Hartslagsensor: Hoe Het Werkt & Praktische Toepassingen

Wat Is Een Hartslag?

Een hartslag is de ritmische contraktie van de hartenkamers, die bloed door het lichaam propelleert. Het aantal hartslagen per minuut is de hartslag (BPM). De tastbare puls—gevoeld in arterien dicht bij de huid—is de externe uiting van die snelheid.

Twee Manieren Om Een Hartslag Te Meten

• Handmatige methode: Tel de puls aan de pols (radiale puls) of de hals (carotis puls). Plaats de wijs- en middelvinger licht op de gekozen locatie, tel 30 seconden, verdubbel dan het aantal voor BPM. Oefen minimale druk uit en schuif uw vingers tot de puls gevoeld wordt.
• Sensor-gebaseerde methode: Detecteer veranderingen in lichtintensiteit veroorzaakt door bloedvolume-fluctuaties tijdens elke slag.

Principe van de Hartslagsensor

Hartslagsensoren gebruiken fotopletysmografie (PPG). Ze meten de bloedvolume-veranderingen in een weefsel, wat de hoeveelheid licht verandert die ofwel getransmitteerd of gereflecteerd wordt. Omdat bloed licht absorbeert, corresponderen de variaties in gereflecteerd of getransmitteerd licht direct met de hartslagen.

PPG wordt op twee hoofdmanieren uitgevoerd:

Transmissie: Licht passeert door een vasculaire regio (bijv. oorbel) en wordt aan de overkant ontvangen.

Reflectie: Licht wordt gereflecteerd vanaf het oppervlak van het weefsel (bijv. vinger).

Hoe Een Hartslagsensor Werkt

Een typische sensor bestaat uit een LED en een fotodetector—zowel een fotodiodde als een licht-gevoelige weerstand. Wanneer de LED weefsel verlicht, wordt een deel van het licht geabsorbeerd door het bloed, en de rest wordt gereflecteerd of getransmitteerd naar de detector. De elektrische uitgang van de detector bevat een DC-component (weefselabsorptie) en een AC-component die gesynchroniseerd is met elke puls.

Om de AC-component te isoleren, wordt de detectoruitgang gefilterd door een twee-traps hoog-doorlaag/laag-doorlaag circuit, en daarna omgezet in een digitale pulstrein met een comparator of een ADC. De puls-frequentie (f) wordt aan een microcontroller gevoerd, die BPM berekent met de formule:

BPM = 60 × f

Praktische Hartslagsensoren

Veelvoorkomende modules zijn de Hartslagsensor (Product Nr PC-3147), die een infrarood LED en een LDR op een klem gebruikt die op de oorbel of vinger zit.

Een andere populaire keuze is de TCRT1000, een 4-pin optische sensor. Pin 1 voedt de LED, Pinnen 2 en 3 zijn grond, en Pin 4 levert de uitgang. Wanneer ingeschakeld, kan de sensor op een pols-draagbaar gemonteerd worden en data via Bluetooth verzenden voor remote monitoring.

Een Eenvoudig Hartslagsensor Systeem Bouwen

Een basis systeem kan samengesteld worden met een LDR, een comparator IC (LM358), en een microcontroller. Het onderstaande diagram illustreert de typische schakeling.

De LDR fungeert als lichtdetector: naarmate de lichtintensiteit stijgt, daalt de weerstand; naarmate de intensiteit daalt, stijgt de weerstand. De LM358 vergelijkt de spanning van de LDR met een vaste drempel ingesteld door een spanningsdeler. Wanneer de weefselpuls het licht op de LDR vermindert, stijgt de weerstand, wat de spanning boven de drempel til en een logische hoog produceert. De resulterende pulstrein wordt aan de microcontroller gevoerd, die de hartslag berekent en op een gekoppeld scherm weergeeft.

Video Uitleg over Hartslagsensor Schakelingsschema