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[心率傳感器]心率傳感器如何自動縮放并放大信號

日期:2022-10-08

如果您仔細觀察模塊,您會在正面看到一個小型光電傳感器,在您放置手指的地方帶有絲網印刷的心臟。在模塊的背面,您會發現其余組件,包括一個通過孔發光的反向安裝的綠色 LED、一個運算放大器、許多電阻器和電容器以及一個二極管。該傳感器通過將明亮的綠色 LED 照射到手指(或其他身體部位,如耳垂)并使用調諧到綠色光譜的光電傳感器檢測反射回來的光量來工作。


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心率傳感器一、直流偏置

隨著每次心跳通過手指泵送血液,反射光的量會發生變化,從而在光電傳感器的輸出上產生變化的波形,代表心率。來自光電傳感器的信號很小,并且依賴于不斷變化的直流偏置,因此信號隨后通過 R/C 濾波器網絡,然后使用運算放大器放大,以產生更大、更清晰且更易于使用檢測的信號MCU上的模擬端口。


心率傳感器二、模塊連接

電線顏色沒有顏色編碼,因此請確保查看模塊背面的標記以確保正確識別三根電線該模塊可由 3.3 或 5V 供電。正電壓連接到“+”,接地連接到“-”。模塊上有一個反向保護二極管,以防止電源線意外接反造成損壞。第 3 條“S”線是傳感器的模擬信號輸出,它將連接到 uC 的模擬輸入。


心率傳感器三、實際使用注意事項

該設備是一個小型未受保護的電路板,適用于臺式測試和心率檢測實驗。如果您打算將其用于更實際的應用,例如在騎健身車時使用心率監測器,您應該計劃為模塊提供一些保護,使其免受可能腐蝕和短路的咸汗的影響電路和應變減輕了電線,以防止它們因不斷彎曲而斷裂。


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心率傳感器四、熱熔膠

由于傳感器帶有短面包板式電線,您可能需要用更適合您應用的更長電線替換它們。您需要在密封設備背面之前執行此操作,如下所述??梢允褂脽崛勰z保護模塊的背面。要應用,只需在藍色油漆膠帶之類的東西上涂上一團熱熔膠,然后將模塊的背面壓入熱膠中。如果在電線的正面也涂上一些熱熔膠,也有助于減輕電線的壓力。一旦冷卻,從膠帶上取下并使用指甲修剪器或類似工具修剪邊緣周圍多余的膠水。熱熔膠的好處是,如果您決定進行更改,它可以被移除,但也可以使用更永久的密封劑,如環氧樹脂或 RTV。請務必使用與電子設備兼容的非腐蝕性類型??梢允褂猛该鞯淖哉骋蚁┗N紙或類似物保護模塊的正面。您應該在 LED 和傳感器上應用任何保護層之前和之后檢查性能,以確保性能不會受到太大影響。


心率傳感器五、傳感器輸出

下面的簡單程序會在每次檢測到脈沖時讀取傳感器并閃爍板載 LED。它不需要庫,它只是直接讀取傳感器的輸出并在讀數高于或低于閾值時閃爍 LED。更有趣的是,您可以打開 Serial Plotter 窗口,該窗口將繪制傳感器的輸出,以便您可以看到手指的位置和壓力??如何影響讀數。


心率傳感器六、脈沖檢測

要讓它運行,只需將傳感器連接到 5V 并接地并將信號引腳連接到 A0。將手指放在傳感器上,稍等片刻,繪圖儀窗口就會自動縮放并基本上放大信號。您會發現手指的位置和壓力??大小會對讀數產生重大影響。通常,您只需要對傳感器施加輕微的壓力。右側顯示了串行繪圖儀窗口輸出讀數的示例。在這種情況下,脈沖記錄在大約 510 和 516 之間。如果您關閉 5V 的傳感器電源,則默認閾值設置 512 將使您接近,但您可能希望使用該值以獲得最佳檢測。您可以查看串行繪圖儀圖表的 Y 軸,以查看傳感器提供的數字范圍,并據此調整閾值以提供最佳脈沖檢測。


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