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      新聞資訊

      [心率傳感器]心率傳感器工作原理詳細講解

      日期:2022-04-29

        心率是了解您的肌肉和肺部的窗口,因為它揭示了它們的工作強度!對準確且價格合理的心臟監測器的需求對于確保人們的健康質量至關重要。因此,這里有一篇前言文章,可幫助您設計/構建緊湊且具有成本效益的心率(脈搏率)監測器,該監測器將提供準確的心率讀數。請記住,您的心率是您身體狀況的一個很好的指標!


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      心率傳感器一、背景知識

      在你開始自己動手之前,有一些事情需要詳細了解。我想首先介紹無創心率/脈搏率測量技術,并簡要說明基本原理。請記住,我不是一個心臟研究員,而是一個熱心的讀者、學者和自信的作家。心率可以用不同的方式測量。最常見的兩種技術是電法和光學法,后者更具成本效益和方便。原則上,光學方法(稱為光電容積描記術)通過感應通過食指的血流變化來測量心率。記錄的這種變化隨時間變化的曲線稱為光體積描記 (PPG) 波形。



      心率傳感器二、基本電子產品

      非侵入式光學心率傳感器由一個電子電路組成,該電路通過夾在指尖上來監測心跳。它通過將光照射到(或穿過)手指并測量反射(或吸收)多少光來實現這一點。當血液通過手指泵送時,這種情況會上下波動。通常使用紅外光發射器和光接收器的巧妙組合進行操作。除了光學傳感器組件外,還需要一個放大電路來“增強和整形”來自光學傳感器的微弱信號。下圖顯示了典型光學心率監測器的整個電路圖。令人驚訝的是,它的輸出強度足以在每次心臟跳動時使綠燈閃爍。



      心率傳感器三、峰值發射波長

      上面的電路已經試過了,效果很好。對于光學傳感器組件 (U2),我使用了來自 Vishay 的(稍作修改)TCRT5000L 反射式光學傳感器(帶晶體管輸出)。來到運算放大器 (U1) 我會成功使用 MCP6273。值得注意的是,TCRT5000L的峰值發射波長為950 nm。設計師和工程師通常使用 700 nm(紅色)到 1000 nm(紅外線)的范圍進行生物測量,因為光束可以穿過身體的狹窄部位,例如指尖、耳垂或下唇。最終,您可能會得到一個看起來類似于典型體積描記波形的圖。


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      心率傳感器四、光亮保持恒定

      由于脈沖傳感器放大來自光學傳感器的原始信號,并在 Vcc/2(電壓中點)附近歸一化脈沖波,如果入射到光接收器部分的光量保持恒定,則信號電壓將保持在 (或接近)2.5VDC 在 5VDC 電源。輸出信號值為 512(ADC 范圍的中點)。來自光發送器的綠光反射回光接收器在每個脈沖期間都會發生變化——信號會隨著更多的光而射出,而在光越少的情況下,反之亦然。


      心率傳感器五、模塊輸出終端


      同樣的假脈沖傳感器做了一個有趣的實驗。對于不知情的實驗,我只是通過一個 1KΩ 電阻器在模塊的輸出端(信號輸出和接地線之間)連接了一個綠色 LED。此后,當我通過干凈的 5VDC 電源單獨為模塊供電時,沒有將任何手指放在傳感器區域(空閑狀態)上,LED 開始以接近 3Hz 的速率連續閃爍。您可以在下面看到一個隨意的范圍捕獲。該實驗進行了數十次迭代以找出原因,但失敗了。目前我還沒有辦法弄清楚其中的奧秘!


      心率傳感器六、測試

      因為我聽說某些研究建議使用純綠色 LED 以獲得更準確的數據包后,我迅速更換了綠色 LED,并像以前一樣將脈沖傳感器重新連接到我的 Arduino Uno 板上。然后我為 BPM 測量上傳了一個新的基本測試草圖(見下文),并且在一定程度上它進展順利。該代碼僅在 10 秒內查找高于閾值的脈沖,然后將其乘以 6 以獲得 BPM。


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      以上就是關于心率傳感器工作原理詳細講解的分享,相信大家在看了以上的總結之后,也已經對這方面的知識有了一定的了解,想要了解更多關于心率傳感器以及紅外的知識資訊,可以前往官網的客服進行咨詢。


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