Hartslagsensor – werking en toepassing

Wat bedoel je met Hartslag?

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

Twee manieren om een ​​hartslag te meten

• Handmatige manier :Hartslag kan handmatig worden gecontroleerd door iemands polsslag op twee locaties te controleren:pols (de radiale pols ) en de nek (halsslagader ). De procedure is om de twee vingers (wijsvinger en middelvinger) op 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 minimale druk worden uitgeoefend en ook vingers moeten op en neer worden bewogen totdat de pols wordt gevoeld.

• Een sensor gebruiken :Heart Beat kan worden gemeten op basis van variatie in optisch vermogen, aangezien licht wordt verstrooid of geabsorbeerd tijdens zijn 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 die een verandering in de lichtintensiteit veroorzaakt door dat orgaan (avasculaire regio). Bij toepassingen waarbij de hartslag van het hart moet worden bewaakt, is de timing van de pulsen belangrijker. De stroom van het bloedvolume wordt bepaald door de snelheid van de hartpulsen en aangezien licht door het bloed wordt geabsorbeerd, zijn de signaalpulsen gelijk aan de hartslagpulsen.

Er zijn twee soorten fotoplethysmografie:

Verzending :Licht dat door het lichtgevende apparaat wordt uitgezonden, wordt door elk vaatgebied van het lichaam, zoals de oorlel, doorgelaten en door de detector ontvangen.

Reflectie :Licht dat door het lichtgevende apparaat wordt uitgezonden, 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 uitgestraald, reflecteert het (een vingerweefsel) of zendt het het licht uit (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 hangt af van het bloedvolume in dat weefsel. De output van de detector is in 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 het grootste belang is.

Om het AC-signaal te krijgen, wordt de uitvoer van de detector eerst gefilterd met behulp van een 2-traps HP -LP-circuit en wordt vervolgens omgezet in digitale pulsen met behulp van een comparatorcircuit 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(Beats per minute) =60*f

Waarbij f de pulsfrequentie is

Praktische hartslagsensor

Praktische voorbeelden van hartslagsensoren zijn Hartslagsensor (productnr. PC-3147). Het bestaat uit een infrarood led en een LDR ingebed in een clipachtige structuur. De clip wordt bevestigd aan het orgel (oorlel of vinger) 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 uitgang. Pin 1 is ook de activeringspin en door deze hoog te trekken, gaat de LED branden en begint de sensor te werken. Het is ingebed in een draagbaar apparaat dat om de pols kan worden gedragen en de uitvoer kan draadloos (via Bluetooth) naar de computer worden gestuurd voor verwerking.

Toepassing voor het ontwikkelen van uw hartslagsensorsysteem

Een basis Heartbeat Sensor-systeem kan ook worden gebouwd met behulp van basiscomponenten zoals een LDR, comparator IC LM358 en een microcontroller zoals hieronder aangegeven

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, dwz een onderdeel dat wordt opgenomen door het bloed en de rest wordt overgedragen. Dit gemoduleerde licht wordt opgevangen door de lichtdetector.

Hier wordt een lichtafhankelijke weerstand (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. Zo neemt de spanningsval over de weerstand 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 vaste intensiteit, afkomstig van de lichtbron, er direct op valt. De inverterende terminal van de comparator LM358 is verbonden met de potentiaalverdeler die is ingesteld op de drempelspanning en de niet-inverterende terminal is verbonden met de LDR. Wanneer menselijk weefsel wordt belicht met behulp van de lichtbron, neemt de intensiteit van het licht af. Naarmate deze verminderde lichtintensiteit op de LDR valt, neemt de weerstand toe en als gevolg van de spanningsval neemt toe. Wanneer de spanningsval over de LDR of de niet-inverterende ingang die van de inverterende ingang overschrijdt, 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 gevoerd, die dienovereenkomstig de informatie verwerkt om de hartslag te krijgen en dit wordt weergegeven op het display dat is gekoppeld aan de microcontroller.

Video-uitleg over het schakelschema van de hartslagsensor