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レッスン14: パルスオキシメーターと心拍センサーモジュール (MAX30102)

このレッスンでは、Raspberry Pi Pico Wを使用してMAX30102パルスオキシメーターと心拍センサーとインターフェースする方法を学びます。I2C通信の設定、センサーの構成、およびセンサーからの生データの読み取りについて学びます。データの変化を観察することで、心拍数情報を得ることができます。

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。

キットを一括購入すると便利です。以下のリンクをご覧ください。

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

Raspberry Pi Pico W

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

ブレッドボード

購入

配線

../_images/Lesson_14_max30102_bb.png

コード

注釈

  • universal-maker-sensor-kit-main/pico/Lesson_14_MAX30102_Module のパスにある 14_max30102_module.py ファイルを開くか、このコードを Thonny にコピーし、「現在のスクリプトを実行」をクリックするか、F5 キーを押して実行します。詳細なチュートリアルについては コードを直接開いて実行する を参照してください。

  • ここでは max30102 を使用する必要があります。Pico W にアップロードされているか確認してください。詳細なチュートリアルについては ライブラリをPicoにアップロードする を参照してください。

  • 右下隅にある「MicroPython (Raspberry Pi Pico)」インタープリタをクリックするのを忘れないでください。

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()

コード解析

  1. I2Cインターフェースの設定

    SoftI2C は、SDAおよびSCLピンで初期化され、通信のために400kHzの周波数が設定されます。

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

  2. センサーの初期化

    MAX30102センサーはI2Cインターフェースを使用して初期化されます。 センサーが接続され認識されていることを確認するためにI2Cバスのスキャンが行われます。

    max30102 ライブラリの詳細については、 n-elia/MAX30102-MicroPython-driver を参照してください。

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

  3. センサーの設定

    センサーは、LEDモード、ADCレンジ、サンプルレート、LED出力、平均サンプル数、パルス幅のデフォルト設定で構成されます。 サンプルレート、FIFOの平均、およびLEDの振幅などの追加の構成が設定されます。

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

  4. 温度の読み取り

    センサーの温度が読み取られ、表示されます。

    print(sensor.read_temperature())

  5. データ取得

    センサーからデータを継続的に取得するためにループが設定されます。 新しい読み取りが利用可能かどうかを確認するために check() メソッドがポーリングされます。 赤色とIRの読み取り値がセンサーのストレージから取得され、表示されます。

    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)

    Thonnyのプロッタを開いて心拍データを観察します。

    ../_images/Lesson_14_max30102_plotter.png