Sistem portabil de îngrijire a sănătății folosind IOT: 8 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

În lucrarea de față, senzorii sunt înfășurați în

haina purtabilă și măsoară temperatura utilizatorului, ECG, poziția, tensiunea arterială și BPM și o trimite prin serverul ThingSpeak. Afișează o reprezentare grafică a datelor măsurate. Transformarea datelor este realizată de controlerul principal principal al Arduino. Atunci când senzorii sunt măsuri, Arduino va rula programul și, de asemenea, cheia API ThingSpeak este introdusă în program.

Pasul 1: Componente necesare

1. Arduino UNO

2. LM75 (senzor de temperatură)

3. AD8232 (senzor ECG)

4. HW01 (senzor de impuls)

5. ESP8266 (modul Wi-Fi)

6. Firele binare

7. Cablu USB pentru depanare

8. Acumulator litiu-ion de 4 (9v)

9. Haina de ploaie

10. Cutie de bumbac (25X25cm)

11. Lipiți pistolul cu 2 bețe.

Pasul 2: Conectarea LM75 și Arduino

LM75 implică protocolul I2C cu Arduino. Deci, temperatura este simțită și se va converti în date digitale utilizând convertorul analogic digital digital inta de 9 biți. Datorită preciziei LM75 este utilizată pentru a măsura temperatura utilizatorului. Rezoluția senzorului este de 9 biți și are o adresă slave de 7 biți. deci, formatul de date este complementul doi cu adresa slave. Frecvența de funcționare a senzorului LM75 este de 400KHz. LM75 conține filtru low-pass pentru a crește fiabilitatea comunicării în mediul de zgomot.

Pinul Arduino A4 și A5 implică o comunicație interfață cu două fire, astfel încât va fi conectat la pinul SDA și SCL al LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (IN analogic)

SDA ---- A4 (analogic IN)

VCC ---- 3,3V

GND ---- GND

Pasul 3: Conexiune între modulul de impulsuri și Arduino

În această lucrare este utilizat senzorul de impuls. Senzorul de impuls este un senzor Plug and Play bine conceput, prin intermediul căruia utilizatorul poate prelua date despre ritmul cardiac sau puls și le poate alimenta oriunde dorește.

Conectați senzorul de impuls la placa Arduino Uno după cum urmează: + la + 5V și - la GND S tO A0. Conectați LCD la placa Arduino Uno după cum urmează: VSS la + 5V și VDD la GND și RS la 12 și RW la GND și E la D11 și D4 la D5 și D5 la D4 și D6 la D3 și D7 la D2 și A / VSS la + 5V și K / VDD la GND. Conectați 10K potențiometru la LCD după cum urmează: Date la v0 și VCC la + 5V. Conectați LED-ul la Arduino după cum urmează: LED1 (RED, pin intermitent) la D13 și LED2 (VERDE, rata de estompare) la D8.

Senzor PULSE ------ Arduino

VSS ------ + 5V

GND ------ GND

S ----- A0

Când senzorul atinge pielea, LED-ul senzorului clipește.

Pasul 4: Conexiune între senzorul ECG și Arduino

Senzorul EC8 AD8232 este interfațat cu Arduino, iar electrozii sunt așezați la brațul stâng, brațul drept și piciorul drept. În această direcție, piciorul drept acționează ca un feedback la circuit. Există trei intrări de la electrozi care măsoară activitatea electrică a inimii și va fi indicat de LED. Pentru a reduce zgomotul, se folosește amplificatorul de instrumentație (BW: 2KHz) și se utilizează două filtre de trecere înaltă pentru a reduce artefactele de mișcare și potențialul de jumătate de celulă al electrodului. AD8232 este configurat ca o configurație cu trei electrozi.

CONEXIUNE: Electrodul brațului stâng este conectat + pinul IN al AD8232, iar electrodul brațului drept este conectat la-pinul AD8232 și feedback-ul piciorului drept este conectat la pinul RLDFB al AD8232. Detectarea cablurilor în acest senzor este alternativă sau continuă. Pentru aceasta se folosește AC. PIN-ul LO este conectat la pinul analogic (11) al Arduino, iar pinul LO + este conectat la pinul analogic (10) al Arduino, iar ieșirea din electrozi este conectată la pinul A1 al Arduino.

Senzor ECG ------ Arduino

LO- ------ Pin analogic (11)

LO + ------ Pin analogic (10)

Ieșire ------ A1

Electrozii așezați la corpul pacientului detectează micile modificări ale potențialului de electro pe piele care apar din depolarizarea mușchiului inimii în timpul bătăilor inimii, spre deosebire de un ECG triplat convențional, în care electrozii tind pe pacienți sunt membrele și pieptul. La măsurarea semnalului ECG, intervalul PR și intervalul de fază QR și durata amplitudinii variază în condiții anormale. Anomaliile sunt definite în programarea Arduino.

Parametri ECG normali Parametri ECG anormali

Val P 0.06-0.11 <0.25 ------------------------------------------- --------- Undele T plate sau inversate Ischemia coronariană

Complex QRS <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Creșterea blocului de sucursale QRS Bundle

Unda T 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Creșterea blocului PR AV

Interval QT 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Interval QT scurt Hipercalcemie

PR Interval 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ PR lung, QRS larg, QT scurt Hiperpotasemie

afișează anomaliile în semnalul ECG care este. Acesta va fi inclus în codificarea Arduino și atunci când apar anomaliile, acesta va fi trimis ca mesaj de alertă la numerele de telefon speciale. Avem un fișier de bibliotecă separat, care este inclus în Program

Pasul 5: interfațarea modulului Wi-Fi și Arduino

Modulul ESP8266 Wi-Fi este un transceiver wireless independent cu cost redus, care poate fi utilizat pentru dezvoltări IoT end-point. Modulul ESP8266 Wi-Fi permite conectivitatea la internet la aplicații încorporate. Folosește protocolul de comunicație TCP / UDP pentru a se conecta la server / client. Pentru a comunica cu modulul Wi-Fi ESP8266, microcontrolerul trebuie să utilizeze un set de comenzi AT. Microcontrolerul comunică cu modulul Wi-Fi ESP8266-01 utilizând UART având o rată Baud specificată (implicit 115200).

NOTE:

1. Modulul ESP8266 Wi-Fi poate fi programat folosind Arduino IDE și pentru a face acest lucru trebuie să faceți câteva modificări la Arduino IDE. Mai întâi, accesați Fișier -> Preferințe în ID-ul Arduino și în secțiunea Adrese URL a Managerului de plăci suplimentare. Acum, accesați Instrumente -> Placă -> Manager placi și căutați ESP8266 în câmpul de căutare. Selectați Comunitatea ESP8266 de către ESP8266 și faceți clic pe Instalare.

2.. Modulul ESP8266 funcționează pe o sursă de alimentare de 3.3V și orice altceva mai mare decât acesta, cum ar fi 5V, de exemplu, va ucide SoC. Deci, pinul VCC și pinul CH_PD al modulului ESP8266 ESP-01 sunt conectate la o sursă de 3.3V.

3. Modulul Wi-Fi are două moduri de funcționare: Mod de programare și Mod normal. În modul de programare, puteți încărca programul sau firmware-ul pe modulul ESP8266 și în modul normal, programul sau firmware-ul încărcat va rula normal.

4. Pentru a activa modul de programare, pinul GPIO0 trebuie conectat la GND. În schema circuitului, am conectat un comutator SPDT la pinul GPIO0. Comutarea pârghiei SPDT va comuta ESP8266 între modul de programare (GPIO0 este conectat la GND) și modul normal (GPIO0 acționează ca un pin GPIO). De asemenea, RST (Resetare) va juca un rol important în activarea modului de programare. Pinul RST este un pin LOW activ și, prin urmare, este conectat la GND printr-un buton. Deci, ori de câte ori este apăsat butonul, modulul ESP8266 se va reseta.

Conexiune:

Pinii RX și TX ai modulului ESP8266 sunt conectați la pinii RX și TX de pe placa Arduino. Deoarece ESP8266 SoC nu poate tolera 5V, pinul RX al Arduino este conectat printr-un convertor de nivel format dintr-un rezistor de 1KΩ și un rezistor de 2,2KΩ.

Modul Wi-Fi ------ Arduino

VCC ---------------- 3.3V

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

CH_PD ---------------- 3.3V

RST ---------------- GND (normal deschis)

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

TX ---------------- TX de Arduino

RX ----------------- RX al Arduino (Prin convertor de nivel)

După conectare și configurare:

ESP8266 în modul de programare (GPIO0 este conectat la GND), conectați Arduino la sistem. Odată ce modulul ESP8266 este pornit, apăsați butonul RST și deschideți Arduino IDE. În opțiunile Board (Instrumente -> Board), selectați placa „Generic ESP8266”. Selectați numărul portului corespunzător în IDE. Acum, deschideți Blink Sketch și schimbați pinul LED la 2. Aici, 2 înseamnă pinul GPIO2 al modulului ESP8266. Înainte de a efectua încărcarea, asigurați-vă că GPIO0 este conectat mai întâi la GND și apoi apăsați butonul RST. Apăsați butonul de încărcare și codul va dura ceva timp pentru a compila și încărca. Puteți vedea progresul în partea de jos a IDE. Odată ce programul este încărcat cu succes, puteți elimina GPIO0 din GND. LED-ul conectat la GPIO2 va clipi.

Pasul 6: Program

Programul este pentru interfața LM75, modulul Pulse, senzorul ECG și modulul Wi-Fi la Arduino

Pasul 7: Configurarea serverului ThingSpeak

ThingSpeak este o platformă de aplicații pentru. Internetul obiectelor. Este o platformă deschisă cu analize MATLAB. ThingSpeak vă permite să creați o aplicație în jurul datelor colectate de senzori. Caracteristicile ThingSpeak includ: colectarea datelor în timp real, procesarea datelor, vizualizări, aplicații și pluginuri

În centrul ThingSpeak se află un canal ThingSpeak. Un canal este utilizat pentru a stoca datele. Fiecare canal include 8 câmpuri pentru orice tip de date, 3 câmpuri de locație și 1 câmp de stare. Odată ce aveți un canal ThingSpeak, puteți publica date pe canal, puteți cere ThingSpeak să proceseze datele, apoi să solicitați aplicației dvs. să preia datele.

PAȘI:

1. Creați un cont în ThingSpeak.

2. Creați un canal nou și l-ați numit.

3. Și creați 3 fișiere și specificați numele acesteia pentru fiecare fișier.

4. Rețineți ID-ul canalului ThingSpeak.

5. Rețineți cheia API.

6. Și menționați-l în Program pentru a transmite datele de la ESP8266.

7. Acum se obțin date de vizualizare.

Pasul 8: Configurarea concluziilor (Hardware)

Configurarea hardware a proiectului nostru Conține toate componentele hardware ale proiectului și va fi ambalată și introdusă într-un strat portabil pentru pacienții confortabili. Învelișul cu senzori este realizat de noi și oferă măsurători fără erori utilizatorilor. Datele biologice ale utilizatorului, Informațiile sunt stocate în serverul ThingSpeak pentru analize și monitorizare pe termen lung. Este ceea ce implică proiectul în sistemul de sănătate

ÎNFIINȚAT:

1. Așezați circuitele în interiorul cutiei de bumbac.

2. Utilizarea pistolului de lipici îl face fixabil la cutie.

3. Conectați bateria la VIN-ul Arduino la terminalul pozitiv al bateriei și GND-ul Arduino la terminalul negativ al bateriei

4. Apoi fixați cutia în interiorul stratului cu ajutorul pistolului de lipit.

Odată ce codul fără erori este stabilit, atunci programul este executat și cineva va fi gata să vadă ieșirea Senor pe o platformă precum afișarea de ieșire Arduino și ulterior informațiile sunt transferate în ThingSpeak Cloud prin web și că vom fi gata să o vizualizăm pe lume platformă. Interfața web poate fi dezvoltată pentru implementarea mai multor funcționalități în vizualizarea, gestionarea și analiza datelor pentru a oferi utilizatorului o interfață și o experiență mai bune. Utilizând configurarea lucrării propuse, medicul poate examina starea pacientului 24 * 7 și orice schimbări bruște ale stării pacientului sunt notificate medicului sau personalului paramedical printr-o notificare de toast. Mai mult decât atât, deoarece informațiile sunt accesibile în serverul Thingspeak, starea pacientului poate fi verificată de la distanță din orice loc de pe planetă. În afară de a vedea pur și simplu informațiile permeabile ale unui pacient, putem utiliza aceste informații pentru o înțelegere rapidă și pentru a vindeca sănătatea pacientului de către experții respectivi.