Датчик сердцебиения - работа и применение

Что вы имеете в виду под Heartbeat?

Сердцебиение человека - это звук клапанов в его сердце, сжимающихся или расширяющихся, когда они перемещают кровь из одной области в другую. Число ударов сердца в минуту (ударов в минуту) - это частота сердечных сокращений, а удары сердца, которые можно почувствовать в любой артерии, расположенной близко к коже, - это пульс.

Два способа измерения пульса

• Ручной режим :Сердцебиение можно проверить вручную, проверив его пульс в двух местах:на запястье ( радиальный пульс ) и шеи ( пульс сонной артерии ). Процедура заключается в том, чтобы положить два пальца (указательный и средний) на запястье (или шею ниже дыхательного горла) и подсчитать количество импульсов в течение 30 секунд, а затем умножить это число на 2, чтобы получить частоту сердечных сокращений. Однако давление должно быть минимальным, а также двигать пальцами вверх и вниз, пока не будет ощущаться пульс.

• Использование датчика :Сердцебиение можно измерить на основе изменения оптической силы, поскольку свет рассеивается или поглощается во время своего прохождения через кровь при изменении сердцебиения.

Принцип работы датчика сердцебиения

Датчик сердцебиения основан на принципе фотоплетизмографии. Он измеряет изменение объема крови через любой орган тела, которое вызывает изменение интенсивности света через этот орган (бессосудистая область). В случае приложений, в которых необходимо контролировать частоту пульса, более важна синхронизация импульсов. Объем кровотока определяется частотой сердечных сокращений, и, поскольку свет поглощается кровью, сигнальные импульсы эквивалентны импульсам сердечных сокращений.

Есть два типа фотоплетизмографии:

Передача :Свет, излучаемый светоизлучающим устройством, проходит через любую сосудистую область тела, например мочку уха, и принимается детектором.

Отражение :Свет, излучаемый светоизлучающим устройством, отражается областями.

Работа датчика сердцебиения

Базовый датчик сердцебиения состоит из светодиода и детектора, такого как светочувствительный резистор или фотодиод. Импульсы сердцебиения вызывают изменение кровотока в разных частях тела. Когда ткань освещается источником света, то есть светом, излучаемым светодиодом, он либо отражает (ткань пальца), либо передает свет (мочка уха). Часть света поглощается кровью, а прошедший или отраженный свет принимается детектором света. Количество поглощенного света зависит от объема крови в этой ткани. Выходной сигнал детектора представляет собой электрический сигнал, пропорциональный частоте сердечных сокращений.

Этот сигнал представляет собой сигнал постоянного тока, относящийся к тканям и объему крови, а компонент переменного тока, синхронный с сердцебиением и вызванный пульсирующими изменениями объема артериальной крови, накладывается на сигнал постоянного тока. . Таким образом, главное требование - изолировать этот компонент переменного тока, так как он имеет первостепенное значение.

Чтобы получить сигнал переменного тока, выходной сигнал детектора сначала фильтруется с использованием двухступенчатого HP -LP, а затем преобразуется в цифровые импульсы с помощью схемы компаратора или простого АЦП. Цифровые импульсы подаются на микроконтроллер для расчета частоты сердечных сокращений, определяемой формулой -

BPM (ударов в минуту) =60 * f

Где f - частота импульсов

Практичный датчик сердцебиения

Примеры практического датчика сердцебиения: Датчик частоты сердечных сокращений (продукт № PC-3147). Он состоит из инфракрасного светодиода и LDR, встроенных в конструкцию в виде зажима. Зажим прикрепляется к органу (мочке уха или пальцу) детекторной частью на плоти.

Другой пример - TCRT1000 . , имеющий 4 контакта-

Контакт 1:для подачи напряжения питания на светодиод

Контакты 2 и 3 заземлены. Контакт 4 - это выход. Контакт 1 также является разрешающим контактом, и его высокое нажатие включает светодиод, и датчик начинает работать. Он встроен в носимое устройство, которое можно носить на запястье, а выходные данные можно отправлять по беспроводной сети (через Bluetooth) на компьютер для обработки.

Приложение для разработки вашей системы датчика сердцебиения

Базовая система датчика сердцебиения также может быть построена с использованием основных компонентов, таких как LDR, компаратор IC LM358 и микроконтроллер, как показано ниже

Как описано выше относительно принципа работы датчика сердцебиения, когда ткань пальца или ткань мочки уха освещается с помощью источника света, свет передается после модуляции, т.е. поглощается кровью, а остальное передается. Этот модулированный свет принимается детектором света.

Здесь светозависимый резистор (LDR) используется в качестве светового датчика. Он работает по принципу:когда на резистор падает свет, его сопротивление изменяется. По мере увеличения интенсивности света сопротивление уменьшается. Таким образом, падение напряжения на резисторе уменьшается.

Здесь используется компаратор, который сравнивает выходное напряжение LDR с пороговым напряжением. Пороговое напряжение - это падение напряжения на LDR, когда свет фиксированной интенсивности от источника света падает прямо на него. Инвертирующий вывод компаратора LM358 подключен к устройству делителя потенциала, который установлен на пороговое напряжение, а неинвертирующий вывод подключен к LDR. Когда человеческие ткани освещаются с помощью источника света, интенсивность света уменьшается. По мере того, как эта уменьшенная интенсивность света падает на LDR, сопротивление увеличивается, и в результате увеличивается падение напряжения. Когда падение напряжения на LDR или неинвертирующем входе превышает падение напряжения на инвертирующем входе, на выходе компаратора вырабатывается высокий логический сигнал, а в случае меньшего падения напряжения создается низкий логический выход. Таким образом, на выходе получается серия импульсов. Эти импульсы можно подавать на микроконтроллер, который обрабатывает информацию, чтобы получить частоту сердечных сокращений, и это отображается на дисплее, сопряженном с микроконтроллером.

Видеообъяснение принципиальной схемы датчика сердцебиения