Монитор сердечного ритма с помощью Arduino и платформы Thingspeak IoT

В этом проекте мы собираемся создать систему обнаружения и контроля сердечного ритма с использованием Arduino, которая будет определять сердечный ритм с помощью импульсного датчика и покажет показания в BPM (Beats Per Minute, Ударов в минуту). Он также отправит показания на сервер ThingSpeak с помощью модуля ESP8266 Wi-Fi Bee, так что все показатели можно будет отслеживать из любой точки мира через Интернет.

ThingSpeak - отличный источник для отображения данных в Интернете, и вы можете получить доступ к данным ThingSpeak в любое время и в любом месте.

Монитор сердечного ритма с помощью Arduino

Шаг 1: Необходимые компоненты

Устройства:

  • Arduino UNO Rev3
  • Плата расширения для Arduino (I/O Expansion Shield)
  • Датчик сердечного ритма
  • ESP8266 WiFi Bee

Программное обеспечение:

  • Arduino IDE
  • API Thingspeak

Шаг 2: Настройка ThingSpeak

ThingSpeak предоставляет очень хороший инструмент для проектов на основе IoT. Используя сайт ThingSpeak, мы можем отслеживать наши данные и управлять нашей системой через Интернет, используя Каналы и веб-страницы, предоставляемые ThingSpeak.

ThingSpeak «Собирает» (Collects) данные от датчиков, «Анализирует и визуализирует» (Analyze and Visualize) данные и «Действует» (Acts) инициируя реакцию. Мы еще используем ThingSpeak в проекте метеостанции с использованием Raspberry Pi и используя Arduino, чтобы узнать больше о ThingSpeak. Здесь мы кратко объясняем использование ThingSpeak для этой системы обнаружения и мониторинга сердцебиения. Служба ThingSpeak управляется MathWorks.

Прежде всего, пользователю необходимо создать учетную запись на ThingSpeak.com, затем войти в систему и нажать «Начать».

После создания учетной записи перейдите в Channels и создайте новый канал. Теперь напишите имя канала и имена полей. Также поставьте галочку в поле «Сделать общедоступным» (Make Public) ниже в форме и, наконец, сохраните канал. Теперь ваш новый канал создан. Выше на фото мы показали некоторые скриншоты ThingSpeak с созданием канала и API ключа.

Шаг 3: Схема и пояснение

Шаг 3: Схема и пояснение

ESP8266 WiFi Bee

Wifi Bee-ESP8266 - это модуль Serial-to-WIFI с использованием конструкции XBEE в компактном размере, совместимый со слотом XBEE, применимый к целой системе с одним чипом 3,3 В.

Он может использоваться для Arduino, беспроводной передачи данных, дистанционного управления. Встроенный коммутатор можно использовать для простого выбора модуля запуска или обновления прошивки. Модуль ESP8266 Arduino имеет мощную встроенную технологию обработки и хранения, встроенный 32-битный процессор, встроенный стек протокола Lwip. Поддержка режима AP + STA со-существует.

Модуль датчика сердечного ритма

Датчик сердечного ритма DFRobot представляет собой монитор сердечного ритма большого пальца, разработанный для микроконтроллеров Arduino.

Этот датчик контроля сердечного ритма является импульсным датчиком, который разработан на основе методов PPG. Это простой и недорогой оптический метод, который можно использовать для определения изменения объема крови в микрососудистом слое тканей. В соответствии с этой теорией относительно легко обнаружить пульсирующий компонент сердечного цикла.

Датчик имеет два отверстия, которые можно использовать для крепления к ремню. Вы можете обернуть палец, запястье, мочку уха или другие области, где он контактирует с вашей кожей (на фото выше).

Плата расширения (I/O Expansion Shield)

Чтобы соединить эти компоненты с Arduino, нам нужна Плата расширения, которая легко соединяет их с микроконтроллером.

3.1 Соединение

  1. Закрепите/соедините Плату расширения с Arduino UNO.
  2. Возьмите модуль датчика сердечного ритма и поместите ремень через отверстия в модулях, чтобы вы могли обернуть палец, запястье, мочку уха или другие области, где он контактирует с вашей кожей.
  3. Подключите модуль датчика частоты пульса к выходу A1 на аналоговых выходах Платы расширения. Обратите внимание на цвета выходов и проводов, то есть от красного до красного и т.д.
  4. В разъем Wifi Bee на плате разместите ESP8266 WiFi Bee.

Шаг 4: Код, загрузка и тестирование

  1. Оберните ремень вокруг пальца или запястья.
  2. Теперь загрузите эскиз для тестирования модуля в первый раз.
  3. Откройте серийный плоттер, подождите 5 секунд и будьте спокойны. Вы увидите график сердечных ударов.
  4. Попытайтесь заблокировать кровоток другой рукой.
  5. Линия графика станет прямой, после в течение некоторого времени и достигнет нормальной стадии, так как кровь найдет способ для циркуляции, если все капилляры не заблокированы должным образом.

Внимание:

  1. Этот продукт НЕ является профессиональным медицинским устройством и не должен использоваться для диагностики или лечения заболеваний.
  2. Этот датчик предназначен для работы, когда пользователь не перемещается. Если используется при перемещении, это даст неточные результаты.

  • Теперь загрузите основной код в Arduino.
  • Не забудьте изменить ключ API, SSID (имя WiFi) и PASS (Пароль) для вашего проекта. Используйте датчик сердечного ритма сначала на себе. ESP8266 затем свяжется с Arduino и отправит данные в ThingSpeak.

ESP8266 подключится к сети вашего маршрутизатора, которую вы предоставите в коде, и будет отправлять данные датчика онлайн. Эти данные на ThingSpeak будут показаны в форме графика, отображающего прошлые результаты, и к ним можно получить доступ из любого места в Интернете.

Шаг 5: Эскизы (скетчи) для Ардуино

Ниже вы можете скопировать код для Arduino IDE или скачать файлы .ino.

main_code.ino

testing_heart_sensor.ino

Скачать main_code.ino

Скачать testing_heart_sensor.ino

На этом всё. Хороших вам проектов.