심박수 모니터 회로:상세한 가이드

심박수 모니터는 이전에 가장 많이 들어본 기기입니다. 심박수 센서가 있는 하나 또는 두 개의 장치 또는 사람을 알고 있을 가능성이 있습니다.

요즘은 너무 흔해서 아마도 스마트워치에 내장되어 있거나 쉽게 접근할 수 있는 팔찌 스타일로 제공될 것입니다.

따라서 작동 방식이 궁금하고 프로젝트로 만들고 싶다면 걱정하지 마십시오. 올바른 위치에 있습니다.

여기에서 심박수 모니터 회로의 비밀을 배우고 몇 가지 간단한 단계를 통해 다른 회로를 만드는 방법을 배우게 됩니다.

준비 되었나요? 시작하겠습니다!

심박동 센서의 개념

기술적인 세부 사항으로 들어가기 전에 알아야 할 몇 가지 사항이 있습니다.

심장 박동 센서는 환자와 운동 선수와 같은 사람들이 심장 상태를 알 수 있도록 도와주기 때문에 필수적입니다.

심박수를 모니터링하는 방법에는 여러 가지가 있지만 심박수 센서가 가장 쉬운 방법입니다. 또한 휴대가 가능하며 크기와 모양이 다양합니다. 또한 즉시 심장 박동을 확인할 수 있는 액세스 가능한 플랫폼을 제공합니다.

스마트 워치

앞서 언급했듯이 시계, 휴대폰 및 기타 스마트 기기에서 찾을 수 있습니다. 따라서 심장이 분당 팽창하거나 수축하는 데 필요한 시간을 측정하는 데 도움이 됩니다.

심박수 모니터의 개념

기본 심박수 모니터의 기능은 다음과 같습니다.

• 센서
• IR LED 
• 센서에 ​​있는 포토다이오드
• 제어 회로

대조적으로, 회로에는 원래 신호를 다른 마이크로컨트롤러와 연결하는 Op-Amp IC 및 기타 요소가 함께 제공됩니다.

따라서 아래에 개념을 더 잘 이해하는 데 도움이 되는 심장 박동 센서 회로도가 있습니다.

심박동 센서 회로

위의 회로는 펄스를 감지하는 손가락 심장 박동 센서를 보여줍니다. 따라서 심장 박동은 혈액량과 IR LED의 강도를 자동으로 변경합니다. 또한 포토다이오드가 감지하는 것도 다릅니다.

또한 커패시터는 포토다이오드의 출력을 첫 번째 연산 증폭기의 "비반전 부하"에 공급합니다. 이는 차례로 신호의 DC 구성 요소를 차단합니다. 연산 증폭기는 1001 차단 주파수 증폭 계수를 사용하는 "비반전" 스테이지 증폭기로도 작동합니다.

또한 두 번째 연산 증폭기는 입력 중 하나에서 첫 번째 연산 증폭기의 출력을 수신합니다. 또한 비교기의 형태를 취합니다. 또한 두 번째 연산 증폭기의 작업은 트랜지스터를 트리거하여 신호를 마이크로컨트롤러에도 전송합니다.

LM358은 이 하트비트 센서 회로의 연산 증폭기이며 하나의 칩에 2개의 연산 증폭기가 함께 제공됩니다. 또한 BC547은 트랜지스터이며 트랜지스터에 연결된 LED는 신호를 감지하면 펄스를 발생합니다.

회로 설계

여기에서는 다음을 포함하는 세 가지 심장 박동 센서를 만드는 방법을 배웁니다.

• LM358을 사용한 심장 박동 센서
• Arduino를 사용한 심장 박동 센서
• Arduino의 심장 박동 센서를 인터페이스하는 방법

심박수 모니터 회로: LM358을 사용하는 심장 박동 센서

이 회로를 사용하면 적외선 송신기 및 수신기와 결합된 LM358 IC를 통해 심장 박동을 감지할 수 있습니다. 또한 IR LED는 IR 송신기이고 포토다이오드는 회로의 감지기입니다. 아래의 회로 그림을 확인하십시오.

LM358 회로 그림이 있는 심장 박동 센서

또한 LM358 핀아웃의 핀아웃은 다음과 같습니다.

LM358 핀아웃 다이어그램

필요한 구성 요소:

• LM358 IC 연산 증폭기(1)
• 4.7uF 전해 커패시터(1)
• 100nF 세라믹 커패시터(1)
• 9V 배터리(1)
• 한 쌍의 IR LED(1)
• 5mm LED(1)
• 220k 저항기(2)
• 10k 저항기(1)
• 680k 저항(1)
• 6.8k 저항(1)
• 47k 저항(1)
• 심박동 센서(PC3)(1)

단계

• 1:LM358 IC의 베이스를 PC에 연결하고 IC를 베이스에 연결합니다.

• 2:모든 LED를 PCB에 연결합니다.
• 3:다음으로 두 커패시터를 PCB에 연결합니다.
• 4:또한 모든 저항기를 가져와서 연결합니다.
• 5:회로에 배터리 클립을 추가하고 배터리를 연결하여 회로가 작동하는지 확인합니다.

참고:모든 연결을 납땜하는 것을 잊지 마십시오.

작동 방식

이 회로는 앞서 설명한 하트비트 센서와 유사하게 작동합니다. 여기에 심장의 펄스를 감지하는 두 개의 IR 포토다이오드가 있습니다.

그러나 그 중 하나는 손가락을 통해 빛을 방출하는 송신기 역할을 하고 수신기는 손가락이 반사하는 빛의 양을 측정합니다.

또한 수신기에서 측정한 반사광의 강도는 두 가지에 따라 달라집니다. 하나는 펌핑 심장의 속도이고, 둘은 혈액에 포함된 산소화된 혈액 수준의 차이입니다.

심박수 모니터 회로:Arduino를 사용한 심박수 센서

이제 아두이노 기반의 하트비트 센서를 만드는 방법을 살펴보자. 이 센서는 핑거 클립이 특징이며 3개의 핀을 사용하여 데이터, GND 및 VCC를 연결합니다.

Arduino의 심장 박동 센서

필요한 구성 요소

이 회로의 경우 다음이 필요합니다.

• Arduino 보드(1)
• 10KΩ 전위차계(1)
• 330Ω 저항(1)
• 2 x 16 LCD 디스플레이(1)
• 전선 연결
• 푸시 버튼
• 미니 브레드보드
• 손가락 기반 프로브가 있는 심장 박동 센서 칩(1)

Arduino의 하트비트 센서를 인터페이스하는 방법

심장 박동 센서와 Arduino를 인터페이스하는 것은 쉽습니다. 그러나 분당 심박수 측정값을 보려면 먼저 Arduino 보드를 16×2 LCD에 연결해야 합니다.

따라서 LCD 모듈의 4개의 데이터 핀(D7, D5, D4, D6)을 아두이노의 1번 핀에 연결합니다. 또한 LCD의 핀 3에 대한 10kΩ 전위차계를 클릭합니다. 그런 다음 LCD의 핀 3과 5(E &RS)를 Arduino의 핀에 병합합니다.

마지막으로 하트비트 센서의 출력 핀을 아두이노의 1번 핀(아날로그 입력 신호 핀)에 연결합니다.

코드

심장 박동 센서를 Arduino와 연결한 후 다음은 시스템을 실행하는 데 필요한 코드 줄을 작성하는 것입니다.

다음은 코드 라인에 대한 링크입니다.

작동 방식

음, 이 회로를 사용하는 것도 쉽습니다. 엄지를 제외한 다른 손가락을 센서 클립에 대고 스위치의 버튼을 누르기만 하면 됩니다.

이제 Arduino는 센서에서 수신한 데이터에서 심박수 측정값을 계산하여 bpm으로 표시합니다.

그러나 센서가 데이터를 수집하는 동안 긴장을 유지하여 전선이 흔들리지 않도록 하십시오. 그렇지 않으면 잘못된 판독값을 얻게 됩니다.

Arduino가 심박수를 표시한 후 버튼을 눌러 다른 판독을 시작할 수 있습니다.

심박수 모니터 회로:응용 프로그램

• 인체(사람, 환자 또는 운동선수)의 심박수 계산

인체의 심박수

• 고가의 심박수 모니터의 대안으로 사용

휴대전화에서 심박수 적용 확인

• 환자 건강 모니터링 시스템

환자 건강 모니터링 시스템

최종 생각

이 기사를 마무리하기 전에 심장 박동 센서가 어떻게 작동하고 광혈류계의 방향과 함께 작동하는지에 대한 원리를 이해해야 합니다.

이 원리는 장기를 통과하는 빛의 강도를 사용하여 해당 장기의 혈액량을 측정할 수 있다는 것입니다.

요컨대, IR LED가 대부분의 심장 박동 센서에 더 나은 광원이라는 것을 알게 될 것입니다.

따라서 빛 광자를 전류 또는 빛에 의존하는 전류 증폭 구성 요소로 변경하는 검출기를 사용할 수 있습니다.

핑거 클립이 있는 심장 박동 센서

출처:Wikimedia Commons

글쎄, 우리는 학습 여정의 끝에 도달하지 않았습니다. 추가 지원이 필요하시면 주저하지 마시고 저희에게 연락해 주십시오. 기꺼이 도와드리겠습니다.