ضربات قلب اردوينو مع شاشة وصوت ECG: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

مرحبا شباب! آمل أن تكون قد استمتعت بالفعل بـ "Arduino LIXIE Clock" الخاص بي ، وأنت مستعد لواحدة جديدة ، وكالعادة قمت بعمل هذا البرنامج التعليمي لإرشادك خطوة بخطوة أثناء القيام بهذا النوع من المشاريع الإلكترونية المدهشة للغاية منخفضة التكلفة وهي "Arduino" جهاز نبض القلب ".

أثناء إعداد هذا المشروع ، حاولنا التأكد من أن هذه التعليمات ستكون أفضل دليل لك من أجل مساعدتك إذا كنت ترغب في عمل مخطط كهربية القلب الخاص بك ، لذلك نأمل أن تحتوي هذه التعليمات على المستندات المطلوبة.

يعد هذا المشروع مفيدًا جدًا بشكل خاص بعد الحصول على PCB المخصص الذي طلبناه من JLCPCB لتحسين مظهر أجهزتنا الإلكترونية ، وهناك أيضًا ما يكفي من المستندات والرموز في هذا الدليل للسماح لك بإنشاء شاشة Arduino Heart الخاصة بك بسهولة. لقد أنجزنا هذا المشروع في 3 أيام فقط ، يومين فقط للحصول على جميع الأجزاء المطلوبة والانتهاء من تصنيع الأجهزة والتجميع ، ثم قمنا بإعداد الكود ليناسب مشروعنا وبدء الاختبار والتعديل.

ما سوف تتعلمه من هذه التعليمات:

1. اختيار الأجهزة المناسبة لمشروعك اعتمادًا على وظائفه.
2. فهم تقنية مستشعر نبض القلب.
3. قم بإعداد مخطط الدائرة لتوصيل جميع المكونات المختارة.
4. تجميع كافة اجزاء المشروع (صندوق الجهاز والتجميع الالكتروني)..
5. ابدأ تشغيل جهاز نبض القلب الخاص بك.

الخطوة 1: كيف يعمل مستشعر نبض القلب

كما هو محدد في ويكيبيديا "تخطيط القلب الكهربائي هو عملية إنتاج مخطط كهربائي للقلب (ECG أو EKG [a]) ، وهو تسجيل - رسم بياني للجهد مقابل الوقت - للنشاط الكهربائي للقلب [4] باستخدام أقطاب كهربائية موضوعة على الجلد. تكتشف الأقطاب الكهربائية التغيرات الكهربائية الصغيرة التي تنتج عن إزالة استقطاب عضلة القلب تليها عودة الاستقطاب خلال كل دورة قلبية (نبضات القلب) ".

في حالتنا ، نحن لا نستخدم الأقطاب الكهربائية ولكن مستشعر الأشعة تحت الحمراء ، مستشعر نبض القلب هو مستشعر طبي حيوي

يعني أنه يستخدم بعض المتغيرات البيولوجية والفسيولوجية للإشارة إلى حالة الجسم.

عند الحديث عن المتغيرات ، يحتوي المستشعر الخاص بنا على خرج تناظري يتراوح من 0 فولت إلى 5 فولت ويشير هذا الناتج إلى مقدار تدفق الدم / الضغط الذي سيضخه القلب ، ولكن كيف يقيس هذا المستشعر تغيرات تدفق الدم هذه!

يستخدم المستشعر إشارة الأشعة تحت الحمراء من الصمام الثنائي IR المسقط على جلدك. يوجد تحت جلدك شعيرات دموية تحمل الدم. في كل مرة يضخ فيها قلبك زيادة طفيفة في تدفق الدم / ضغطه. يؤدي هذا إلى تضخم الشعيرات الدموية قليلاً ، وبعد ذلك فقط تعكس هذه الشعيرات الدموية المملوءة قليلاً المزيد من الأشعة تحت الحمراء. يستشعر جهاز Infra-detector الموجود بالجهاز مستويات الأشعة تحت الحمراء المنعكسة المختلفة ويقوم بتضخيم الإشارة المقاسة وتحويلها إلى إشارة جهد قابلة للتفسير يمكن إرسالها إلى أي متحكم مثل Arduino MCU.

الخطوة 2: CAD وأجزاء الأجهزة

بدءًا من أجزاء الصندوق المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، قمت بتصميم التصميم أعلاه باستخدام برنامج Solidworks ويمكنك الحصول على ملفات STL من رابط التنزيل ، ويوصى بهذا التصميم بنسبة 100٪ لمساعدتك في صنع جهازك لأنه يناسب الموضع الدقيق للمستشعر و شاشة OLED.

بعد إعداد التصميم ، قمت بتصنيع أجزائي جيدًا وجاهزة للعمل. وكما ترى في الصورة الأخيرة ، قمنا بإعداد موضع موصل الطاقة على جانب الصندوق.

الخطوة 3: مخطط الدائرة

بالانتقال إلى الإلكترونيات ، قمت بإنشاء مخطط الدائرة هذا الذي يتضمن جميع الأجزاء الضرورية المطلوبة لهذا المشروع ، أقوم بتوصيل مستشعر نبض القلب بـ ATMega328P MCU الخاص بي وأعرض إشارة الجهد المستلمة من المستشعر من خلال شاشة OLED ، المؤامرة سيُظهر التطور النبضي للجهد بمرور الوقت وأستخدم أيضًا صفارة لتمييز كل نبضة قلب ، كما يتم استخدام RGB LED في هذا المشروع للإشارة إلى حالة BPM ، لذلك عندما يكون BPM منخفضًا جدًا "أقل من 60 BOM" ، فإن LED يتحول اللون الأصفر ، عندما يكون BPM على ما يرام ، يتحول مؤشر LED إلى اللون الأخضر وعندما يكون BPM مرتفعًا للغاية ، يتحول مؤشر LED إلى اللون الأحمر.

الخطوة 4: صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور

حول JLCPCB

JLCPCB (Shenzhen JIALICHUANG Electronic Technology Development Co.، Ltd.) ، هي أكبر مؤسسة نموذجية لثنائي الفينيل متعدد الكلور في الصين وهي شركة تصنيع عالية التقنية متخصصة في نموذج أولي سريع لثنائي الفينيل متعدد الكلور وإنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور. مع أكثر من 10 سنوات من الخبرة في تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، لدى JLCPCB أكثر من 200 ألف عميل في الداخل والخارج ، مع أكثر من 8 آلاف طلب عبر الإنترنت من نماذج ثنائي الفينيل متعدد الكلور وإنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور بكميات صغيرة في اليوم. تبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية 200 ألف متر مربع. للعديد من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أحادية الطبقة أو ثنائية الطبقات أو متعددة الطبقات. JLC هي شركة محترفة لتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور تتميز بمقياس كبير ، ومعدات جيدة ، وإدارة صارمة وجودة عالية.

الحديث عن الالكترونيات

بعد عمل مخطط الدائرة قمت بتحويله إلى تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور مخصص وكل ما أحتاجه الآن هو إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بي ، وبالتأكيد انتقلت إلى JLCPCB أفضل مورد ثنائي الفينيل متعدد الكلور للحصول على أفضل خدمة تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، بعد بعض النقرات البسيطة. قمت بتحميل ملفات GERBER المناسبة لتصميمي وقمت بتعيين بعض المعلمات مثل لون سمك PCB وكميته ، وهذه المرة سوف نستخدم اللون الأحمر ليناسب تصميم شكل قلب PCB الخاص بنا ؛ ثم على الأقل تحتاج إلى دفع 2 دولار فقط للحصول على PCB بعد أربعة أيام فقط ، ما لاحظته حول JLCPCB هذه المرة هو "لون ثنائي الفينيل متعدد الكلور خارج الشحن" وهذا يعني أنك ستدفع 2 دولارًا أمريكيًا فقط لأي لون ثنائي الفينيل متعدد الكلور تختاره.

ملفات التنزيل ذات الصلة

كما ترون في الصور أعلاه ، تم تصنيع PCB جيدًا ولدي نفس تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور الذي صنعناه للوحة الرئيسية وجميع الملصقات والشعارات موجودة لإرشادي أثناء خطوات اللحام. يمكنك أيضًا تنزيل ملف Gerber لهذه الدائرة من رابط التنزيل أدناه في حالة رغبتك في تقديم طلب لنفس تصميم الدائرة.

الخطوة 5: المكونات

قبل البدء في لحام الأجزاء الإلكترونية ، دعنا نراجع قائمة المكونات لمشروعنا ، لذلك سنحتاج إلى:

★ ☆ ★ المكونات الضرورية ★ ☆ ★

- PCB الذي نطلبه من JLCPCB- Arduino Uno:

- مقاومات 330 أوم:

- مذبذب كوارتز 16 ميجاهرتز:

- مستشعر نبضات القلب:

- الجرس:

- شاشة OLED:

- RGB LED:

الخطوة 6: التجميع الإلكتروني

الآن أصبح كل شيء جاهزًا ، فلنبدأ في لحام المكونات الإلكترونية الخاصة بنا في PCB وللقيام بذلك نحتاج إلى مكواة لحام وسلك لحام أساسي ومحطة إعادة عمل SMD لمكونات SMD.

السلامة اولا

لحام حديد

لا تلمس أبدًا عنصر مكواة اللحام … 400 درجة مئوية!

تمسك الأسلاك لتسخينها بالملاقط أو المشابك.

قم دائمًا بإعادة مكواة اللحام إلى حاملها عندما لا تكون قيد الاستخدام.

لا تضعه على طاولة العمل.

أوقف تشغيل الوحدة وافصلها عند عدم استخدامها.

كما ترى ، فإن استخدام PCB هذا سهل للغاية نظرًا لجودته العالية جدًا وبدون نسيان الملصقات التي ستوجهك يا رفاق أثناء لحام كل مكون لأنك ستجد على الطبقة الحريرية العلوية ملصق لكل مكون يشير إلى موضعه على اللوحة وبهذه الطريقة ستكون متأكدًا بنسبة 100٪ أنك لن ترتكب أي أخطاء في اللحام. لقد قمت بلحام كل مكون في مكانه ويمكنك استخدام جانبي PCB في لحام المكونات الإلكترونية الخاصة بك.

الخطوة 7: جزء البرنامج واختباره

كل ما نحتاجه الآن هو البرنامج ، لقد صنعت كود Arduino هذا لكم يا رفاق ويمكنك الحصول عليه مجانًا من الرابط أدناه ، وقد تم التعليق على الكود جيدًا حتى تتمكن من فهمه وتعديله وفقًا لاحتياجاتك الخاصة ، نحتاج إلى لوحة Arduino Uno لتحميل الكود في ATmega328 MCU الخاص بنا ، ثم نأخذ MCU ونضعه في المقبس الخاص به على اللوحة.

نحتاج إلى محول طاقة خارجي بجهد 5 فولت لتشغيل الجهاز وها نحن هنا ، كما ترون الرجال ، يعرض الجهاز النبضات في الدقيقة ويعرض الرسم البياني لنبضات القلب المرسوم على شاشة OLED دون نسيان مصباح RGB LED الذي يشير إلى حالة الجسم جدا.

هذا المشروع سهل للغاية ومدهش بشكل خاص مع شاشة OLED التي يمكن أن تكون خيارك الأفضل لبدء صنع الأدوات الطبية الحيوية ولكن لا يزال هناك بعض التحسينات الأخرى التي يجب القيام بها من أجل جعلها أكثر بكثير من الزبدة ، ولهذا السبب سأنتظر لاقتراحاتكم لتحسينه.