Batimento cardíaco do Arduino com exibição e som de ECG: 7 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

Ei pessoal! Espero que você já tenha gostado do meu instrutível anterior "Arduino LIXIE Clock" e esteja pronto para um novo, como de costume fiz este tutorial para guiá-lo passo a passo enquanto faz esse tipo de projetos eletrônicos super incríveis de baixo custo que é o "Arduino Dispositivo de pulso cardíaco ".

Durante a confecção deste projeto, tentamos ter certeza de que este instrutível será o melhor guia para você a fim de ajudá-lo se você deseja fazer seu próprio ECG, por isso esperamos que este instrutível contenha os documentos necessários.

Este projeto é muito útil de fazer, especialmente depois de obter o PCB personalizado que pedimos da JLCPCB para melhorar a aparência de nosso dispositivo eletrônico e também há documentos e códigos suficientes neste guia para permitir que você crie seu visor de pulso do Arduino Heart facilmente. Fizemos este projeto em apenas 3 dias, apenas dois dias para obter todas as peças necessárias e terminar a fabricação do hardware e a montagem, então preparamos o código para se adequar ao nosso projeto e iniciar o teste e o ajuste.

O que você aprenderá com este instrutível:

1. Fazendo a seleção de hardware certa para seu projeto dependendo de suas funcionalidades.
2. Compreenda a tecnologia do sensor de pulsação cardíaca.
3. Prepare o diagrama de circuito para conectar todos os componentes escolhidos.
4. Monte todas as peças do projeto (caixa do dispositivo e montagem eletrônica).
5. Inicie o seu próprio dispositivo de pulsação do coração.

Etapa 1: Como funciona o sensor de pulsação

Conforme definido na Wikipedia "Eletrocardiografia é o processo de produção de um eletrocardiograma (ECG ou EKG [a]), um registro - um gráfico de voltagem versus tempo - da atividade elétrica do coração [4] usando eletrodos colocados na pele. eletrodos detectam as pequenas mudanças elétricas que são uma consequência da despolarização do músculo cardíaco seguida pela repolarização durante cada ciclo cardíaco (batimento cardíaco)."

No nosso caso, não estamos usando eletrodos, mas sensor IR, um sensor de pulsação é um sensor biomédico que

significa que ele usa algumas variáveis biológicas e fisiológicas para indicar o estado do corpo.

Por falar em variáveis, nosso sensor tem uma saída analógica que vai de 0 V a 5 V e essa saída indica quanto fluxo de sangue / pressão o coração está prestes a bombear, mas como esse sensor mede essas mudanças de fluxo de sangue!

O sensor usa um sinal infravermelho de um diodo infravermelho projetado em sua pele. Logo abaixo da pele, há capilares que transportam sangue. Cada vez que seu coração bombeia, há um pequeno aumento no fluxo / pressão sanguínea. Isso aumenta ligeiramente os capilares e, nesse momento, esses capilares um pouco mais preenchidos refletem mais infravermelho. O infravermelho no dispositivo detecta os diferentes níveis de infravermelho refletidos e amplifica o sinal medido e o converte em um sinal de tensão interpretável que pode ser enviado a qualquer microcontrolador como o Arduino MCU.

Etapa 2: CAD e peças de hardware

Começando com as peças da caixa impressa em 3D, fiz o design acima usando o software solidworks e você pode obter os arquivos STL no link de download, este design é 100% recomendado para ajudá-lo a fazer o seu dispositivo, uma vez que se encaixa no posicionamento exato para o sensor e o display OLED.

Depois de preparar o design, tenho minhas peças muito bem fabricadas e prontas para a ação. e como você pode ver na última foto preparamos a colocação do conector de força na lateral da caixa.

Etapa 3: Diagrama de Circuito

Passando para a eletrônica, criei este diagrama de circuito que inclui todas as peças necessárias exigidas para este projeto. Estou conectando o sensor de pulsação ao meu ATMega328P MCU e exibo o sinal de tensão recebido do sensor por meio de um display OLED, o gráfico irá mostrar a evolução do segmento de tensão ligado pelo tempo e eu uso também um buzzer para marcar cada batimento cardíaco, um LED RGB também é usado neste projeto para indicar o status do BPM então quando o BPM está muito baixo "menos de 60 BOM" o LED fica amarelo, quando o BPM está OK o LED fica verde e quando o BPM está muito alto o LED fica vermelho.

Etapa 4: Fabricação de PCB

Sobre JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co., Ltd.), é a maior empresa de protótipo de PCB na China e um fabricante de alta tecnologia especializado em protótipos de PCB rápidos e produção de pequenos lotes de PCB. Com mais de 10 anos de experiência na fabricação de PCB, a JLCPCB tem mais de 200.000 clientes em casa e no exterior, com mais de 8.000 pedidos online de prototipagem de PCB e produção de PCB em pequena quantidade por dia. A capacidade de produção anual é de 200, 000 m². para vários PCBs de 1, 2 ou multicamadas. JLC é um fabricante profissional de PCB caracterizado por grande escala, equipamentos de poço, gerenciamento rigoroso e qualidade superior.

Eletrônica falante

Depois de fazer o diagrama de circuito eu o transformei em um projeto de PCB customizado e tudo o que eu preciso agora é produzir meu PCB, com certeza mudei para JLCPCB o melhor fornecedor de PCB para obter o melhor serviço de fabricação de PCB, após alguns cliques simples I carreguei os arquivos GERBER apropriados do meu projeto e defini alguns parâmetros como a cor e quantidade da espessura do PCB e, desta vez, usaremos a cor vermelha para se adequar ao design da forma de coração do nosso PCB; então, pelo menos você precisa pagar apenas 2 dólares para obter o PCB após apenas quatro dias, o que eu percebi sobre o JLCPCB desta vez é a "cor de PCB sem custo", isso significa que você pagará apenas 2 dólares por qualquer cor de PCB que você escolher.

Arquivos de download relacionados

Como você pode ver nas fotos acima, o PCB é muito bem fabricado e eu tenho o mesmo design de PCB que fizemos para nossa placa principal e todas as etiquetas, os logotipos estão lá para me guiar durante as etapas de soldagem. Você também pode baixar o arquivo Gerber para este circuito no link de download abaixo, caso queira fazer um pedido para o mesmo projeto de circuito.

Etapa 5: Ingredientes

Antes de começar a soldar as peças eletrônicas, vamos revisar a lista de componentes do nosso projeto, então precisaremos:

★ ☆ ★ Os componentes necessários ★ ☆ ★

- O PCB que pedimos do JLCPCB- Arduino Uno:

- Resistores 330Ohm:

- Oscilador de quartzo de 16 MHz:

- O sensor heartPulse:

- Buzzer:

- Tela OLED:

- LED RGB:

Etapa 6: Montagem Eletrônica

Agora tudo está pronto, então vamos começar a soldar nossos componentes eletrônicos ao PCB e, para isso, precisamos de um ferro de solda e um fio de núcleo de solda e uma estação de retrabalho SMD para componentes SMD.

Segurança primeiro

Ferro de solda

Nunca toque no elemento do ferro de solda….400 ° C!

Segure os fios a serem aquecidos com pinças ou grampos.

Sempre coloque o ferro de solda em seu suporte quando não estiver em uso.

Nunca o coloque na bancada.

Desligue a unidade e desconecte quando não estiver em uso.

Como você pode ver, usar este PCB é tão fácil devido à sua altíssima qualidade de fabricação e sem esquecer as etiquetas que irão guiá-los durante a soldagem de cada componente, pois você encontrará na camada superior de seda uma etiqueta de cada componente indicando sua colocação. a placa e desta forma você terá 100% de certeza de que não cometerá nenhum erro de soldagem. Soldei cada componente em sua posição e você pode usar ambos os lados da placa de circuito impresso para soldar seus componentes eletrônicos.

Etapa 7: Parte e teste de software

Tudo o que precisamos agora é do software, eu fiz esse código Arduino para vocês e você pode obtê-lo gratuitamente no link abaixo, o código está muito bem comentado para que você possa entendê-lo e ajustá-lo às suas necessidades, precisamos da placa Arduino Uno para carregar o código em nosso MCU ATmega328, então pegamos o MCU e o colocamos em seu soquete na placa.

Precisamos de um adaptador externo de 5v para ligar o aparelho e aqui estamos nós, como vocês veem galera o aparelho mostra os batimentos por minuto e mostra o gráfico de pulsação traçado no display OLED sem esquecer este LED RGB que indica o estado do corpo também.

Este projeto é tão fácil de fazer e incrível especialmente com o display OLED que pode ser sua melhor escolha para começar a fazer dispositivos biomédicos, mas ainda algumas outras melhorias para fazer a fim de torná-lo muito mais manteiga, é por isso que estarei esperando por suas sugestões para melhorá-lo.