อุปกรณ์ Pulse Oximeter โดยใช้ Arduino Nano, MAX30100 และ Bluetooth HC06.: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

ไงพวก, วันนี้เราจะมาสร้างอุปกรณ์รับความรู้สึกเพื่ออ่านระดับออกซิเจนในเลือดและอัตราการเต้นของหัวใจด้วยวิธีที่ไม่รุกรานโดยใช้เซ็นเซอร์ MAX30100

MAX30100 คือโซลูชันเซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนในเลือดของชีพจรและอัตราการเต้นของหัวใจ ประกอบด้วยไฟ LED สองดวง เครื่องตรวจจับแสง ออปติกที่ได้รับการปรับปรุง และการประมวลผลสัญญาณแอนะล็อกเสียงรบกวนต่ำเพื่อตรวจจับออกซิเจนในเลือดและสัญญาณอัตราการเต้นของหัวใจ MAX30100 ทำงานจากแหล่งจ่ายไฟ 1.8V และ 3.3V และสามารถปิดเครื่องได้โดยใช้ซอฟต์แวร์ที่มีกระแสไฟสแตนด์บายเพียงเล็กน้อย ทำให้แหล่งจ่ายไฟยังคงเชื่อมต่ออยู่ตลอดเวลา

สำหรับบทความนี้ ฉันจะใช้โมดูลบลูทูธ HC-06 (ทำงานในโหมดทาส) ที่เชื่อมโยงกับ Arduino Nano ด้วยวิธีนี้ เราสามารถส่งข้อมูลที่อ่านจากอุปกรณ์ไปยังอุปกรณ์อื่นหรือไปยังอินเทอร์เน็ต ในข้อเสนอเบื้องต้น แอปพลิเคชันมือถือได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อพิจารณาการแสดงข้อมูลเป็นภาพ อย่างไรก็ตาม แอปพลิเคชัน Android บนมือถือนี้จะไม่ครอบคลุมในบทความนี้

มาเริ่มกันเลย!

ขั้นตอนที่ 1: วัสดุที่จำเป็น:

วัสดุที่ใช้ในการทดลองนี้สามารถดูได้ด้านล่าง:

• Arduino นาโน
• โปรโตบอร์ดขนาดเล็ก
• สายไฟและชุดจัมเปอร์
• โมดูลบลูทูธ HC-06
• เซนเซอร์ MAX30100
• นำ
• ตัวต้านทานสองตัว 4.7k Ohm

ขั้นตอนที่ 2: การเดินสายไฟ MAX30100

ก่อนอื่นเราต้องต่อสาย MAX30100 เพื่อใช้กับ Arduino ภาพแผนผังด้านบนในขั้นตอนนี้จะแสดงวิธีการเดินสาย

โดยพื้นฐานแล้ว เราจำเป็นต้องแยกสายไฟด้วยหมุดที่มีอยู่บนเซ็นเซอร์ จำเป็นต้องถอดจัมเปอร์ส่วนเพศหญิงออกเพื่อทำโซดา ส่วนชายของจัมเปอร์จะใช้เพื่อต่อเข้ากับ Arduino

MAX30100 มีหมุดดังต่อไปนี้:

VIN, SCL, SDA, INT, IRD, RD, GND

เพื่อจุดประสงค์นี้ เราจะใช้อินพุต VIN, SCL, SDA, INT และ GND เท่านั้น

เคล็ดลับ: หลังจากทำโซดาแล้ว เป็นการดีที่จะใส่กาวร้อนเพื่อป้องกันโซดา (ดังที่คุณเห็นในภาพ)

ขั้นตอนที่ 3: ต่อโมดูล Bluetooth HC-06

นอกจากนี้ เราจำเป็นต้องทำเช่นเดียวกันกับโมดูล Bluetooth HC06

ข้อมูลทั้งหมดที่ได้รับในโมดูล Bluetooth จะถูกส่งไปยัง Arduino (ในกรณีของเรา) ผ่านซีเรียล

ช่วงโมดูลเป็นไปตามมาตรฐานการสื่อสารบลูทูธซึ่งอยู่ที่ประมาณ 10 เมตร โมดูลนี้ทำงานในโหมดทาสเท่านั้น กล่าวคือ อนุญาตให้อุปกรณ์อื่นเชื่อมต่อได้ แต่ไม่อนุญาตให้ตัวเองเชื่อมต่อกับอุปกรณ์บลูทูธอื่น

โมดูลมี 4 พิน (Vcc, GND, RX e TX) RX และ TX ใช้เพื่ออนุญาตให้สื่อสารกับไมโครคอนโทรลเลอร์ในลักษณะอนุกรม

ในระหว่างการดำเนินการ ปัญหาบางอย่างถูกตรวจพบโดยใช้เอาต์พุต TX และ RX สำหรับ Bluetooth พร้อมกันกับการสื่อสารหรือซีเรียลผ่าน USB (ซึ่งใช้สำหรับจ่ายไฟให้ Arduino และโหลดโค้ด) บนบอร์ด

ดังนั้น ในระหว่างการพัฒนา หมุด A6 และ A7 จึงถูกใช้ชั่วคราวเพื่อจำลองการสื่อสารแบบอนุกรม SoftwareSerial Library ใช้เพื่ออนุญาตการทำงานของพอร์ตอนุกรมผ่านซอฟต์แวร์

การอ้างอิง: การเดินสาย Bluetooth Image มาจาก

ขั้นตอนที่ 4: ประกอบโครงสร้างอุปกรณ์ ตามโมดูล Bluetooth, LED และ Arduino บน Protoboard

ขั้นตอนต่อไปคือการใส่ส่วนประกอบทั้งหมดลงในโปรโตบอร์ดและเชื่อมต่ออย่างถูกวิธี

คุณสามารถทำได้ตอนนี้ตามที่คุณต้องการ หากคุณต้องการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์อื่น เช่น Arduino Uno หรือบอร์ดที่ใหญ่กว่า ก็สามารถทำได้ ฉันเคยใช้อันที่เล็กกว่า เพราะฉันต้องการอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่สามารถทำการวัดและส่งข้อมูลไปยังอุปกรณ์อื่นได้

ขั้นตอนแรก: การต่อ Arduino เข้ากับไวท์บอร์ด

ติด Arduino Nano ตรงกลางโปรโตบอร์ด

ขั้นตอนที่สอง: การแนบโมดูล Bluetooth ใน Arduino

เชื่อมต่อโมดูลบลูทูธที่ด้านหลังของบอร์ดและต่อสายไฟใน Arduino ดังนี้:

1. RX จาก Bluetooth ไปยังพิน TX1 ใน Arduino
2. TX จาก Bluetooth ไปยังพิน RX0 ใน Arduino
3. GND จาก Bluetooth ไปยัง GND (พินนอกเหนือจากพิน RX0) ใน Arduino
4. Vcc จาก Bluetooth ไปยังพิน 5V ใน Arduino

ขั้นตอนที่สาม: การติดเซ็นเซอร์ MAX30100 ใน Arduino

1. VIN จาก MAX30100 ถึงพิน 5V ใน Arduino (เหมือนกับที่เรามีในขั้นตอน Bluetooth)
2. พิน SCL จาก MAX30100 ถึงพิน A5 ใน Arduino
3. พิน SDA จาก MAX30100 ถึงพิน A4 ใน Arduino
4. INT pin จาก MAX30100 ถึง A2 pin ใน Arduino
5. พิน GND จาก MAX30100 ไปยังพิน GND ใน Arduino (พินระหว่าง VIN และ RST)
6. เสียบตัวต้านทานหนึ่งตัว ขาข้างหนึ่งในพิน 5V เดียวกันเราเชื่อมต่อบลูทูธและอีกส่วนหนึ่งในพิน A4
7. เสียบตัวต้านทานตัวที่สอง ขาข้างหนึ่งเชื่อมต่อกับพิน 5v และอีกขาเชื่อมต่อกับพิน A5

สำคัญ: เพื่อให้ MAX30100 ทำงานได้อย่างถูกต้อง เราจำเป็นต้องดึงตัวต้านทานเหล่านั้นไปที่พิน A4 และ A5 ตามลำดับ มิฉะนั้น เราอาจพบว่าเซ็นเซอร์ทำงานผิดปกติ เช่น แสงสลัว และบ่อยครั้งที่เซ็นเซอร์ไม่ทำงานอย่างสมบูรณ์

ขั้นตอนที่สี่: การเพิ่มสีเขียวทำให้ทราบว่าเซ็นเซอร์วัดอัตราการเต้นของหัวใจเมื่อใด

1. เสียบขาไฟ LED สีเขียวที่เล็กที่สุด (หรือสีอื่นที่คุณต้องการ) เข้ากับพิน GND (เหมือนกับที่เราเชื่อมต่อบลูทูธ)
2. เชื่อมต่ออีกส่วนหนึ่งเข้ากับพิน D2

ขั้นตอนที่ 5: เสร็จสิ้นการประกอบอุปกรณ์ของเรา

ณ จุดนี้ เราได้ประกอบอุปกรณ์ของเราแล้ว แต่ไม่ได้ตั้งโปรแกรมไว้ เรามีโมดูลบลูทูธที่เชื่อมต่อกับ Arduino รวมทั้งเซ็นเซอร์ MAX30100 ซึ่งจะทำการวัดข้อมูลทั้งหมดและส่งไปยังโมดูล Bluetooth ซึ่งจะส่งไปยังอุปกรณ์อื่น

สำหรับบทความนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อสาธิตการประกอบอุปกรณ์ ในบทความต่อๆ ไป ผมจะกล่าวถึงวิธีตั้งโปรแกรมอุปกรณ์โดยใช้ Arduino IDE คุณสามารถเห็นได้ในภาพนี้ว่าอุปกรณ์ทำงานอย่างไร ตั้งแต่การอ่านข้อมูลไปจนถึงการดูบนอุปกรณ์ Android ของคุณ

คุณทำการวัดอุปกรณ์ Pulse Oximeter ของคุณเองเสร็จแล้วด้วยต้นทุนที่ต่ำ โปรดติดตามบทความต่อไป!:NS