API Key: là địa chỉ duy nhất của mỗi Project trong ThingSpeak. URL: là đường dẫn trỏ tới form cần nhập dữ liệu.
Chú ý: cuối đường dẫn có “formResponse” thì chúng ta xóa bỏ để thay thế bằng “formResponse?ifq&submit=Submit” để có thể tự động submit cho from.
Body: trỏ tới các trường dữ liệu sẽ gửi từ vi điều khiển sau đó đưa tới các trường trên form.
c. Lập trình trên Arduino
Để có thể truyền dữ liệu lên Google Spreadsheet thì chúng ta cần phải thiết lập theo các bước trên. Sau đó chúng ta tiến hành lập trình trên Arduino theo các bước sau:
Kết nối với trang chủ, ở đây trang chủ của chúng ta là thingspeak có địa chỉ là 184.106.153.149.
Thiết lập một chuỗi dữ liệu trên đó các trường thơng số cần gửi lên Google Spreadsheet.
Tiến hành gửi dữ liệu lên Thingspeak, sau đó Thingspeak sẽ phân tích các trường dữ liệu sau đó gửi qua biểu mẫu của Google, các dữ liệu sẽ được lưu vào trang tính trên Google Drive.
4.5 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
4.5.1 Hướng dẫn sử dụng
a. Những điều cần lưu ý trước khi đo huyết áp
Cần nghỉ ngơi ít nhất 15 phút trước khi đo huyết áp.
Tránh ăn, uống, tập thể dục ít nhất 30 phút trước khi đo huyết áp.
Tránh đo huyết áp khi căng thẳng.
Không cử động người và nói chuyện trong khi đo.
Nên quấn vòng bit sát da tay hoặc chỉ trên lớp áo mỏng.
Hít thở sâu 5 đến 6 lần trước khi bắt đầu đo.
Không nên đo huyết áp liên tục trong thời gian ngắn.
Nên đo huyết áp vào cùng một thời điểm mỗi ngày với cùng một máy đo và lưu lại kết quả đo.
b. Cách quấn vòng bit
Xắn tay áo ở phần cánh tay cần đo. Khơng quấn vịng bit lên lớp áo dày.
Lồng tay vào vòng bit. Mép cuối của vòng bit phải cách khuỷu tay từ 1 đến 2 cm. Phần đánh dấu (mũi tên ở dưới ống dẫn khí) nằm ở chính giữa mặt trong cánh tay.
Hình 4. 33: Vịng bit quấn bắp tay của máy đo huyết áp
Hình 4. 34: Cách quấn vịng bit
Dán miếng dính để cố định vịng bit.
4.5.2 Quy trình thao tác
Hình 4. 35: Cắm vịng bit và jack cắm đo nhiệt độ Bật công tắc nguồn ở mặt bên phải của thiết bị. Bật công tắc nguồn ở mặt bên phải của thiết bị.
Hình 4. 36: Bật cơng tắt nguồn
Thiết bị được khởi động trên màn hình OLED sẽ xuất hiện logo hình trái tim và sau đó hiển thị thời gian thực.
Hình 4. 37: Thiết bị khởi động Bước 2: Bước 2:
Thao tác đo huyết áp: quấn vòng bit quanh bắp tay trái. Để bắt đầu đo thì ta nhấn phím “Huyết áp” trên thiết bị. Sau khi đo xong thì tiếp tục nhấn phím “Huyết áp” để trở về màn hình ban đầu.
Thao tác đo nhiệt độ: đưa thiết bị đo nhiệt độ đến gần vị trí trên cơ thể cần đo nhiệt độ (cách da khoảng 5mm) từ màn hình ban đầu ta nhấn phím “Nhiệt độ” thì thiết bị sẽ đo nhiệt độ và hiển thị lên màn hình.
Thao tác nhấn phím khẩn cấp: trong trường hợp lạc đường hay té ngã người sử dụng có thể nhấn nút khẩn cấp “SOS” trên thiết bị để gọi điện và gửi tọa độ chúng ta đang ở đến người thân.
Hình 4. 39: Hiển thị trạng thái khi nhấn phím khẩn cấp
Bước 3: Sau khi sử dụng xong thì ta tắt cơng tắc nguồn trên thiết bị. Sau đó rút các jack cắm vịng bit và jack cắm nhiệt độ ra..
Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ
5.1 CẢM BIẾN
Nhóm đã nghiên cứu, tìm hiểu cảm biến áp suất MPX5050, module cảm biến hồng ngoại MLX90614 để đo huyết áp và nhiệt độ cơ thể.
Hình 5. 1: Giá trị huyết áp đo được
Các kết quả huyết áp, nhịp tim và nhiệt độ cơ thể đo được có độ chính xác cao. Giá trị nhiệt độ đo được đáp ứng được yêu cầu, tuy nhiên các giá trị huyết áp tâm trương, tâm thu còn sai số so với các thiết bị tiêu chuẩn.
Ta có: Kit Arduino Nano đọc ADC 10 bit (tương đương với 1023 bậc) có độ phân giải 5mV. Độ nhạy của cảm biến áp suất MPX5050 là 90mV/kPa (tương đương 12mV/mmHg).
Giả sử cảm biến áp suất đọc được 2mmHg sẽ trả về 1 giá trị điện áp là 24mV. Giá trị Arduino sẽ nhận biết chỉ là 4 bậc (tương đương 20mV). Vậy chênh lệch tối đa của cảm biến sẽ là 4mV. Mặt khác, giá trị áp suất tối đa ta bơm cho vòng bit là 160mmHg, lúc này cảm biến áp suất sẽ trả về giá trị điện áp tối đa là 1920mV. Vậy ta có giá trị sai số của cảm biến áp suất là:
100 = 2.08 % [5.1]
5.2 VI ĐIỀU KHIỂN
Nhóm đã học biết lập trình Arduino, cũng như học được cách sử dụng các thư viện hỗ trợ từ phần mềm Arduino IDE, các thư viện hỗ trợ từ nhà sản xuất và thư viện do cộng đồng Arduino hỗ trợ cho các cảm biến, module…Tuy nhiên do sử dụng dòng vi điều khiển 8 bit, sử dụng nhiều thư viện hỗ trợ nên làm cho tốn nhiều bộ nhớ chương trình (77%) , làm cho hệ thống hoạt động chậm.
5.3 MÀN HÌNH HIỂN THỊ OLED
Biết cách sử dụng thư viện hỗ trợ để lập trình, hiển thị dữ liệu lên màn hình OLED. Tuy nhiên quá trình chuyển đổi giữa các trang màn hình cịn bị chớp, giật do thư viện hỗ trợ q nặng. Bên cạnh đó cạnh bên phải màn hình có một sọc sáng khơng thể xóa được.
5.4 MODULE SIM808
Sử dụng module SIM808 để gọi điện thoại, gửi tin nhắn, các chức năng này hoạt động bình thường với độ chính xác cao. Bên cạnh đó có chức năng gửi dữ liệu lên mạng và định vị tọa độ, nhưng định vị tọa độ còn chưa ổn định. Nguyên nhân của sự
mất ổn định là do môi trường xung quanh, nơi chúng ta định vị, vì ở những nơi nhiều cây xanh hoặc các tịa nhà che khuất thì rất khó để định vị thành cơng.
Hình 5. 3: Dữ liệu được gửi lên Google Spreadsheet
5.5 GIAO DIỆN THEO DÕI TRÊN GOOGLE SPREADSHEET
Sau khi nhận dữ liệu được gửi lên từ module SIM808 thì dữ liệu sẽ được xử lý và thống kê thành các cột: Ngày – giờ, Huyết áp Tâm Thu, Huyết áp Tâm Trương, Nhịp Tim. Các giá trị sau khi được lưu từng cột sẽ được phác thảo lên thành biểu đồ để giúp người thân có thể theo dõi tình trạng của người đang sử dụng máy đo. Từ đó, giúp người sử dụng máy phòng tránh được các bệnh về huyết áp.
5.6 THIẾT KẾ MẠCH
Nhóm đã biết thiết kế, tính tốn các giá trị dịng và áp trong một mạch điện để có thể hoạt động một cách hồn hảo nhất. Biết cách sử dụng phần mềm vẽ mạch Altium để vẽ mạch nguyên lý, mạch in cũng như cách thiết kế một bo mạch theo đúng tiêu chuẩn. Tuy nhiên quá trình vẽ mạch chỉ tìm hiểu ở những bước cơ bản, bản vẽ chỉ phục vụ cho việc học tập, chưa tìm hiểu được các quy luật đi dây để chống nhiễu, giảm sai số cho các đường tín hiệu.
Hình 5. 5: Giao diện phần mềm vẽ mạch Alitum
Biết cách tính tốn để đóng gói bo mạch thiết kế được vào hộp nhằm bảo vệ bo tránh khỏi các tác động vật lý, hóa học từ bên ngồi.
Hình 5. 6: Hộp cho thiết bị
Hình 5. 7: Bo mạch đã được ráp vào hộp hồn chỉnh
5.7 KHỐI NGUỒN
Tính tốn các phần tử trong thiết bị để lựa chon khối nguồn cho hợp lý. Khối nguồn cung cấp đủ dòng và áp cho thiết bị. Với pin Li-on 2500mAh sử dụng liên tục được 12 giờ. Nếu sử dụng khơng liên tục có thể dùng được 1 tuần. Tuy nhiên vẫn còn 1 số hạn chế, khi pin gần hết thì chức năng định vị có thể sẽ khơng hoạt động được do khơng cịn cung cấp đủ dòng cho module SIM hoạt động.
5.8 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG
5.8.1 Hình ảnh tiền xử lý
Trong quá trình lập trình cho thiết bị thì nhóm cũng đã gặp một số lỗi đáng chú ý như:
Giá trị huyết áp đọc được chưa chính xác, giá trị đọc được rất lớn hoặc rất nhỏ so với giá trị chuẩn.
Q trình gửi dữ liệu của module SIM808 cịn chưa ổn định, quá trình gửi rất lâu, có lúc chưa gửi được, dữ liệu bị còn lưu trong bộ nhớ cho đến khi đọc huyết áp lần tiếp theo thì các dữ liệu mới được gửi đồng loạt lên mạng.
Sau đó nhóm đã tiến hành kiểm tra, cân chỉnh mạch cũng như kiểm tra lại chương trình thì nhóm đã khắc phục được các lỗi trên. Nhờ đó đã giảm độ sai số của các giá trị huyết áp, quá trình gửi dữ liệu được ổn định hơn và định vị GPS được nhanh hơn
Hình 5. 8: Giá trị huyết áp trước khi cân chỉnh mạch
5.8.2 Kết quả thống kê
Máy đo huyết áp của nhóm dựa trên nguyên lý hoạt động giống thiết bị đo huyết áp bằng tay nên có nhiều sai số trong q trình đo, để kiểm tra độ sai số thì nhóm đã tiến hành lập bảng so với thiết bị chuẩn, kết quả có được như bảng 5.1:
Bảng 5. 1: Kết quả so sánh huyết áp của thiết bị
STT
Thiết bị của nhóm Thiết bị chuẩn
Tâm thu (mmHg) Tâm trương (mmHg) Nhịp tim (lần/phút) Tâm thu (mmHg) Tâm trương (mmHg) Nhịp tim (lần/phút) 1 125 57 69 115 52 62 2 122 65 68 112 63 67 3 120 71 70 108 64 64 4 105 80 70 111 72 73 5 120 66 71 109 58 69
Bảng trên được khảo sát trong độ tuổi từ 20 đến 30 tuổi với 10 lần đo, các lần đo cách nhau là 5 phút. Kết quả đo của nhóm được so sánh với kết quả đo của máy đo huyết áp hãng Rossmax (MJ 701f).
Hình 5. 9: Kết quả của 2 máy đo
Từ bảng trên ta tính ra được sai số của huyết áp tâm thu (8.77%), huyết áp tâm trương (9.62%), nhịp tim (6.37%). Như vậy, độ chính xác của tâm thu là 91.23%, tâm trương là 90.38% và nhịp tim là 93.63%.
Tương tự, ta có bảng so sánh của các giá trị nhiệt độ đo được với giá trị nhiệt độ đo được từ máy đo nhiệt độ không tiếp xúc của hãng ELECALL (ELE365A+). Kết quả đo được khảo 10 lần, mỗi lần đo cách nhau 30 giây và được đo ở vùng trán là nơi có thân nhiệt gần bằng với thân nhiệt của cơ thể. Khoảng cách từ cảm biến tới da trán là 3 cm.
Bảng 5. 2: Kết quả so sánh nhiệt độ của thiết bị
6 131 65 74 118 79 84
7 110 65 66 120 59 64
8 125 74 60 110 68 65
9 123 51 66 114 54 70
STT Thiết bị của nhóm ( oC) Thiết bị chuẩn ( oC) Sai số (%) 1 34.33 34.0 0.97 2 33.38 33.7 0.95 3 33.83 34.0 0.50 4 33.47 33.8 0.98 5 34.42 34.0 1.24 6 34.23 34.1 0.38 7 34.32 34.1 0.65 8 34.17 33.9 0.80 9 33.98 34.1 0.35 10 34.76 34.5 0.75
Từ bảng so sánh ta tính ra được sai số của các trường hợp. Từ các giá trị sai số ta tính ra được giá trị sai số trung bình là: 0.76%.
Như vậy, độ chính xác của thiết bị đo nhiệt độ là 99.24%.
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 KẾT LUẬN
Sau khi thi công hoàn thiê ̣n đề tài, thiết bị làm ra đáp ứng đươ ̣c yêu cầu đặt ra như ban đầu. So với những thiết bị ở trên thị trường, thiết bị này còn được trang bị thêm khả năng cập nhật dữ liệu sau mỗi lần đo lên Google Spreadsheet thông qua sim 808. Đồng thời thiết bị có khả năng định vị chính xác vị trí trong trường hợp khẩn cấp. Trong khoảng thời gian thực hiê ̣n đề tài, nhóm đã tiến hành nghiên cứu, phân tı́ch các vấn đề liên quan đến đề tài thực hiê ̣n. Tuy nhiên vẫn còn tồn ta ̣i nhiều vướng mắc chưa giải quyết đươ ̣c do ha ̣n chế thời gian thực hiê ̣n. Vı̀ thế, nhóm đã tự đánh giá quá trı̀nh thực hiê ̣n như sau:
Thành công trong viê ̣c thiết kế và thi công mô ̣t thiết bi ̣ với kı́ch thước có thể chấp nhâ ̣n đươ ̣c (10.5 x 10.5 x 6 cm).
Ứng du ̣ng đươ ̣c những kiến thức ho ̣c đươ ̣c để thực hiê ̣n tốt đề tài và hoàn thành đúng yêu cầu đề ra dù còn một vài hạn chế chưa làm được.
Nghiên cứu, học hỏi được nhiều kinh nghiệm và kiến thức bổ ích, trao dồi kỹ năng hoa ̣t đô ̣ng nhóm và giải quyết vấn đề, khám phá thêm những vấn đề mới.
Tìm hiểu và ứng dụng những cơng nghệ mới vào trong thiết bị.
Tuy nhiên thiết bị vẫn còn tồn tại một số điểm hạn chế như các giá trị huyết áp tâm thu và tâm trương còn sai số từ từ 5 đến 10%. Các giá trị đó chưa chuẩn so với các chỉ tiêu về y tế. Nguyên nhân là do cảm biến còn sai số, các yếu tố về quy cách đo hay tư thế của cơ thể khi do huyết áp cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của các số liệu đạt được. Q trình định vị GPS cịn mất nhiều thời gian (lên đến 3 phút để định vị và gửi dữ liệu tọa độ đến điện thoại), đó là một hạn chế. Nguyên nhân thường là do thiết bị định vị đặt ở trong nhà kín hay ở nơi có nhiều cây cối che khuất làm cho tín hiệu yếu dẫn đến khó định vị hoặc dẫn đến khơng định vị được.
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Thiết kế thiết bị nhỏ gọn và thuận tiện cho việc di chuyển, bỏ túi.
Cải tiến hệ thống GPS để có thể giảm thời gian định vị, giúp đáp ứng kịp thời trong những trường hợp khẩn cấp.
Ngoài việc gửi dữ liệu lên Google Spreadsheet chỉ là một trang tính thơng thường thì chúng ta có thể thiết kế website để upload dữ liệu lên, thuận tiện cho việc quản lý và theo dõi dữ liệu riêng biệt một cách chính xác và tốt nhất. Bên cạnh đó có thể viết thêm một ứng dụng Android sau đó gửi dữ liệu lên ứng dụng này, giúp người thân trong gia đình có thể theo dõi sức khỏe cho nhau một cách dễ dàng, mọi lúc, mọi nơi.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Đı̀nh Phú, “Giáo trı̀nh Vi xử lý” và “Giáo trı̀nh Vi xử lý nâng cao”, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM 2013
[2] Trần Thu Hà, “Giáo trı̀nh Điê ̣n tử cơ bản”, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM 2013.
[3] Nguyễn Thành Nhân, Đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế và thi công máy đo huyết áp,
nhịp tim cho người già”, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM 02/2016.
[4] Freescale Semiconductor: Integrated Silicon pressure sensor on-chip signal conditioned, temperature compensated and calibrated- datasheet cảm biến MPX5050 [5] http://www.nxp.com – Trang chủ cung cấp thông tin về cảm biến áp suất của hãng Freescale.
[6] https://www.melexis.com- Trang chủ cung cấp thông tin về cảm biến hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 của hãng Melexis.
[7] Medical Applications User Guide – Tài liệu hướng dẫn nguyên lý các thiết bị y tế của hãng Freescale.
[8] Sim Com: SIM808 Hardware Design - datasheet của SIM808.
[9] Sim Com: SIM800 Series_GNSS_Application - datasheet về lệnh định vị GPS của SIM808.
[10] https://www.rhydolabz.com - Trang chủ hỗ trợ thư viện cho màn hình OLED. [11] https://www.arduino.cc - Trang chủ hướng dẫn lập trình cơ bản về Arduino. [12] www.alldatasheet.com – Trang chủ cung cấp thông số linh kiện của nhà sản xuất.
[13] Thành Đạt, “Chỉ số huyết áp bình thường theo độ tuổi”.
http://www.thietbiyteplus.vn/tin/huyet-ap/chi-so-huyet-ap-binh-thuong-theo-do- tuoi.aspx>. [Ngày truy cập: 03 tháng 09 năm 2015].
[14] PGS.TS. Hà Hồng Kiệm, “Những điều có thể bạn chưa biết về phương pháp đo
huyết áp”. <http://hahoangkiem.com/benh-tim-mach/nhung-dieu-co-the-ban-chua-