Bärbart hälsovårdssystem med IOT: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

I det föreliggande arbetet är sensorerna inslagna

den bärbara kappan och den mäter användarens temperatur, EKG, position, blodtryck och BPM och skickar den via ThingSpeak -servern. Den visar en grafisk representation av de uppmätta data. Datatransformationen utförs av Arduinos huvudkärna. När sensorerna mäter kommer Arduino att köra programmet och även ThingSpeak API -nyckel sätts in i programmet.

Steg 1: Komponenter rekvirerade

1. Arduino UNO

2. LM75 (temperaturgivare)

3. AD8232 (EKG -sensor)

4. HW01 (pulssensor)

5. ESP8266 (Wi-Fi-modul)

6. Binära trådar

7. USB -kabel för felsökning

8. Litiumjonbatteri med 4 (9v)

9. Regnrock

10. Bomullslåda (25X25cm)

11. Limpistol med 2 pinnar.

Steg 2: Anslutning LM75 och Arduino

LM75 involverar i I2C -protokoll med Arduino. Så temperaturen är sinnen och den kommer att konverteras till digital data med hjälp av den inbyggda 9 bitars delta sigma Analog till digital omvandlare. På grund av LM75 noggrannhet används den för att mäta temperaturen hos användaren. Sensorns upplösning är 9 bitar och den har 7 -bitars slavadress. så är dataformatet två komplement med slavadress. Driftfrekvensen för LM75 -sensorn är 400KHz. LM75 innehåller lågpassfilter för att öka kommunikationssäkerheten i bullermiljö.

Arduino -stiftet A4 och A5 innefattar kommunikation med två trådar, så det kommer att anslutas till SDA- och SCL -stift på LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analog IN)

SDA ---- A4 (analog IN)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Steg 3: Anslutning mellan pulsmodul och Arduino

I detta arbete används pulssensorn. Pulssensor är en väldesignad Plug and Play -sensor genom vilken användaren kan ta levande puls- eller pulsdata och mata den var den vill.

Anslut pulssensorn till Arduino Uno Board enligt följande: + till + 5V och - till GND S tO A0. Anslut LCD till Arduino Uno Board enligt följande: VSS till +5V och VDD till GND och RS till 12 och RW till GND och E till D11 och D4 till D5 och D5 till D4 och D6 till D3 och D7 till D2 och A/VSS till +5V och K/VDD till GND. Anslut 10K Potentiometer till LCD enligt följande: Data till v0 och VCC till +5V. Anslut LED till Arduino enligt följande: LED1 (RÖD, blinkande stift) till D13 och LED2 (GRÖN, blekningshastighet) till D8.

PULSSENSOR ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

När sensorn rör vid huden blinkar lysdioden på sensorn.

Steg 4: Anslutning mellan EKG -sensor och Arduino

AD8232 EKG -sensorn är ansluten till Arduino och elektroderna är placerade vid vänster arm, höger arm och höger ben. I detta fungerar den högra benen som återkoppling till kretsen. Det finns tre ingångar från elektroderna det mäter hjärtats elektriska aktivitet och det indikeras med LED. För att minska bruset används instrumentationsförstärkaren (BW: 2KHz) och två högpassfilter används för att minska rörelseartefakter och elektrodhalvcellspotential. AD8232 är konfigurerad som tre elektrodkonfigurationer.

ANSLUTNING: Vänsterarmselektroden är ansluten +IN -stift på AD8232 och högerarmselektrod är ansluten till -IN -stift på AD8232 och återkoppling av höger ben är ansluten till RLDFB -stift på AD8232. Ledningsavkänning i denna sensor är AC eller DC. För detta används AC. LO-stift är anslutet till det analoga stiftet (11) på Arduino och LO+ -stiften är anslutet till det analoga stiftet (10) på Arduino och utgången från elektroderna är ansluten till A1-stiftet på Arduino.

EKG-sensor ------ Arduino

LO- ------ Analog stift (11)

LO+ ------ Analog stift (10)

Utgång ------ A1

Elektroderna placerade vid patientkroppen detekterar de små förändringar av elektropotentialen på huden som uppstår genom att hjärtmuskeln depolariseras vid räckviddshjärtslag till skillnad från ett konventionellt tredubblat EKG där tendenser placeras på patientens lemmar och bröst. Vid mätning av EKG -signalen varieras PR -intervallet och QR -intervallets fas och amplitudvaraktighet under onormala förhållanden. Avvikelserna definieras i Arduino -programmeringen.

Normala EKG -parametrar Onormala EKG -parametrar

P Wave 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Flat eller inverterad T-vågor Koronar ischemi

QRS-komplex <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Ökat grenblock för QRS-paket

T Wave 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Ökat PR AV-block

QT-intervall 0.36-0.44 --------------------------------------------- --------------- Kort QT-intervall Hypercalcemia

PR-intervall 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Lång PR, QRS bred, QT kort Hyperkalemi

visar avvikelser i EKG -signalen som är Det kommer att ingå i Arduino -kodningen och när avvikelserna uppstår kommer det att skickas som ett varningsmeddelande till de specifika mobilnumren. Vi har en separat biblioteksfil som ingår i programmet

Steg 5: Gränssnitt Wi-Fi-modul och Arduino

ESP8266 Wi-Fi-modul är en fristående trådlös transceiver som kan användas för slutpunkts IoT-utveckling. ESP8266 Wi-Fi-modul möjliggör internetanslutning till inbäddade applikationer. Den använder TCP/UDP -kommunikationsprotokoll för att ansluta till server/klient. För att kommunicera med ESP8266 Wi-Fi-modul måste mikrokontroller använda uppsättning AT-kommandon. Mikrokontroller kommunicerar med ESP8266-01 Wi-Fi-modul med UART med specificerad överföringshastighet (standard 115200).

ANMÄRKNINGAR:

1. ESP8266 Wi-Fi-modul kan programmeras med Arduino IDE och för att göra det måste du göra några ändringar av Arduino IDE. Gå först till Arkiv -> Inställningar i Arduino IDE och i avsnittet Ytterligare styrelser för webbadresser. Gå nu till Verktyg -> Board -> Boards Manager och sök efter ESP8266 i sökfältet. Välj gruppen ESP8266 av ESP8266 och klicka på Installera.

2.. ESP8266 -modulen fungerar på 3,3V nätaggregat och allt större än så, till exempel 5V, kommer att döda SoC. Så, VCC-stiftet och CH_PD-stiftet på ESP8266 ESP-01-modulen är anslutna till en 3.3V-matning.

3. Wi-Fi-modulen har två driftslägen: programmeringsläge och normalt läge. I programmeringsläge kan du ladda upp programmet eller den fasta programvaran till ESP8266 -modulen och i normalt läge kommer det överförda programmet eller den fasta programvaran att köras normalt.

4. För att aktivera programmeringsläget måste GPIO0 -stiftet vara anslutet till GND. I kretsschemat har vi anslutit en SPDT -omkopplare till GPIO0 -stiftet. Genom att växla spaken på SPDT växlar ESP8266 mellan programmeringsläge (GPIO0 är anslutet till GND) och normalt läge (GPIO0 fungerar som en GPIO -pin). RST (Reset) kommer också att spela en viktig roll för att aktivera programmeringsläge. RST -stiftet är en aktiv LÅG -stift och är därför ansluten till GND via en tryckknapp. Så när knappen trycks in kommer ESP8266 -modulen att återställas.

Förbindelse:

RX- och TX -stiften på ESP8266 -modulen är anslutna till RX- och TX -stiften på Arduino -kortet. Eftersom ESP8266 SoC inte tål 5V är RX -stiftet på Arduino anslutet via en nivåomvandlare som består av en 1KΩ och en 2.2KΩ motstånd.

Wi-Fi-modul ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (normalt öppet)

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

TX ---------------- TX från Arduino

RX ----------------- RX för Arduino (genomgångsnivåomvandlare)

Efter anslutning och konfigurering:

ESP8266 i programmeringsläge (GPIO0 är ansluten till GND), anslut Arduino till systemet. När ESP8266 -modulen är påslagen trycker du på RST -knappen och öppnar Arduino IDE. I Board -alternativen (Verktyg -> Board), välj "Generic ESP8266" Board. Välj lämpligt portnummer i IDE. Öppna nu Blink Sketch och ändra LED -stiftet till 2. Här betyder 2 GPIO2 -stift på ESP8266 -modulen. Kontrollera att GPIO0 är ansluten till GND innan du trycker på uppladdningen och tryck sedan på RST -knappen. Tryck på uppladdningsknappen så tar koden ett tag att kompilera och ladda upp. Du kan se utvecklingen längst ner i IDE. När programmet har laddats upp kan du ta bort GPIO0 från GND. Lysdioden som är ansluten till GPIO2 blinkar.

Steg 6: Programmera

Programmet är för gränssnitt LM75, Pulsmodul, EKG-sensor och Wi-Fi-modul till Arduino

Steg 7: ThingSpeak Server Setup

ThingSpeak är en applikationsplattform för. sakernas internet. Det är en öppen plattform med MATLAB -analys. ThingSpeak låter dig bygga en applikation kring data som samlas in av sensorer. Funktioner i ThingSpeak inkluderar: datainsamling i realtid, databehandling, visualiseringar, appar och plugins

I hjärtat av ThingSpeak finns en ThingSpeak -kanal. En kanal används för att lagra data. Varje kanal innehåller 8 fält för alla typer av data, 3 platsfält och 1 statusfält. När du har en ThingSpeak -kanal kan du publicera data till kanalen, låta ThingSpeak behandla data och sedan låta din applikation hämta data.

STEG:

1. Skapa ett konto i ThingSpeak.

2. Skapa ny kanal och ge den namnet.

3. Och skapa 3 arkiverade och specificerade dess namn för varje arkiverat.

4. Notera kanal -ID för ThingSpeak.

5. Notera API -nyckeln.

6. Och nämna det i Program för att skicka data från ESP8266.

7. Nu visualiseras data.

Steg 8: Slutsättning (hårdvara)

Hårdvaruinstallationen av vårt projekt Den innehåller alla hårdvarukomponenter i projektet och den kommer att packas och sättas i en bärbar kappa för patienter som är bekväma. Pälsen med sensorer är gjord av oss och den ger användare felfri mätning. Användarens biologiska data, informationen lagras på ThingSpeak -servern för långsiktig analys och övervakning. Det är vad projektet involverade i sjukvården

UPPSTART:

1. Placera kretsarna inuti bomullslådan.

2. Användning av limpistol gör det fixerbart på lådan.

3. Anslut batteriet till VIN på Arduino till batteriets positiva terminal och GNU till Arduino till batteriets negativa terminal

4. Fäst sedan lådan på insidan av kappan med limpistol.

När den felfria kodningen är etablerad körs programmet och man kommer att se Senor -utmatningen på en plattform som Arduino -utdataskärm och senare överförs informationen till ThingSpeak Cloud via webben och att vi är redo att visualisera den på världen plattform. Webbgränssnittet kan utvecklas för att implementera mer funktionalitet i datavisualisering, hantering och analys för att ge bättre gränssnitt och upplevelse för användaren. Genom att använda konfigurationen av det föreslagna arbetet kan doktorn screena patientens tillstånd 24*7 och eventuella plötsliga förändringar i patientens status meddelas doktorn eller den paramedicinska personalen genom en skålmeddelande. Eftersom informationen är tillgänglig på Thingspeak -servern kan patientens tillstånd fjärrkontrolleras var som helst på planeten. Bortsett från att vi helt enkelt ser den genomgripande informationen om en patient kan vi använda denna information för snabb förståelse och för att bota patientens hälsa av respektive experter.