Cardio Data Logger: 7 Kauj Ruam (nrog Duab)

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Txawm hais tias niaj hnub no muaj ntau yam khoom siv nqa tau (smartbands, smartwatches, smartphones, …) muaj nyob uas tuaj yeem txheeb xyuas Lub Plawv Tus Nqi (HR) thiab ua qhov kev tshuaj xyuas kab laum, lub hauv siab pluaj siv txoj hauv kev (zoo li ib qho nyob rau sab saud ntawm daim duab) tseem yog dav thiab siv, tab sis tsis muaj peev xwm sau thiab xa tawm cov kab ntawm kev ntsuas.

Hauv kuv li Kev Qhia Ntawv Cardiosim yav dhau los kuv tau nthuav tawm txoj siv lub hauv siab pluaj (Cardio) sim piav qhia tias ib qho ntawm kuv cov kauj ruam tom ntej yog txhawm rau txhim kho lub plawv ntsuas cov ntaub ntawv logger. Tam sim no kuv tau npaj los nthuav qhia nws hauv Cov Lus Qhia no. Lub luag haujlwm ntawm lub khoos phis tawj nqa khoom no yog kom tau txais lub teeb liab HR xa los ntawm lub pluaj siv lub hauv siab (lossis Cardiosim simulator) thaum lub sijhawm sib kho (kev tawm dag zog/kev caij tsheb kauj vab/khiav, …) thiab sau cov kab ntawm daim npav SD, txhawm rau ua qhov kev tshuaj xyuas tom qab kev qhia ua haujlwm (saib cov ntsiab lus hauv tshooj kawg).

Chav tsev tau siv los ntawm lub roj teeb rov ua haujlwm, suav nrog them nqi hluav taws xob thiab DC txhawb kev tswj hwm.

Los ntawm kuv "lub tsev rau khoom" ntawm cov khoom siv tsis tau siv kuv tau tawm cov ntaub ntawv yas uas tsim nyog (135mm x 45mm x 20mm) thiab yoog raws nws cov txheej txheem ntawm Circuit kom haum ua ke, ua cov qauv ua haujlwm uas ua tiav kuv cov kev xav tau (tab sis nws qhov kev ua tiav tawm hauv chav rau kev txhim kho:-))

Kauj ruam 1: Nqe lus piav qhia luv

Thov xa mus rau Kauj Ruam 1 ntawm Cardiosim Cov Lus Qhia rau kev qhia sai txog LFMC (Kev Sib Tsoo Tsawg Sib Nqus Sib Txuas) thev naus laus zis siv los ntawm cov khoom siv no.

Kuv thawj lub hom phiaj yog siv Sparkfun RMCM01 module ua tus txais khoom sib txuas, tab sis cov khoom no tsis muaj ntxiv lawm (cia nyob ib leeg tias nws yog ib qho kim heev).

Txawm li cas los xij, saib ntawm WEB, Kuv pom qhov nthuav qhia no, uas qhia qee qhov kev daws teeb meem los hloov RMCM01. Kuv xaiv qhov kev xaiv thib 3 ("Peter Borst Design", ua tsaug Peter!), Ua tiav qhov txiaj ntsig zoo uas siv tib L/C cov khoom sib xyaw ntawm Cardiosim, txawm li cas los xij txuas nrog ntawm no raws li lub tank sib xws. Lub teeb liab pom tau nthuav dav, "ntxuav", txiav txim siab thiab xa mus rau Arduino Pro Mini microcontroller. Qhov kev zov me nyuam lees paub cov txiaj ntsig tau txais, ntsuas lub plawv dhia (lossis zoo dua lub sijhawm nruab nrab ntawm ob txoj kev sib txuas ua ke) thiab khaws txhua qhov ntsuas ntsuas nyob hauv ASCII cov ntawv ntawv (ib kab rau ib qho mem tes siv tau, 16 tus cim txhua nrog rau lub sijhawm, sijhawm thiab LF/CR) hauv daim npav microSD. Piv txwv li qhov nruab nrab HR ntawm 80bpm, teev teev xav tau tsuas yog (4800 kab ntawv x 16 cim) = 76800 /1024 = 75kBytes, yog li ntawd txawm tias pheej yig 1GB SD daim npav muaj peev xwm sau tau ntau.

Thaum lub kaw lus koj tuaj yeem ntxig cov kab cim los faib cov kab thiab ntsuas sib cais sib txawv ntu ntu.

Kauj Ruam 2: LiPo Cov Khoom Siv Hluav Taws Xob - Schematics, Parts & Assembly

Lub Hwj Huam Huv nyob hauv qab ntawm rooj plaub. Tsuas yog lub trimpot tsis muaj cov khoom siv ntau tshaj 7 hli qhov siab, uas muab chav rau mount HR tus txais thiab microcontroller Circuit saum toj no lub hwj chim.

Kuv siv cov hauv qab no:

• 3.7V LiPo roj teeb (txhua lub xov tooj roj teeb tuaj yeem siv tau, txo lub peev xwm tsis yog qhov teeb meem ntawm no)
• USB TP4056 charging module, Kuv yuav nws ntawm no
• SX1308 DC txhawb kev hloov pauv, Kuv yuav nws ntawm no
• Pawg thawj coj me me 40 x 30 hli
• Cable nrog JST txuas 2, 54mm 2 tus pin, zoo li qhov no
• (xaiv tau) JST txuas 2 hli 2 tus pin, zoo li qhov no

• (xaiv tau) Cable nrog JST txuas 2 hli 2 tus pin, zoo li qhov no

Kev siv ob yam khoom kawg yog nyob ntawm lub roj teeb uas koj yuav siv thiab txoj hauv kev uas koj npaj siab yuav txuas nws mus rau lub charger them nyiaj. Kuv hais qhia 2mm JST txuas vim tias ntau lub roj teeb tau xa nrog txuas txuas thiab 2mm ntsaws, lwm qhov kev daws teeb meem yog qhov tsim nyog tsuav nws tso cai hloov lub roj teeb tau yooj yim yog xav tau. Txawm li cas los xij, ceev faj kom tsis txhob luv luv ntawm cov roj teeb ncej thaum sib dhos.

TP4056 tus qauv yog siv los ntawm lub micro USB chaw nres nkoj thiab tau tsim los rau them lub roj teeb lithium uas siv tau tam sim no / tas mus li-voltage (CC / CV) txoj kev them nqi. Ntxiv nrog rau kev nyab xeeb them lub roj teeb lithium tus qauv kuj tseem muaj kev tiv thaiv tsim nyog los ntawm cov roj teeb lithium.

SX1308 yog qhov ua tau zoo DC/DC Step Up Adjustable Converter uas ua rau qhov hluav taws xob tso tawm tas li ntawm +5V nrog qhov tsawg kawg nkaus qhov hluav taws xob ntawm 3V, yog li tso cai ua kom tiav ntawm kev siv roj teeb. Kho qhov hluav taws xob tso tawm nrog trimpot ntawm +5V ua ntej txuas rau lub microcontroller Circuit!

Kev siv tag nrho ntawm Cov Ntaub Ntawv Logger nyob ib puag ncig 20mA, yog li txawm tias siv lub roj teeb uas muaj peev xwm seem ntawm 200mAh (<20% ntawm thawj lub peev xwm ntawm lub roj teeb xov tooj tshiab) yuav tso cai 10 teev teev. Tsuas yog qhov tsis zoo yog tias SX1308 quiescent tam sim no nyob ib puag ncig 2mA, yog li koj txuas lub roj teeb zoo dua yog tias koj tsis siv Data Logger ntev.

Vim tias qhov me me, ob qho qauv yuav tsum tau kho siv qhov sib txuas qhov ob qho tib si rau kev siv hluav taws xob thiab cov khoom siv sib txuas nrog lub rooj sib txoos ua qauv, dhau los ntawm daim luv ntawm tooj liab hlau. Nyob rau hauv lem lub rooj tsavxwm tau txuas rau lub hauv paus ntawm rooj plaub nrog 3mm x 15mm ntsia hlau (qhov ntev txaus los txuas lub microcontroller Circuit Court saum toj no nrog tib lub hau ntswj). Pawg thawj coj tswj hwm JST 2mm txuas rau lub roj teeb (muaj tsuas yog hauv SMD version, tab sis folding cov pins ntsug koj tuaj yeem "tig" nws hauv PTH version) thiab tag nrho cov wirings raws li cov lus qhia. Tsuas yog kom ntseeg tau, Kuv tau muab lub cev txuas rau lub rooj tsavxwm kom ua tiav lub tshuab foob zoo.

Lub roj teeb tau muab tso rau hauv qhov chaw seem ntawm cov ntaub ntawv hauv qab, thiab tom qab nws muaj qhov thib ob 3mm x 15mm ntsia hlau nrog 8mm ntsug spacer kom tsis txhob muaj kev sib cuag ntawm sab saum toj ntawm lub roj teeb (uas yog ib qho twg tsis raug cai) thiab hauv qab ntawm sab saud.

Kauj Ruam 3: Tus Txais HR thiab Cov Ntaub Ntawv Logger - Schematics, Parts & Assembly

Pawg thawj coj loj muaj:

• Prototyping board 40mm x 120mm
• Inductance 39mH, Kuv siv BOURNS RLB0913-393K
• 2 x Capacitor 22 nF
• Capacitor 4.7nF
• Capacitor 47nF, uas
• Lub cev muaj zog 39pF
• Electolytic Capacitor 10uF/25V
• Electrolytic Capacitor 1uF/50V
• 3 x Resistor 10K
• 2 x Resistor 100K
• 3 x Resistor 1K
• 4 x Resistor 220R
• Kev tiv thaiv 1M
• Kev tiv thaiv 47K
• Resistor 22K ib
• Trimpot 50K ib
• Diode 1N4148
• LED 3 hli Xiav
• 2 x LED 3 hli Ntsuab
• LED 3 hli Daj
• LED 3 hli Liab
• Dual Low-Noise JFET-Input Operational Amplifiers TL072P
• Hex Inverting Schmitt Trrigger 74HC14
• JST txuas 2.54mm 2 Pin, zoo li qhov no
• 2 x microswitches, Alcoswitch hom
• Microcontroller Arduino Pro Mini, 16MHz 5V
• Micro SD daim npav SPI 5V los ntawm DFRobots

Qhov sib nqus sib nqus ntawm lub tank sib nqus sib xyaw ua ke los ntawm L1 thiab C1 nyob ib puag ncig 5.4kHz, uas sib phim ze txaus 5.3kHz ntawm cov chaw sib nqus sib nqus ntawm cov teeb liab xa mus hloov nws mus rau qhov hluav taws xob. Nco ntsoov tias, feem ntau, tus neeg nqa khoom tau hloov pauv ntawm lub hauv paus ntawm qhov yooj yim OOK (On-OFF Keying) hom ntawv, qhov twg txhua lub plawv dhia hloov pauv tus neeg nqa khoom "ON" txog li 10ms. Lub teeb liab pom tau yog qhov tsis muaj zog (qhia qhov tseeb 1mV sinewave ntawm qhov deb ntawm 60-80cm los ntawm qhov chaw, muab tias lub axis ntawm qhov inductance tau ua kom raug nrog lub tshuab nqus hlau), yog li nws yuav tsum tau ua tib zoo ua kom tsis txhob cuam tshuam thiab dag kuaj pom. Cov phiaj xwm phiaj xwm yog qhov tshwm sim ntawm kuv qhov kev ua tau zoo tshaj plaws thiab teev cov sijhawm sim hauv cov xwm txheej sib txawv. Yog tias koj txaus siab rau qhov tob dua qhov no - thiab tej zaum txhim kho nws - ua tib zoo saib cov kauj ruam tom ntej, txwv tsis pub koj tuaj yeem hla nws.

Cov rooj vag Schmitt nram qab no ua cov digitalization thiab ua kom pom qhov ua tau zoo tshaj plaws, rov ua qhov qub hloov pauv teeb liab, uas tau xa mus rau Arduino Pro Mini.

Pro Mini microcontroller board zoo tshaj plaws rau txoj haujlwm no vim tias siv lead ua ntawm lub nkoj tso cai rau qhov ntsuas siab ntawm qhov ntsuas (uas yog qhov tseem ceeb raws li "kev kho mob" pom, saib cov kauj ruam kawg), thiab tib lub sijhawm nws tsis pub dawb los ntawm lwm qhov. tsis xav tau lub cuab yeej, uas ua rau siv hluav taws xob tsawg. Qhov tsis zoo tsuas yog kom thauj cov lej koj yuav xav tau FTDI interface los txuas rau Pro Mini rau USB chaw nres nkoj ntawm koj lub computer. Pro Mini txuas nrog:

• Hloov S1: pib Cov Ntaub Ntawv
• Hloov S2: ntxig rau Marker
• Xiav LED: flashes thaum pom muaj mem tes siv tau
• Ntsuab LED: Pib sau cia
• Daj LED: Kos tus cim (ntsais ntsais luv) / Sijhawm Tawm (tsau)
• MicroSD daim npav (hla lub npav SPI)

Txawv los ntawm ntau daim npav SD daim npav uas ua haujlwm ntawm 3.3V, DFRobot module ua haujlwm ntawm 5V, yog li tsis muaj kev hloov pauv qib xav tau.

Raws li kev sib sau ua ke, koj yuav pom tias kuv tau faib cov pawg thawj coj saib ua ob daim, txuas nrog ob lub "choj" me me ntawm 1mm tooj liab tooj liab. Qhov no tau tsim nyog kom txhawb nqa daim npav MicroSD mus rau qhov thib peb "qib kev tsim kho" thiab ua kom haum nws nrog kev so uas kuv tau kos rau ntawm rooj plaub, tsuas yog sab saud rau qhov chaw nres nkoj USB. Tsis tas li ntawd, Kuv tau kos peb qhov kev txiav ntawm lub rooj tsavxwm nws tus kheej, ib qho kom nkag mus rau lub zog ntawm DC/DC hloov pauv, lwm tus kom nkag mus rau qhov txuas ntawm lub npav npav ntawm Arduino Pro Mini (ntsia "lub ntsej muag"), thiab qhov thib peb rau inductance.

Kauj Ruam 4: Tus Neeg Tau Txais HR - Simulation Spice

Pib los ntawm Peter Borst tus tsim kuv tau hais ua ntej, kuv lub hom phiaj yog txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txheeb xyuas qhov ntau li ntau tau, tib lub sijhawm txwv tsis pub nkag siab rau kev cuam tshuam thiab tsim cov noob tsis raug.

Kuv txiav txim siab hloov qhov thawj ib qho Op-Amp daws vim tias nws tau ua pov thawj dhau mus rau kev cuam tshuam, tej zaum vim tias tus nqi ntawm 10M cov lus tawm tsam tiv thaiv yog siab dhau, thiab faib tag nrho qhov nce hauv ob theem.

Ob theem muaj DC nce G = 100, txo qis ib puag ncig 70 @5.4KHz, tab sis nrog cov tswv yim sib txawv cuam tshuam los ua kom muaj kev nkag siab zoo.

Yog li cia peb xav tias qhov hluav taws xob ntawm qhov tsis muaj zog tshaj plaws tsim los ntawm LC tank yog 1mV.

Yog tias peb hloov pauv tag nrho cov txais hauv Circuit Court hauv Spice ib puag ncig (Kuv siv ADIsimPE) hloov pauv LC qhov sib txuas ua ke nrog lub tshuab hluav taws xob sine nrog tib qhov hluav taws xob thiab zaus (5.4KHz) thiab khiav qhov simulation, peb pom tias qhov hluav taws xob tso tawm V1 los ntawm 1st amplifier tseem yog sinewave (vim qhov ntsuas qhov ntsuas qhov input sinewave tsis txaus siab), ti lub tshuab ua haujlwm tau ua haujlwm nyob hauv thaj tsam tawm. Tab sis tom qab theem ob, qhov hluav taws xob tso tawm V2 qhia tau tias tam sim no peb tab tom mus txog qhov saturation (Vhigh = Vcc-1.5V / Vlow = 1.5V). Qhov tseeb, tsev neeg TL07x tsis tau tsim los rau kev tsheb nqaj hlau rau kev tsheb nqaj hlau, tab sis qhov no txaus kom dhau nrog qhov muaj kev nyab xeeb ob qho tib si treshold qib ntawm Schmitt Trigger gate thiab tsim kom huv huv squarewave (V3).

Kauj ruam 5: Software

Vim tias qhov nce siab ntawm tus neeg txais theem, thiab txawm hais tias lub ncov ntsuas qib ua tau zoo raws li lub lim qis dhau, cov lus tso tawm ntawm tus pin D3 ntawm Arduino Pro Mini tseem tuaj yeem cuam tshuam ntau thiab xav tau ua digitally ua ntej ua tiav los ntawm tshawb xyuas qhov tseeb tiv thaiv kev dag tsis raug. Txoj cai kom ntseeg tau tias ob qhov xwm txheej tau ua tiav los txiav txim siab qhov mem tes raws li siv tau:

1. Lub plawv dhia yuav tsum kav ntev li 5ms
2. Qhov tsawg kawg nkaus tuaj yeem lees paub nruab nrab ntawm ob qhov kev sib tw ua tiav yog 100ms (sib xws rau 600 bpm, deb tshaj qhov txwv ntawm tachycardia hnyav!)

Thaum cov mem tes raug lees paub, lub sijhawm luv (hauv ms) los ntawm qhov ntsuas yav dhau los raug ntsuas thiab khaws cia hauv SD daim npav hauv cov ntawv "datalog.txt", ua ke nrog lub sijhawm nyob hauv hh: mm: ss hom ntawv, qhov twg 00:00: 00 sawv cev rau lub sijhawm kawg ntawm kev rov pib dua ntawm microcontroller. Yog tias daim npav SD ploj lawm, lub teeb liab liab teeb qhia qhov ua yuam kev.

Ib kab ntawv kaw suab tshiab tuaj yeem pib/nres nrog Pib/Nres hloov S1, thiab yuav raug txheeb xyuas los ntawm "; Pib" thiab "Nres" kab cim kab cim raws li thaum pib thiab thaum kawg ntawm kab ntawv.

Yog tias tsis pom lub plawv dhia rau lub sijhawm ntev dua 2400 ms (25 bpm), kab cim "" Sijhawm Tawm "tau muab tso rau hauv cov ntawv thiab cov xim daj LED D4 tau qhib.

Yog tias Lub Cim Hloov S2 raug nias thaum sau cov kab cim ntxiv rau hauv hom ntawv "; MarkerNumber", nrog tsis siv neeg nce ntawm tus lej cim pib los ntawm 0, tau sau rau hauv cov ntawv, thiab cov xim daj daj ntsais sai sai.

Txuas nrog qhov ua tiav Arduino code.

Kauj Ruam 6: Pib Teeb thiab Xeem

Kauj Ruam 7: Kev Siv - Kev Tshawb Fawb Teeb Meem

Daim ntawv ntawm lub thaiv uas kuv tau siv yog ze txaus rau ib qho ntawm lub xov tooj ntawm tes yog li koj tuaj yeem pom ntawm lub khw kom muaj ntau yam khoom siv los hnav nws lossis nce nws ntawm cov cuab yeej ua haujlwm. Tshwj xeeb rau lub tsheb kauj vab kuv tuaj yeem hais qhia thoob ntiaj teb lub xov tooj ntawm lub npe hu ua "Finn", tsim los ntawm Austrian Bike Citizens tuam txhab. Pheej yig (€ 15, 00) thiab yooj yim rau mount, nws yog qhov tiag tiag thiab raws li koj tuaj yeem pom hauv daim duab zoo meej kuj rau Cardio Data Logger

Txoj hauv kev yooj yim tshaj plaws los siv cov ntaub ntawv nyoos kaw los ntawm Data Logger yog txhawm rau lawv hauv kab ntawv siv cov txheej txheem PC (piv txwv li Excel). Los ntawm kev sib piv cov duab tau txais rov ua haujlwm ib yam nkaus, lossis txheeb xyuas qhov sib txheeb ntawm HR kev hloov pauv thiab kev siv lub cev, koj tuaj yeem ua kom zoo dua qhov ntau npaum li cas ntawm lub zog thaum ua haujlwm.

Tab sis qhov txaus siab tshaj plaws yog kev kawm ntawm HR, thiab tshwj xeeb ntawm HR Variablity (HRV), rau kev kho mob. Tsis zoo li ECG taug qab, HR kab tsis muaj cov ntaub ntawv ncaj qha txog kev ua haujlwm ntawm cov leeg mob plawv. Txawm li cas los xij, nws qhov kev tshuaj xyuas los ntawm qhov pom ntawm qhov pom zoo tso cai kom tau txais lwm cov ntaub ntawv ntawm kev txaus siab hauv chaw kho mob.

Cov ntaub ntawv paub zoo tshaj plaws txog HRV yog tuam txhab Finnish KUBIOS. Ntawm lawv qhov chaw koj tuaj yeem pom ntau cov ntaub ntawv hais txog Biomedical Signals thiab koj tuaj yeem rub tawm "KUBIOS HRV Txuj Ci", kev ntsuas lub plawv tsis hloov pauv hloov pauv software rau kev tshawb fawb tsis yog lag luam thiab siv tus kheej. Cov cuab yeej no tsis tsuas yog tso cai rau koj los teeb cov kab ntawv los ntawm cov ntawv yooj yim (koj yuav tsum tshem lub sijhawm cim tseg) tab sis kuj tseem ua qhov kev txheeb xyuas lej thiab lej (suav nrog FFT) thiab tsim cov ncauj lus tsis txaus ntseeg thiab muaj txiaj ntsig zoo, zoo li ib qho txuas hauv qab no.

Rembember tias tsuas yog kws kho mob tshwj xeeb tuaj yeem txiav txim siab qhov kev xeem yuav tsum tau ua rau kev ua kis las ntawm ib qib twg, thiab txhawm rau ntsuas lawv cov txiaj ntsig.

Cov Lus Qhia no tau sau nrog lub hom phiaj nkaus xwb txhawm rau tsim kev txaus siab thiab lom zem hauv kev siv cov khoom siv hluav taws xob rau kev saib xyuas kev noj qab haus huv.

Kuv vam tias koj nyiam nws, cov lus pom zoo!