Autor: Antonia NICOLAESCU

Proiectul urmareste implementarea unui aparat de masurare a ritmului cardiac care sa afiseze pe un ecran OLED graficul pulsului si valoarea acestuia. Aparatul va detecta si semnaliza tahicardia.

- Arduino UNO
- Breadboard
- Senzor puls
- Led
- Ecran OLED
- Rezistori
- Fire

Pentru implementarea software a proiectului am folosit Arduino IDE.

Librarii folosite:

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

Adafruit GFX Library – este necesară pentru ca librăria pentru displayul OLED să funcționeze.
Adafruit SSD1306 – librărie pentru displayul OLED


Variabilele:

//----------------------------------------Declarare variabile
unsigned long previousMillisGetHR = 0; //--> stocheaza cand Millis a fost updatata (pentru a calcula Heartbeat)
unsigned long previousMillisResultHR = 0; //--> stocheaza cand Millis a fost updatata (pentru a calcula BPM)

const long intervalGetHR = 20; //--> Interval pentru a citi ritmul cardiac = 10 ms
const long intervalResultHR = 10000; //Intervalul de citire a rezultatului final = 10 secunde

int PulseSensorSignal; 
const int PulseSensorHRWire = 0; //--> Senzorul de puls este conectat la pinul analog 0.
const int LED_A1 = A1; //--> LEDul este conectat la pinul A1.
int UpperThreshold = 330; //--> Determina ce semnal sa fie contorizat ca bataie si stabileste sensibilitatea senzorului.
int LowerThreshold = 300; 

int cntHB = 0; //--> Numara bataile inimii.
boolean ThresholdStat = true; //--> True daca e contorizat ca bataie, false daca nu.
int BPMval = 0; //--> Stocheaza rezultatul.

int x=0; //--> Axa x pe OLED
int y=0; //--> Axa y pe OLED
int lastx=0; 
int lasty=0; 

Functia de citire a batailor inimii:

//Citeste bataile inimii si calculeaza valoarea BPM-ului 
void GetHeartRate() {
  //---------------------------------------- Procesul de citire a batailor inimii
  unsigned long currentMillisGetHR = millis();

  if (currentMillisGetHR - previousMillisGetHR >= intervalGetHR) {
    previousMillisGetHR = currentMillisGetHR;

    PulseSensorSignal = analogRead(PulseSensorHRWire); 

    if (PulseSensorSignal > UpperThreshold && ThresholdStat == true) {
      cntHB++;
      ThresholdStat = false;
      digitalWrite(LED_A1,HIGH);
    }

    if (PulseSensorSignal < LowerThreshold) {
      ThresholdStat = true;
      digitalWrite(LED_A1,LOW);
    }
    
    DrawGraph(); 
  }

Functia care afiseaza graficul ritmului cardiac:

//--------------------------------------------------------------------------------Afisarea graficului.
void DrawGraph() {
  //----------------------------------------Conditie ca graficul sa fie resetat atunci cand umple ecranul OLED.
  if (x > 127) {
    display.fillRect(0, 0, 128, 42, BLACK);
    x = 0;
    lastx = 0;
  }
  //----------------------------------------
  int ySignal = PulseSensorSignal; 
  
  if (ySignal > 850) ySignal = 850;
  if (ySignal < 350) ySignal = 350;

  int ySignalMap = map(ySignal, 350, 850, 0, 40); 
  
  y = 40 - ySignalMap;
  //----------------------------------------

  if ( BPMval < 120 ) {
  display.writeLine(lastx,lasty,x,y,WHITE);
  display.display();
  }
  //----------------------------------------
  
  lastx = x;
  lasty = y;
  
  x++;
}

Am folosit Serial Plotter din Arduino IDE pentru a testa senzorul de puls si pentru a stabili senzibilitatea acestuia. Acest pas a fost foarte util in setarea valorilor pentru UpperThreshold si LowerThreshold.



De asemenea, am folosit acest site pentru a transforma imaginile in secvente: https://diyusthad.com. Am adaugat imagini reprezentative pentru logo-ul proiectului, care sa apara de fiecare data cand este rulat, si imagine pentru semnalizarea tahicardiei.

Logo-ul:

Imaginea care apare atunci cand este detectata tahicardia:

Video de prezentare: https://www.youtube.com/watch?v=R59K-Fxla98

Afisajul de start: logo-ul si mesajul cu indicatiile de utilizare



Afisajul in caz de tahicardie



Functionalitate si afisaj:

Rezultatul proiectului este asemanator cu cel propus initial (singura modificare este inlocuirea buzzer-ului cu un led ce semnalizeaza bataile inimii). Cel mai dificil de realizat au fost stabilirea sensibilitatii senzorului si generarea graficului (tip EKG) pe ecranul OLED (probleme pe care le-am depasit cu ajutorul link-urilor din Bibliografie).

• 27 aprilie → Alegere tema proiect
• 28 aprilie - 10 mai → Achiziționare componente
• 11 mai - 15 mai → Testare componente
• 15 mai - 20 mai → Realizare parte software
• 21 mai - 25 mai → Imbunatatire si optimizare
• 25 mai - 30 mai → Finalizare proiect

Documentatia proiectului: Heart-Beat-Care
Arhiva cod: heartbeatcare.zip

Realizare schema electrica: https://www.circuito.io

Testare senzor puls: https://pulsesensor.com/pages/code-and-guide

Afisare semnale pe ecran OLED: https://randomnerdtutorials.com/guide-for-oled-display-with-arduino/