Sistema de saúde vestível usando IOT: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:36

No presente trabalho, os sensores são envolvidos em

o casaco vestível e mede a temperatura do usuário, ECG, posição, pressão arterial e BPM e envia através do servidor ThingSpeak. Ele exibe uma representação gráfica dos dados medidos. A transformação de dados é realizada pelo controlador de núcleo principal do Arduino. Quando os sensores são medidos, o Arduino executará o programa e também a chave API ThingSpeak será inserida no programa.

Etapa 1: Componentes Recquried

1. Arduino UNO

2. LM75 (sensor de temperatura)

3. AD8232 (Sensor ECG)

4. HW01 (sensor de pulso)

5. ESP8266 (Módulo Wi-Fi)

6. Fios binários

7. Cabo USB para depuração

8. Pacote de bateria de íon de lítio de 4 (9v)

9. Capa de chuva

10. Caixa de algodão (25X25cm)

11. Pistola de cola com 2 varetas.

Etapa 2: conectando o LM75 e o Arduino

O LM75 envolve o protocolo I2C com Arduino. Portanto, a temperatura é detectada e será convertida em dados digitais usando o conversor analógico para digital delta de 9 bits embutido. Devido à precisão do LM75, ele é usado para medir a temperatura do usuário. A resolução do sensor é de 9 bits e possui endereço de escravo de 7 bits. então, o formato de dados é o complemento de dois com o endereço do escravo. A frequência de operação do sensor LM75 é 400KHz. O LM75 contém filtro passa-baixo para aumentar a confiabilidade da comunicação em ambiente de ruído.

Os pinos A4 e A5 do Arduino envolvem comunicação de interface de dois fios, portanto, serão conectados aos pinos SDA e SCL do LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (Analog IN)

SDA ---- A4 (Analog IN)

VCC ---- 3,3V

GND ---- GND

Etapa 3: conexão entre o módulo de pulso e o Arduino

Neste trabalho o sensor de pulso é usado. O sensor de pulso é um sensor Plug and Play bem projetado, por meio do qual o usuário pode obter dados de frequência cardíaca ou pulsação ao vivo e alimentá-los onde quiser.

Conecte o sensor de pulso à placa Arduino Uno como segue: + para + 5V e - para GND S tO A0. Conecte o LCD à placa Arduino Uno como segue: VSS a + 5V e VDD a GND e RS a 12 e RW a GND e E a D11 e D4 a D5 e D5 a D4 e D6 a D3 e D7 a D2 e A / VSS a + 5V e K / VDD para GND. Conecte o potenciômetro de 10K ao LCD da seguinte forma: Dados a v0 e VCC a + 5V. Conecte o LED ao Arduino como segue: LED1 (VERMELHO, pino intermitente) ao D13 e LED2 (VERDE, taxa de fade) ao D8.

Sensor de PULSO ------ Arduino

VSS ------ + 5V

GND ------ GND

S ----- A0

Quando o sensor toca a pele, o LED do sensor pisca.

Etapa 4: conexão entre o sensor de ECG e o Arduino

O sensor de ECG AD8232 faz interface com o Arduino e os eletrodos são colocados no braço esquerdo, braço direito e perna direita. Nesse caso, o acionamento da perna direita atua como feedback para o circuito. São três entradas dos eletrodos que medem a atividade elétrica do coração e serão indicadas por LED. Para reduzir o ruído, o amplificador de instrumentação (BW: 2KHz) é usado e dois filtros passa-alta são usados para reduzir os artefatos de movimento e o potencial de meia célula do eletrodo. AD8232 é configurado como uma configuração de três eletrodos.

CONEXÃO: O eletrodo do braço esquerdo está conectado + pino IN do AD8232 e o eletrodo do braço direito está conectado ao pino -IN do AD8232 e o feedback da perna direita está conectado ao pino RLDFB do AD8232. A detecção de derivações neste sensor é AC ou DC. Para este AC é usado. O pino LO- é conectado ao pino analógico (11) do Arduino e o pino LO + é conectado ao pino analógico (10) do Arduino e a saída dos eletrodos é conectada ao pino A1 do Arduino.

Sensor ECG ------ Arduino

LO- ------ Pino analógico (11)

LO + ------ Pino analógico (10)

Saída ------ A1

Os eletrodos colocados no corpo do paciente detectam as pequenas alterações do potencial elétrico na pele que surgem da despolarização do músculo cardíaco durante o alcance da pulsação, ao contrário de um ECG triplo convencional, no qual os eletrodos são colocados nos membros e no tórax do paciente. Ao medir o sinal de ECG, o intervalo PR e a fase do intervalo QR e a duração da amplitude variam em condições anormais. As anormalidades são definidas na programação do Arduino.

Parâmetros de ECG normais Parâmetros de ECG anormais

P Wave 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Ondas T planas ou invertidas Isquemia coronária

Complexo QRS <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Aumento do bloqueio de ramo do pacote QRS

T Wave 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Aumento do bloqueio PR AV

Intervalo QT 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Hipercalcemia com intervalo QT curto

Intervalo PR 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ PR longo, QRS largo, QT curto Hipercalemia

mostra as anormalidades no sinal de ECG que será incluído na codificação do Arduino e quando as anormalidades ocorrerem, será enviado como mensagem de alerta para os números de celular específicos. Temos um arquivo de biblioteca separado que está incluído no Programa

Etapa 5: interface do módulo Wi-Fi com o Arduino

O módulo ESP8266 Wi-Fi é um transceptor sem fio autônomo de baixo custo que pode ser usado para desenvolvimentos de IoT de ponto final. O módulo ESP8266 Wi-Fi permite conectividade com a Internet para aplicativos incorporados. Ele usa o protocolo de comunicação TCP / UDP para se conectar ao servidor / cliente. Para se comunicar com o módulo ESP8266 Wi-Fi, o microcontrolador precisa usar um conjunto de comandos AT. O microcontrolador se comunica com o módulo ESP8266-01 Wi-Fi usando UART com taxa Baud especificada (padrão 115200).

NOTAS:

1. O módulo ESP8266 Wi-Fi pode ser programado usando o Arduino IDE e, para fazer isso, você precisa fazer algumas alterações no Arduino IDE. Primeiro, vá para Arquivo -> Preferências no IDE do Arduino e na seção de URLs do Gerenciador de placas adicionais. Agora, vá para Ferramentas -> Placa -> Gerenciador de placas e procure ESP8266 no campo de pesquisa. Selecione a Comunidade ESP8266 da ESP8266 e clique em Instalar.

2.. O Módulo ESP8266 funciona com uma fonte de alimentação de 3,3 V e qualquer coisa maior do que isso, como 5 V por exemplo, irá matar o SoC. Portanto, o pino VCC e o pino CH_PD do módulo ESP8266 ESP-01 são conectados a uma fonte de 3,3V.

3. O Módulo Wi-Fi possui dois modos de operação: Modo de Programação e Modo Normal. No Modo de Programação, você pode carregar o programa ou firmware para o Módulo ESP8266 e no Modo Normal, o programa ou firmware carregado será executado normalmente.

4. Para ativar o modo de programação, o pino GPIO0 deve ser conectado ao GND. No diagrama de circuito, conectamos uma chave SPDT ao pino GPIO0. Alternar a alavanca do SPDT mudará o ESP8266 entre o modo de programação (GPIO0 está conectado ao GND) e o modo normal (GPIO0 atua como um pino GPIO). Além disso, o RST (Reset) terá um papel importante na ativação do Modo de Programação. O pino RST é um pino LOW ativo e, portanto, é conectado ao GND por meio de um botão de pressão. Assim, sempre que o botão for pressionado, o Módulo ESP8266 será reinicializado.

Conexão:

Os pinos RX e TX do módulo ESP8266 são conectados aos pinos RX e TX na placa Arduino. Como o SoC ESP8266 não pode tolerar 5V, o pino RX do Arduino é conectado por meio de um conversor de nível que consiste em um resistor de 1KΩ e um de 2,2KΩ.

Módulo Wi-Fi ------ Arduino

VCC ---------------- 3,3V

GND ---------------- GND

CH_PD ---------------- 3,3 V

RST ---------------- GND (normalmente aberto)

GPIO0 ---------------- GND

TX ---------------- TX do Arduino

RX ----------------- RX do Arduino (através do conversor de nível)

Depois de conectar e configurar:

O ESP8266 no modo de programação (GPIO0 está conectado ao GND), conecte o Arduino ao sistema. Assim que o módulo ESP8266 estiver ligado, pressione o botão RST e abra o IDE do Arduino. Nas opções de Placa (Ferramentas -> Placa), selecione a Placa “Generic ESP8266”. Selecione o número da porta apropriada no IDE. Agora, abra o Blink Sketch e altere o pino do LED para 2. Aqui, 2 significa pino GPIO2 do módulo ESP8266. Antes de fazer o upload, certifique-se de que o GPIO0 esteja conectado ao GND primeiro e, em seguida, pressione o botão RST. Clique no botão de upload e o código demorará um pouco para compilar e fazer upload. Você pode ver o progresso na parte inferior do IDE. Assim que o programa for carregado com sucesso, você pode remover o GPIO0 do GND. O LED conectado ao GPIO2 piscará.

Etapa 6: Programa

O programa é para interface LM75, módulo de pulso, sensor de ECG e módulo Wi-Fi para Arduino

Etapa 7: Configuração do servidor ThingSpeak

ThingSpeak é uma plataforma de aplicativo para. a Internet das Coisas. É uma plataforma aberta com análises MATLAB. ThingSpeak permite que você crie um aplicativo em torno de dados coletados por sensores. Os recursos do ThingSpeak incluem: coleta de dados em tempo real, processamento de dados, visualizações, aplicativos e plug-ins

No coração do ThingSpeak está um canal ThingSpeak. Um canal é usado para armazenar os dados. Cada canal inclui 8 campos para qualquer tipo de dados, 3 campos de localização e 1 campo de status. Depois de ter um canal ThingSpeak, você pode publicar dados no canal, fazer com que o ThingSpeak processe os dados e depois faça com que seu aplicativo recupere os dados.

DEGRAUS:

1. Crie uma conta no ThingSpeak.

2. Crie um novo canal e nomeie-o.

3. E crie 3 campos e especifique seu nome para cada campo.

4. Observe o ID do canal de ThingSpeak.

5. Observe a chave API.

6. E mencione no Programa para passar os dados do ESP8266.

7. Agora os dados de visualização são obtidos.

Etapa 8: configuração de conclusão (hardware)

A configuração de hardware de nosso projeto Contém todos os componentes de hardware do projeto e será embalada e inserida em um casaco vestível para o conforto do paciente. O revestimento com sensores é feito por nós e fornece medição livre de erros aos usuários. Os dados biológicos do usuário, as informações são armazenadas no servidor ThingSpeak para análise e monitoramento de longo prazo. É o que o projeto envolve no sistema de saúde

CONFIGURAR:

1. Coloque os circuitos dentro da caixa de algodão.

2. Usando a pistola de cola torná-lo fixável à caixa.

3. Conecte a bateria ao VIN do Arduino ao terminal positivo da bateria e GND do Arduino ao terminal negativo da bateria

4. Em seguida, fixe a caixa dentro do casaco usando uma pistola de cola.

Uma vez que a codificação livre de erros é estabelecida, o programa é executado e fica pronto para ver a saída do Senor em uma plataforma como o display de saída do Arduino e posteriormente a informação é transferida para a nuvem ThingSpeak via web e que estaremos prontos para visualizá-la no mundo plataforma. A interface da web pode ser desenvolvida para implementação de mais funcionalidade na visualização, gerenciamento e análise de dados para fornecer melhor interface e experiência ao usuário. Ao usar a configuração do trabalho proposto, o médico pode rastrear a condição do paciente 24 * 7 e qualquer mudança abrupta no estado do paciente é notificada ao médico ou equipe paramédica por meio de uma notificação de brinde. Além disso, como a informação está acessível no servidor Thingspeak, a condição do paciente pode ser verificada remotamente de qualquer lugar do planeta. Além de simplesmente ver as informações anteriores de um paciente, podemos utilizar essas informações para uma compreensão rápida e curar a saúde do paciente pelos respectivos especialistas.