חיישן פעימות לב - עבודה ויישום

למה אתה מתכוון בדופק?

פעימת הלב של האדם היא צליל המסתמים שבלבו / ה מתכווצים או מתרחבים כאשר הם מכריחים דם מאזור אחד לאחר. מספר הפעמים שהלב פועם בדקה (BPM), הוא קצב פעימות הלב ודופק הלב שניתן לחוש בכל עורק שנמצא קרוב לעור הוא הדופק.

שתי דרכים למדוד דופק

• דרך ידנית : ניתן לבדוק פעימות לב באופן ידני על ידי בדיקת הדופק בשני מיקומים - פרק כף היד לחיצה רדיאלית ) והצוואר ( עיתונות ראשונית ). ההליך הוא להניח את שתי האצבעות (המורה והאצבע האמצעית) על פרק כף היד (או הצוואר מתחת לצינור הנשימה) ולספור את מספר הפולסים למשך 30 שניות ואז להכפיל את המספר הזה ב -2 כדי לקבל את קצב פעימות הלב. עם זאת, יש להפעיל לחץ מינימלי וגם להזיז את האצבעות למעלה ולמטה עד שמרגישים את הדופק.

• באמצעות חיישן : פעימות לב ניתנות למדידה על סמך וריאציה של כוח אופטי כאשר האור מתפזר או נספג במהלך דרכו בדם כאשר פעימות הלב משתנות.

עקרון חיישן פעימות הלב

חיישן פעימות הלב מבוסס על העיקרון של פוטופלטיסמוגרפיה. הוא מודד את השינוי בנפח הדם דרך כל איבר בגוף הגורם לשינוי בעוצמת האור דרך אותו איבר (אזור כלי הדם). במקרה של יישומים שבהם הלב יש לעקוב אחר הדופק , עיתוי הפולסים חשוב יותר. זרימת נפח הדם נקבעת על פי קצב פעימות הלב ומכיוון שאור נספג בדם, פעימות האות שוות ערך לדופק פעימות הלב.

ישנם שני סוגים של פוטופלטיסמוגרפיה:

הפצה : אור שנפלט מהמכשיר הפולט אור מועבר דרך כל אזור כלי הדם בגוף כמו תנוך האוזן ומתקבל על ידי הגלאי.

הִשׁתַקְפוּת : האור הנפלט מהמכשיר הפולט אור מוחזר על ידי האזורים.

עבודה של חיישן פעימות לב

חיישן פעימות הלב הבסיסי מורכב מדיודה פולטת אור וגלאי כמו נגד זיהוי אור או פוטודיודה. פעימות פעימות הלב גורמות לשינוי בזרימת הדם לאזורים שונים בגוף. כאשר רקמה מוארת עם מקור האור, כלומר אור שנפלט על ידי המוביל, הוא מחזיר (רקמת אצבע) או מעביר את האור (תנוך האוזן). חלק מהאור נספג בדם והאור המועבר או המוחזר מתקבל על ידי גלאי האור. כמות האור הנספגת תלויה בנפח הדם ברקמה ההיא. יציאת הגלאי היא בצורה של האות החשמלי והיא פרופורציונאלית לקצב פעימות הלב.

אות זה הוא אות DC המתייחס לרקמות ולנפח הדם ולרכיב ה- AC הסינכרוני עם פעימות הלב ונגרם על ידי שינויים פועמת בנפח הדם העורקי מונח על אות ה- DC. לפיכך הדרישה העיקרית היא לבודד את רכיב ה- AC מכיוון שהוא בעל חשיבות עליונה.

כדי להשיג את המשימה של קבלת אות ה- AC, הפלט מהגלאי מסונן תחילה באמצעות מעגל HP-LP דו-שלבי ואז מומר לפולסים דיגיטליים באמצעות מעגל השוואה או באמצעות ADC פשוט. הפולסים הדיגיטליים ניתנים למיקרו-בקר לחישוב קצב פעימות הלב, הניתן על ידי הנוסחה-

BPM (פעימות לדקה) = 60 * f

איפה f הוא תדירות הדופק

חיישן פעימות לב מעשי

דוגמאות מעשיות של פעימות לב הן חיישן דופק (מוצר ללא PC-3147). הוא מורכב מ- LED אינפרא אדום ו- LDR המוטבע על גבי מבנה דמוי קליפ. הקליפ מחובר לאיבר (תנוך האוזן או האצבע) כשחלק הגלאי נמצא על הבשר.

דוגמא נוספת היא TCRT1000 , בעל 4 סיכות-

Pin1: לתת את מתח האספקה ​​ל- LED

Pin2 ו- 3 מקורקעים. סיכה 4 היא הפלט. סיכה 1 היא גם סיכת ההפעלה ומשיכתה גבוהה מדליקה את נורית הנורית והחיישן מתחיל לעבוד. הוא מוטבע על מכשיר לביש שניתן לענוד על פרק כף היד ועל הפלט ניתן לשלוח באופן אלחוטי (דרך Bluetooth) למחשב לעיבוד.

יישום המפתח את מערכת חיישן פעימות הלב שלך

ניתן לבנות מערכת חיישן פעימות לב בסיסית גם באמצעות רכיבים בסיסיים כמו LDR, השוואה IC LM358 ומיקרו-בקר כמפורט להלן.

כמתואר לעיל לגבי העיקרון של חיישן פעימות לב, כאשר רקמת האצבע או רקמת תנוך האוזן מוארים באמצעות מקור אור, האור מועבר לאחר קבלת אפנון כלומר חלק נספג בדם והשאר מועבר. אור מווסת זה מתקבל על ידי גלאי האור.

כאן הנגד תלוי אור (LDR) משמש כגלאי אור. זה עובד על העיקרון שכאשר האור נופל על הנגד, ההתנגדות שלו משתנה. ככל שעוצמת האור עולה, ההתנגדות פוחתת. כך ירידת המתח על פני הנגד פוחתת.

כאן משתמשים במשווה המשווה את מתח המוצא מה- LDR לזה של מתח הסף. מתח הסף הוא ירידת המתח על פני ה- LDR כאשר האור בעוצמה קבועה, ממקור האור, נופל ישירות עליו. המסוף ההפוך של המשווה LM358 מחובר לסידור המפריד הפוטנציאלי אשר מוגדר למתח הסף והמסוף הלא-הופך מחובר ל- LDR. כאשר רקמת האדם מוארת באמצעות מקור האור, עוצמת האור פוחתת. כאשר עוצמת האור המופחתת הזו נופלת על ה- LDR, ההתנגדות גוברת וכתוצאה מירידת המתח גוברת. כאשר ירידת המתח על פני ה- LDR או הקלט הלא-הופך עולה על זו של הקלט ההפוך, פותח אות גבוה לוגי ביציאת המשווה ובמקרה שנפילת מתח קטנה יותר פותח פלט נמוך לוגי. לפיכך הפלט הוא סדרת פולסים. פעולות אלה ניתנות להזנה למיקרו-בקר אשר בהתאם לכך מעבד את המידע כדי לקבל את קצב פעימות הלב וזה מוצג בתצוגה המממשקת למיקרו-בקר.

הסבר וידאו על דיאגרמת מעגל פעימות לב