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Lezione 14: Sensore di Frequenza Cardiaca e Ossimetria (MAX30102)

In questa lezione imparerai a utilizzare il Raspberry Pi Pico W per interfacciarti con il sensore MAX30102 per la rilevazione della frequenza cardiaca e della saturazione di ossigeno nel sangue. Imparerai a configurare la comunicazione I2C, inizializzare il sensore e leggere i dati grezzi. Osservando le variazioni dei dati, potrai ottenere informazioni relative al battito cardiaco.

Componenti necessari

Per questo progetto sono richiesti i seguenti componenti.

È sicuramente conveniente acquistare un kit completo. Ecco il link:

Nome

ELEMENTI IN QUESTO KIT

LINK

Kit Sensori Universali per Maker

94

Universal Maker Sensor Kit

Puoi anche acquistare i componenti separatamente dai link qui sotto.

Introduzione ai Componenti

Link per l’acquisto

Raspberry Pi Pico W

ACQUISTA

Modulo Sensore Pulsossimetro e Frequenza Cardiaca (MAX30102)

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Breadboard

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Cablaggio

../_images/Lesson_14_max30102_bb.png

Codice

Nota

  • Apri il file 14_max30102_module.py nel percorso universal-maker-sensor-kit-main/pico/Lesson_14_MAX30102_Module oppure copia questo codice in Thonny, quindi fai clic su «Run Current Script» o premi F5 per eseguirlo. Per il tutorial dettagliato, consulta Apri ed Esegui Codice Direttamente.

  • Assicurati che la cartella max30102 sia caricata su Pico W. Per istruzioni dettagliate, consulta Caricare le Librerie su Pico.

  • Non dimenticare di selezionare l’interprete «MicroPython (Raspberry Pi Pico)» nell’angolo in basso a destra.

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

from max30102 import MAX30102, MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM


def main():
    # Istanza software I2C
    i2c = SoftI2C(sda=Pin(20),  # Qui usa il tuo pin SDA I2C
                  scl=Pin(21),  # Qui usa il tuo pin SCL I2C
                  freq=400000)  # Veloce: 400kHz, lento: 100kHz

    # Istanza del sensore
    sensor = MAX30102(i2c=i2c)  # È richiesta un'istanza I2C

    # Scansione del bus I2C per verificare la connessione del sensore
    if sensor.i2c_address not in i2c.scan():
        print("Sensore non trovato.")
        return
    elif not (sensor.check_part_id()):
        # Verifica che il sensore rilevato sia compatibile
        print("ID del dispositivo I2C non corrisponde a MAX30102 o MAX30105.")
        return
    else:
        print("Sensore connesso e riconosciuto.")

    # È possibile configurare il sensore direttamente con il metodo setup_sensor().
    # Se non si forniscono parametri, viene caricata la configurazione predefinita:
    # Modalità LED: 2 (ROSSO + IR)
    # Gamma ADC: 16384
    # Frequenza di campionamento: 400 Hz
    # Potenza LED: massima (50.0mA - rilevamento presenza ~30 cm)
    # Campioni mediati: 8
    # Larghezza impulso: 411
    print("Configurazione del sensore con i parametri predefiniti.", '\n')
    sensor.setup_sensor()

    # È possibile anche impostare manualmente i parametri uno per uno.
    # Imposta la frequenza di campionamento a 400: 400 campioni al secondo
    sensor.set_sample_rate(400)
    # Imposta il numero di campioni da mediare per ogni lettura
    sensor.set_fifo_average(8)
    # Imposta la luminosità del LED a un valore medio
    sensor.set_active_leds_amplitude(MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM)

    sleep(1)

    # Il metodo readTemperature() consente di leggere la temperatura interna in °C
    print("Lettura della temperatura in °C.", '\n')
    print(sensor.read_temperature())

    print("Avvio dell'acquisizione dati dai registri RED & IR...", '\n')
    sleep(1)

    while True:
        # Il metodo check() deve essere chiamato ripetutamente per verificare
        # la presenza di nuove letture nella coda FIFO del sensore. Se presenti,
        # le letture vengono salvate nella memoria interna.
        sensor.check()

        # Verifica se ci sono dati disponibili nella memoria
        if sensor.available():
            # Accede alla FIFO e raccoglie le letture (numeri interi)
            red_reading = sensor.pop_red_from_storage()
            ir_reading = sensor.pop_ir_from_storage()

            # Stampa i dati acquisiti (utilizzabili in un Serial Plotter)
            print("red_reading", red_reading, "ir_reading", ir_reading)

if __name__ == '__main__':
    main()

Analisi del Codice

  1. Configurazione dell’interfaccia I2C

    SoftI2C viene inizializzato con i pin SDA e SCL, impostando una frequenza di comunicazione a 400kHz.

    from machine import SoftI2C, Pin
i2c = SoftI2C(sda=Pin(20), scl=Pin(21), freq=400000)

  2. Inizializzazione del Sensore

    Il sensore MAX30102 viene inizializzato tramite l’interfaccia I2C. Viene eseguita una scansione del bus I2C per verificarne la connessione.

    Per maggiori informazioni sulla libreria max30102, visita n-elia/MAX30102-MicroPython-driver.

    from max30102 import MAX30102
sensor = MAX30102(i2c=i2c)

  3. Configurazione del Sensore

    Il sensore viene configurato con impostazioni predefinite per modalità LED, gamma ADC, frequenza di campionamento, potenza LED, media dei campioni e larghezza dell’impulso. Alcuni parametri vengono poi regolati manualmente.

    sensor.setup_sensor()
sensor.set_sample_rate(400)
sensor.set_fifo_average(8)
sensor.set_active_leds_amplitude(MAX30105_PULSE_AMP_MEDIUM)

  4. Lettura della Temperatura

    Viene letta e stampata la temperatura interna del sensore.

    print(sensor.read_temperature())

  5. Acquisizione dei Dati

    Un ciclo infinito esegue la lettura continua dei dati dal sensore. Il metodo check() verifica la disponibilità di nuovi dati, che vengono poi estratti e stampati.

    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)

    Apri il Plotter di Thonny per visualizzare graficamente i dati del battito cardiaco.

    ../_images/Lesson_14_max30102_plotter.png