Làm thế nào để đo nhịp tim bằng cảm biến nhịp tim?

Nhịp tim hoặc nhịp tim là thông số quan trọng nhất được đo trong lĩnh vực y học. Có hai cách để đo nhịp tim. Một là tự kiểm tra cổ tay bằng cách sử dụng ống nghe và đoán nhịp tim, phương pháp còn lại là sử dụng cảm biến nhịp tim. Cảm biến nhịp tim nhận một số số đọc của xung và gửi tín hiệu điện đến bộ vi điều khiển, những số đọc này sau đó được tính toán và tốc độ xung chính xác được hiển thị.

Làm thế nào một cảm biến nhịp tim đo nhịp tim?

Như chúng ta biết mình sẽ làm gì, vậy hãy bắt tay vào thực hiện dự án này.

Bước 1: Thu thập các thành phần

Lập danh sách các thành phần và nghiên cứu hoạt động của các thành phần đó là cách tiếp cận tốt nhất trước khi bắt đầu bất kỳ dự án nào. Sau đây là các thành phần sẽ được sử dụng trong dự án của chúng tôi:

Bước 2: Biết các thành phần được sử dụng

Như chúng tôi có danh sách các bộ máy mà chúng tôi sẽ sử dụng. Bây giờ chúng ta hãy xem các thành phần này hoạt động như thế nào.

Arduino Uno là một bảng vi điều khiển được sử dụng để điều khiển các mạch khác nhau. Nó sử dụng mã C cung cấp cho nó các hướng dẫn để thực hiện một tác vụ. Các sản phẩm thay thế khác của bảng vi điều khiển này hiện có trên thị trường là Arduino Nano, Node MCU, ESP32, v.v.

SEN-11574 là một cảm biến tốc độ xung cắm và chạy được tích hợp với Arduino. Nó có hai mặt. Ở một bên, một đèn LED được đặt để phát ra ánh sáng. Đèn led này nên được đặt trực tiếp trên đầu của một tĩnh mạch. Như chúng ta biết rằng thể tích máu trong tĩnh mạch lớn hơn khi tim bơm máu, vì vậy khi có nhiều máu hơn trong tĩnh mạch, nhiều ánh sáng sẽ được phản xạ đến cảm biến. Sự thay đổi ánh sáng mà cảm biến nhận được này được phân tích theo thời gian và đo nhịp tim. Ở phía bên kia của cảm biến, có một mạch có nhiệm vụ khuếch đại và loại bỏ nhiễu của tín hiệu nhận được.

Bước 3: Lắp ráp các thành phần

Như chúng ta biết rằng da của cơ thể con người, đôi khi ẩm hoặc nhờn. Điều này có thể dẫn đến đoản mạch của cảm biến cho phép đo sai. Tốt hơn là nên dán một lớp nhãn dán vinyl lên mặt LED của cảm biến để ngăn không cho nó ẩm trên da.
Sau khi thực hiện việc này, hãy lấy một miếng băng dính vectơ đen và dán nó vào mặt bên kia của cảm biến. Điều này sẽ ngăn ánh sáng từ môi trường xung quanh làm gián đoạn ánh sáng của các cảm biến.
Bây giờ, kết nối Vcc và chân nối đất của cảm biến với Arduino và chân tương tự của cảm biến với A0 của Arduino.

Tất cả các thiết bị hiện đã được thiết lập và sẵn sàng để sử dụng. Chúng ta sẽ đặt cảm biến trực tiếp trên tĩnh mạch, trên ngón tay hoặc tai để đo nhịp tim.

Bước 4: Bắt đầu với Arduino

Nếu bạn chưa làm việc trên Arduino IDE trước đây, đừng lo lắng vì quy trình ghi mã trên bảng vi điều khiển bằng Arduino IDE được đưa ra dưới đây.

Sau khi kết nối bảng Arduino với PC, hãy đi tới Bảng điều khiển> Phần cứng và Âm thanh> Thiết bị và Máy in để kiểm tra tên cổng mà Arduino được kết nối. Nó khác nhau trên các máy tính khác nhau.
Mở Arduino IDE và đặt bảng là Arduino / Genuino UNO.
Bây giờ đặt cổng mà bạn đã quan sát trước đó trong bảng điều khiển.
Tải xuống mã được cung cấp bên dưới và mở nó. Ghi mã trên bảng Vi điều khiển của bạn bằng cách nhấp vào Tải lên cái nút.

Bấm vào đây để tải mã.

Bước 5: Mã

Mã để đo tốc độ xung hơi dài và phức tạp. Một số phần của mã được giải thích dưới đây.

1. Khi bắt đầu, tất cả các chân sẽ được sử dụng đều được xác định. Tất cả các biến sẽ được sử dụng trong các hàm khác nhau và quy trình dịch vụ ngắt (ISR).

2. void setup () là một chức năng trong đó các Ghim được định nghĩa để sử dụng như INPUT hoặc OUTPUT. tốc độ truyền cũng được đặt trong chức năng này. Tốc độ truyền là tốc độ mà vi điều khiển giao tiếp với các thành phần khác. ISR cũng được gọi trong hàm này.

3. void loop ()là một hàm chạy liên tục trong một chu kỳ. Ở đây, nhịp tim được tìm thấy và nó quyết định thời điểm làm mờ led khi tìm thấy nhịp tim.

void loop () {serialOutput (); if (QS == true) {// Đã tìm thấy nhịp tim // Đã xác định được BPM và IBI // Bản thân được định lượng "QS" true khi arduino tìm thấy nhịp tim fadeRate = 255; // Tạo hiệu ứng mờ LED xảy ra // Đặt biến 'fadeRate' thành 255 để làm mờ LED với xung serialOutputWhenBeatHappens (); // Một Nhịp đã Xảy ra, Xuất ra chuỗi. QS = sai; // đặt lại cờ Tự định lượng cho lần sau} ledFadeToBeat (); // Làm cho Hiệu ứng mờ LED xảy ra trễ (20); // nghỉ ngơi một lát }

4. void serialOutput ()là một chức năng quyết định cách hiển thị đầu ra trên màn hình nối tiếp.

void serialOutput () {switch (outputType) {case PROCESSING_VISUALIZER: sendDataToSerial ('S', Signal); // chuyển đến ngắt hàm sendDataToSerial; case SERIAL_PLOTTER: // mở Arduino Serial Plotter để trực quan hóa những dữ liệu này Serial.print (BPM); Serial.print (","); Serial.print (IBI); Serial.print (","); Serial.println (Tín hiệu); phá vỡ; default: nghỉ; }}

5. ISR là một ngắt do phần cứng tạo ra và được gửi đến CPU để xử lý. khi ngắt được tạo ra, quá trình đang diễn ra sẽ dừng và ngắt được xử lý. sau khi ngắt được xử lý, quá trình trước đó sẽ tiếp tục.

void pauseSetup () {// KIỂM TRA TAB Timer_Interrupt_Notes ĐỂ BIẾT THÊM VỀ INTERRUPTS #ifndef ESP32 // Khởi tạo Timer2 để ném một ngắt sau mỗi 2mS. TCCR2A = 0x02; // TẮT PWM TRÊN CÁC PIN KỸ THUẬT SỐ 3 VÀ 11 VÀ ĐI VÀO CHẾ ĐỘ CTC TCCR2B = 0x06; // KHÔNG CẦN SO SÁNH, 256 PRESCALER OCR2A = 0X7C; // ĐẶT ĐẦU ĐẾM THÀNH 124 CHO TỶ LỆ MẪU 500Hz TIMSK2 = 0x02; // BẬT INTERRUPT TRÊN TRẬN ĐẤU GIỮA TIMER2 VÀ OCR2A sei (); // ĐẢM BẢO CÁC INTERRUPT TOÀN CẦU ĐƯỢC BẬT // Tạo semaphore để thông báo cho chúng tôi khi bộ định thời đã kích hoạt #else timerSemaphore = xSemaphoreCreateBinary (); // Sử dụng bộ đếm thời gian thứ nhất của 4 (đếm từ số 0). // Đặt bộ chia 80 cho bộ định mức (xem Sổ tay Tham khảo Kỹ thuật ESP32 để biết thêm // thông tin). timer = timerBegin (0, 80, true); // Đính kèm hàm onTimer vào bộ đếm thời gian của chúng ta. timerAttachInterrupt (hẹn giờ, & onTimer, true); // Đặt báo thức để gọi hàm onTimer mỗi giây (giá trị tính bằng micro giây). // Lặp lại cảnh báo (tham số thứ ba) timerAlarmWrite (timer, 2000, true); // Bắt đầu hẹn giờ báo thứcAlarmEnable (timer); #endif}

Các ứng dụng:

Bây giờ chúng ta đã biết cách đo Nhịp tim bằng cảm biến nhịp tim. Bây giờ chúng ta có thể sử dụng nó để thực hiện các dự án khác nhau, chẳng hạn như

Các dải sức khỏe.
Giám sát lo âu.
Theo dõi giấc ngủ.
Hệ thống giám sát / báo động bệnh nhân từ xa.
Bảng điều khiển trò chơi nâng cao