono ECG: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Hey ragazzi! Spero che ti sia già piaciuto il mio precedente "Arduino LIXIE Clock" e che tu sia pronto per uno nuovo, come al solito ho fatto questo tutorial per guidarti passo dopo passo mentre realizzi questo tipo di progetti elettronici super incredibili a basso costo che è il "Arduino Dispositivo per il battito cardiaco".

Durante la realizzazione di questo progetto, abbiamo cercato di assicurarci che questo istruttivo fosse la migliore guida per te al fine di aiutarti se vuoi creare il tuo ECG, quindi speriamo che questo istruttivo contenga i documenti necessari.

Questo progetto è così utile da realizzare specialmente dopo aver ottenuto il PCB personalizzato che abbiamo ordinato da JLCPCB per migliorare l'aspetto del nostro dispositivo elettronico e inoltre ci sono abbastanza documenti e codici in questa guida per permetterti di creare facilmente il tuo display a impulsi Arduino Heart. Abbiamo realizzato questo progetto in soli 3 giorni, solo due giorni per ottenere tutte le parti necessarie e completare la realizzazione dell'hardware e l'assemblaggio, quindi abbiamo preparato il codice adatto al nostro progetto e avviato il test e la regolazione.

Cosa imparerai da questo istruibile:

1. Fare la giusta selezione dell'hardware per il tuo progetto in base alle sue funzionalità.
2. Comprendi la tecnologia del sensore del battito cardiaco.
3. Preparare lo schema elettrico per collegare tutti i componenti scelti.
4. Assemblare tutte le parti del progetto (scatola del dispositivo e assemblaggio elettronico)..
5. Avvia il tuo dispositivo cardiofrequenzimetro.

Passaggio 1: come funziona il sensore del battito cardiaco

Come definito su Wikipedia "L'elettrocardiografia è il processo di produzione di un elettrocardiogramma (ECG o ECG[a]), una registrazione - un grafico della tensione in funzione del tempo - dell'attività elettrica del cuore[4] utilizzando elettrodi posti sulla pelle. Questi gli elettrodi rilevano i piccoli cambiamenti elettrici che sono una conseguenza della depolarizzazione del muscolo cardiaco seguita dalla ripolarizzazione durante ogni ciclo cardiaco (battito cardiaco)."

Nel nostro caso, non stiamo usando elettrodi ma sensore IR, un sensore del battito cardiaco è un sensore biomedico che

significa che utilizza alcune variabili biologiche e fisiologiche per indicare lo stato del corpo.

Parlando di variabili, il nostro sensore ha un'uscita analogica che va da 0V a 5V e questa uscita indica quanto flusso sanguigno/pressione il cuore sta per pompare, ma come fa questo sensore a misurare queste variazioni del flusso sanguigno!

Il sensore utilizza un segnale a infrarossi da un diodo IR proiettato sulla pelle. Appena sotto la pelle ci sono capillari che trasportano il sangue. Ogni volta che il tuo cuore pompa c'è un piccolo aumento del flusso sanguigno/della pressione. Questo gonfia leggermente i capillari, e proprio allora questi capillari leggermente più pieni riflettono più infrarossi. Il rilevatore Infra sul dispositivo rileva i diversi livelli IR riflessi e amplifica il segnale misurato e lo converte in un segnale di tensione interpretabile che potrebbe essere inviato a qualsiasi microcontrollore come l'MCU Arduino.

Passaggio 2: parti CAD e hardware

Partendo dalle parti della scatola stampate in 3D, ho realizzato il design sopra utilizzando il software SolidWorks e puoi ottenere i file STL dal link di download, questo design è consigliato al 100% per aiutarti a realizzare il tuo dispositivo poiché si adatta al posizionamento esatto per il sensore e il display OLED.

Dopo aver preparato il design, ho ottenuto le mie parti molto ben realizzate e pronte per l'azione. e come puoi vedere nell'ultima foto abbiamo preparato il posizionamento del connettore di alimentazione sul lato della scatola.

Passaggio 3: schema elettrico

Passando all'elettronica, ho realizzato questo schema elettrico che comprende tutte le parti necessarie per questo progetto. Collego il cardiofrequenzimetro al mio MCU ATMega328P e visualizzo il segnale di tensione ricevuto dal sensore tramite un display OLED, il grafico mostrerà l'evoluzione del segnale di tensione nel tempo e uso anche un cicalino per contrassegnare ogni battito cardiaco, in questo progetto viene utilizzato anche un LED RGB per indicare lo stato dei BPM quindi quando il BPM è troppo basso "meno di 60 BOM" il LED diventa giallo, quando il BPM è OK il LED diventa verde e quando il BPM è troppo alto il LED diventa rosso.

Passaggio 4: realizzazione PCB

Informazioni su JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), è la più grande impresa di prototipi di PCB in Cina e un produttore high-tech specializzato in prototipi rapidi di PCB e produzione di PCB in piccoli lotti. Con oltre 10 anni di esperienza nella produzione di PCB, JLCPCB ha più di 200.000 clienti in patria e all'estero, con oltre 8.000 ordini online di prototipazione PCB e produzione di PCB in piccole quantità al giorno. La capacità di produzione annuale è di 200, 000 sq.m. per vari PCB a 1 strato, 2 strati o multistrato. JLC è un produttore di PCB professionale caratterizzato da attrezzature su larga scala, ben, una gestione rigorosa e una qualità superiore.

Elettronica parlante

Dopo aver realizzato lo schema del circuito l'ho trasformato in un design PCB personalizzato e tutto ciò di cui ho bisogno ora è produrre il mio PCB, di sicuro mi sono trasferito a JLCPCB il miglior fornitore di PCB per ottenere il miglior servizio di produzione PCB, dopo alcuni semplici clic I ho caricato i file GERBER appropriati del mio progetto e ho impostato alcuni parametri come il colore e la quantità dello spessore del PCB, e questa volta useremo il colore rosso per adattarlo al design a forma di cuore del nostro PCB; quindi almeno devi pagare solo 2 dollari per ottenere il PCB solo dopo quattro giorni, quello che ho notato su JLCPCB questa volta è il "colore PCB esaurito" significa che pagherai solo 2 USD per qualsiasi colore PCB che scegli.

File di download correlati

Come puoi vedere nelle immagini sopra, il PCB è molto ben realizzato e ho lo stesso design del PCB che abbiamo realizzato per la nostra scheda madre e tutte le etichette, i loghi sono lì per guidarmi durante le fasi di saldatura. Puoi anche scaricare il file Gerber per questo circuito dal link di download sottostante nel caso in cui desideri effettuare un ordine per lo stesso progetto di circuito.

Passaggio 5: ingredienti

Prima di iniziare a saldare le parti elettroniche, esaminiamo l'elenco dei componenti per il nostro progetto, quindi avremo bisogno di:

★☆★ I componenti necessari ★☆★

- Il PCB che ordiniamo da JLCPCB- Arduino Uno:

- Resistenze da 330Ohm:

- Oscillatore al quarzo da 16 MHz:

- Il sensore heartPulse:

- Cicalino:

- Display OLED:

- LED RGB:

Passaggio 6: assemblaggio elettronico

Ora è tutto pronto, quindi iniziamo a saldare i nostri componenti elettronici al PCB e per farlo abbiamo bisogno di un saldatore e un filo di saldatura e una stazione di rilavorazione SMD per componenti SMD.

La sicurezza prima

Saldatore

Non toccare mai l'elemento del saldatore….400°C!

Tenere i fili da riscaldare con pinzette o pinze.

Riporre sempre il saldatore sul suo supporto quando non è in uso.

Non appoggiarlo mai sul banco da lavoro.

Spegnere l'unità e scollegarla quando non è in uso.

Come puoi vedere, usare questo PCB è così facile grazie alla sua produzione di altissima qualità e senza dimenticare le etichette che ti guideranno durante la saldatura di ogni componente perché troverai sullo strato di seta superiore un'etichetta di ogni componente che indica il suo posizionamento su la scheda e in questo modo sarai sicuro al 100% di non commettere errori di saldatura. Ho saldato ogni componente al suo posizionamento e puoi usare entrambi i lati del PCB per saldare i tuoi componenti elettronici.

Passaggio 7: parte software e test

Tutto ciò di cui abbiamo bisogno ora è il software, ho creato questo codice Arduino per voi ragazzi e potete averlo gratuitamente dal link in basso, il codice è molto ben commentato in modo che possiate capirlo e adattarlo alle vostre esigenze, abbiamo bisogno della scheda Arduino Uno per caricare il codice nel nostro MCU ATmega328 quindi prendiamo l'MCU e lo posizioniamo nel suo zoccolo sulla scheda.

Abbiamo bisogno di un alimentatore esterno 5v per accendere il dispositivo ed eccoci qua, come vedete ragazzi il dispositivo visualizza i battiti al minuto e visualizza il grafico delle pulsazioni cardiache tracciato sul display OLED senza dimenticare questo led RGB che indica lo stato del corpo pure.

Questo progetto è così facile da realizzare e fantastico specialmente con il display OLED che potrebbe essere la scelta migliore per iniziare a realizzare gadget biomedici ma ancora alcuni altri miglioramenti da eseguire per renderlo molto più burro, ecco perché aspetterò per i tuoi suggerimenti per migliorarlo.