아두이노 심박수 센서 코드 구현

본 내용은 " 아두이노 심박수 센서 코드 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2023.12.25

문서 내 토픽

• 1. 심박수 센서 (Pulse Sensor)

  아두이노에 연결된 심박수 센서는 아날로그 핀 A0을 통해 신호를 수신합니다. PulseSensorPlayground 라이브러리를 사용하여 센서를 초기화하고, 임계값(THRESHOLD)을 설정하여 심박 신호를 감지합니다. 센서는 사용자의 맥박을 감지하여 실시간으로 심박수 데이터를 수집하고 처리합니다.

• 2. 심박수(BPM) 계산 및 모니터링

  아두이노는 센서로부터 수집한 아날로그 데이터를 처리하여 분당 심박수(BPM)를 계산합니다. 10개의 심박 간격을 배열에 저장하여 평균값을 구하고, 60000을 평균 간격으로 나누어 BPM을 산출합니다. 설정된 임계값(예: 99 BPM)을 초과하면 LED를 점등하여 시각적 피드백을 제공합니다.

• 3. 타이머 인터럽트 및 샘플링

  TIMER2를 이용하여 500Hz의 샘플링 속도로 심박 신호를 주기적으로 수집합니다. ISR(Interrupt Service Routine)에서 아날로그 데이터를 읽고, 피크값과 트로프값을 추적하여 동적 임계값을 조정합니다. 인터럽트 기반 처리로 정확한 심박 감지 타이밍을 보장합니다.

• 4. LED 및 부저 피드백

  아두이노의 디지털 핀 13번에 연결된 LED와 9번 핀의 부저를 제어하여 심박 감지 시 시각적, 청각적 피드백을 제공합니다. 심박수가 임계값을 초과하면 LED와 부저가 활성화되고, 이하이면 비활성화됩니다. PWM을 이용한 LED 페이딩 효과로 심박 리듬을 시각화합니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 심박수 센서 (Pulse Sensor)

  심박수 센서는 웨어러블 기기와 헬스케어 애플리케이션에서 매우 중요한 역할을 합니다. 광학식 센서를 통해 혈류 변화를 감지하는 방식은 비침습적이면서도 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다. 다만 센서의 정확도는 피부색, 움직임, 조명 조건 등 여러 환경 요인에 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 센서 선택 시 응용 분야의 요구사항과 환경 조건을 충분히 고려해야 하며, 신호 처리 알고리즘을 통한 노이즈 제거가 필수적입니다. 개인 건강 모니터링부터 의료 진단까지 다양한 용도로 활용될 수 있는 유용한 센서입니다.

• 2. 심박수(BPM) 계산 및 모니터링

  BPM 계산은 센서 신호를 의미 있는 건강 정보로 변환하는 핵심 과정입니다. 정확한 BPM 측정을 위해서는 신호의 피크를 올바르게 감지하고 시간 간격을 정확히 측정해야 합니다. 실시간 모니터링 시스템에서는 이동 평균이나 칼만 필터 같은 필터링 기법을 적용하여 노이즈를 줄이고 안정적인 값을 제공해야 합니다. 또한 개인의 기준 심박수, 운동 강도, 나이 등을 고려한 맥락적 해석이 중요합니다. 지속적인 모니터링을 통해 비정상적인 패턴을 조기에 감지할 수 있어 예방 의학에 큰 도움이 됩니다.

• 3. 타이머 인터럽트 및 샘플링

  타이머 인터럽트는 일정한 간격으로 센서 데이터를 수집하기 위한 필수 메커니즘입니다. 정확한 샘플링 레이트는 신호의 주파수 특성을 올바르게 캡처하는 데 결정적입니다. 나이퀴스트 정리에 따라 심박수 신호의 최고 주파수의 2배 이상으로 샘플링해야 정보 손실을 방지할 수 있습니다. 마이크로컨트롤러 기반 시스템에서 타이머 인터럽트를 효율적으로 관리하면 CPU 부하를 최소화하면서도 안정적인 데이터 수집이 가능합니다. 다만 인터럽트 처리 시간이 길어지면 샘플링 정확도가 저하될 수 있으므로 최적화가 필요합니다.

• 4. LED 및 부저 피드백

  LED와 부저는 사용자에게 실시간 피드백을 제공하는 효과적인 인터페이스입니다. LED는 심박수에 동기화되어 시각적 피드백을 주거나 상태 표시를 하며, 부저는 청각적 알림으로 비정상 상황을 알릴 수 있습니다. 이러한 피드백 메커니즘은 사용자 경험을 향상시키고 즉각적인 반응을 유도합니다. 다만 과도한 알림은 사용자 피로도를 높일 수 있으므로 신중한 설계가 필요합니다. 또한 에너지 효율성을 고려하여 LED 밝기와 부저 음량을 적절히 조절해야 배터리 수명을 연장할 수 있습니다. 접근성 측면에서도 시각 및 청각 장애인을 위한 대체 피드백 방식 고려가 바람직합니다.