Hjärtslagssensor - Arbeta och applicera

Vad menar du med hjärtslag?

En människas hjärtslag är ljudet av ventilerna i hans / hennes hjärta som krymper eller expanderar när de tvingar blod från en region till en annan. Antalet gånger hjärtslag per minut (BPM) är hjärtslagfrekvensen och hjärtrytmen som kan kännas i vilken artär som helst som ligger nära huden är pulsen.

Två sätt att mäta hjärtslag

• Manuellt sätt : Hjärtslag kan kontrolleras manuellt genom att kontrollera pulsen på två platser i handleden ( radiell press ) och nacken ( halspress ). Förfarandet är att placera de två fingrarna (pekfinger och långfinger) på handleden (eller nacken under luftröret) och räkna antalet pulser i 30 sekunder och sedan multiplicera antalet med 2 för att få hjärtrytmen. Dock bör trycket appliceras minimalt och även fingrarna ska föras upp och ner tills pulsen känns.

• Använda en sensor : Hjärtslag kan mätas baserat på optisk effektvariation då ljus sprids eller absorberas under dess väg genom blodet när hjärtslaget förändras.

Princip för hjärtslagssensor

Hjärtslagsensorn är baserad på principen om fotopetysmografi. Den mäter förändringen i blodvolym genom alla kroppsorgan som orsakar en förändring av ljusintensiteten genom det organet (avaskulär region). Vid applikationer där hjärtat pulsfrekvensen ska övervakas är tidpunkten för pulserna viktigare. Flödet av blodvolym bestäms av hjärtfrekvensen och eftersom ljus absorberas av blodet är signalpulserna ekvivalenta med hjärtslagspulserna.

Det finns två typer av fotopetysmografi:

Överföring : Ljus som sänds ut från den ljusavgivande anordningen överförs genom vilken som helst kärlregion i kroppen som örsnibben och tas emot av detektorn.

Reflexion : Ljus som emitteras från den ljusemitterande enheten reflekteras av regionerna.

Arbeta med en hjärtslagssensor

Den grundläggande hjärtslagsensorn består av en ljusdiod och en detektor som ett ljusdetekterande motstånd eller en fotodiod. Hjärtslagspulserna orsakar en variation i blodflödet till olika delar av kroppen. När vävnad är upplyst med ljuskällan, dvs. ljus som avges av ledningen, reflekterar den antingen (en fingervävnad) eller överför ljuset (örsnibben). En del av ljuset absorberas av blodet och det sända eller det reflekterade ljuset tas emot av ljusdetektorn. Mängden absorberat ljus beror på blodvolymen i vävnaden. Detektorns utgång är i form av den elektriska signalen och är proportionell mot hjärtslagfrekvensen.

Denna signal är en likströmssignal relaterad till vävnaderna och blodvolymen och växelströmskomponenten synkron med hjärtslag och orsakad av pulserande förändringar i arteriell blodvolym läggs ovanpå likströmssignalen. Således är det viktigaste kravet att isolera den växelströmskomponenten eftersom den är av största vikt.

För att uppnå uppgiften att få växelströmsignalen filtreras först utgången från detektorn med en 2-stegs HP-LP-krets och konverteras sedan till digitala pulser med hjälp av en komparatorkrets eller med enkel ADC. De digitala pulserna ges till en mikrokontroller för beräkning av hjärtslagfrekvensen, som ges med formeln-

BPM (slag per minut) = 60 * f

Där f är pulsfrekvensen

Praktisk hjärtslagssensor

Praktiska exempel på hjärtslagssensorer är Pulssensor (produkt nr PC-3147). Den består av en infraröd ledning och en LDR inbäddad i en klippliknande struktur. Klämman fästs på orgeln (örsnibben eller fingret) med detektordelen på köttet.

Ett annat exempel är TCRT1000 , med 4 stift-

Pin1: För att ge matningsspänningen till lysdioden

Pin2 och 3 är jordade. Stift 4 är utgången. Stift 1 är också aktiveringsstiftet och om du drar det högt tänds lysdioden och sensorn börjar fungera. Den är inbäddad i en bärbar enhet som kan bäras på handleden och utgången kan skickas trådlöst (via Bluetooth) till datorn för bearbetning.

Applikation som utvecklar ditt hjärtslagssensorsystem

Ett grundläggande hjärtslagssensorsystem kan också byggas med baskomponenter som en LDR, komparator IC LM358 och en mikrokontroller enligt nedan.

Såsom beskrivits ovan beträffande principen för en hjärtslagsensor, när fingervävnaden eller örsnäcksvävnaden är upplyst med användning av en ljuskälla, överförs ljuset efter att ha modulerats, dvs. Detta modulerade ljus tas emot av ljusdetektorn.

Här används ett ljusberoende motstånd (LDR) som en ljusdetektor. Det fungerar på principen att när ljus faller på motståndet ändras dess motstånd. När ljusintensiteten ökar minskar motståndet. Således minskar spänningsfallet över motståndet.

Här används en komparator som jämför utspänningen från LDR till den för tröskelspänningen. Tröskelspänningen är spänningsfallet över LDR när ljuset med fast intensitet från ljuskällan faller direkt på det. Den inverterande terminalen hos komparatorn LM358 är ansluten till det potentiella delningsarrangemanget som är inställt på tröskelspänningen och den icke-inverterande terminalen är ansluten till LDR. När mänsklig vävnad belyses med hjälp av ljuskällan minskar ljusets intensitet. Eftersom denna reducerade ljusintensitet faller på LDR ökar motståndet och som ett resultat av spänningsfallet ökar. När spänningsfallet över LDR eller den icke-inverterande ingången överstiger det för den inverterande ingången utvecklas en logisk hög signal vid utgången från komparatorn och om spänningsfallet är mindre utvecklas en logisk låg utsignal. Således är utgången en serie pulser. Dessa pulser kan matas till mikrokontrollern som följaktligen bearbetar informationen för att få hjärtrytm och detta visas på skärmen som är gränssnittet med mikrokontrollern.

Videoförklaring på kretsschema för hjärtslagsensor