پروژه مانیتورینگ ضربان قلب با ESP32 سنسور پوستی و پلتفرم ThingSpeak

در پروژه مانیتورینگ ضربان قلب با استفاده برد nodemcu که از تراشه ESP32 استفاده می کند، سنسور ضربان قلب را راه‌اندازی می‌کنیم. سپس اطلاعات دریافتی از سنسور را به پلتفرم اینترنت اشیا منتقل می‌کنیم. البته به دفعات راه‌اندازی این سنسور را با بردهای مختلف از جمله آردوینو مشاهده کرده‌اید. اما این پروژه با دیگر نمونه‌ها متفاوت است. در این پروژه با استفاده از برد ESP32 و قابلیت WiFi این تراشه تمام مقادیر خروجی را در پلتفرم اینترنت اشیا ThingSpeak نمایش خواهیم داد. در ادامه این آموزش با مرجع تخصصی آردوینو به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

 

 

---

پلتفرم اینترنت اشیا ThingSpeak

---

برای مانیتورینگ و ذخیره دیتاها در اینترنت اشیا بایستی از پلتفرم مناسب آن استفاده کنیم. پلتفرم ThingSpeak پلتفرم اینترنت اشیا open source است. API برای ذخیره و بازیابی اطلاعات از طریق پروتکل‌های HTTP و MQTT با اینترنت و یا با استفاده از شبکه محلی است. پلتفرم Thingspeak به شما امکان می دهد داده‌های سنسورها را جمع آوری، ذخیره و تجزیه و تحلیل کنید. همچنین با استفاده از امکانات موجود در دشبورد IOT این سایت می توانیم نمودارهایی بر اساس مقادیر بدست آمده رسم کنیم. ThingSpeak یک سرویس پلتفرم تجزیه و تحلیل اینترنت اشیا است که به شما امکان می دهد جریان های داده زنده را در کلاود جمع آوری، تجسم و تجزیه و تحلیل کنید. می توانید از طریق دستگاه های خود داده ها را به ThingSpeak ارسال کنید، ایجاد تصویری فوری از داده‌های زنده و با استفاده از سرویس های وب مانند Twitter و Twilio هشدار ارسال کنید. ThingSpeak مهندسان و دانشمندان را قادر می سازد تا نمونه های اولیه و ساخت سیستم های اینترنت اشیا را بدون تنظیم سرورها یا توسعه نرم افزارهای وب ایجاد کنند.

 

---

برد Nodemcu برپایه ESP32

---

در پروژه‌های اینترنت اشیا بایستی از بردهای تحت وای فای استفاده کنیم. در پروژه مانیتورینگ ضربان قلب از برد ESP32 مدل Nodemcu استفاده می‌کنیم. وقتی از بردهای ESP32 صحبت می‌کنیم، از مصرف انرژی کمتر، قدرت پردازش بهتر، تکنولوژی بروز صحبت می‌کنیم، یعنی نسل جدیدی از تراشه های WIFI که در ادامه نسل قبل یعنی ESP8266 به بازار معرفی شدند، که علاوه بر WIFI از بلوتوث نیز پشتیبانی می‌کنند. از برد های کمکی که برای این تراشه عرضه شده می‌توان به NodeMCU و ESP32-CAM اشاره کرد. این تراشه در سه نوع wroom , wrover و solo تولید می‌شود.

 

---

توضیحات تکمیلی

---

در پروژه مانیتورینگ ضربان قلب از پلتفرم IOT به نام ThingSpeak استفاده کرده‌ایم، در واقع این پلتفرم به ما اجازه ساخت یک دشبورد با قابلیت مانیتورینگ مقادیر ورودی را به روش های مختلف را می‌دهد. و در این پروژه با استفاده از این قابلیت، ضربان قلب فرد مورد نظر را با سنسور مربوط اندازه‌گیری و با این دشبورد به صورت گراف نمایش خواهیم داد. سنسور مورد استفاده در این پروژه از نوع پوستی است. کافیست سنسور را روی سطح پوست دست قرار دهیم.

 

---

وسایل موردنیاز

---

سنسور ضربان قلب

برد nodemcu ESP32

 

---

کتابخانه‌های موردنیاز

---

برای راه اندازی پروژه مانیتورینگ ضربان قلب ابتدا در نرم افزار Arduino IDE اقدام به نصب کتابخانه مرجع PulseSensor و ThingSpeak می پردازیم. مراحل زیر را دنبال کنید:

1. این مسیر را دنبال کنید Sketch > Include Library > Manage Libraries
2. کلمه PulseSensor و ThingSpeak را جستجو کنید.
3. کتابخانه ها را نصب کنید.

 

---

راه اندازی دشبورد ThingSpeak

---

این بخش در آموزش قبلی هم توضیح داده شده است. ولی مجددا برای افزایش سرعت آموزش در پروژه مانیتورینگ ضربان قلب هم توضیح خواهم داد. ابتدا به آدرس thingspeak.com مراجعه کنید و یک یک اکانت جدید ایجاد کنید، سپس در قسمت Channels و در ادامه مانند تصویر زیر New Channel، اقدام به ساخت یک چنل یا دشبورد کنید.

 

در ادامه صفحه ای مانند تصویر زیر را مشاهده خواهید کرد، اطلاعات اسم و توضیحات را به دلخواه پر کنید و در انتهای صفحه گزینه save channel را انتخاب کنید.

 

در ادامه با صفحه زیر روبرو خواهید شد که می‌توانید مقادیر دریافت شده را مشاهده کنید

 

همچنین با استفاده از گزینه Add Widgets، می‌توانید، المان های دلخواه خود برای نمایش مقادیر را اضافه کنید.

 

---

دریافت API پلتفرم ThingSpeak

---

در بخش API keys و در باکس مشخص شده می‌توانید API مورد نیاز برای پروژه را پیدا کنید، از این API در ادامه استفاده خواهیم کرد.

 

---

شماتیک و اتصالات

---

در این پروژه تنها از سنسور ضربان قلب و برد ESP32 استفاده کرده‌ایم که تنها با اتصال پین Signal از سنسور ضربان قلب به پین D32 به برد ESP32 و البته با تغذیه کردن یک ماژول میتوانیم اقدام به راه‌اندازی نهایی این برد بکنیم.

• شماتیک اتصالات پروژه مانیتورینگ ضربان قلب با ThingSpeak

 

---

کد و راه‌اندازی مدار

---

در این پروژه همانطور که قبل تر ذکر شد و آموزش های لازم داده شد از کتابخانه های PulseSensorPlayground و ThingSpeak استفاده می‌کنیم. در این کد ابتدا مقادیری که از ماژول ضربان قلب دریافت می‌شود را در سریال مانیتور نمایش خواهیم داد و سپس مقادیر را به سرور های ThingSpeak ارسال خواهیم کرد. در این بخش از آموزش بخش هایی از کد این آموزش را بررسی می‌کنیم، در بخش اول کتابخانه ها را فراخوانی می‌کنیم.

#include <PulseSensorPlayground.h>
#include <WiFi.h>
#include <ThingSpeak.h>

 

در ادامه اطلاعات شبکه WiFi مورد نظر برای اتصال برد ESP32 به اینترنت را وارد می‌کنیم.

const char ssid[] = "نام شبکه وای فای شما";
const char password[] = "رمز وای فای شما";

 

در این بخش ID چنل ایجاد شده را وارد کنیو این ID در  بخش اطلاعات هر چنل در Thingspeak نمایش داده می‌شود.

const long CHANNEL = Your ThingSpeak Channel ID;

 

در مراحل قبل آموزش دریافت API را دیدید در این مرحله این API را در این بخش وارد کنید.

const char *WRITE_API = "شناسه دشبور شما";

 

در این خط مقادیر پالس را از سنسور ضربان دریافت می‌کنیم.

pulseSensor.analogInput(PULSE_INPUT);

 

کد کامل پروژه مانیتورینگ ضربان قلب با ThingSpeak

#define USE_ARDUINO_INTERRUPTS false
#include <PulseSensorPlayground.h>
#include <WiFi.h>
#include <ThingSpeak.h>


const char ssid[] = "نام شبکه وای فای شما";
const char password[] = "رمز وای فای شما";
WiFiClient client;

const long CHANNEL = Your ThingSpeak Channel ID;  //در این قسمت id دشبورد ایجاد شده را وارد کنید
const char *WRITE_API = "شناسه دشبور شما";

long prevMillisThingSpeak = 0;
int intervalThingSpeak = 20000; // 15 ثانیه برای ارسال دیتا به دشبورد


const int OUTPUT_TYPE = SERIAL_PLOTTER;
const int PULSE_INPUT = 32;   
const int PULSE_BLINK = 21;    
const int PULSE_FADE = 5;
const int THRESHOLD = 550;   

byte samplesUntilReport;
const byte SAMPLES_PER_SERIAL_SAMPLE = 10;


PulseSensorPlayground pulseSensor;

void setup() {

  Serial.begin(115200);
  
  pulseSensor.analogInput(PULSE_INPUT);
  pulseSensor.blinkOnPulse(PULSE_BLINK);
  pulseSensor.fadeOnPulse(PULSE_FADE);

 
  pulseSensor.setSerial(Serial);
  pulseSensor.setOutputType(OUTPUT_TYPE);
  pulseSensor.setThreshold(THRESHOLD);

  samplesUntilReport = SAMPLES_PER_SERIAL_SAMPLE;
  
  if (!pulseSensor.begin()) {
  
    for(;;) {
      digitalWrite(PULSE_BLINK, LOW);
      delay(50);
      digitalWrite(PULSE_BLINK, HIGH);
      delay(50);
    }
  }
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  ThingSpeak.begin(client);  
  
  if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print("Attempting to connect to SSID: ");
    Serial.println(ssid);
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      WiFi.begin(ssid, password);
      Serial.print(".");
      delay(5000);
    }
    Serial.println("\nConnected.");
  } 

}

void loop() {

  
  if (pulseSensor.sawNewSample()) {
  
    if (--samplesUntilReport == (byte) 0) {
      samplesUntilReport = SAMPLES_PER_SERIAL_SAMPLE;

      pulseSensor.outputSample();

      if (pulseSensor.sawStartOfBeat()) {
        pulseSensor.outputBeat();
        
      }
    }
    int myBPM = pulseSensor.getBeatsPerMinute();

    if (myBPM < 100 && myBPM > 50){
      if (millis() - prevMillisThingSpeak > intervalThingSpeak) {

      ThingSpeak.setField(1, myBPM);
    
      int x = ThingSpeak.writeFields(CHANNEL, WRITE_API);
      if (x == 200) {
        Serial.println("Channel update successful.");
      }
      else {
        Serial.println("Problem updating channel. HTTP error code " + String(x));
      }

        prevMillisThingSpeak = millis();
      }        
    }    
  }
}

 

 

---

جمع بندی

---

در پروژه مانیتورینگ ضربان قلب با استفاده از سنسور pulse sensor یا سنسور ضربان قلب مقادیر ضربان قلب را بدست آوردیم و با استفاده از برد ESP32 این مقادیر را تحلیل و در سریال مانیتور نمایش دادیم. در ادامه با فراخوانی کتابخانه ThingSpeak مقادیر بدست آمده را به سرور های ThinkSpeak ارسال خواهیم کرد و با معرفی دشبورد ساخته شده به کد های برنامه مقادیر در دشبورد ما نمایش داده خواهند شد.

چنانچه در مراحل راه اندازی و انجام این پروژه با مشکل مواجه شدید، بدون هیچ نگرانی در انتهای همین پست، به صورت ثبت نظر سوالتان را مطرح کنید. من در سریع‌ترین زمان ممکن پاسخ رفع مشکل شما را خواهم داد. همچنین اگر ایرادی در کدها و یا مراحل اجرایی وجود دارند می‌توانید از همین طریق اطلاع رسانی کنید.

 

در پایان نظرات و پیشنهادات خود را با ما درمیان بگذارید و با اشتراک گذاری این آموزش در شبکه های اجتماعی , از وبسایت دیجی اسپارک حمایت کنید.