Projeto de Monitoramento Cardíaco com protocolo MQTT

Descrição

Este projeto de monitoramento cardíaco integra-se ao contexto do curso de Objetos Inteligentes Conectados, realizado na Universidade Presbiteriana Mackenzie. A sua finalidade é monitorar em tempo real os batimentos cardíacos, transmitindo esses dados para uma plataforma remota por meio do protocolo MQTT e visualização em uma página web. Essencialmente, trata-se de um projeto de IoT, onde dispositivos conectados e inteligentes são empregados para coleta e transmissão de informações relevantes.

Funcionalidades

• Monitoramento contínuo dos batimentos cardíacos.
• Transmissão dos dados para uma plataforma remota via MQTT.
• Alerta sonoro quando o batimento cardíaco ultrapassa 150 BPM.

Componentes Utilizados

Módulo NodeMCU ESP8266

Característica	Descrição
Wireless Padrão	802.11 b/g/n
Contém	Antena embutida
Contém	Conector micro-USB CH340
Modos de Operação	STA/AP/STA+AP
Suporta	5 conexões TCP/IP
Portas GPIO	11
GPIO	PWM, I2C, SPI, etc
Tensão de Operação	3,3VDC
Taxa de Transferência	110-460 mbps
Suporta	Upgrade remoto de firmware
Contém	Conversor analógico digital (ADC)

Motor de Vibração

Característica	Descrição
Tensão de Operação	3.7 e 5.3V
Corrente de Operação	60mA (90mA, no máximo)
Velocidade de Rotação	9000RPM

Sensor de Pulso

Característica	Descrição
Tensão de Operação	3.3V - 5V
Consumo de Energia	Cerca de 4mA
Compatibilidade	ESP8266 ESP-01

Demais componentes:

• Protoboard
• Jumpers Macho-Fêmea
• Micro cabo USB 2.0 modelo CMC-USB-30

Documentação do Código

Descrição

O código pulsesensor.ino implementa um sistema de monitoramento cardíaco utilizando o microcontrolador ESP8266 (NodeMCU) e o protocolo MQTT para transmitir os dados para uma plataforma remota. O sistema monitora os batimentos cardíacos em tempo real e envia os dados do BPM (batimentos por minuto) para um servidor MQTT e possibilita a exibição e acompanhamento em uma página web.

Configurações Iniciais

• SSID e Senha da Rede Wi-Fi: As variáveis ssid e password devem ser configuradas com o nome e senha da sua rede Wi-Fi, respectivamente.
• Servidor MQTT: A variável mqtt_server deve ser configurada com o endereço do servidor MQTT a ser utilizado.

Configuração do Hardware

• Sensor de Pulso (Sensor de Batimentos Cardíacos): Conecte o sensor de pulso ao NodeMCU da seguinte maneira:

  • Conecte o pino VCC do sensor ao pino 3V do NodeMCU.
  • Conecte o pino GND do sensor ao pino GND do NodeMCU.
  • Conecte o pino S ao pino analógico A0 do NodeMCU.

• Buzzer (motor de vibração): Conecte o buzzer ao NodeMCU da seguinte maneira:

  • Conecte o pino positivo (VCC) do buzzer ao pino 3V do NodeMCU.
  • Conecte o pino negativo (GND) do buzzer ao pino GND do NodeMCU.
  • Conecte o pino de sinal do buzzer ao pino digital D5 (GPIO14) do NodeMCU.
  • Veja o protótipo do sensor de pulso

Funcionamento do Código

1. Setup: Inicializa a comunicação serial, conecta-se à rede Wi-Fi e configura o servidor MQTT.
2. Reconexão MQTT: Função para reconectar ao servidor MQTT em caso de desconexão.
3. Publicação MQTT: Função para publicar os dados do BPM no tópico MQTT.
4. Loop: Loop principal do programa, onde ocorre a leitura do sensor de pulso, cálculo do BPM, publicação dos dados MQTT e controle do buzzer.

Detalhes de Implementação

• O código faz uso da biblioteca PubSubClient para comunicação MQTT.
• A leitura do sensor de pulso é realizada utilizando a função analogRead() e comparada com um limiar para detectar batimentos cardíacos.
• O tempo entre batimentos é calculado utilizando a função millis().

Considerações

• Certifique-se de que as bibliotecas necessárias (ESP8266WiFi.h e PubSubClient.h) estejam instaladas no seu ambiente de desenvolvimento.
• Ao configurar o servidor MQTT, verifique se o endereço e a porta estão corretos e se o servidor está disponível.

Software Utilizado

• Arduino IDE: Para programação do NodeMCU ESP8266.
• HTML: Para a interface web de visualização dos dados.
• CSS: Para estilização da interface web.
• JavaScript: Para interatividade na interface web.
• Biblioteca MQTT.

Como rodar a página web localmente

Para reproduzir este projeto, siga as etapas abaixo:

1. Clone este repositório para sua máquina local.
2. Monte o hardware de acordo com o protótipo.
3. Carregue o código-fonte no Arduino IDE.
4. Configure as credenciais do Wi-Fi.
5. Conecte a placa em uma fonte de energia utilizando um cabo micro USB 2.0
6. Compile e envie o programa para a placa e observe os dados sendo transmitidos.
7. Para rodar a página web, entre na pasta com os arquivos html, css, javascript, abra o terminal e rode npm install, e depois execute o script npx http-server para instalar o servidor local, e para executar http-server. Após esses passos ao acessar a rota exibida no terminal a página web estará disponível:

Protótipo