Arduinoと赤外線センサーで作るリアルタイム心拍数モニタリングシステム
部品と材料
| Arduino UNO | ×1 |
| 抵抗 1kΩ | ×2 |
| コンデンサ 100μF | ×2 |
| 抵抗 100Ω | ×1 |
| SparkFun 赤外線エミッターと検出器 | ×1 |
| ジャンパーワイヤー(汎用) | ×1 |
| メスヘッダー 8ピン 1列 | ×2 |
| オスヘッダー 36ピン 1列 ロング | ×2 |
| Texas Instruments LM386 | ×1 |
必要な工具と機械
- はんだごて(汎用)
アプリとオンラインサービス
- Arduino IDE
- Arduino Web Editor
- NI LabVIEW Community Edition
プロジェクト概要
はじめに
このプロジェクトでは、LEDとフォトトランジスタを使って指先の心拍を検知する、シンプルで簡単な心拍数モニタリングシステムの作り方を説明します。このプロジェクトはPPG(光電容積脈波)方式を使用し、このアルゴリズムによりセンサーがBPM(分あたりの拍動数)で心拍を検出できます。
グラフはLabVIEWを使用して心拍を可視化・評価しており、ファジィロジックを用いてプログラムを作成しています。心拍のグラフを表示し、1秒ごとの値を出力するプログラムを作成しました。
回路図
すべてのパーツを用意し、回路図に従って配線してください。古いプロジェクトのためFritzingではなくEagleで回路図を作成していますが、基本は同じです。
- センサー部: 赤外線LEDとフォトトランジスタで構成。電圧を保持するために抵抗が必要。
- 増幅部: LM386をオーディオアンプとして使用。適切な設定で200倍のゲインを20秒程度で実現。
- 信号調整部: ローパスフィルタを使用してADCで読み取られるDC成分を除去。カットオフ周波数150Hzを使用。
- 接続部: ジャンパーでArduinoに電源と信号を供給。
ソフトウェア
このプロジェクトでは2つのソフトウェアを使用:Arduino IDEとLabVIEW。Arduinoのプログラムは以下からダウンロード可能です。LabVIEWのチュートリアルを提供します(Arduinoは皆さんご存知かと思います)。
LabVIEWのスキーマでは、Linx(上記参照)を使用してArduinoとLabVIEWを接続します。これはFirmataのようなプログラムで、ArduinoからLabVIEWへの接続を提供します。Linxの完全なチュートリアルはこちら。
結論
これが私の2つ目のプロジェクトで提供できるすべてです。動画がないことをお詫びします。次回のプロジェクトでは、動画と測定結果を含む完全なプロジェクトを提供できることを願っています。
プロジェクトを完成させるためのArduinoライブラリを追加します。
ご覧いただきありがとうございました!
コード
回路図
赤外線とフォトトランジスタを使用した心拍モニタの回路図
製造プロセス
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