Kalp Atışı Sensörü - Çalışma ve Uygulama

Heartbeat ile ne demek istiyorsun?

Bir kişinin kalp atışı, kanı bir bölgeden diğerine zorlarken, kalbindeki kapakçıkların kasılması veya genişlemesidir. Kalbin dakikada atma sayısı (BPM), kalp atış hızıdır ve cilde yakın olan herhangi bir arterde hissedilebilen kalbin atışı nabızdır.

Kalp Atışını Ölçmenin İki Yolu

• Manuel yol : Kalp atışı, kişinin kalp atışlarını iki yerde kontrol ederek manuel olarak kontrol edilebilir - bilek (bilek radyal baskı ) ve boyun ( karotis presi ). Prosedür, iki parmağı (işaret ve orta parmak) bileğe (veya boyun nefes borusunun altına) yerleştirmek ve nabız sayısını 30 saniye boyunca saymak ve ardından kalp atış hızını elde etmek için bu sayıyı 2 ile çarpmaktır. Ancak minimum basınç uygulanmalı ve nabız hissedilene kadar parmaklar yukarı aşağı hareket ettirilmelidir.

• Bir sensör kullanma : Kalp Atışı, kalp atışı değiştikçe ışık kandan geçerken dağıldığı veya emildiği için optik güç değişimine dayalı olarak ölçülebilir.

Kalp Atışı Sensörünün Prensibi

Kalp atışı sensörü, fotopletismografi prensibine dayanmaktadır. Vücudun herhangi bir organı aracılığıyla kan hacmindeki değişikliği ölçerek, o organdan (avasküler bölge) ışık yoğunluğunda bir değişikliğe neden olur. Kalbin olduğu uygulamalarda nabız hızı izlenecek atımların zamanlaması daha önemlidir. Kan hacminin akışına, kalp atışlarının hızına göre karar verilir ve ışık kan tarafından emildiğinden, sinyal darbeleri kalp atışı atışlarına eşdeğerdir.

İki tür fotopletismografi vardır:

Aktarma : Işık yayan cihazdan yayılan ışık, kulak memesi gibi vücudun herhangi bir vasküler bölgesinden iletilir ve dedektör tarafından alınır.

Yansıma : Işık yayan cihazdan yayılan ışık bölgelere göre yansıtılır.

Kalp Atışı Sensörünün Çalışması

Temel kalp atışı sensörü, ışık yayan bir diyot ve ışık algılama direnci veya fotodiyot gibi bir dedektörden oluşur. Kalp atışı darbeleri, vücudun farklı bölgelerine kan akışında bir değişikliğe neden olur. Doku, ışık kaynağı ile aydınlatıldığında, yani ledin yaydığı ışık, ışığı yansıtır (parmak dokusu) veya ışığı iletir (kulak memesi). Işığın bir kısmı kan tarafından emilir ve iletilen veya yansıyan ışık ışık detektörü tarafından alınır. Emilen ışık miktarı o dokudaki kan hacmine bağlıdır. Dedektör çıkışı elektrik sinyali biçimindedir ve kalp atışı hızıyla orantılıdır.

Bu sinyal, dokular ve kan hacmi ile ilgili bir DC sinyalidir ve kalp atışıyla senkronize olan ve arteriyel kan hacmindeki pulsatil değişikliklerin neden olduğu AC bileşeni, DC sinyalinin üzerine eklenir. Bu nedenle, en önemli gereksinim, bu AC bileşenini birincil öneme sahip olduğu için izole etmektir.

AC sinyali alma görevini başarmak için, dedektörden çıkan çıktı önce 2 aşamalı bir HP-LP devresi kullanılarak filtrelenir ve daha sonra bir karşılaştırıcı devre veya basit ADC kullanılarak dijital darbelere dönüştürülür. Dijital darbeler, aşağıdaki formülle verilen kalp atış hızını hesaplamak için bir mikro denetleyiciye verilir.

BPM (Dakikadaki vuruş) = 60 * f

F nabız frekansı nerede

Pratik Kalp Atışı Sensörü

Pratik kalp atışı Sensörü örnekleri Kalp Atış Hızı Sensörü (Ürün No PC-3147). Bir kızılötesi led ve klips benzeri bir yapı üzerine yerleştirilmiş bir LDR'den oluşur. Klips, detektör kısmı etin üzerinde olacak şekilde organa (kulak memesi veya parmak) tutturulur.

Başka bir örnek TCRT1000 4 iğneli

Pin1: LED'e besleme voltajını vermek için

Pin2 ve 3 topraklanmıştır. Pin 4 çıktıdır. Pin 1 aynı zamanda etkinleştirme pimidir ve onu yükseğe çekmek LED'i açar ve sensör çalışmaya başlar. Bileğe ve çıkışa takılabilen giyilebilir bir cihaz üzerine yerleştirilmiştir. kablosuz olarak gönderilebilir (Bluetooth aracılığıyla) işleme için bilgisayara.

Kalp Atışı Sensör Sisteminizi Geliştiren Uygulama

Temel bir Kalp Atışı Sensörü sistemi, aşağıda belirtildiği gibi bir LDR, karşılaştırıcı IC LM358 ve bir Mikroişlemci gibi temel bileşenler kullanılarak da oluşturulabilir.

Bir kalp atışı sensörünün ilkesine ilişkin olarak yukarıda açıklandığı gibi, parmak dokusu veya kulak memesi dokusu bir ışık kaynağı kullanılarak aydınlatıldığında, ışık modüle edildikten sonra, yani bir kısım kan tarafından emildikten ve geri kalanı iletildikten sonra iletilir. Bu modüle edilmiş ışık, ışık detektörü tarafından alınır.

Burada ışık detektörü olarak Işık Bağımlı Direnç (LDR) kullanılır. Direnç üzerine ışık düştüğünde direncinin değişmesi prensibiyle çalışır. Işık yoğunluğu arttıkça direnç azalır. Böylece direnç üzerindeki voltaj düşüşü azalır.

Burada, LDR'den gelen çıkış voltajını eşik voltajı ile karşılaştıran bir karşılaştırıcı kullanılır. Eşik voltajı, ışık kaynağından gelen sabit yoğunluktaki ışık doğrudan üzerine düştüğünde LDR boyunca voltaj düşüşüdür. Karşılaştırıcı LM358'in ters çevirici terminali, eşik voltajına ayarlanan potansiyel bölücü düzenlemesine bağlanır ve ters çevirmeyen terminal LDR'ye bağlanır. Işık kaynağı kullanılarak insan dokusu aydınlatıldığında, ışığın yoğunluğu azalır. Bu azaltılmış ışık yoğunluğu LDR üzerine düştükçe direnç artar ve voltaj düşüşünün bir sonucu olarak artar. LDR veya ters çevirmeyen giriş boyunca voltaj düşüşü, ters çevirici girişinkini aştığında, karşılaştırıcının çıkışında bir mantık yüksek sinyali geliştirilir ve voltaj düşüşünün daha az olması durumunda bir mantık düşük çıkışı geliştirilir. Böylece çıktı bir dizi darbedir. Bu darbeler, kalp atışı hızını almak için bilgileri uygun şekilde işleyen Mikroişlemciye beslenebilir ve bu, Mikroişlemci ile arayüzlü Ekranda görüntülenir.

Kalp Atışı Sensörü Devre Şemasına İlişkin Video Açıklaması