Draagbaar gezondheidszorgsysteem met IOT - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

In het huidige werk zijn de sensoren verpakt in

de draagbare jas en deze meet de temperatuur, ECG, positie, bloeddruk en BPM van de gebruiker en stuurt deze door de ThingSpeak-server. Het toont een grafische weergave van de gemeten data. De gegevenstransformatie wordt uitgevoerd door de hoofdkerncontroller van Arduino. Wanneer de sensoren worden gemeten, zal Arduino het programma uitvoeren en wordt ook de ThingSpeak API-sleutel in het programma ingevoegd.

Stap 1: benodigde onderdelen

1. Arduino UNO

2. LM75 (temperatuursensor)

3. AD8232 (ECG-sensor)

4. HW01 (Pulssensor)

5. ESP8266 (wifi-module)

6. Binaire draden

7. USB-kabel voor foutopsporing

8. Lithium-ion Batterijpakket van 4 (9v)

9. Regenjas

10. Katoenen doos (25X25cm)

11. Lijmpistool met 2 stokjes.

Stap 2: LM75 en Arduino aansluiten

De LM75 omvat het I2C-protocol met Arduino. De temperatuur wordt dus gedetecteerd en deze wordt omgezet in digitale gegevens met behulp van de ingebouwde 9 bit delta sigma analoog naar digitaal converter. Vanwege de LM75-nauwkeurigheid wordt het gebruikt om de temperatuur van de gebruiker te meten. De resolutie van de sensor is 9 bits en heeft een 7bit slave-adres. dus het gegevensformaat is twee complement met slave-adres. De werkfrequentie van de LM75-sensor is 400KHz. De LM75 bevat een laagdoorlaatfilter om de betrouwbaarheid van de communicatie in een lawaaierige omgeving te vergroten.

De Arduino-pin A4 en A5 hebben betrekking op tweedraads interfacecommunicatie, zodat deze wordt aangesloten op de SDA- en SCL-pin van LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (Analoge IN)

SDA ---- A4 (analoge IN)

VCC ---- 3.3V

GND ---- GND

Stap 3: Verbinding tussen pulsmodule en Arduino

In dit werk wordt de polssensor gebruikt. Polssensor is een goed ontworpen plug-and-play-sensor waarmee de gebruiker live hartslag- of hartslaggegevens kan opnemen en deze kan invoeren waar hij maar wil.

Sluit de pulssensor als volgt aan op het Arduino Uno-bord: + op +5V en - op GND S op A0. Sluit LCD aan op Arduino Uno Board als volgt: VSS naar +5V en VDD naar GND en RS naar 12 en RW naar GND en E naar D11 en D4 naar D5 en D5 naar D4 en D6 naar D3 en D7 naar D2 en A/VSS naar +5V en K/VDD naar GND. Sluit de 10K Potentiometer als volgt aan op het LCD-scherm: Gegevens op v0 en VCC op +5V. Verbind LED als volgt met Arduino: LED1 (ROOD, knipperende pin) naar D13 en LED2 (GROEN, fade-snelheid) naar D8.

PULSE-sensor ------ Arduino

VSS ------ +5V

GND ------ GND

S ----- A0

Wanneer de sensor de huid raakt, knippert de LED op de sensor.

Stap 4: Verbinding tussen ECG-sensor en Arduino

De AD8232 ECG-sensor is gekoppeld aan Arduino en de elektroden worden op de linkerarm, rechterarm en rechterbeen geplaatst. Hierbij fungeert de rechterbeenaandrijving als terugkoppeling naar het circuit. Er zijn drie ingangen van de elektroden, het meet de elektrische activiteit van het hart en het wordt aangegeven door LED. Om de ruis te verminderen, wordt de instrumentatieversterker (BW: 2KHz) gebruikt en worden twee hoogdoorlaatfilters gebruikt om de bewegingsartefacten en de halfcelpotentiaal van de elektrode te verminderen. AD8232 is geconfigureerd als een configuratie met drie elektroden.

VERBINDING: De linkerarmelektrode is verbonden met de +IN-pin van AD8232 en de rechterarmelektrode is verbonden met de -IN-pin van AD8232 en de feedback van het rechterbeen is verbonden met de RLDFB-pin van AD8232. Detectie van snoeren in deze sensor is AC of DC. Hiervoor wordt AC gebruikt. De LO-pin is verbonden met de analoge pin (11) van Arduino en de LO+ pin is verbonden met de analoge pin (10) van de Arduino en de uitvoer van de elektroden is verbonden met de A1-pin van Arduino.

ECG-sensor ------ Arduino

LO- ------ Analoge pin (11)

LO+ ------ Analoge pin (10)

Uitgang ------ A1

De elektroden die op het lichaam van de patiënt worden geplaatst, detecteren de kleine veranderingen van het elektropotentiaal op de huid die ontstaan doordat de hartspier depolariseert tijdens de hartslag, in tegenstelling tot een conventioneel drievoudig ECG waarbij tendele elektroden op de ledematen en de borst van de patiënt worden geplaatst. Bij het meten van het ECG-signaal wordt het PR-interval en de QR-intervalfase en amplitudeduur gevarieerd in abnormale omstandigheden. De afwijkingen worden gedefinieerd in de Arduino-programmering.

Normale ECG-parameters Abnormale ECG-parameters

P-golf 0,06-0,11 <0,25 ------------------------------------------- --------- Vlakke of omgekeerde T-golven Coronaire ischemie

QRS-complex < 0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Verhoogd QRS-bundeltakblok

T-golf 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Verhoogde PR AV-blokkade

QT-interval 0,36-0,44 --------------------------------------------- --------------- Kort QT-interval Hypercalciëmie

PR-interval 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ Lange PR, QRS breed, QT kort Hyperkaliëmie

toont de afwijkingen in het ECG-signaal. Het wordt opgenomen in de Arduino-codering en wanneer de afwijkingen optreden, wordt het als waarschuwingsbericht naar de specifieke mobiele nummers verzonden. We hebben een apart bibliotheekbestand dat is opgenomen in Programma

Stap 5: Interfacing Wi-Fi-module en Arduino

ESP8266 Wi-Fi-module is een goedkope zelfstandige draadloze transceiver die kan worden gebruikt voor IoT-ontwikkelingen op het eindpunt. ESP8266 Wi-Fi-module maakt internetconnectiviteit met embedded applicaties mogelijk. Het gebruikt het TCP/UDP-communicatieprotocol om verbinding te maken met de server/client. Om te communiceren met de ESP8266 Wi-Fi-module, moet de microcontroller een reeks AT-opdrachten gebruiken. Microcontroller communiceert met ESP8266-01 Wi-Fi-module met behulp van UART met gespecificeerde baudrate (standaard 115200).

OPMERKINGEN:

1. ESP8266 Wi-Fi-module kan worden geprogrammeerd met behulp van Arduino IDE en om dat te doen, moet u een paar wijzigingen aanbrengen in de Arduino IDE. Ga eerst naar Bestand -> Voorkeuren in de Arduino IDE en in de sectie Extra Boards Manager-URL's. Ga nu naar Tools -> Board -> Boards Manager en zoek naar ESP8266 in het zoekveld. Selecteer de ESP8266 by ESP8266 Community en klik op Installeren.

2.. De ESP8266-module werkt op een voeding van 3,3 V en alles wat groter is, zoals 5V, zal de SoC doden. Dus de VCC-pin en CH_PD-pin van de ESP8266 ESP-01-module zijn aangesloten op een 3.3V-voeding.

3. Wi-Fi-module heeft twee werkingsmodi: programmeermodus en normale modus. In de programmeermodus kunt u het programma of de firmware uploaden naar de ESP8266-module en in de normale modus zal het geüploade programma of de geüploade firmware normaal werken.

4. Om de programmeermodus in te schakelen, moet de GPIO0-pin verbonden zijn met GND. In het schakelschema hebben we een SPDT-schakelaar aangesloten op de GPIO0-pin. Door de hendel van SPDT om te schakelen, schakelt de ESP8266 tussen programmeermodus (GPIO0 is verbonden met GND) en normale modus (GPIO0 fungeert als een GPIO-pin). Ook zal de RST (Reset) een belangrijke rol spelen bij het inschakelen van de programmeermodus. De RST-pin is een actieve LOW-pin en is daarom via een drukknop verbonden met GND. Dus telkens wanneer de knop wordt ingedrukt, wordt de ESP8266-module gereset.

Verbinding:

De RX- en TX-pinnen van de ESP8266-module zijn verbonden met RX- en TX-pinnen op het Arduino-bord. Omdat de ESP8266 SoC geen 5V kan verdragen, is de RX-pin van Arduino verbonden via een niveauconverter bestaande uit een 1KΩ en een 2,2KΩ-weerstand.

Wi-Fi-module ------ Arduino

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

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

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

RST ---------------- GND (Normaal Open)

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

TX ---------------- TX van Arduino

RX ----------------- RX van Arduino (via level converter)

Na het aansluiten en configureren:

De ESP8266 in programmeermodus (GPIO0 is verbonden met GND), sluit de Arduino aan op het systeem. Zodra de ESP8266-module is ingeschakeld, drukt u op de RST-knop en opent u de Arduino IDE. Selecteer in de Board-opties (Extra -> Board) het "Generic ESP8266" Board. Selecteer het juiste poortnummer in de IDE. Open nu de Blink Sketch en verander de LED-pin in 2. Hier betekent 2 GPIO2-pin van de ESP8266-module. Zorg ervoor dat GPIO0 eerst is verbonden met GND en druk vervolgens op de RST-knop voordat je op de upload drukt. Druk op de upload-knop en het duurt even voordat de code is gecompileerd en geüpload. Onderaan de IDE ziet u de voortgang. Zodra het programma succesvol is geüpload, kunt u de GPIO0 van GND verwijderen. De LED die is aangesloten op GPIO2 knippert.

Stap 6: Programmeren

Het programma is bedoeld om LM75, Pulsmodule, ECG-sensor en Wi-Fi-module aan Arduino te koppelen

Stap 7: ThingSpeak-server instellen

ThingSpeak is een applicatieplatform voor. het internet der dingen. Het is een open platform met MATLAB-analyses. Met ThingSpeak kun je een applicatie bouwen rond gegevens die door sensoren worden verzameld. Kenmerken van ThingSpeak zijn onder meer: realtime gegevensverzameling, gegevensverwerking, visualisaties, apps en plug-ins

De kern van ThingSpeak is een ThingSpeak-kanaal. Een kanaal wordt gebruikt om de gegevens op te slaan. Elk kanaal bevat 8 velden voor elk type gegevens, 3 locatievelden en 1 statusveld. Als u eenmaal een ThingSpeak-kanaal hebt, kunt u gegevens naar het kanaal publiceren, ThingSpeak de gegevens laten verwerken en vervolgens uw toepassing de gegevens laten ophalen.

STAPPEN:

1. Maak een account aan in ThingSpeak.

2. Maak een nieuw kanaal en geef het een naam.

3. En maak 3 gearchiveerd en specificeer de naam voor elk ingediend.

4. Noteer de kanaal-ID van ThingSpeak.

5. Noteer de API-sleutel.

6. En vermeld het in Programma om de gegevens van de ESP8266 door te geven.

7. Visualiseer nu gegevens.

Stap 8: Conclusie Setup (Hardware)

De hardware-setup van ons project Het bevat alle hardwarecomponenten van het project en het wordt verpakt en ingebracht in een draagbare jas voor patiënten die comfortabel zijn. De jas met sensoren is door ons gemaakt en biedt de gebruikers een foutloze meting. De biologische gegevens van de gebruiker. De informatie wordt opgeslagen op de ThingSpeak-server voor analyse en monitoring op lange termijn. Het is wat het project betrokken is bij het gezondheidszorgsysteem

OPSTELLING:

1. Plaats de circuits in de katoenen doos.

2. Gebruik lijmpistool om het aan de doos te bevestigen.

3. Sluit de batterij aan op de VIN van Arduino op de positieve pool van de batterij en GND van de Arduino op de negatieve pool van de batterij

4. Bevestig vervolgens de doos aan de binnenkant van de jas met behulp van een lijmpistool.

Zodra de foutloze codering is vastgesteld, wordt het programma uitgevoerd en is men klaar om de Senor-uitvoer te zien op een platform zoals Arduino-uitvoerweergave en later wordt de informatie via internet naar de ThingSpeak Cloud overgebracht en zijn we klaar om deze op de wereld te visualiseren platform. De webinterface kan worden ontwikkeld voor implementatie van meer functionaliteit in datavisualisatie, -beheer en -analyse om de gebruiker een betere interface en ervaring te bieden. Door gebruik te maken van de opzet van het voorgestelde werk kan de arts de toestand van de patiënt 24*7 screenen en eventuele abrupte veranderingen in de status van de patiënt worden via een toastmelding aan de arts of paramedisch personeel gemeld. Omdat de informatie toegankelijk is op de Thingspeak-server, kan de toestand van de patiënt bovendien op afstand worden gecontroleerd vanaf elke plek op de planeet. Afgezien van het eenvoudig zien van de doorlopende informatie van een patiënt, kunnen we deze informatie gebruiken voor een pittig begrip en het genezen van de gezondheid van de patiënt door respectieve experts.