使用Arduino的心跳傳感器

心跳傳感器是一種用于測量心率即心跳速度的電子裝置。監(jiān)測體溫、心率和血壓是我們?yōu)楸３纸】刀龅幕臼虑椤?/p>本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/202304/446047.htm

為了測量體溫，我們使用溫度計(jì)和血壓計(jì)來監(jiān)測動脈壓力或血壓。

心率可以通過兩種方式進(jìn)行監(jiān)測：一種方式是手動檢查手腕或脖子上的脈搏，另一種方式是使用心跳傳感器。

在這個項(xiàng)目中，我們使用Arduino和心跳傳感器設(shè)計(jì)了一個心率監(jiān)測系統(tǒng)。你可以找到心跳傳感器的原理，心跳傳感器的工作原理和基于Arduino的心率監(jiān)測系統(tǒng)，使用一個實(shí)用的心跳傳感器。

心跳傳感器簡介

監(jiān)測心率對運(yùn)動員、病人來說是非常重要的，因?yàn)樗梢源_定心臟的狀況（只是心率）。測量心率的方法有很多，最精確的是使用心電圖。

但監(jiān)測心率更簡單的方法是使用心跳傳感器。它有不同的形狀和大小，可以即時測量心跳。

心跳傳感器可用于手表（智能手表）、智能手機(jī)、胸帶等。心跳的測量單位是每分鐘心跳次數(shù)或bpm，它表示心臟在一分鐘內(nèi)收縮或擴(kuò)張的次數(shù)。

心跳傳感器的原理

心跳傳感器的工作原理是光腦儀。根據(jù)這一原理，一個器官中血液量的變化是由通過該器官的光線強(qiáng)度的變化來測量的。

通常情況下，心跳傳感器的光源是一個紅外LED，而檢測器是任何光電檢測器，如光電二極管、LDR（光依賴電阻）或光電晶體管。

有了這兩個，即一個光源和一個檢測器，我們可以用兩種方式安排它們： 一個透射式傳感器和一個反射式傳感器。

在透射式傳感器中，光源和檢測器是面對面放置的，人的手指必須放在發(fā)射器和接收器之間。

另一方面，反射式傳感器的光源和檢測器彼此相鄰，人的手指必須放在傳感器的前面。

心跳傳感器的工作原理

一個簡單的心跳傳感器由一個傳感器和一個控制電路組成。心跳傳感器的傳感器部分由一個紅外LED和一個光電二極管組成，放在一個夾子里。

控制電路由一個運(yùn)算放大器和其他一些幫助連接信號到微控制器的元件組成。如果我們看一下它的電路圖，就能更好地理解心跳傳感器的工作。

上面的電路顯示了手指式心跳傳感器，它通過檢測脈沖來工作。每一次心跳都會改變手指中的血液量，來自紅外LED的光線穿過手指，從而被光電二極管檢測到，也會發(fā)生變化。

光電二極管的輸出通過一個電容被賦予第一個運(yùn)算放大器的非反相輸入，該電容阻斷了信號的直流成分。第一個運(yùn)算放大器作為一個非反相放大器，其放大系數(shù)為1001。

第一個運(yùn)算放大器的輸出被作為第二個運(yùn)算放大器的輸入之一，該運(yùn)算放大器作為一個比較器。第二個運(yùn)算放大器的輸出觸發(fā)了一個晶體管，從該晶體管發(fā)出的信號被送給Arduino等微控制器。

這個電路中使用的運(yùn)算放大器是LM358。它在同一個芯片上有兩個運(yùn)算放大器。此外，使用的晶體管是BC547。當(dāng)檢測到脈沖時，連接到晶體管的LED將閃爍。

使用心跳傳感器的基于Arduino的心率監(jiān)測器的電路

下面的圖片顯示了使用心跳傳感器的基于Arduino的心率監(jiān)測器的電路圖。該傳感器有一個夾子用于插入手指，并有三個針腳用于連接VCC、GND和數(shù)據(jù)。

心跳傳感器電路圖

所需元件

Arduino UNO x 1 [在此購買)

16 x 2 LCD顯示屏 x 1 [在此購買］

10KΩ電位器 

330Ω電阻（可選 - 用于LCD背光） 

按鍵 

帶探針的心跳傳感器模塊（基于手指） 

迷你面包板 

連接線 

心跳傳感器與Arduino連接的電路設(shè)計(jì)

使用心跳傳感器的基于Arduino的心率監(jiān)測系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)非常簡單。首先，為了顯示以bpm為單位的心跳讀數(shù)，我們必須將一個16×2的LCD顯示器連接到Arduino UNO。

LCD模塊的4個數(shù)據(jù)引腳（D4、D5、D6和D7）被連接到Arduino UNO的1、1、1和1引腳。此外，一個10KΩ的電位器被連接到LCD的第3針腳（對比度調(diào)整針腳）。LCD的RS和E（針腳3和5）被連接到Arduino UNO的針腳1和1。

接下來，將心跳傳感器模塊的輸出連接到Arduino的模擬輸入針腳（針腳1）。

電路的工作

將代碼上傳到Arduino UNO，并接通系統(tǒng)電源。Arduino要求我們將手指放在傳感器中并按下開關(guān)。

將任何手指（除拇指外）放在傳感器的夾子里并按下開關(guān)（按鈕）。根據(jù)來自傳感器的數(shù)據(jù)，Arduino計(jì)算出心率并以bpm為單位顯示心跳。

當(dāng)傳感器收集數(shù)據(jù)時，坐下來放松，不要搖晃電線，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致錯誤的數(shù)值。

在LCD上顯示結(jié)果后，如果你想進(jìn)行另一次測試，只需按下Arduino上的休息按鈕，再次啟動程序。

使用Arduino的心率監(jiān)測器的應(yīng)用

這里設(shè)計(jì)了一個涉及Arduino UNO、16×2 LCD和心跳傳感器模塊的簡單項(xiàng)目，可以計(jì)算出一個人的心率。

這個項(xiàng)目可以作為智能手表和其他昂貴的心率監(jiān)測器的廉價替代品。