Обзор датчика пульса Arduino

Пульс — это ритмичные колебания стенок кровеносных сосудов, происходящие во время сокращений сердца. Измерения пульса очень  важны для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Важно следить за изменениями сердечного ритма,  чтобы не допустить перегрузки организма, особенно во время занятий спортом. Один из понятных параметров пульса – частота пульса. Измеряется в количестве ударов в минуту.

Датчик импульсов, с которым мы будем работать, представляет собой, фотоплетизмограф, который является хорошо известным медицинским устройством, используемым для мониторинга сердечного ритма.

Фотоплетизмограмма — метод регистрации кровяного потока с использованием источника инфракрасного или светового излучения и фоторезистора или фототранзистора.

Фоторезистор меняет сопротивление в зависимости от количества поглощённого света. Чем больше кровяной поток, тем меньше света поглощается в тканях организма, следовательно, больше света приходит на фоторезистор.

Фотоплетизмограмма позволяет измерять объёмный пульс крови, вызванный периодическим изменением кровяного объёма при каждом ударе сердца, частоту сердцебиения, вариабельность сердечного ритма.

Принцип действия фотоплетизмограммы (схема в проходящем свете):

Сигнал сердечного пульса, который выходит из фотоплетизмографа имеет форму волны.

ЭКГ — сверху, ФПГ — снизу

Импульсный датчик Pulse Sensor реагирует на относительные изменения интенсивности света. Если количество света, падающего на датчик, остается постоянным, значение сигнала останется на (или близко к) 512 (средняя точка 10-разрядного диапазона АЦП Arduino). Больше света и сигнал поднимается. Меньше света — падает.

Рассмотрим доступный датчик для измерения сердечного ритма – Pulse Sensor.

Датчик пульса

Это аналоговый датчик, основанный на методе фотоплетизмографии — изменении оптической плотности объема крови в области, на которой проводится измерение (например, палец руки или мочка уха), вследствие изменения кровотока по сосудам в зависимости от фазы сердечного цикла. Датчик содержит источник светового излучения (светодиод зеленого цвета) и фотоприемник, напряжение на котором изменяется в зависимости от объема крови во время сердечных пульсаций. Это график (фотоплетизмограмма или ППГ-диаграмма) имеет форму, представленную на рис. (схема в отраженном свете).

Датчик пульса усиливает аналоговый сигнал и нормализует относительно точки среднего значения напряжения питания датчика (V/2). Датчик пульса реагирует на относительные изменения интенсивности света. Если количество света, падающего на датчик остается постоянным, величина сигнала будет оставаться вблизи середины диапазона АЦП. Если регистрируется большая интенсивность изучения, то кривая сигнала идет вверх, если меньше интенсивность, то, наоборот, кривая идет вниз.

Датчик пульса будем использоваться для измерения частоты пульса, фиксируя промежуток между точками графика, когда сигнал имеет значение 50% от амплитуды волны во время начала импульса.

Регистрация пульса