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Lektion 14: Pulsoximeter- und Herzfrequenzsensor-Modul (MAX30102)

In dieser Lektion lernen Sie, wie Sie den Raspberry Pi Pico W mit dem MAX30102-Pulsoximeter- und Herzfrequenzsensor verbinden. Sie erhalten Informationen zur Einrichtung der I2C-Kommunikation, zur Konfiguration des Sensors und zum Lesen von Rohdaten aus dem Sensor. Durch Beobachtung der Datenänderungen können Sie Informationen über den Herzschlag erhalten.

Erforderliche Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir folgende Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Set zu kaufen. Hier ist der Link:

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

Sie können sie auch separat über die folgenden Links kaufen.

Component Introduction	Purchase Link
Raspberry Pi Pico W	KAUFEN
Pulsoximeter- und Herzfrequenzsensormodul (MAX30102)	KAUFEN
Steckbrett	KAUFEN

Verkabelung

Code

Bemerkung

Öffnen Sie die Datei 14_max30102_module.py im Pfad universal-maker-sensor-kit-main/pico/Lesson_14_MAX30102_Module oder kopieren Sie diesen Code in Thonny und klicken Sie dann auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie einfach F5, um es auszuführen. Für detaillierte Anleitungen lesen Sie bitte Code öffnen und direkt ausführen.
Hier müssen Sie die Dateien max30102 verwenden. Bitte überprüfen Sie, ob sie auf dem Pico W hochgeladen wurden. Für eine detaillierte Anleitung siehe Bibliotheken auf den Pico hochladen.
Vergessen Sie nicht, auf den Interpreter „MicroPython (Raspberry Pi Pico)“ in der unteren rechten Ecke zu klicken.

from machine import SoftI2C, Pin
from time import ticks_diff, ticks_us, sleep

from max30102 import MAX30102, MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM


def main():
    # I2C software instance
    i2c = SoftI2C(sda=Pin(20),  # Here, use your I2C SDA pin
                  scl=Pin(21),  # Here, use your I2C SCL pin
                  freq=400000)  # Fast: 400kHz, slow: 100kHz

    # Sensor instance
    sensor = MAX30102(i2c=i2c)  # An I2C instance is required

    # Scan I2C bus to ensure that the sensor is connected
    if sensor.i2c_address not in i2c.scan():
        print("Sensor not found.")
        return
    elif not (sensor.check_part_id()):
        # Check that the targeted sensor is compatible
        print("I2C device ID not corresponding to MAX30102 or MAX30105.")
        return
    else:
        print("Sensor connected and recognized.")

    # It's possible to set up the sensor at once with the setup_sensor() method.
    # If no parameters are supplied, the default config is loaded:
    # Led mode: 2 (RED + IR)
    # ADC range: 16384
    # Sample rate: 400 Hz
    # Led power: maximum (50.0mA - Presence detection of ~12 inch)
    # Averaged samples: 8
    # pulse width: 411
    print("Setting up sensor with default configuration.", '\n')
    sensor.setup_sensor()

    # It is also possible to tune the configuration parameters one by one.
    # Set the sample rate to 400: 400 samples/s are collected by the sensor
    sensor.set_sample_rate(400)
    # Set the number of samples to be averaged per each reading
    sensor.set_fifo_average(8)
    # Set LED brightness to a medium value
    sensor.set_active_leds_amplitude(MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM)

    sleep(1)

    # The readTemperature() method allows to extract the die temperature in °C
    print("Reading temperature in °C.", '\n')
    print(sensor.read_temperature())

    print("Starting data acquisition from RED & IR registers...", '\n')
    sleep(1)

    while True:
        # The check() method has to be continuously polled, to check if
        # there are new readings into the sensor's FIFO queue. When new
        # readings are available, this function will put them into the storage.
        sensor.check()

        # Check if the storage contains available samples
        if sensor.available():
            # Access the storage FIFO and gather the readings (integers)
            red_reading = sensor.pop_red_from_storage()
            ir_reading = sensor.pop_ir_from_storage()

            # Print the acquired data (so that it can be plotted with a Serial Plotter)
            print("red_reading",red_reading, "ir_reading", ir_reading)

if __name__ == '__main__':
    main()

Code-Analyse

Einrichten der I2C-Schnittstelle

Die SoftI2C wird mit den SDA- und SCL-Pins initialisiert, und eine Frequenz von 400 kHz wird für die Kommunikation festgelegt.
```
from machine import SoftI2C, Pin
i2c = SoftI2C(sda=Pin(20), scl=Pin(21), freq=400000)
```
Initialisierung des Sensors

Der MAX30102-Sensor wird unter Verwendung der I2C-Schnittstelle initialisiert. Es wird ein Scan des I2C-Busses durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Sensor verbunden und erkannt wird.

Weitere Informationen zur max30102-Bibliothek finden Sie unter n-elia/MAX30102-MicroPython-driver.
```
from max30102 import MAX30102
sensor = MAX30102(i2c=i2c)
```
Sensor-Konfiguration

Der Sensor wird mit den Standardeinstellungen für LED-Modus, ADC-Bereich, Abtastrate, LED-Leistung, gemittelte Proben und Impulsbreite konfiguriert. Zusätzliche Konfigurationen wie Abtastrate, FIFO-Durchschnitt und LED-Amplitude werden festgelegt.
```
sensor.setup_sensor()
sensor.set_sample_rate(400)
sensor.set_fifo_average(8)
sensor.set_active_leds_amplitude(MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM)
```
Temperaturmessung

Die Temperatur des Sensors wird ausgelesen und gedruckt.
```
print(sensor.read_temperature())
```
Datenerfassung

Eine Schleife wird eingerichtet, um kontinuierlich Daten vom Sensor zu erfassen. Die Methode check() wird abgefragt, um zu sehen, ob neue Messwerte verfügbar sind. Rote und IR-Messwerte werden aus dem Speicher des Sensors abgerufen und gedruckt.
```
while True:
    sensor.check()
    if sensor.available():
        red_reading = sensor.pop_red_from_storage()
        ir_reading = sensor.pop_ir_from_storage()
        print("red_reading",red_reading, "ir_reading", ir_reading)
```
Öffnen Sie den Plotter in Thonny, um die Herzfrequenzdaten zu beobachten.