Sistema de salud usable que usa IOT: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

En el presente trabajo, los sensores están envueltos en

el abrigo y mide la temperatura, el ECG, la posición, la presión arterial y el BPM del usuario y lo envía a través del servidor ThingSpeak. Muestra una representación gráfica de los datos medidos. La transformación de datos la realiza el controlador principal de Arduino. Cuando los sensores estén medidos, Arduino ejecutará el programa y también se insertará la clave API ThingSpeak en el programa.

Paso 1: Componentes solicitados

1. Arduino UNO

2. LM75 (sensor de temperatura)

3. AD8232 (sensor de ECG)

4. HW01 (sensor de pulso)

5. ESP8266 (módulo Wi-Fi)

6. Cables binarios

7. Cable USB para depuración

8. Paquete de baterías de iones de litio de 4 (9v)

9. Chubasquero

10. Caja de algodón (25X25cm)

11. Pistola de pegamento con 2 varillas.

Paso 2: Conexión de LM75 y Arduino

El LM75 involucra el protocolo I2C con Arduino. Por lo tanto, la temperatura se detecta y se convertirá en datos digitales utilizando el convertidor analógico a digital delta sigma integrado de 9 bits. Debido a la precisión del LM75, se utiliza para medir la temperatura del usuario. La resolución del sensor es de 9 bits y tiene una dirección esclava de 7 bits. entonces, el formato de datos es complemento a dos con la dirección del esclavo. La frecuencia de funcionamiento del sensor LM75 es de 400 KHz. El LM75 contiene un filtro de paso bajo para aumentar la confiabilidad de la comunicación en entornos ruidosos.

El pin A4 y A5 de Arduino implica una comunicación de interfaz de dos cables, por lo que se conectará al pin SDA y SCL de LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (entrada analógica)

SDA ---- A4 (entrada analógica)

VCC ---- 3,3 V

TIERRA ---- TIERRA

Paso 3: Conexión entre el módulo de pulso y Arduino

En este trabajo se utiliza el sensor de pulso. El sensor de pulso es un sensor Plug and Play bien diseñado a través del cual el usuario puede tomar datos de frecuencia cardíaca o pulso en vivo y alimentarlos donde quiera.

Conecte el sensor de pulso a la placa Arduino Uno de la siguiente manera: + a + 5V y - a GND S tO A0. Conecte la pantalla LCD a la placa Arduino Uno de la siguiente manera: VSS a + 5V y VDD a GND y RS a 12 y RW a GND y E a D11 y D4 a D5 y D5 a D4 y D6 a D3 y D7 a D2 y A / VSS a + 5V y K / VDD a GND. Conecte el potenciómetro de 10K a la pantalla LCD de la siguiente manera: Datos a v0 y VCC a + 5V. Conecte el LED a Arduino de la siguiente manera: LED1 (ROJO, pin intermitente) a D13 y LED2 (VERDE, tasa de desvanecimiento) a D8.

Sensor de PULSO ------ Arduino

VSS ------ + 5V

TIERRA ------ TIERRA

S ----- A0

Cuando el sensor toca la piel, el LED del sensor parpadea.

Paso 4: Conexión entre el sensor de ECG y Arduino

El sensor de ECG AD8232 está interconectado con Arduino y los electrodos se colocan en el brazo izquierdo, el brazo derecho y la pierna derecha. En esto, el impulso de la pierna derecha actúa como retroalimentación al circuito. Hay tres entradas de los electrodos que mide la actividad eléctrica del corazón y se indicará mediante LED. Para reducir el ruido, se usa el amplificador de instrumentación (BW: 2KHz) y se usan dos filtros de paso alto para reducir los artefactos de movimiento y el potencial de la mitad de la celda del electrodo. AD8232 está configurado como configuración de tres electrodos.

CONEXIÓN: El electrodo del brazo izquierdo está conectado al pin + IN del AD8232 y el electrodo del brazo derecho está conectado al pin -IN del AD8232 y la retroalimentación de la pierna derecha está conectada al pin RLDFB del AD8232. La detección de derivaciones en este sensor es CA o CC. Para esto se utiliza CA. El pin LO- está conectado al pin analógico (11) de Arduino y el pin LO + está conectado al pin analógico (10) del Arduino y la salida de los electrodos está conectada al pin A1 de Arduino.

Sensor de ECG ------ Arduino

LO- ------ Pin analógico (11)

LO + ------ Pin analógico (10)

Salida ------ A1

Los electrodos colocados en el cuerpo del paciente detectan los pequeños cambios de potencial eléctrico en la piel que surgen de la despolarización del músculo cardíaco durante el alcance del latido del corazón, a diferencia de un ECG triple convencional en el que tienden los electrodos colocados en las extremidades y el pecho del paciente. Al medir la señal de ECG, el intervalo PR y la fase del intervalo QR y la duración de la amplitud se varían en condiciones anormales. Las anomalías se definen en la programación de Arduino.

Parámetros de ECG normales Parámetros de ECG anormales

Onda P 0.06-0.11 <0.25 ------------------------------------------- --------- Ondas T planas o invertidas Isquemia coronaria

Complejo QRS <0,12 0,8-1,2 ------------------------------------------- ------- Aumento del bloqueo de rama del haz QRS

Onda T 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Aumento del bloqueo PR AV

Intervalo QT 0.36-0.44 --------------------------------------------- --------------- Hipercalcemia de intervalo QT corto

Intervalo PR 0,12-0,20 --------------------------------------------- ------ PR largo, QRS ancho, QT corto Hiperpotasemia

muestra las anomalías en la señal de ECG, que se incluirá en la codificación de Arduino y, cuando se produzcan anomalías, se enviará como mensaje de alerta a los números de móvil particulares. Tenemos un archivo de biblioteca separado que se incluye en el programa

Paso 5: Interfaz del módulo Wi-Fi y Arduino

El módulo Wi-Fi ESP8266 es un transceptor inalámbrico independiente de bajo costo que se puede utilizar para desarrollos de IoT de punto final. El módulo Wi-Fi ESP8266 permite la conectividad de Internet a aplicaciones integradas. Utiliza el protocolo de comunicación TCP / UDP para conectarse con el servidor / cliente. Para comunicarse con el módulo Wi-Fi ESP8266, el microcontrolador necesita usar un conjunto de comandos AT. El microcontrolador se comunica con el módulo Wi-Fi ESP8266-01 usando UART con una velocidad de transmisión especificada (por defecto 115200).

NOTAS:

1. El módulo Wi-Fi ESP8266 se puede programar usando Arduino IDE y para hacerlo necesita realizar algunos cambios en el Arduino IDE. Primero, vaya a Archivo -> Preferencias en el IDE de Arduino y en la Sección de URL del Administrador de Tableros Adicionales. Ahora, vaya a Herramientas -> Tablero -> Administrador de tableros y busque ESP8266 en el campo de búsqueda. Seleccione la comunidad ESP8266 by ESP8266 y haga clic en Instalar.

2.. El módulo ESP8266 funciona con una fuente de alimentación de 3,3 V y cualquier valor superior, como 5 V, por ejemplo, matará el SoC. Entonces, el Pin VCC y el Pin CH_PD del Módulo ESP8266 ESP-01 están conectados a una fuente de 3.3V.

3. El módulo Wi-Fi tiene dos modos de funcionamiento: modo de programación y modo normal. En el modo de programación, puede cargar el programa o firmware en el módulo ESP8266 y en el modo normal, el programa o firmware cargado se ejecutará normalmente.

4. Para habilitar el modo de programación, el pin GPIO0 debe estar conectado a GND. En el diagrama del circuito, hemos conectado un interruptor SPDT al pin GPIO0. Al alternar la palanca de SPDT, el ESP8266 cambiará entre el modo de programación (GPIO0 está conectado a GND) y el modo normal (GPIO0 actúa como un pin GPIO). Además, el RST (reinicio) jugará un papel importante al habilitar el modo de programación. El pin RST es un pin BAJO activo y, por lo tanto, está conectado a GND a través de un botón pulsador. Entonces, siempre que se presione el botón, el módulo ESP8266 se reiniciará.

Conexión:

Los pines RX y TX del módulo ESP8266 están conectados a los pines RX y TX en la placa Arduino. Dado que el SoC ESP8266 no puede tolerar 5V, el Pin RX de Arduino se conecta a través de un convertidor de nivel que consta de una resistencia de 1KΩ y una de 2.2KΩ.

Módulo Wi-Fi ------ Arduino

VCC ---------------- 3,3 V

TIERRA ---------------- TIERRA

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

RST ---------------- GND (normalmente abierto)

GPIO0 ---------------- TIERRA

TX ---------------- TX de Arduino

RX ----------------- RX de Arduino (A través del convertidor de nivel)

Después de conectar y configurar:

El ESP8266 en modo de programación (GPIO0 está conectado a GND), conecte el Arduino al sistema. Una vez que el módulo ESP8266 esté encendido, presione el botón RST y abra el IDE de Arduino. En las opciones de Tablero (Herramientas -> Tablero), seleccione el Tablero “Generic ESP8266”. Seleccione el número de puerto apropiado en el IDE. Ahora, abra el Blink Sketch y cambie el Pin LED a 2. Aquí, 2 significa pin GPIO2 del Módulo ESP8266. Antes de presionar la carga, asegúrese de que GPIO0 esté conectado a GND primero y luego presione el botón RST. Presione el botón de carga y el código tardará un tiempo en compilarse y cargarse. Puede ver el progreso en la parte inferior del IDE. Una vez que el programa se haya cargado correctamente, puede eliminar el GPIO0 de GND. El LED conectado a GPIO2 parpadeará.

Paso 6: Programa

El programa es para conectar LM75, módulo de pulso, sensor de ECG y módulo Wi-Fi a Arduino

Paso 7: Configuración del servidor ThingSpeak

ThingSpeak es una plataforma de aplicaciones para. Internet de las cosas. Es una plataforma abierta con análisis MATLAB. ThingSpeak le permite crear una aplicación en torno a los datos recopilados por los sensores. Las características de ThingSpeak incluyen: recopilación de datos en tiempo real, procesamiento de datos, visualizaciones, aplicaciones y complementos

En el corazón de ThingSpeak se encuentra un canal ThingSpeak. Se utiliza un canal para almacenar los datos. Cada canal incluye 8 campos para cualquier tipo de datos, 3 campos de ubicación y 1 campo de estado. Una vez que tenga un canal ThingSpeak, puede publicar datos en el canal, hacer que ThingSpeak procese los datos y luego hacer que su aplicación recupere los datos.

PASOS:

1. Cree una cuenta en ThingSpeak.

2. Cree un nuevo canal y asígnele un nombre.

3. Y cree 3 archivados y especifique su nombre para cada archivado.

4. Anote el ID de canal de ThingSpeak.

5. Anote la clave API.

6. Y menciónelo en Programa para pasar los datos del ESP8266.

7. Ahora se obtienen los datos de visualización.

Paso 8: Configuración de conclusión (hardware)

La configuración de hardware de nuestro proyecto Contiene todos los componentes de hardware del proyecto y se empaquetará e insertará en un abrigo para que los pacientes se sientan cómodos. El abrigo con sensores está hecho por nosotros y proporciona una medición sin errores a los usuarios. Los datos biológicos del usuario. La información se almacena en el servidor ThingSpeak para su análisis y seguimiento a largo plazo. Es lo que implica el proyecto en el sistema sanitario.

CONFIGURACIÓN:

1. Coloque los circuitos dentro de la caja de algodón.

2. El uso de una pistola de pegamento lo hace que se pueda fijar a la caja.

3. Conecte la batería al VIN de Arduino al terminal positivo de la batería y GND de Arduino al terminal negativo de la batería

4. A continuación, fije la caja al interior del abrigo con una pistola de pegamento.

Una vez que se establece la codificación libre de errores, el programa se ejecuta y uno estará listo para ver la salida de Senor en una plataforma como la pantalla de salida de Arduino y luego la información se transfiere a ThingSpeak Cloud a través de la web y estaremos listos para visualizarla en el mundo. plataforma. La interfaz web se puede desarrollar para implementar más funcionalidades en la visualización, gestión y análisis de datos para proporcionar una mejor interfaz y experiencia al usuario. Al utilizar la configuración del trabajo propuesto, el médico puede evaluar la condición del paciente las 24 horas del día, los 7 días de la semana y cualquier cambio abrupto en el estado del paciente se notifica al médico o al personal paramédico a través de una notificación de brindis. Además, como se puede acceder a la información en el servidor de Thingspeak, el estado del paciente se puede comprobar de forma remota desde cualquier lugar del planeta. Además de simplemente ver la información previa de un paciente, podemos utilizar esta información para una comprensión rápida y curar la salud del paciente por los respectivos expertos.