Heartbeat Sensor - Paggawa at Application

Ano ang ibig mong sabihin sa Heartbeat?

Ang tibok ng puso ng isang tao ay ang tunog ng mga balbula sa kanyang puso na nagkakontrata o lumalawak habang pinipilit nila ang dugo mula sa isang rehiyon patungo sa isa pa. Ang bilang ng beses na tumibok ang puso bawat minuto (BPM), ay ang rate ng tibok ng puso at ang pintig ng puso na mararamdaman sa anumang arterya na nakahiga malapit sa balat ay ang pulso.

Dalawang Paraan upang Sukatin ang isang Heartbeat

• Manu-manong Daan : Ang heartbeat ay maaaring suriin nang manu-mano sa pamamagitan ng pag-check sa pulso ng isa sa dalawang lokasyon- pulso (ang pindutin ang radial ) at ang leeg ( press ng carotid ). Ang pamamaraan ay upang ilagay ang dalawang daliri (index at gitnang daliri) sa pulso (o leeg sa ibaba ng windpipe) at bilangin ang bilang ng mga pulso sa loob ng 30 segundo at pagkatapos ay i-multiply ang numerong iyon ng 2 upang makuha ang rate ng tibok ng puso. Gayunpaman, ang presyon ay dapat na ilapat minimum at din ang mga daliri ay dapat ilipat at pataas hanggang sa madama ang pulso.

• Paggamit ng isang sensor : Ang Heart Beat ay maaaring masukat batay sa pagkakaiba-iba ng kapangyarihan na optikal dahil ang ilaw ay nakakalat o hinihigop sa panahon ng daanan nito sa pamamagitan ng dugo habang nagbabago ang tibok ng puso.

Prinsipyo ng Heartbeat Sensor

Ang heartbeat sensor ay batay sa prinsipyo ng photoplethysmography. Sinusukat nito ang pagbabago sa dami ng dugo sa pamamagitan ng anumang organ ng katawan na nagdudulot ng pagbabago sa light intensity sa pamamagitan ng organ na iyon (avascular region). Sa kaso ng mga aplikasyon kung saan ang puso sinusubaybayan ang rate ng pulso , ang oras ng pulso ay mas mahalaga. Ang daloy ng dami ng dugo ay napagpasyahan ng rate ng mga pulso ng puso at dahil ang ilaw ay hinihigop ng dugo, ang signal pulses ay katumbas ng mga tibok ng tibok ng puso.

Mayroong dalawang uri ng photoplethysmography:

Paghahatid : Ang ilaw na inilalabas mula sa light-emitting device ay nakukuha sa pamamagitan ng anumang rehiyon ng vaskular ng katawan tulad ng earlobe at natanggap ng detector.

Pagninilay : Ang ilaw na inilalabas mula sa light-emitting device ay makikita ng mga rehiyon.

Paggawa ng isang Heartbeat Sensor

Ang pangunahing sensor ng heartbeat ay binubuo ng isang light-emitting diode at isang detector tulad ng isang light detecting resistor o isang photodiode. Ang mga tibok ng tibok ng puso ay sanhi ng pagkakaiba-iba sa daloy ng dugo sa iba't ibang mga rehiyon ng katawan. Kapag ang tisyu ay naiilawan ng ilaw na mapagkukunan, ibig sabihin, ilaw na inilalabas ng pinangunahan, maaaring sumasalamin (isang tisyu ng daliri) o nagpapadala ng ilaw (earlobe). Ang ilan sa ilaw ay hinihigop ng dugo at ang naihatid o ang nakalalamang ilaw ay natanggap ng light detector. Ang dami ng ilaw na hinihigop depende sa dami ng dugo sa tisyu na iyon. Ang output ng detector ay nasa anyo ng electrical signal at proporsyonal sa rate ng tibok ng puso.

Ang senyas na ito ay isang senyas ng DC na nauugnay sa mga tisyu at dami ng dugo at bahagi ng AC na kasabay ng tibok ng puso at sanhi ng mga pagbabago ng pulso na dami ng arterial na dami ng dugo ay na-superimpose sa signal ng DC. Sa gayon ang pangunahing kinakailangan ay ihiwalay ang sangkap na AC dahil ito ay pangunahing kahalagahan.

Upang makamit ang gawain ng pagkuha ng AC signal, ang output mula sa detector ay unang nasala gamit ang isang 2 yugto na circuit ng HP-LP at pagkatapos ay nai-convert sa mga digital na pulso gamit ang isang comparator circuit o paggamit ng simpleng ADC. Ang mga digital na pulso ay ibinibigay sa isang microcontroller para sa pagkalkula ng rate ng tibok ng puso, na ibinigay ng formula-

BPM (Beats per minute) = 60 * f

Kung saan ang dalas ng pulso

Praktikal na Heartbeat Sensor

Ang mga praktikal na halimbawa ng heartbeat Sensor ay Heart Rate Sensor (Walang Produkto PC-3147). Binubuo ito ng isang infrared led at isang LDR na naka-embed sa isang istrakturang tulad ng clip. Ang clip ay nakakabit sa organ (earlobe o daliri) na may bahagi ng detector sa laman.

Ang isa pang halimbawa ay TCRT1000 , pagkakaroon ng 4 na pin-

Pin1: Upang ibigay ang supply boltahe sa LED

Ang Pin2 at 3 ay pinag-grounded. Ang Pin 4 ang output. Ang Pin 1 din ang paganahin ang pin at paghila nito nang mataas ay binuksan ang LED at nagsimulang gumana ang sensor. Naka-embed ito sa isang naisusuot na aparato na maaaring magsuot sa pulso at sa output maaaring maipadala nang wireless (sa pamamagitan ng Bluetooth) sa computer para sa pagproseso.

Pagbuo ng Application ng iyong Heartbeat Sensor System

Ang isang pangunahing sistema ng Heartbeat Sensor ay maaari ding itayo gamit ang pangunahing mga sangkap tulad ng isang LDR, kumpare na IC LM358, at isang Microcontroller na ibinigay sa ibaba

Tulad ng inilarawan sa itaas patungkol sa prinsipyo ng isang heartbeat sensor, kapag ang tisyu ng daliri o tisyu ng earlobe ay naiilawan gamit ang isang mapagkukunan ng ilaw, ang ilaw ay nakukuha pagkatapos na makabago, hal. Isang bahagi na nasisipsip ng dugo at ang natitirang naihahatid. Ang modulated light na ito ay natanggap ng light detector.

Dito ginagamit ang isang Light Dependent Resistor (LDR) bilang isang light detector. Gumagawa ito sa prinsipyo na kapag bumagsak ang ilaw sa risistor, nagbabago ang paglaban nito. Habang tumataas ang intensity ng ilaw, bumababa ang resistensya. Sa gayon bumababa ang boltahe sa kabuuan ng risistor.

Dito ginagamit ang isang kumpara na naghahambing ng output boltahe mula sa LDR sa na boltahe ng threshold. Ang boltahe ng threshold ay ang pagbagsak ng boltahe sa kabuuan ng LDR kapag ang ilaw na may naayos na intensity, mula sa pinagmulan ng ilaw, direktang bumagsak dito. Ang inverting terminal ng kumpare na LM358 ay konektado sa potensyal na pag-aayos ng divider na nakatakda sa boltahe ng threshold at ang noninverting terminal ay konektado sa LDR. Kapag ang ilaw ng tao ay naiilawan gamit ang ilaw na mapagkukunan, ang tindi ng ilaw ay nababawasan. Habang bumababa ang intensity ng ilaw na ito sa LDR, tumataas ang resistensya at bilang isang resulta ng pagtaas ng boltahe na bumaba. Kapag ang boltahe ay bumaba sa kabuuan ng LDR o ang noninverting input ay lumampas sa invert ng input, isang mataas na signal ng lohika ang binuo sa output ng kumpare at kung sakaling bumaba ang boltahe na mas mababa isang mababang mababang output ay nabuo. Sa gayon ang output ay isang serye ng mga pulso. Ang mga pulso na ito ay maaaring ipakain sa Microcontroller na alinsunod sa proseso ng impormasyon upang makuha ang rate ng tibok ng puso at ipinapakita ito sa Display na naka-interfaced sa Microcontroller.

Pagpapaliwanag ng Video sa Diagram ng Heart Beat Sensor Circuit