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[心率传感器]心率传感器是如何监测我们的身体数据的

日期:2022-05-07

如前所述,心跳是衡量心脏功能强度的单位,表示心脏的收缩和扩张速度,单位为每分钟跳动数(bpm)。心跳可以通过心电图仪设备测量。当血液通过心脏并进入静脉时,会向静脉施加压力波,从而导致血管中出现脉搏。事实上,脉搏是血液流出左心室时发生的静脉收缩和扩张。可以通过将手指放在静脉穿过骨骼的点上来触摸和测量脉搏。9测量脉搏的要点是桡动脉和颈动脉脉搏,即手腕的桡动脉脉搏和颈部的颈动脉脉搏。10还有一种脉搏计装置,可以用红外线测量到耳垂的脉搏。正常情况下,心跳类似于脉搏,因为脉搏与心跳有关。图3显示了心跳,图 4显示了脉搏率图表。


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心率传感器一、光学监视器

心跳监测器是一种智能可穿戴设备,可以检测身体的心跳。该智能仪器使用光电容积描记术 (PPG) 技术,并且还具有两个传感器。第一个传感器用于检测光,另一个用于确定运动。它的作用是用LED将光线照射到皮肤上,然后身体反射的光线照射到探测器上,测量心跳和身体运动的变化。这些光学监视器使用加速度计来检测运动。通过该设备可以在活动、锻炼和休息期间或任何其他时间使用。这些光学监视器的问题是接收信号中存在噪声,因为它们具有相似的频率。此外,在某些情况下,测量心跳是错误的,这取决于用户的身体和活动强度。13


心率传感器二、组件详细信息

微控制器是电子电路中的一个组件,它由嵌入在小芯片中的 CPU、RAM、ROM 和输入/输出端口组成。微控制器可用于各种设备,包括家用电器、汽车、医疗设备等,它是嵌入在这些设备中的控制器。微控制器的作用是接收信号,然后根据信号的类型做出响应。与微控制器相关的输入和输出设备包括传感器、显示器、开关等。14微控制器可以通过传感器接收数据,然后将其转换为电信号,并通过该信号在设备上执行特定功能。PIC16F628A 微控制器如图 5 所示本研究中使用。


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心率传感器三、放大器

运算放大器是各种线性器件和差分放大器,是电子电路中的重要部件之一。运算放大器的功能是放大直流信号并提供高增益电压。16这个带有过滤和数学运算符的电子部件用于放大信号。这些放大器具有输入、输出和电源引脚。其中一个输入是反相的,另一个是非反相的。输入阻抗必须是无限的,而输出阻抗必须为零,但实际上并非如此。因为它对收集器、导数、缓冲、整流器等各种运算进行放大器,所以称为运算放大器。在本文中,模拟信号取自人体,然后通过该运算放大器进行放大。该项目使用了图 6中所示的 Lm358 运算放大器。


心率传感器四、晶振

电压变化、温度等因素会影响频率并改变它。在某些电路中,振荡器必须具有稳定且恒定的频率。为此,我们需要使用压电晶体(图 7),因为这些晶体具有自然谐振频率。在具有压电效应的材料中,使用的石英较多,因为它们成本低且比其他材料更坚固。18当对该晶体施加电压时,就会产生压电效应。这种效应通过改变晶体的形状使电荷产生机械力。事实上,这个晶振可以看作是一个将能量相互转换的转换器。振荡器的原理图是一个带有反馈电路的放大器,其行为通常类似于 RLC 电路。


心率传感器五、信号调理

信号调理是将来自传感器的输出信号转换为合适且可用的量,以便在稍后阶段进行处理。诸如过滤或放大之类的操作是这些阶段的一部分。22在本文中,我们使用了两个彼此相似的低通滤波器,以及一个 Lm358 运算放大器来准备信号。这些滤波器的截止频率约为 2.5 Hz,我们将其用于这些滤波器以避免噪声。此外,通过使用 1 μF 的电容器,可以防止信号直流分量输入到器件中。根据计算,滤波器增益在 101 左右。因此,放大器和滤波器会产生合适的信号。然后,这个信号被传送到 PIC16F628A 单片机。信号调理电路如图 9所示. 带电位器的红外二极管串联。这个位置使得当用户的指尖放在两个相邻的二极管上时,电位器测量的数字可以改变。


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