Nosivi zdravstveni sustav koji koristi IOT: 8 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

U ovom radu senzori su upakirani

nosivi kaput i mjeri korisnikovu temperaturu, EKG, položaj, krvni tlak i BPM i šalje ga putem poslužitelja ThingSpeak. Prikazuje grafički prikaz izmjerenih podataka. Transformaciju podataka izvodi glavni jezgreni kontroler Arduina. Kada su senzori mjere, Arduino će pokrenuti program, a također je ThingSpeak API ključ umetnut u program.

Korak 1: Ponovno se traže komponente

1. Arduino UNO

2. LM75 (osjetnik temperature)

3. AD8232 (EKG senzor)

4. HW01 (Pulsni senzor)

5. ESP8266 (Wi-Fi modul)

6. Binarne žice

7. USB kabel za otklanjanje pogrešaka

8. Litij -ionska baterija od 4 (9v)

9. Kišni kaput

10. Pamučna kutija (25X25 cm)

11. Pištolj za ljepilo sa 2 štapa.

Korak 2: Povezivanje LM75 i Arduina

LM75 uključuje I2C protokol s Arduinom. Dakle, temperatura se osjeti i ona će se pretvoriti u digitalne podatke pomoću ugrađenog 9 -bitnog delta sigma analogno -digitalnog pretvarača. Zbog točnosti LM75 koristi se za mjerenje temperature korisnika. Rezolucija senzora je 9 bita i ima 7 -bitnu slave adresu. pa se format podataka dva nadopunjuje s adresom slave. Radna frekvencija senzora LM75 je 400KHz. LM75 sadrži niskopropusni filter za povećanje pouzdanosti komunikacije u okruženju s bukom.

Arduino pin A4 i A5 uključuje dvožilnu komunikaciju sučeljem pa će biti spojen na SDA i SCL pin LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (analogni ulaz)

SDA ---- A4 (analogni ulaz)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Korak 3: Povezivanje između impulsnog modula i Arduina

U ovom se radu koristi pulsni senzor. Pulsni senzor je dobro osmišljen Plug and Play senzor putem kojeg korisnik može mjeriti puls uživo ili podatke o pulsu te ga može hraniti gdje god želi.

Priključite osjetnik impulsa na Arduino Uno ploču na sljedeći način: + na + 5V i - na GND S tO A0. Spojite LCD na Arduino Uno ploču na sljedeći način: VSS na +5V i VDD na GND i RS na 12 i RW na GND i E na D11 i D4 na D5 i D5 na D4 i D6 na D3 i D7 na D3 i A/VSS na +5V i K/VDD na GND. Spojite 10K potenciometar na LCD na sljedeći način: Podaci na v0 i VCC na +5V. Spojite LED na Arduino na sljedeći način: LED1 (CRVENO, trepćući pin) na D13 i LED2 (ZELENO, brzina blijeđenja) na D8.

PULSNI senzor ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Kada senzor dodirne kožu, LED dioda na senzoru trepće.

Korak 4: Povezivanje između EKG senzora i Arduina

EKG osjetnik AD8232 povezan je s Arduinom, a elektrode su postavljene na lijevu ruku, desnu ruku i desnu nogu. U ovom slučaju pogon desne noge djeluje kao povratna veza krugu. Postoje tri ulaza s elektroda koje mjere električnu aktivnost srca i bit će označene LED diodom. Za smanjenje šuma koristi se instrumentacijsko pojačalo (ČV: 2KHz), a koriste se dva visokopropusna filtra za smanjenje artefakata pokreta i potencijala pola ćelije elektrode. AD8232 je konfiguriran kao konfiguracija s tri elektrode.

PRIKLJUČAK: Elektroda lijeve ruke je spojena +IN pin AD8232, a elektroda desne ruke spojena je na -IN pin AD8232, a povratna informacija desne noge je spojena na RLDFB pin AD8232. Vodič za otkrivanje u ovom senzoru je izmjenični ili istosmjerni. Za to se koristi AC. LO-pin je spojen na analogni pin (11) Arduina, a LO+ pin je spojen na analogni pin (10) Arduina, a izlaz iz elektroda spojen je na A1 pin Arduina.

EKG osjetnik ------ Arduino

LO- ------ Analogni pin (11)

LO+ ------ Analogni pin (10)

Izlaz ------ A1

Elektrode postavljene na tijelo pacijenta detektiraju male promjene elektropotencijala na koži koje proizlaze iz depolarizacije srčanog mišića tijekom srčanog ritma za razliku od uobičajenog trostrukog EKG -a u kojem su elektrode postavljene na pacijentove udove i prsa. Pri mjerenju EKG signala interval PR i faza QR intervala i amplituda variraju u abnormalnim uvjetima. Nenormalnosti su definirane u Arduino programiranju.

Normalni parametri EKG -a Nenormalni parametri EKG -a

P val 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Ravni ili obrnuti T valovi Koronarna ishemija

QRS kompleks <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Povećan blok grane QRS Bundle

T val 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Povećan PR AV blok

QT interval 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Kratki QT intervalni hiperkalcemija

PR interval 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ Dugi PR, QRS širok, QT kratak Hiperkalemija

prikazuje abnormalnosti u EKG signalu koji će biti uključeni u Arduino kodiranje, a kada se pojave abnormalnosti bit će poslani kao poruka upozorenja na određene brojeve mobilnih uređaja. Imamo zasebnu datoteku knjižnice koja je uključena u program

Korak 5: Povezivanje Wi-Fi modula i Arduina

ESP8266 Wi-Fi modul je jeftin samostalni bežični primopredajnik koji se može koristiti za razvoj IoT-a u krajnjim točkama. ESP8266 Wi-Fi modul omogućuje internetsko povezivanje s ugrađenim aplikacijama. Koristi TCP/UDP komunikacijski protokol za povezivanje sa poslužiteljem/klijentom. Za komunikaciju s ESP8266 Wi-Fi modulom, mikrokontroler mora koristiti skup AT naredbi. Mikrokontroler komunicira s ESP8266-01 Wi-Fi modulom pomoću UART-a koji ima specificiranu brzinu prijenosa (zadano 115200).

BILJEŠKE:

1. ESP8266 Wi-Fi modul može se programirati pomoću Arduino IDE-a, a da biste to učinili, morate unijeti nekoliko promjena u Arduino IDE. Prvo idite na Datoteka -> Postavke u Arduino IDE -u i u odjeljku Dodatni URL -ovi upravitelja ploča. Sada idite na Alati -> Ploča -> Upravitelj ploča i potražite ESP8266 u polju za pretraživanje. Odaberite ESP8266 od strane zajednice ESP8266 i kliknite Instaliraj.

2.. Modul ESP8266 radi na 3.3V napajanju i sve veće od toga, poput 5V na primjer, ubit će SoC. Dakle, VCC pin i CH_PD pin ESP8266 ESP-01 modula spojeni su na napajanje od 3.3V.

3. Wi-Fi modul ima dva načina rada: Način programiranja i Normalni način rada. U načinu programiranja možete prenijeti program ili firmver na modul ESP8266, a u normalnom načinu rada učitani program ili firmver će se normalno izvoditi.

4. Da biste omogućili način programiranja, pin GPIO0 mora biti spojen na GND. U dijagramu kruga spojili smo SPDT sklopku na pin GPIO0. Prebacivanjem ručice SPDT -a, ESP8266 će se prebaciti iz načina programiranja (GPIO0 je spojen na GND) i normalnog načina (GPIO0 djeluje kao GPIO pin). Također, RST (Reset) će imati važnu ulogu u omogućavanju načina programiranja. RST pin je aktivni LOW pin i stoga je spojen na GND pritiskom na gumb. Dakle, kad god se pritisne gumb, modul ESP8266 će se resetirati.

Priključak:

RX i TX pinovi modula ESP8266 povezani su s RX i TX pinovima na Arduino ploči. Budući da ESP8266 SoC ne može tolerirati 5V, RX pin Arduina spojen je preko pretvarača razine koji se sastoji od 1KΩ i 2.2KΩ otpornika.

Wi-Fi modul ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (normalno otvoren)

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

TX ---------------- TX od Arduina

RX ----------------- RX Arduina (kroz pretvarač razine)

Nakon povezivanja i konfiguriranja:

ESP8266 u načinu programiranja (GPIO0 je spojen na GND), povežite Arduino sa sustavom. Nakon što se modul ESP8266 uključi, pritisnite gumb RST i otvorite Arduino IDE. U opcijama ploče (Alati -> ploča) odaberite ploču “Generic ESP8266”. Odaberite odgovarajući broj porta u IDE -u. Sada otvorite Blink Sketch i promijenite LED pin na 2. Ovdje 2 znači GPIO2 pin ESP8266 modula. Prije nego što pritisnete upload, provjerite je li GPIO0 prvo spojen na GND, a zatim pritisnite gumb RST. Pritisnite gumb za prijenos i kodiranje će potrajati neko vrijeme. Napredak možete vidjeti na dnu IDE -a. Nakon što se program uspješno učita, možete ukloniti GPIO0 iz GND -a. LED dioda spojena na GPIO2 će treperiti.

Korak 6: Program

Program je za povezivanje LM75, pulsnog modula, EKG senzora i Wi-Fi modula s Arduinom

Korak 7: Postavljanje poslužitelja ThingSpeak

ThingSpeak je aplikacijska platforma za. internet stvari. To je otvorena platforma s MATLAB analitikom. ThingSpeak vam omogućuje da napravite aplikaciju oko podataka koje prikupljaju senzori. Značajke ThingSpeaka uključuju: prikupljanje podataka u stvarnom vremenu, obradu podataka, vizualizacije, aplikacije i dodatke

U srcu ThingSpeaka je ThingSpeak kanal. Za pohranu podataka koristi se kanal. Svaki kanal uključuje 8 polja za bilo koju vrstu podataka, 3 polja lokacije i 1 polje statusa. Nakon što imate ThingSpeak kanal, možete objaviti podatke na kanalu, neka ThingSpeak obradi podatke, a zatim vaša aplikacija dohvati podatke.

KORACI:

1. Napravite račun u ThingSpeak -u.

2. Napravite novi kanal i dajte mu ime.

3. I stvorite 3 podnesena dokumenta i navedite njegovo ime za svaku podnesenu datoteku.

4. Zabilježite ID kanala ThingSpeak -a.

5. Zabilježite API ključ.

6. I spomenite to u Programu za prosljeđivanje podataka iz ESP8266.

7. Sada se dobivaju vizualizirani podaci.

Korak 8: Postavljanje zaključaka (hardver)

Hardverska postavka našeg projekta Sadrži sve hardverske komponente projekta te će biti upakirana i umetnuta u nosivi kaput za ugodnu udobnost pacijenata. Kaput sa senzorima izrađujemo mi i korisnicima omogućuje mjerenje bez grešaka. Biološki podaci korisnika, Podaci se pohranjuju na poslužitelju ThingSpeak radi dugotrajne analize i praćenja. To je ono što je projekt uključio u zdravstveni sustav

POSTAVITI:

1. Stavite krugove u pamučnu kutiju.

2. Pomoću pištolja za ljepilo pričvrstite ga na kutiju.

3. Priključite bateriju na VIN Arduina na pozitivni terminal baterije i GND Arduina na negativni terminal baterije

4. Zatim pričvrstite kutiju s unutarnje strane premaza pištoljem za ljepilo.

Nakon što se uspostavi kodiranje bez grešaka, program se izvršava i čovjek će biti spreman vidjeti Senor izlaz na platformi poput Arduino izlaznog zaslona, a kasnije se informacije prenose u ThingSpeak Cloud putem weba i bit ćemo spremni to vizualizirati u svijetu platforma. Web sučelje može se razviti za implementaciju više funkcionalnosti u vizualizaciji, upravljanju i analizi podataka kako bi se korisniku omogućilo bolje sučelje i iskustvo. Korištenjem postavki predloženog rada, liječnik može pregledati stanje pacijenta 24*7 i o svim naglim promjenama u statusu pacijenta obavijestiti će liječnika ili medicinsko osoblje putem obavijesti o zdravici. Štoviše, budući da su informacije dostupne na poslužitelju Thingspeak, pacijentovo se stanje može daljinski provjeriti s bilo kojeg mjesta na planeti. Osim što jednostavno vidimo prethodne podatke o pacijentu, te podatke možemo upotrijebiti za brzo razumijevanje i liječenje pacijentovog zdravlja od strane odgovarajućih stručnjaka.