microgeek.eu

W ramach akcji "Jak to działa - czyli kącik testera"
przedstawiam wstęp do raportu z testów modułu optoelektronicznego czujnika pulsu, otrzymany do testowania dzięki uprzejmości firmy

która wspomaga nasze forum w tej akcji

Moduł PS01 dostarczany jest w woreczku chroniącym zawartość przed ładunkami elektrostatycznymi

Ze strony Kamami można ściągnąć dodatkowo schemat czujnika oraz instrukcję (w języku angielskim) jak również spakowane kompletne pliki projektu (dla Design Spark) jak i również kod na platformę Arduino

Czytając instrukcję, gdy natkniemy się na pierwszy link http://pulsesensor.com/downloads/ to przekieruje on nas niestety do nieistniejącego działu download, nie należy się przejmować tylko poprawić sobie odnośnik na https://pulsesensor.com/ i dostaniemy się po prostu na stronę tego projektu i buszujemy tam czytając ciekawe materiały i analizując ten projekt https://pulsesensor.com/pages/code-and-guide. No w zasadzie wszystko tam jest więc po co ta moja pisanina tutaj? No po pierwsze chciałbym sprawdzić czy to faktycznie działa , a po drugie porównać to z bardziej "profesjonalnymi" rozwiązaniami. I tu cała zabawa (chyba) będzie, poniżej w celu zaostrzenia (również sobie) apetytu na dalej kilka fotek towarzystwa do zabawy.

To na razie tyle tytułem wstępu ... myślę, że do końca sierpnia zamknę całość, na razie trochę pracy w pracy mam, no i sezon na urlop jest

No jednak nie wytrzymałem , mieć to na stole i nie sprawdzić . Szybko wgrałem przykładowy kod i podłączyłem do arduiono, i hurra zaświeciło się co miało zaświecić następnie tak na szybko przyłożyłem do mojego palucha no i proszę jest puls i wykres na arduinowym ploterze

!

Wiadomość z: autor

UWAGA: Wszystkich potencjalnych naśladowców od razu ostrzegam, wszelkie próby z czujnikiem przykładanym do ciała prowadzimy gdy czujnik i laptop dołączone są do bezpiecznego napięcia zasilającego, czyli laptop pracuje na bateriach i ewentualnie osobne zasilanie arduino i czujnika też z baterii, zasilanie z zasilaczy sieciowych (230 V) nie spełniających wymagań normy PN-EN60601-1 jest niedopuszczalne ze względu na niebezpieczeństwo porażenia elektrycznego i zbyt duże prądy upływu

!	Wiadomość z: wojtek
	Pytania do autora, dyskusję prowadzimy tu "Wydzielone z [PS01] - moduł optoelektronicznego czujnika pulsu - wstęp"

Ponieważ przetwarzanie sygnałów biologicznych na postać nadającą się do dalszej obróbki cyfrowej nie jest tylko moim hobby ale jest to też zajęcie zawodowe, to postanowiłem sprawdzić jak faktycznie pracuje czujnik pulsu, który każdy może nabyć bez najmniejszych problemów w różnych sklepach internetowych. Czujnik taki dostałem do testu z firmy https://kamami.pl/ . Czujnik ten jest wynikiem projektu, z którym można się zapoznać tutaj https://pulsesensor.com/ .
Od razu ostrzegam aby każdą próbę dotykania tego czujnika (co jest przecież nieuniknione) poprzedzić rozładowaniem ładunku ESD ze swojego ciała, a szczególnie do czasu gdy nie odizolujemy elektroniki tego czujnika od bezpośredniego kontaktu z ciałem (z palcami). Aby to zrobić najlepiej jest postąpić tak jak jest to opisane w instrukcji, którą można pobrać z tego miejsca viewtopic.php?f=81&t=1145#p7907
Ja niestety pierwszy czujnik uszkodziłem i być może powodem był ładunek ESD – jak widać mimo wiedzy, że nie powinno się dotykać bezpośrednio palcami elektroniki robiłem to, na moje usprawiedliwienie mogę jedynie dodać, że otrzymałem czujnik „goły” bez dodatkowych akcesoriów takich jak na poniższym obrazku, które to skutecznie odizolowałyby wrażliwe miejsca od dotykania bezpośrednio palcami.

W skrócie opiszę na podstawie instrukcji projektu jak zabezpieczyć czujnik i przygotować go do dalszych testów:

• W pierwszej kolejności należy nakleić przezroczystą okrągłą samoprzylepną naklejkę tak jak to widać na poniższym obrazku:
  
  rys2.jpg
• Następnie stronę odwrotną zalać klejem glumatik i szybko obrócić i docisnąć do taśmy (np. takiej jaką pokrywa się stolik drukarki 3D), tak aby uzyskać równomierne pokrycie klejem wszystkich elementów i aby później łatwo się oderwało od tej taśmy
  
  rys3a.jpg
  rys3b.jpg
• Zabezpieczyć również przewody odchodzące od czujnika klejem glumatik, a nadmiar kleju i naklejki obciąć do wymiarów czujnika
  
  rys4.jpg
• Według dokładnie tego przepisu postąpiłem i poniżej efekt jaki uzyskałem:
  
  rys5a.JPG
  rys5b.JPG

Wiedza teoretyczna oraz przykłady realizacji z jakimi warto się zapoznać jest obszernie opisywana w literaturze i w innych mediach elektronicznych – nie będę tu przepisywał internetu czy opisywał teorii na bazie własnych doświadczeń, bo nie jest to celem tego opracowania. Podam po prostu kilka przykładowych odnośników, resztę można sobie wyszukać samemu:

1. Ocena stanu naczyń krwionośnych na podstawie badania krążenia obwodowego
2. http://journals.bg.agh.edu.pl/ELEKTROTECHNIKA/28-1-2/elektro04.pdf
3. http://www.ti.com/lit/an/slaa274b/slaa274b.pdf
4. https://pulsesensor.com/pages/pulse-sensor-amped-arduino-v1dot1
5. http://thorax.bmj.com/content/54/5/452.full
6. http://www.njr.com/products/press2013/NJL5501R.html

Środowisko do testów:

1. Arduino Uno – w moim przypadku jest to lego kompatybilny moduł STEMTera
2. Oscyloskop Keysight DSOX1102G
3. IDE Arduino
4. Laptop

Potrzebne oprogramowanie:

1. IDE Arduino ( w moim przypadku wersja 1.83)
2. Źródła projektu https://github.com/WorldFamousElectroni ... ed_Arduino które należy ściągnąć
3. Oprogramowanie do nagrywania i robienia zrzutów ekranowych (w moim przypadku jest to licencjonowane Action!)

Wszystko zostało przygotowane i podłączone tak jak jest to opisane w instrukcji oraz na stronie projektu https://pulsesensor.com/pages/code-and-guide:

• Najpierw oczywiście wgrałem oprogramowanie korzystając z środowiska Arduino do posiadanej płytki kompatybilnej z Arduino Uno
  
  arduino_1.JPG
• • Następnie podłączyłem czujnik zwracając uwagę na poprawność połączeń, dodatkowo podłączyłem oscyloskop do wyjścia czujnika, a czujnik założyłem na palec
  
  rys6.JPG
  
  
  rys7.JPG
  
  
  rys8.JPG
• w IDE Arduino uruchomiłem ploter, na którym widać również przebieg pulsu jak na oscyloskopie
  
  arduino_3.JPG

Jak widać przy odpowiednim przygotowaniu czujnika wszystko bardzo ładnie działa, czyli podstawowa przydatność czujnika pulsu została potwierdzona.
Teraz parę uwag dotyczących wpływu zasilania na uzyskiwany przebieg na ekranie oscyloskopu czy ploterze Arduino. Na dwóch kolejnych zrzutach ekranowych widać różnice w sygnale pulsu, wynikającą z tego że w przypadku mocniej zakłóconego przebiegu Arduino i tym samym układ czujnika było zasilane z komputera podłączonego do sieci 230V, w przypadku mniej zakłóconego przebiegu komputer pracował na zasilaniu z akumulatorów.


Oczywiście pomijając ale nie lekceważąc kwestię bezpieczeństwa zdecydowanie korzystniej jest zasilać całość z baterii lub wyposażyć układ w filtr analogowy lub cyfrowy zakłóceń 50/60Hz sieci zasilającej. Oczywiście chcąc zasilać całość z sieci 230V należy zapewnić odpowiednią izolację czujnika, tak aby spełniała ona wymagania normy EN60601-1. A ponieważ wymagałoby to zasilania komputera z zasilacza „medycznego”, to w warunkach hobbystycznych należy po prostu zasilać nasze Arduino (z podłączonym czujnikiem) z baterii.

Poniżej krótkie filmiki z działającego układu:

https://youtu.be/jekcp0EalIg
Test czujnika pulsu, przebieg na ekranie oscyloskopu

https://youtu.be/SraOVHZvLwE
Test czujnika pulsu, przebieg na ploterze Arduino

Podsumowanie:

1. Czujnik spełnia swoje zadanie – bardzo ładnie i szybko uzyskuje się przewidziane efekty w postaci sygnału pulsu, duże pole do dalszych prac chociażby dołożenie ekranu graficznego i wyświetlanie na nim fali pulsu i częstości pulsu.
2. Uważać należy na ładunki ESD – to gwarantuje brak uszkodzeń i dobrą zabawę.
3. W przypadku podłączania czujnika do ciała zasilanie tylko z baterii.
4. Czujnik przekazany do testów miał zbyt krótkie przewody ok 20cm minimum to 50 cm.
5. Przewody powinny być bardziej elastyczne.
6. W komplecie z czujnikiem powinny być dołączone naklejki przezroczyste i pasek rzepa do umocowania na palcu – to zdecydowanie ułatwia i przyśpiesza zabawę z czujnikiem.

Zainteresowanym zabawą z sygnałami biologicznymi zdecydowanie polecam ten czujnik.