심박동 센서 – 작동 및 적용

하트비트란 무엇을 의미합니까?

사람의 심장 박동은 혈액을 한 지역에서 다른 지역으로 밀어낼 때 심장의 판막이 수축하거나 팽창하는 소리입니다. 분당 심장 박동 횟수(BPM)는 심장 박동수이며 피부에 가까운 모든 동맥에서 느낄 수 있는 심장 박동이 맥박입니다.

심장박동을 측정하는 두 가지 방법

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수동 방식 :심장박동은 손목의 두 곳(요골맥박)에서 맥박을 확인하여 수동으로 확인할 수 있습니다. ) 및 목(경동맥 맥박 ). 절차는 두 손가락(집게와 중지)을 손목(또는 기관 아래 목)에 대고 30초 동안 맥박 수를 세고 그 숫자에 2를 곱하여 심장 박동수를 구하는 것입니다. 그러나 최소한의 압력을 가해야 하며 맥박이 느껴질 때까지 손가락도 위아래로 움직여야 합니다.

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센서 사용 :빛이 혈액을 통과하는 동안 심장 박동이 변화함에 따라 빛이 산란되거나 흡수됨에 따라 광학 파워 변화를 기반으로 심장 박동을 측정할 수 있습니다.

심박동 센서의 원리

심장박동 센서는 광혈류측정기의 원리를 기반으로 합니다. 그것은 신체의 모든 기관을 통한 혈액량의 변화를 측정하여 해당 기관(무혈성 영역)을 통해 빛의 강도를 변화시킵니다. 심박수를 모니터링해야 하는 애플리케이션의 경우 펄스 타이밍이 더 중요합니다. 혈액량의 흐름은 심장 박동수에 의해 결정되며, 빛은 혈액에 의해 흡수되기 때문에 신호 펄스는 심장 박동수와 동일합니다.

광혈량 측정법에는 두 가지 유형이 있습니다.

전송 :발광 소자에서 방출된 빛은 귓불과 같은 신체의 모든 혈관 영역을 통해 투과되어 감지기에 수신됩니다.

반성 :발광소자에서 방출된 빛이 영역에서 반사됩니다.

심장박동 센서 작동

기본 심장 박동 센서는 발광 다이오드와 광 감지 저항기 또는 포토다이오드와 같은 감지기로 구성됩니다. 심장 박동 펄스는 신체의 다른 부위로 가는 혈액 흐름의 변화를 일으킵니다. 조직이 광원, 즉 led에서 방출되는 빛으로 조명되면 반사(손가락 조직) 또는 빛(귓불)을 전달합니다. 빛의 일부는 혈액에 의해 흡수되고 투과광 또는 반사광은 광검출기에 의해 수신됩니다. 흡수되는 빛의 양은 해당 조직의 혈액량에 따라 다릅니다. 감지기 출력은 전기 신호의 형태로 심장 박동수에 비례합니다.

이 신호는 조직과 관련된 DC 신호이며 심장 박동과 동기화되고 동맥혈량의 박동성 변화로 인한 AC 성분과 혈액량은 DC 신호에 중첩됩니다. . 따라서 주요 요구 사항은 AC 구성 요소가 가장 중요하므로 분리하는 것입니다.

AC 신호를 얻는 작업을 수행하기 위해 감지기의 출력은 먼저 2단계 HP를 사용하여 필터링됩니다. -LP 회로에서 비교기 회로 또는 간단한 ADC를 사용하여 디지털 펄스로 변환됩니다. 디지털 펄스는 다음 공식으로 주어진 심장 박동수를 계산하기 위해 마이크로컨트롤러에 제공됩니다.

BPM(분당 비트 수) =60*f

여기서 f는 펄스 주파수입니다.

실용적인 심장 박동 센서

실제 심장 박동 센서의 예는 심박수 센서(제품 번호 PC-3147)입니다. 적외선 LED와 클립형 구조에 내장된 LDR로 구성됩니다. 클립은 내장(귓불 또는 손가락)에 부착되어 있고, 감지부가 살에 붙어 있습니다.

또 다른 예는 TCRT1000입니다. , 4개의 핀이 있음-

Pin1:LED에 공급 전압 제공

핀 2와 3은 접지되어 있습니다. 핀 4는 출력입니다. 핀 1은 활성화 핀이기도 하며 이를 높게 당기면 LED가 켜지고 센서가 작동하기 시작합니다. 그것은 손목에 착용할 수 있는 웨어러블 장치에 내장되어 있으며 출력은 처리를 위해 무선으로(블루투스를 통해) 컴퓨터로 전송될 수 있습니다.

심장박동 센서 시스템 개발 애플리케이션

기본 하트비트 센서 시스템은 LDR, 비교기 IC LM358 및 아래와 같은 마이크로컨트롤러와 같은 기본 구성요소를 사용하여 구축할 수도 있습니다.

심박 센서의 원리와 관련하여 위에서 설명한 바와 같이 손가락 조직이나 귓불 조직에 광원을 비추면 빛이 변조된 후 투과됩니다. 혈액에 의해 흡수되고 나머지는 전달됩니다. 이 변조된 빛은 광 검출기에 의해 수신됩니다.

여기서 LDR(Light Dependent Resistor)이 광 검출기로 사용됩니다. 빛이 저항에 떨어지면 저항이 변한다는 원리에 따라 작동합니다. 빛의 세기가 증가함에 따라 저항은 감소합니다. 따라서 저항 양단의 전압 강하는 감소합니다.

여기서 LDR의 출력 전압을 임계 전압의 출력 전압과 비교하는 비교기가 사용됩니다. 임계 전압은 광원에서 고정 강도의 빛이 직접 떨어질 때 LDR 양단의 전압 강하입니다. 비교기 LM358의 반전 단자는 임계 전압으로 설정된 전위 분배기 장치에 연결되고 비반전 단자는 LDR에 연결됩니다. 광원을 사용하여 인체 조직에 조명을 비추면 빛의 강도가 감소합니다. 이 감소된 광도가 LDR에 떨어지면 저항이 증가하고 결과적으로 전압 강하가 증가합니다. LDR 또는 비반전 입력의 전압 강하가 반전 입력의 전압 강하를 초과하면 비교기의 출력에서 ​​논리 하이 신호가 발생하고 전압 강하가 더 작은 경우 논리 로우 출력이 발생합니다. 따라서 출력은 일련의 펄스입니다. 이 펄스는 마이크로컨트롤러에 공급되어 그에 따라 정보를 처리하여 심박수를 얻을 수 있으며 이는 마이크로컨트롤러와 연결된 디스플레이에 표시됩니다.

심박수 센서 회로도에 대한 비디오 설명