Hartslagsensor - werken en toepassen

Wat bedoel je met hartslag?

De hartslag van een persoon is het geluid van de kleppen in zijn / haar hart die samentrekken of uitzetten terwijl ze bloed van de ene regio naar de andere dwingen. Het aantal keren dat het hart klopt per minuut (BPM), is de hartslag en de hartslag die kan worden gevoeld in een slagader die dicht bij de huid ligt, is de polsslag.

Twee manieren om een ​​hartslag te meten

• Handmatige manier : Heartbeat kan handmatig worden gecontroleerd door iemands pulsen op twee locaties te controleren: pols (de radiale pers ) en de nek ( halsslagader pers ​De procedure is om de twee vingers (wijs- en middelvinger) om de pols (of nek onder de luchtpijp) te plaatsen en het aantal pulsen gedurende 30 seconden te tellen en dat aantal vervolgens met 2 te vermenigvuldigen om de hartslag te krijgen. Er moet echter minimaal druk worden uitgeoefend en ook de vingers moeten op en neer worden bewogen totdat de pols wordt gevoeld.

• Met behulp van een sensor : Heart Beat kan worden gemeten op basis van variaties in het optische vermogen, aangezien licht wordt verstrooid of geabsorbeerd tijdens het pad door het bloed terwijl de hartslag verandert.

Principe van hartslagsensor

De hartslagsensor is gebaseerd op het principe van fotoplethysmografie. Het meet de verandering in het bloedvolume door elk orgaan van het lichaam dat een verandering in de lichtintensiteit veroorzaakt door dat orgaan (avasculaire regio). In het geval van toepassingen waarbij het hart polsslag moet worden gecontroleerd is de timing van de pulsen belangrijker. De doorstroming van het bloedvolume wordt bepaald door de snelheid van hartpulsen en aangezien licht wordt geabsorbeerd door het bloed, zijn de signaalpulsen equivalent aan de hartslagpulsen.

Er zijn twee soorten fotoplethysmografie:

Overdragen : Licht dat wordt uitgezonden door het lichtgevende apparaat, wordt door een vasculaire regio van het lichaam gestuurd, zoals een oorlel, en wordt opgevangen door de detector.

Reflectie : Licht dat wordt uitgezonden door het lichtgevende apparaat wordt gereflecteerd door de regio's.

Werking van een hartslagsensor

De basis hartslagsensor bestaat uit een lichtgevende diode en een detector zoals een lichtdetectieweerstand of een fotodiode. De hartslagpulsen veroorzaken een variatie in de bloedstroom naar verschillende delen van het lichaam. Wanneer weefsel wordt verlicht met de lichtbron, d.w.z. licht dat door de led wordt uitgezonden, reflecteert het (een vingerweefsel) of laat het het licht door (oorlel). Een deel van het licht wordt geabsorbeerd door het bloed en het doorgelaten of gereflecteerde licht wordt opgevangen door de lichtdetector. De hoeveelheid geabsorbeerd licht is afhankelijk van het bloedvolume in dat weefsel. De detectoruitgang heeft de vorm van het elektrische signaal en is evenredig met de hartslag.

Dit signaal is een DC-signaal dat betrekking heeft op de weefsels en het bloedvolume en de AC-component synchroon met de hartslag en veroorzaakt door pulserende veranderingen in het arteriële bloedvolume wordt gesuperponeerd op het DC-signaal. De belangrijkste vereiste is dus om die AC-component te isoleren, aangezien deze van primair belang is.

Om de taak van het ontvangen van het AC-signaal te bereiken, wordt de output van de detector eerst gefilterd met behulp van een 2-traps HP-LP-circuit en vervolgens omgezet in digitale pulsen met behulp van een vergelijkingscircuit of met behulp van eenvoudige ADC. De digitale pulsen worden gegeven aan een microcontroller voor het berekenen van de hartslag, gegeven door de formule-

BPM (slagen per minuut) = 60 * f

Waar f de pulsfrequentie is

Praktische hartslagsensor

Praktische voorbeelden van hartslagsensor zijn Hartslagsensor (productnr. PC-3147). Het bestaat uit een infrarood led en een LDR ingebed in een clipachtige structuur. De clip wordt aan het orgel (oorlel of vinger) bevestigd met het detectorgedeelte op het vlees.

Een ander voorbeeld is TCRT1000 , met 4 pinnen

Pin1: Om de voedingsspanning aan de LED te geven

Pin2 en 3 zijn geaard. Pin 4 is de output. Pin 1 is ook de activeringspin en als u deze omhoog trekt, gaat de LED aan en begint de sensor te werken. Het is ingebed op een draagbaar apparaat dat om de pols en de output kan worden gedragen kan draadloos worden verzonden (via Bluetooth) naar de computer voor verwerking.

Applicatie die uw hartslagsensorsysteem ontwikkelt

Een eenvoudig hartslagsensorsysteem kan ook worden gebouwd met behulp van basiscomponenten zoals een LDR, comparator IC LM358 en een microcontroller zoals hieronder weergegeven

Zoals hierboven beschreven met betrekking tot het principe van een hartslagsensor, wanneer het vingerweefsel of het oorlelweefsel wordt verlicht met behulp van een lichtbron, wordt het licht doorgelaten nadat het is gemoduleerd, d.w.z. een deel wordt geabsorbeerd door het bloed en de rest wordt doorgelaten. Dit gemoduleerde licht wordt opgevangen door de lichtdetector.

Hier wordt een Light Dependent Resistor (LDR) gebruikt als lichtdetector. Het werkt volgens het principe dat wanneer er licht op de weerstand valt, de weerstand verandert. Naarmate de lichtintensiteit toeneemt, neemt de weerstand af. De spanningsval over de weerstand neemt dus af.

Hier wordt een comparator gebruikt die de uitgangsspanning van de LDR vergelijkt met die van de drempelspanning. De drempelspanning is de spanningsval over de LDR wanneer het licht met een vaste intensiteit, van de lichtbron, er direct op valt. De inverterende aansluiting van de comparator LM358 is verbonden met de potentiaalverdeler die is ingesteld op de drempelspanning en de niet-inverterende aansluiting is verbonden met de LDR. Wanneer menselijk weefsel wordt belicht met behulp van de lichtbron, neemt de intensiteit van het licht af. Doordat deze verminderde lichtintensiteit op de LDR valt, neemt de weerstand toe en neemt als gevolg van de spanningsval toe. Wanneer de spanningsval over de LDR of de niet-inverterende ingang groter is dan die van de inverterende ingang, wordt een logisch hoog signaal ontwikkeld aan de uitgang van de comparator en in het geval dat de spanningsval kleiner is, wordt een logisch lage uitgang ontwikkeld. De output is dus een reeks pulsen. Deze pulsen kunnen naar de microcontroller worden gestuurd, die de informatie dienovereenkomstig verwerkt om de hartslag te krijgen, en deze wordt weergegeven op het display dat is gekoppeld aan de microcontroller.

Video-uitleg over het schakelschema van de hartslagsensor