IOT Kullanan Giyilebilir Sağlık Sistemi: 8 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:18

Mevcut çalışmada, sensörler

giyilebilir ceket ve kullanıcının sıcaklığını, EKG'sini, pozisyonunu, kan basıncını ve BPM'sini ölçer ve ThingSpeak sunucusu aracılığıyla gönderir. Ölçülen verilerin grafiksel bir temsilini görüntüler. Veri dönüşümü, Arduino'nun ana çekirdek denetleyicisi tarafından gerçekleştirilir. Sensörler ölçüldüğünde Arduino programı çalıştıracak ve ayrıca ThingSpeak API anahtarı programa eklenecektir.

1. Adım: Gerekli Bileşenler

1. Arduino UNO

2. LM75 (Sıcaklık sensörü)

3. AD8232(EKG Sensörü)

4. HW01 (Darbe sensörü)

5. ESP8266 (Wi-Fi Modülü)

6. İkili teller

7. Hata ayıklama için USB kablosu

8. 4 (9v) Lityum İyon Pil paketi

9. Yağmurluk

10. Pamuklu kutu (25X25cm)

11. 2 çubuklu tutkal tabancası.

Adım 2: LM75 ve Arduino'yu Bağlama

LM75, Arduino ile I2C protokolünü içerir. Böylece, sıcaklık algılanır ve dahili 9 bit delta sigma Analog'dan dijitale dönüştürücü kullanılarak dijital verilere dönüştürülür. LM75 doğruluğu nedeniyle kullanıcının sıcaklığını ölçmek için kullanılır. Sensörün çözünürlüğü 9 bit ve 7 bit slave adresine sahiptir. bu nedenle, veri formatı, bağımlı adresle ikinin tamamlayıcısıdır. LM75 sensörünün çalışma frekansı 400KHz'dir. LM75, gürültü ortamında iletişim güvenilirliğini artırmak için düşük geçiş filtresi içerir.

Arduino pin A4 ve A5, iki kablolu arayüz iletişimi içerir, bu nedenle LM75'in SDA ve SCL pinine bağlanacaktır.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5(Analog GİRİŞ)

SDA ---- A4(Analog GİRİŞ)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Adım 3: Pulse Modülü ve Arduino Arasındaki Bağlantı

Bu çalışmada darbe sensörü kullanılır. Nabız sensörü, kullanıcının canlı kalp atış hızı veya nabız hızı verilerini alabileceği ve istediği yerde besleyebileceği, iyi tasarlanmış bir Tak ve Çalıştır sensörüdür.

Nabız Sensörünü Arduino Uno Kartına aşağıdaki gibi bağlayın: + ila +5V ve - GND S tO A0'a. LCD'yi Arduino Uno Kartına aşağıdaki gibi bağlayın: VSS'den +5V'ye ve VDD'den GND'ye ve RS'den 12'ye ve RW'den GND'ye ve E'den D11'e ve D4'ten D5'e ve D5'ten D4'e ve D6'dan D3'e ve D7'den D2'ye ve A/VSS'ye +5V ve K/VDD'den GND'ye. 10K Potansiyometreyi LCD'ye aşağıdaki gibi bağlayın: Verileri v0'a ve VCC'yi +5V'a. LED'i Arduino'ya aşağıdaki gibi bağlayın: LED1 (KIRMIZI, yanıp sönen Pin) - D13 ve LED2 (YEŞİL, solma Hızı) D8'e.

PULSE sensörü ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Sensör cilde dokunduğunda sensör üzerindeki LED yanıp söner.

Adım 4: EKG Sensörü ve Arduino Arasındaki Bağlantı

AD8232 EKG sensörü Arduino ile arayüzlenmiştir ve elektrotlar Sol kol, Sağ kol ve Sağ bacağa yerleştirilmiştir. Bunda sağ bacak sürücüsü devreye geri besleme görevi görür. Kalbin elektriksel aktivitesini ölçtüğü elektrotlardan üç giriş vardır ve LED ile gösterilecektir. Gürültüyü azaltmak için enstrümantasyon amplifikatörü (BW: 2KHz) kullanılır ve hareket artefaktlarını ve elektrot yarı hücre potansiyelini azaltmak için iki yüksek geçiş filtresi kullanılır. AD8232, üç elektrotlu konfigürasyon olarak yapılandırılmıştır.

BAĞLANTI: Sol kol elektrodu AD8232'nin +IN pinine, sağ kol elektrodu AD8232'nin -IN pinine ve sağ bacak geri beslemesi AD8232'nin RLDFB pinine bağlanır. Bu sensörde çıkış algılaması AC veya DC'dir. Bunun için AC kullanılır. LO- pini Arduino'nun Analog pinine (11) ve LO+ pini Arduino'nun Analog pinine (10) bağlanır ve elektrotlardan gelen çıkış Arduino'nun A1 pinine bağlanır.

EKG Sensörü ------ Arduino

LO- ------ Analog pin(11)

LO+ ------ Analog pin(10)

Çıkış ------ A1

Hastanın vücuduna yerleştirilen Elektrotlar, elektrotların hastanın uzuvlarına ve göğsüne yerleştirildiği geleneksel üçlü EKG'den farklı olarak, kalp atışı sırasında kalp kasının depolarizasyonundan kaynaklanan cilt üzerindeki küçük Elektro potansiyeli değişikliklerini tespit eder. EKG sinyalinin ölçülmesinde PR aralığı ve QR aralığı fazı ve genlik süresi anormal koşullarda değişir. Anormallikler Arduino programlamasında tanımlanmıştır.

Normal EKG parametreleri Anormal EKG parametreleri

P Dalgası 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Düz veya ters T dalgaları Koroner iskemi

QRS Kompleksi <0.12 0.8-1.2 ------------------------------------------- ------- Artan QRS Paketi dal bloğu

T Dalgası 0.16 <0.5 --------------------------------------------- ------------------ Artan PR AV bloğu

QT Aralığı 0,36-0,44 ------------------------------------------ --------------- Kısa QT Aralığı Hiperkalsemi

PR Aralığı 0.12-0.20 --------------------------------------------- ------ Uzun PR, QRS genişliğinde, QT kısa Hiperkalemi

Arduino kodlamasına dahil edilecek olan EKG'deki Anormallikleri gösterir ve anormallikler oluştuğunda belirli cep numaralarına uyarı mesajı olarak gönderilir. Programa dahil olan ayrı bir kütüphane dosyamız var.

Adım 5: Wi-Fi Modülü ve Arduino'yu Arayüz Oluşturma

ESP8266 Wi-Fi modülü, uç nokta IoT geliştirmeleri için kullanılabilen düşük maliyetli bağımsız kablosuz alıcı-vericidir. ESP8266 Wi-Fi modülü, gömülü uygulamalara internet bağlantısı sağlar. Sunucu/istemci ile bağlantı kurmak için TCP/UDP iletişim protokolünü kullanır. ESP8266 Wi-Fi modülü ile iletişim kurmak için mikrodenetleyicinin bir dizi AT komutu kullanması gerekir. Mikrodenetleyici, belirtilen Baud hızına (Varsayılan 115200) sahip UART kullanarak ESP8266-01 Wi-Fi modülü ile iletişim kurar.

NOTLAR:

1. ESP8266 Wi-Fi Modülü Arduino IDE kullanılarak programlanabilir ve bunun için Arduino IDE'de birkaç değişiklik yapmanız gerekir. Öncelikle Arduino IDE'de ve Ek Panolar Yöneticisi URL'leri Bölümünde Dosya -> Tercihler'e gidin. Şimdi Araçlar -> Pano -> Pano Yöneticisi'ne gidin ve arama alanında ESP8266'yı arayın. ESP8266 Topluluğu tarafından ESP8266'yı seçin ve Yükle'ye tıklayın.

2.. ESP8266 Modülü, 3.3V Güç Kaynağı üzerinde çalışır ve bundan daha büyük herhangi bir şey, örneğin 5V gibi, SoC'yi öldürür. Böylece, ESP8266 ESP-01 Modülünün VCC Pimi ve CH_PD Pimi bir 3.3V Beslemeye bağlanır.

3. Wi-Fi Modülünün iki çalışma modu vardır: Programlama Modu ve Normal Mod. Programlama Modunda programı veya bellenimi ESP8266 Modülüne yükleyebilirsiniz ve Normal Modda yüklenen program veya bellenim normal şekilde çalışacaktır.

4. Programlama Modunu etkinleştirmek için GPIO0 pininin GND'ye bağlı olması gerekir. Devre şemasında GPIO0 pinine bir SPDT switch bağladık. SPDT kolunun değiştirilmesi, ESP8266'yı Programlama modu (GPIO0, GND'ye bağlıdır) ve normal mod (GPIO0, bir GPIO Pin görevi görür) arasında değiştirir. Ayrıca RST (Sıfırlama), Programlama Modunun etkinleştirilmesinde önemli bir rol oynayacaktır. RST pimi aktif bir DÜŞÜK pimdir ve bu nedenle bir Basma Düğmesi aracılığıyla GND'ye bağlanır. Bu nedenle, düğmeye her basıldığında, ESP8266 Modülü sıfırlanacaktır.

Bağlantı:

ESP8266 Modülünün RX ve TX pinleri Arduino kartı üzerindeki RX ve TX Pinlerine bağlanır. ESP8266 SoC 5V'a tahammül edemediğinden, Arduino'nun RX Pin'i 1KΩ ve 2.2KΩ Dirençten oluşan bir seviye dönüştürücü aracılığıyla bağlanır.

Wi-Fi modülü ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND(Normalde Açık)

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

TX ---------------- TX Arduino

RX ----------------- RX of Arduino (Seviye dönüştürücü ile)

Bağladıktan ve yapılandırdıktan sonra:

ESP8266, Programlama Modunda (GPIO0, GND'ye bağlıdır), Arduino'yu sisteme bağlayın. ESP8266 Modülü açıldığında, RST düğmesine basın ve Arduino IDE'yi açın. Pano seçeneklerinde (Araçlar -> Pano), “Genel ESP8266” Panosunu seçin. IDE'de uygun bağlantı noktası numarasını seçin. Şimdi, Blink Sketch'i açın ve LED Pin'i 2 olarak değiştirin. Burada 2, ESP8266 Modülünün GPIO2 pini anlamına gelir. Yüklemeye başlamadan önce, önce GPIO0'ın GND'ye bağlı olduğundan emin olun ve ardından RST düğmesine basın. Yükleme düğmesine basın, kodun derlenmesi ve yüklenmesi biraz zaman alacaktır. İlerlemeyi IDE'nin alt kısmında görebilirsiniz. Program başarıyla yüklendikten sonra GPIO0'ı GND'den kaldırabilirsiniz. GPIO2'ye bağlı LED yanıp sönecektir.

Adım 6: Program

Program, LM75, Nabız modülü, EKG sensörü ve Wi-Fi modülünü Arduino'ya bağlamak içindir.

7. Adım: ThingSpeak Sunucu Kurulumu

ThingSpeak, için bir uygulama platformudur. Nesnelerin İnterneti. MATLAB analitiği ile açık bir platformdur. ThingSpeak, sensörler tarafından toplanan veriler etrafında bir uygulama oluşturmanıza olanak tanır. ThingSpeak'in özellikleri şunları içerir: gerçek zamanlı veri toplama, veri işleme, görselleştirmeler, uygulamalar ve eklentiler

ThingSpeak'in kalbinde bir ThingSpeak Kanalı bulunur. Verileri depolamak için bir kanal kullanılır. Her kanal, herhangi bir veri türü için 8 alan, 3 konum alanı ve 1 durum alanı içerir. Bir ThingSpeak kanalınız olduğunda, kanala veri yayınlayabilir, ThingSpeak'in verileri işlemesini sağlayabilir ve ardından uygulamanızın verileri almasını sağlayabilirsiniz.

ADIMLAR:

1. ThingSpeak'te bir hesap oluşturun.

2. Yeni Kanal oluşturun ve adını verin.

3. Ve 3 dosya oluşturun ve her dosya için adını belirtin.

4. ThingSpeak'in Kanal Kimliğini not edin.

5. API anahtarını not edin.

6. Ve verileri ESP8266'dan geçirmek için Program'da belirtin.

7. Artık elde edilen verileri görselleştirin.

Adım 8: Sonuç Kurulumu (Donanım)

Projemizin donanım kurulumu Projenin tüm donanım bileşenlerini içerir ve hastaların rahat etmesi için giyilebilir bir ceket içine paketlenip yerleştirilecektir. Sensörlü kaplama tarafımızca yapılmakta olup kullanıcılara hatasız ölçüm sağlamaktadır. Kullanıcının biyolojik verileri, Bilgiler, uzun süreli analiz ve izleme için ThingSpeak sunucusunda saklanır. Sağlık sistemine dahil olan proje budur.

KURMAK:

1. Devreleri pamuklu kutunun içine yerleştirin.

2. Tutkal tabancası kullanarak kutuya sabitlenebilir hale getirin.

3. Pili Arduino'nun VIN'ine Pilin Pozitif terminaline ve Arduino'nun GND'sini Pilin Negatif terminaline bağlayın

4. Ardından, tutkal tabancası kullanarak kutuyu katın içine sabitleyin.

Hatasız kodlama kurulduktan sonra program çalıştırılır ve Arduino çıktı ekranı gibi bir platformda Senor çıktısını görmeye hazır hale gelir ve daha sonra bilgiler web üzerinden ThingSpeak Cloud'a aktarılır ve dünya üzerinde görselleştirmeye hazır hale geliriz. platform. Web arayüzü, kullanıcıya daha iyi arayüz ve deneyim sağlamak için veri görselleştirme, yönetim ve analizde daha fazla işlevsellik uygulamak için geliştirilebilir. Önerilen çalışmanın kurulumunu kullanarak Doktor, hastanın durumunu 7 gün 24 saat görüntüleyebilir ve hastanın durumundaki herhangi bir ani değişiklik, bir tost bildirimi ile Doktora veya Paramedikal personeline bildirilir. Dahası, bilgilere Thingspeak sunucusundan erişilebildiğinden, hastanın durumu gezegenin herhangi bir yerinden uzaktan kontrol edilebilir. Bir hastanın geçirgen bilgilerini basitçe görmenin yanı sıra, bu bilgileri ilgili uzmanlar tarafından hızlı bir şekilde anlamak ve hastanın sağlığını iyileştirmek için kullanabiliriz.