Darstellung einer Pulsoximetriekurve

AlexAxel · 24 Dec 2023, 10:36

Hallo Leute, ich brauche mal Euer Wissen / Eure Hilfe bei einem Problemchen:

Ich habe ein fertiges Pulsoximeter via ESP32/Bluetooth/Wifi und MQTT Protokoll angezapft und somit eine "Brücke" gebastelt,um die Werte als Datenpunkte darzustellen. Das klappt soweit auch sehr gut:

Nun arbeite ich daran, die Blutdruckkurve, die das Gerät darstellt und als CustomCaracteristics bereit stellt. Naja kurz gesagt ich habe ein Array von ca. 30 bytes, die eine kleine Kurve mit einem Wertebereich von 0-255 darstellen. Also die Daten habe ich auch.

Meine Defizite liegen eher woanders. Ich finde einfach keine Lösung die Daten schön darzustellen. Habe schon 2 Anätze, die nicht funktionieren:

Schleife in JS bauen, die jedes Byte nacheinander in ein Datenpunkt schreibt und das Livechart schaut auf diesen. Leider sagt der Scripteditor, dass ich den Datenpunkt zu häufig aktualisiere. (ca 1000 mal pro Minute). Das Array wird ca. in 0,5 Sekunden intervall über MQTT geupdated.
Ich erzeuge keine unnötige Umrechnung mit neuen Datenpunkten, sondern nehme gleich das Array und zeichne mit dem HTML objekt und JS die Kurve mit senkrechten Linien selber und rotiere dann die aktuellen Werte. Ich habe angefangen Linien mal zeitlich einzeln darzustellen. ChatGTP hat mir dabei geholfen:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Vertical Lines Animation</title>
</head>
<body>
    <canvas id="myCanvas" width="200" height="200"></canvas>

    <script>
        // JavaScript-Funktion zum Zeichnen von 10 roten senkrechten Linien im Abstand von 10 Pixeln
        function drawVerticalLines() {
            // Canvas-Element und 2D-Kontext abrufen
            var canvas = document.getElementById("myCanvas");
            var ctx = canvas.getContext("2d");

            // Anzahl der Linien und der Abstand zwischen den Linien
            var numLines = 10;
            var lineSpacing = 10;

            // Funktion zum Zeichnen einer Linie
            function drawLine(x) {
                ctx.beginPath();
                ctx.moveTo(x, 0);
                ctx.lineTo(x, canvas.height);
                ctx.strokeStyle = "red";
                ctx.stroke();
            }

            // Funktion zum animierten Zeichnen der Linien
            function drawLinesSequentially(index) {
                if (index < numLines) {
                    var x = index * (lineSpacing + 1); // 1 Pixel Lücke zwischen den Linien
                    drawLine(x);
                    setTimeout(function () {
                        drawLinesSequentially(index + 1);
                    }, 1000); // Eine Sekunde Verzögerung zwischen den Linien
                }
            }

            // Starte die Animation
            drawLinesSequentially(0);
        }

        // Die Funktion aufrufen, wenn die Seite geladen ist
        window.onload = drawVerticalLines;
    </script>
</body>
</html>

Leider werden die Striche nicht zeitlich dargestellt.
Das unglaubliche: Lade ich den gleichen Code auf eine offline HTML Seite vom Desktop, funktioniert es. Ich habe das Gefühl, dass Animationen in HTML mit SetTimeout im IO Broker nicht funktionieren.

Habt Ihr eine Lösung ? Gerne auch ganz andere Alternativen. Letztendlich soll die View so eine Kurve darstellen, wie ungefähr hier:

(Hinweis, ich baue kein Medizinprodukt. Es ist einfach hilfreich im Haushalt, wenn überall Tablets an der Wand hängen und Alexa, ein paar Meldungen macht, wenn der Fingersensor ab und ein paar Werte zu hoch oder niedrig sind. Das Gerät selber hat auch eigene Warnfunktionen).

Vielen Dank Euch allen !!!

VG
Alex

Homoran · 24 Dec 2023, 12:23

@alexaxel sagte in Darstellung einer Pulsoximetriekurve:

Ich habe ein fertiges Pulsoximeter via ESP32/Bluetooth/Wifi und MQTT Protokoll angezapft und somit eine "Brücke" gebastelt,um die Werte als Datenpunkte darzustellen. Das klappt soweit auch sehr gut:

haben wollen!
Dann schieb ich deinen Thread auch dahin wo er hingehört

AlexAxel · 24 Dec 2023, 15:13

@homoran Das ist nett, ich habs nicht so mit Foren :-D. Den Service nehme ich gern in Anspruch!

So hier die Anleitung für Dich und für alle anderen, die sowas auch nachbauen wollen:

Man Kaufe so einen ESP32 mit Wifi und BLE. Ich habe eine der heiß Lolin32 Lite, kostet 8 Euro oder so.
Dann installiert man auf Linux oder Win die Entwicklungsumgebung von Arduino ("Arduino IDE"). Richtet diese ein und sucht sich sein passendes Board aus.
USB verbinden und diesen Sketch für sich anpassen und hochladen: (OK schon etwas verkürzt . Man muss sich schon etwas mit Arduino Zeugs beschäftigen. Aber da gibt es ja etliche Videos.
Der Code ist übrigens nicht zu 100% von mir. Sind Bausteine von diversen Beispiel-Sketche, die einmal das Thema Wifi, BLE und MQTT behandeln. Quasi alles nur zusammengeklebt.

Ich empfehle dringend einen BLE Scanner auf dem Handy mal vorab zu installieren. Ihr solltet quasi schon mal ohne IOBroker in der Lage sein, Eure Daten zu finden.
Die billigen Fingerpulsoximeter haben es so nicht mit Sicherheit. Ihr könnt die Daten in Klartext meist empfangen.

//Für MQTT Kommunikation
#include <ArduinoMqttClient.h>

//Wifi Libs
#include <WiFi.h>
#include <WiFiMulti.h>

WiFiMulti WiFiMulti;
WiFiClient wifiClient;
MqttClient mqttClient(wifiClient);

//BLE Libs
#include <ArduinoBLE.h>

//Ein paar Customs-Settings
const char broker[] = "192.168.1.75"; //Eure IOBroker IP muss hier rein
int        port     = 1883;
const char Topic_SPo2[]  = "ESP-Oximeter/SPo2"; //Sauerstoffwert
const char Topic_RP[]  = "ESP-Oximeter/RP"; //puls
const char Topic_unbekannt1[]  = "ESP-Oximeter/unbekannt1"; // Erste Zahl, die den sogenannten PI-Wert darsgtellt
const char Topic_unbekannt2[]  = "ESP-Oximeter/unbekannt2"; // zweite Zahl
const char Topic_DataArray[64]  = "ESP-Oximeter/DataArray"; // 64 Bytes für die Wave-Kurve, hier kann man dann die 4 Takte des Herzens visualisieren.


void setup() {

  //für LED Kontrolle, LED soll Statusanzeige sein, falls mal was nicht klappt
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);
  delay(10);

  // We start by connecting to a WiFi network
  //einen passenden hostnamen für das Netzwerk hinterlassen, sonst Chaos auf der Fritzbox.
  WiFiMulti.addAP("EURER WIFI Name", "WIFI Passwort");
  WiFi.setHostname("ESP32-Oximeter-Broker"); //So steht Euer ESP dann bei  FB oder sonstiger Router eindeutig in der Netzwerkliste

  Serial.println();
  Serial.println();
  Serial.print("Suche WiFi... ");

  while(WiFiMulti.run() != WL_CONNECTED) {
      Serial.print(".");
 
      delay(500);
  }

  //so ab hier sind wir schon mal mit Wifi verbunden
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi verbunden");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  //LED mal anmachen
  Serial.println("LED: AN ");
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); 

  //-------------------   MQTT Connection ---------------------------
  //Jetzt nach dem Wifi verbunden, den MQTT Broker auf dem IOBroker verbinden
  Serial.print("So wir probieren mal den MQTT Broker zu finden: ");
  Serial.println(broker);

  // Pass und USername stehen in der Instanz des MQTT Adapters auf IOBroker
  mqttClient.setUsernamePassword("Username", "Passwort");

  if (!mqttClient.connect(broker, port)) {
    Serial.print("Bei MQTT ist irgendwas schiefgelaufen. Error code = ");
    Serial.println(mqttClient.connectError());

    while (1);
  }

  Serial.println("Wir sind mit dem MQTT-Broker verbunden! Supi!");
  Serial.println();

  //-------------------   Bluetooth Scan ---------------------------

  while (!Serial);

  // BLE Initialisieren
  if (!BLE.begin()) {
    Serial.println("starting Bluetooth® Low Energy module failed!");

    while (1);
  }

  Serial.println("Scanne nun die BT-Umgebung");
  Serial.println("Das Oximeter sollte eingeschaltet sein");

  // starte BLE scan
  BLE.scan();
}

//-------------------  LOOP ---------------------------

void loop() {
  // Mal schauen, ob ein paar Geräte gefunden werden konnten
  BLEDevice peripheral = BLE.available();

  if (peripheral) {
    // Jo, welche gefunden, na dann mal im Serial-Monitor mal ausdrucken
    Serial.print("Found ");
    Serial.print(peripheral.address());
    Serial.print(" '");
    Serial.print(peripheral.localName());
    Serial.print("' ");
    Serial.print(peripheral.advertisedServiceUuid());
    Serial.println();

    //Nach dem Oximter schauen, OXIMETER ist der Name, meines Pulsoximeters. Je nach Hersteller natürlich anders. Guckt mit dem Handy einfach nach.
    if (peripheral.localName() == "OXIMETER") {
      // Da ist meins !!  
      BLE.stopScan();

        //LED mal anmachen
        Serial.println("LED: AN ");
        digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); 
        
      //Los verbinde Dich...
      monitorSensorTagButtons(peripheral);

      // Wieder scan, wenn die Verbindung verloren gegangen ist
      BLE.scan();
    }
  }
}

void monitorSensorTagButtons(BLEDevice peripheral) {
  // Auf gehts, das Device ist an und wir haben es per Scan gefunden. Auf und verbinden,,,

  Serial.println("Verbinde ...");
  if (peripheral.connect()) {
    Serial.println("Juhu Verbunden...");
  } else {
    Serial.println("Verbindung fehlgeschlagen! Evtl. mal alle Wifi-Geräte zuhause auf 5GHz umstellen. BLE läuft auch auf 2,4 Ghz");
    return;
  }

  // discover peripheral attributes
  Serial.println("Hab folgenden service gefunden: 0xffe0 ..."); //FFe0 ist ein typischer servicename. Ihr seht mit einem BLE Scanner, welchen Service ihr suchen müsst.
  if (peripheral.discoverService("ffe0")) {
    Serial.println("Service entdeckt");
  } else {
    Serial.println("Kann den Service auf dem BLE Gerät nicht finden.");
    peripheral.disconnect();

    while (1);
    return;
  }

  // So jetzt mal die Werte anfragen... Erstmal sagen, was wir haben wollen:
  BLECharacteristic simpleKeyCharacteristic = peripheral.characteristic("ffe1"); // bei meinem Gerät wird unter ffe1 sauerstoff, Puls und andere werte sekündlich gestreamt

  // subscribe mal meinen key charateristic
  Serial.println("Subscribing to simple key characteristic ...");
  if (!simpleKeyCharacteristic) {
    Serial.println("no simple key characteristic found!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  } else if (!simpleKeyCharacteristic.canSubscribe()) {
    Serial.println("simple key characteristic is not subscribable!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  } else if (!simpleKeyCharacteristic.subscribe()) {
    Serial.println("subscription failed!");
    peripheral.disconnect();
    return;
  } else {
    Serial.println("Subscribed");
    
  }

  while (peripheral.connected()) {
    // so wir sind mit dem gerät verbunden 

    // mal prüfen, ob der Wert aktualisiert wurde
    if (simpleKeyCharacteristic.valueUpdated()) {
      // jau, da ist was neues  angekommen

      byte value = 0;
      
      Serial.println();
      simpleKeyCharacteristic.readValue(value);
      printData(simpleKeyCharacteristic.value(), simpleKeyCharacteristic.valueLength());
  
    }
  }

  // falls wir hier ankommen, wurde das Ding getrennt
  Serial.println("Pulsoximeter wurde getrennt!");
}



void printData(const unsigned char data[], int length) {
  
  // Diese Sub-Routine nimmt nun die Daten auf.

  // in meinem Fall picke ich mir Byte 4 und 5 für SPo2 und Puls.
  // Byte 6 und 7 sind die PI-werte, da bastle ich noch rum, daher als Unbekannt markiert.

  // ansonsten das ganze array auch noch mal als Datenpunkt über den MQTT Broker rübermöppeln.

  // Jetzt die Daten an MQTT senden
  mqttClient.beginMessage(Topic_SPo2);
  mqttClient.print(data[4], DEC);
  mqttClient.endMessage();

  mqttClient.beginMessage(Topic_RP);
  mqttClient.print(data[5],DEC);
  mqttClient.endMessage();
  
  mqttClient.beginMessage(Topic_unbekannt1);
  mqttClient.print(data[6],DEC);
  mqttClient.endMessage();

  mqttClient.beginMessage(Topic_unbekannt2);
  mqttClient.print(data[7],DEC);
  mqttClient.endMessage();
  

  mqttClient.beginMessage(Topic_DataArray);

  //eben einen String zusammenbasteln, damit nur ein Datenpunkt verwendet wird. Geht sicherlich auch noch eleganter...
  String sTemp;
  int iWert;

  for (int i = 0; i < length; i++) {
    //dbSerialPrint((char)message[i]);
    iWert = int(data[i],DEC);
    sTemp += sChar + ",";
  }
  mqttClient.print(sTemp);

  mqttClient.endMessage();
}

Ralla66 · 24 Dec 2023, 17:56

@alexaxel

schreibe mal bitte welches fertige Pulsoximeter du hast.

Danke

AlexAxel · 25 Dec 2023, 00:02

@ralla66
Also der Code oben passt zum Pulsoximeter namens Health Tree, aber auch das Pulox PA 200 für 20 Euro geht damit, da stehen halt die Werte an anderer Stelle, aber das Pronzip ist das gleiche.

Ich hoffe, das geht in Ordnung, wenn ich hier mal 2 Links von Amazon reinpacke, nur mal die Geräte zu zeigen. Verdiene nix daran. Aber nochmal es geht mit jedem billigen 10 Euro Noname Ding aus China.

PULOX:
https://amzn.eu/d/7P7BI9b

Health Tree
https://amzn.eu/d/bOoKl3Y

Nur die Geräte von Breuer und von einem Hersteller, der so ein Armband mit einem Silikonfingersensor anbietet, sind etwas komplexer anzubinden. Für Anfänger rate ich bei diesen Geräten erstmal ab.
Mann muss vorher bei denen ein Key immer sekündlich auf das Gerät senden, sonst kommt da nix. Wer von der Materie hier mehr versteht, kann über die Android(!) IDE den Traffic zwischen offizieller App udn Device mitlesen und den diesen Key auslesen.

Ralla66 · 25 Dec 2023, 10:52

@alexaxel

Danke für die Informationen, hast du einen Link des Codes mit der Key Routine ?
Spiele dann mal mit.

@Homoran ,
würde da gerne per Tasmota ESP32 und BLE mitspielen. Wie sollen die Daten in den IO kommen ?
Per Json ,Mqtt, was ist hier am besten ? Der Pulox PA 200 hat ja kein BLE müssten ja dann zum testen
das gleiche Produkt haben. Hier die Frage dann welcher.

Homoran · 25 Dec 2023, 10:55

@ralla66 ich hab auch nur ein Lidl 20€ Pulsoximeter.
und letzte Woche meinen ersten ESP8266 gekauft.
war quasi geschenkt, weil ich dadurch keinen Versand mehr bezahlen musste.

Will mich da irgendwann reinarbeiten

Ralla66 · 25 Dec 2023, 11:01

@homoran

dann ist zuerst die Schnittstelle zu prüfen, welche sind da ?
BLE oder Kabel USB ? Denke mal BLE.

Homoran · 25 Dec 2023, 11:02

@ralla66 Danke, aber so weit bin ich noch nicht.
Hab noch andere (nicht iob) Baustellen. bei iob aber auch

AlexAxel · 25 Dec 2023, 15:05

@ralla66 sorry, ich hab so viele hier von den Dingern rumliegen. Das Pulox in der Version hat wirklich kein BT, da habe ich quatsch erzählt und mich mit so einem 10euro Ding vertan :

Wenn ihr schon ein Gerät habt, kauft erstmal nix. Installiert Euch einen BLE scanner, wie der für Android nRF:

Scannt mit dem Handy das Pulsoximeter. Ich hab das mal für Euch hier noch mal gescreenshotet:

Sobald per scan gefunden, probiert mal die Characteristiks aus und schaut wie hier z.b. ob ihr Daten empfängt. Die Original App des Geräts braucht ihr natürlich dafür nicht.
Wenn Daten kommen, dann sieht das ungefähr so aus:

Per USB Kabel braucht man da erstmal nix machen.
Ihr brauch eine USB Verbindjng nur beim hochladen des Codes auf dem ESP.

AlexAxel · 25 Dec 2023, 15:07

@homoran scan doch mal mit nRF Connect wenn du ein Android Handy zur Hand hast. Gibt sicher auch was für Apples.

Homoran · 25 Dec 2023, 15:14

@alexaxel sagte in Darstellung einer Pulsoximetriekurve:

@homoran scan doch mal mit nRF Connect wenn du ein Android Handy zur Hand hast. Gibt sicher auch was für Apples.

da müsste doch dann ein BT Logo drauf sein.
ist es nicht

@Ralla66 auf dem ESP auch nicht, ist ein ESP8266-12F

AlexAxel · 25 Dec 2023, 15:32

@homoran ja BT müssen beide schon haben. Also der ESP und das Pulsoximeter.

Ich habe gerade über den Hersteller meineS BT Geräts, das auf den der Arduino Code abgestimmt ist, diese günstige Variante für 20 Euro gefunden:

https://amzn.eu/d/dexSJNY

Die verwenden die gleiche App, wie bei meinem Gerät.
Ich gehe davon aus, dass Ihr damit sicher genauso an die Werte kommt.

Ralla66 · 25 Dec 2023, 15:47

@alexaxel

bestellt ist nun, lade bitte mal den Arduino Code hier ein oder verlinke den mal.
Mqtt, Wlan usw ist ja per ESP kein Problem, BLE ist neu für mich.
Muß mich das erst einarbeiten. NRF sollte ja ein spezielles BLE Protokoll sein.

AlexAxel · 25 Dec 2023, 16:11

@ralla66 hatte ich schon. Schau mal, der Code ist weiter oben schon gepostet.

AlexAxel · 25 Dec 2023, 16:13

@ralla66 nRF Connect ist eine Testapp von Nordic, das sind die Lizenzgeber und Patentbesitzer von Bluetoith.

Ralla66 · 25 Dec 2023, 17:15

@alexaxel

wäre halt die Quelle vom BLE Code interessant gewesen.
Nordic nRF ist mir nicht ganz unbekannt vom Hoymiles Projekt.
Ein Freund ist da gerade mit Developer Kit unterwegs, so richtig tief mit Assembler dran.
Dann warte ich mal aufs Paket und belese mich zu ESP BLE Stoff.

AlexAxel · 25 Dec 2023, 20:40

@ralla66 Also alles zusammen kommt von mir. Aber basierend auf Beispielcodes die in der arduino IDE sind, wenn man das passende Board auswählt. Wenn man die ESP32 Bibliothek auswählt, hat man automatisch themensortierte Beispiele auf den Rechner.

Ralla66 · 25 Dec 2023, 22:00

@alexaxel

Gerät sollte ja Freitag da sein, dann schau ich mal was so geht.
Eingerichtet ist alles soweit an Tools, ESP ist mal mit Tasmota BLE geflasht,
mal sehen was da geht. Werde mal einen BLE nRF Sniffer besorgen das soll ja mit
Wireshark Plugin gehen.
Rund um den Key wären Infos gut, hast du da Bilder der IDE da ?

AlexAxel · 25 Dec 2023, 22:15

Wäre geil, wenn jemand auch noch nen Tipp für mein eigentliches Thema hätte.
Ich glaube, dass die geladenen Seiten in Vis keine Timeouts zulassen. So dass man eine Animation einbauen kann und das livechart eben mit den vielen Werten in sekundenintervallen nicht zurechtkommt.

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