UniconBoard: HeartRate Monitor

HeartRate Monitor

อีกความปรารถนาหนึ่งของนักสร้างโครงงานอิเล็กทรอนิกส์นั่นคือ การสร้างเครื่องมือวัดปริมาณทางการแพทย์ในแบบที่พอจะดูแนวโน้มว่า ร่างกายของเรามันน่าจะปกติหรือกำลังมีแนวโน้มว่าจะมีปัญหา ที่ทำกันได้ง่ายหน่อยก็คือ เทอร์โมมิเตอร์เพื่อนำมาวัดอุณหภูมิร่างกาย แต่ที่นำมาเสนอให้ลองสร้างกันนี้ มันเจ๋งกว่านั้นเยอะ เพราะนี่คือ เครื่องวัดอัตราการเต้นของหัวใจ (Heart rate monitor)

ตัวตรวจจับการเต้นของหัวใจ - เพราะมีสิ่งนี้จึงทำให้มีโครงงานนี้

โครงงานนี้จะเกิดขึ้นไม่ได้เลยหากไม่มีตัวตรวจจับพิเศษที่ทำหน้าที่ในการวัดอัตราการเต้นของหัวใจแล้วส่งค่าออกมาเป็นพัลส์ ในรูปที่ 1 แสดงหน้าตาของตัวตรวจจับอัตราการเต้นหัวใจที่ใช้ในโครงงานนี้ การวัดของตัวตรวจจับนี้จะเป็นการวัดทางอ้อมด้วยการหนีบหัววัดเข้าที่ใบหูหรือปลายนิ้ว ดังรูป

สัญญาณจากหัววัดจะส่งไปยังหน่วยประมวลผลสัญญาณที่อยู่ในกล่องพลาสติกเล็กๆ จนได้เป็นสัญญาณพัลส์ที่สัมพันธ์กับอัตราการเต้นของหัวใจส่งออกมายังไมโครคอนโทรลเลอร์ เพื่อประมวลประมวลและตีความ ก่อนแสดงค่าที่วัดได้ผ่านทางจอแสดงผลหรือคอมพิวเตอร์ต่อไป

การเชื่อมต่อและทดสอบ

รูปด้านล่างเป็นวงจรการเชื่อมต่อบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ Unicon ที่มีการติดตั้งบอร์ดแสดงผลกราฟิก LCD สีรุ่น GLCD-XT และชุดอุปกรณ์วัดอัตราการเต้นของหัวใจ ZX-HeartRate โดยวงจรและข้อมูลของบอร์ดแสดงผล GLCD-XT แสดงไว้ในกรอบแยกที่ 1

เกี่ยวกับซอฟต์แวร์ควบคุมการทำงาน

โปรแกรมควบคุมการทำงานแสดงในโปรแกรมที่ 1 แบ่งการทำงานออกเป็น 3 ส่วนหลักคือ

1. ฟังก์ชั่น bubbleSort ทำหน้าที่จัดเรียงข้อมูลของพัลส์ที่ได้มาจากตัวตรวจจับ แล้วทำการตัดค่าที่สูงสุดและต่ำสุดออก จากนั้นนำค่าที่เหลือมาเฉลี่ย เพื่อให้ได้ค่าของสัญญาณที่แน่นอนมากที่สุด

2. ฟังก์ชั่น setup เป็นการเตรียมการเกี่ยวกับการแสดงผลทั้งหมดของโครงงานที่จอแสดงผลกราฟิก LCD สีหรือ GLCD-XT ให้แสดงรูปและข้อความที่ต้องการ

3. ฟังก์ชั่น loop เป็นส่วนของโปรแกรมหลักที่ทำการอ่านค่าจากตัวตรวจจับ ซึ่งเป็นสัญญาณพัลส์ นับค่านำวนพัลส์ที่ได้ภายในเวลาหนึ่งนาที จากนั้นทำการเรียกฟังก์ชั่น bubbleSort เพื่อจัดการให้ค่าอัตราการเต้นของหัวใจมาแสดงผลที่จอแสดงผลกราฟิก LCD สีต่อไป

กรอบแยกที่ 1

คุณสมบัติที่สำคัญ

• โมดูลแสดงผลแบบกราฟิกสี ความละเอียด 128 x 160 จุด

• แสดงภาพกราฟิกลายเส้นและพื้นสี ไม่รองรับไฟล์รูปภาพใดๆ

• มีไฟส่องหลัง

• แสดงผลเป็นตัวอักษรขนาดปกติ (5x7 จุด) ได้ 21 ตัวอักษร 16 บรรทัด

• มีสวิตช์กดติดปล่อยดับพร้อมใช้งาน (สวิตช์ OK) 1 จุด โดยต่อร่วมกับตัวต้านทานปรับค่าได้ (KNOB) ซึ่งเชื่อมต่อไปยังขาพอร์ต 8 ของบอร์ด Unicon ทำให้อ่านค่าสัญญาณดิจิตอลและอะนาลอกได้ในขาพอร์ตเดียวกัน

กรอบแยกที่ 2 การดัดแปลงสายสัญญาณของตัวตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจ

สำหรับผู้ที่จัดซื้อ ZX-HeartRate ชุดอุปกรณ์ตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจจาก TPE shop หรือ INEX จะสามารถใช้งานกับบอร์ด Unicon ได้ทันที แต่ถ้าหากซื้อมาจาก ThaiEasyElec พันธมิตรของ TPE จะต้องมีขั้นตอนการดัดแปลงสายสัญญาณเล็กน้อย

เตรียมของ

สิ่งที่ต้องใช้ประกอบด้วย หัวแร้งบัดกรี, ตะกั่ว, ไขควงปากแบน, คอนเน็กเตอร์ JST 2 มม. 3 ขาตัวผู้แบบลงแผ่นวงจรพิมพ์, คีมปากแหลมหรือแหนบ และสาย JST3AA-8

ขั้นตอนการดัดแปลง

(1) ใช้ไขควงปากแบนค่อยๆ งัดฝากล่องของชุดประมวลผลสัญญาณออก

(2) รื้อกาวยางที่ใช้ยึดแผงวงจรออกทั้งหมด

(3) ใชัหัวแร้งปลดสายสัญญาณเดิมออก

(4) บัดกรีคอนเน็กเตอร์ JST 2 มม. 3 ขาตัวผู้แบบลงแผ่นวงจรพิมพ์เข้าไปแทนที่

(5) ใช้กาวสองหน้ายึดแผงวงจรประมวลผลเข้ากับพื้นกล่องด้านใน

(6) นำสาย JST3AA-8 มาสลับสายต่อตามรูป

(7) เสียบสาย JST3AA-8 ที่สลับสายแล้วเข้ากับคอนเน็กเตอร์ JST 2 มม. 3 ขาตัวผู้ที่เปลี่ยนใหม่จากขั้นตอนที่ (4) อาจใช้กาวตราช้างหยดลงไปเล็กน้อยเพื่อช่วยให้การเชื่อมต่อแน่นหนามากขึ้น