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レッスン39: 心拍数モニター

このArduinoプロジェクトは、MAX30102パルスオキシメーターセンサーとSSD1306 OLEDディスプレイを使用して、シンプルな心拍数モニターを作成することを目的としています。コードは、心拍の間隔を測定することによって心拍数を計測します。4回の測定を行い、それらの平均値を計算し、結果として得られた平均心拍数をOLEDスクリーンに表示します。センサーが指を検出しない場合、ユーザーにセンサーに正しく指を置くよう促します。

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

全部が揃ったキットを購入するのが便利です。リンクはこちら：

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

以下のリンクから個別に購入することもできます。

Component Introduction	Purchase Link
ESP32 & Development Board	購入
パルスオキシメータおよび心拍センサーモジュール (MAX30102)	購入
OLEDディスプレイモジュール (SSD1306)	-
ブレッドボード	購入

配線

../_images/Lesson_39_Heart_rate_monitor_esp32_bb.png

コード

注釈

ライブラリをインストールするには、Arduinoライブラリマネージャーを開き、 "SparkFun MAX3010x" 、 "Adafruit SSD1306" 、および "Adafruit GFX" を検索してインストールしてください。

コード解析

このプロジェクトの主な原理は、MAX30102センサーを使用して指を通る血流の脈動をキャプチャすることです。血液が体を通ってポンプで送り出されると、指先の血管内の血液の量に微小な変化が生じます。指を通して光を照射し、吸収されたり反射されたりする光の量を測定することで、センサーはこれらの微小な体積変化を検出します。次の脈動までの時間間隔を使用して、1分あたりの心拍数（BPM）を計算します。この値を4回の測定で平均し、OLEDスクリーンに表示します。

ライブラリのインクルードと初期宣言:

このコードは、OLEDディスプレイ、MAX30102センサー、および心拍数計算のための必要なライブラリをインクルードすることから始まります。さらに、OLEDディスプレイの設定と心拍数計算のための変数が宣言されます。

注釈

ライブラリをインストールするには、Arduinoライブラリマネージャーを開き、"SparkFun MAX3010x" 、"Adafruit SSD1306" 、および "Adafruit GFX" を検索してインストールしてください。
```
#include <Adafruit_GFX.h>  // OLED  libraries
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Wire.h>
#include "MAX30105.h"   // MAX3010x library
#include "heartRate.h"  // Heart rate  calculating algorithm

// ... Variables and OLED configuration
```
このプロジェクトでは、いくつかのビットマップも準備しています。 PROGMEM キーワードは、配列がマイクロコントローラのプログラムメモリに格納されることを示します。プログラムメモリ(PROGMEM)にデータを保存することは、RAMを大量に使用せずに済むため、特に大容量データに役立ちます。
```
static const unsigned char PROGMEM beat1_bmp[] = {...}

static const unsigned char PROGMEM beat2_bmp[] = {...}
```

セットアップ関数:

I2C通信を初期化し、シリアル通信を開始し、OLEDディスプレイを初期化し、MAX30102センサーをセットアップします。

void setup() {
    Wire.setClock(400000);
    Serial.begin(9600);
    display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS);
    // ... Rest of the setup code

メインループ:

ここに主要な機能があります。センサーからIR値を読み取ります。指が検出された場合（IR値が50,000を超える）、プログラムは心拍が検出されているかを確認します。心拍が検出された場合、OLED画面にBPMが表示され、心拍の間隔がBPMの計算に使用されます。そうでない場合は、ユーザーにセンサーに指を置くよう促します。

また、2つの心拍ビットマップを用意しており、これらを切り替えることで動的な視覚効果を実現しています。

void loop() {
  // Get IR value from sensor
  long irValue = particleSensor.getIR();

  //If a finger is detected
  if (irValue > 50000) {

    // Check if a beat is detected
    if (checkForBeat(irValue) == true) {

      // Update OLED display
      // Calculate the BPM

      // Calculate the average BPM
      //Print the IR value, current BPM value, and average BPM value to the serial monitor

      // Update OLED display

    }
  }
  else {
    // ... Prompt to place the finger on the sensor
  }
}