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2022 年 10 月 08 日

[心率传感器]心率传感器如何自动缩放并放大信号

如果您仔细观察模块,您会在正面看到一个小型光电传感器,在您放置手指的地方带有丝网印刷的心脏。在模块的背面,您会发现其余组件,包括一个通过孔发光的反向安装的绿色 LED、一个运算放大器、许多电阻器和电容器以及一个二极管。该传感器通过将明亮的绿色 LED 照射到手指(或其他身体部位,如耳垂)并使用调谐到绿色光谱的光电传感器检测反射回来的光量来工作。


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心率传感器一、直流偏置

随着每次心跳通过手指泵送血液,反射光的量会发生变化,从而在光电传感器的输出上产生变化的波形,代表心率。来自光电传感器的信号很小,并且依赖于不断变化的直流偏置,因此信号随后通过 R/C 滤波器网络,然后使用运算放大器放大,以产生更大、更清晰且更易于使用检测的信号MCU上的模拟端口。


心率传感器二、模块连接

电线颜色没有颜色编码,因此请确保查看模块背面的标记以确保正确识别三根电线该模块可由 3.3 或 5V 供电。正电压连接到“+”,接地连接到“-”。模块上有一个反向保护二极管,以防止电源线意外接反造成损坏。第 3 条“S”线是传感器的模拟信号输出,它将连接到 uC 的模拟输入。


心率传感器三、实际使用注意事项

该设备是一个小型未受保护的电路板,适用于台式测试和心率检测实验。如果您打算将其用于更实际的应用,例如在骑健身车时使用心率监测器,您应该计划为模块提供一些保护,使其免受可能腐蚀和短路的咸汗的影响电路和应变减轻了电线,以防止它们因不断弯曲而断裂。


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心率传感器四、热熔胶

由于传感器带有短面包板式电线,您可能需要用更适合您应用的更长电线替换它们。您需要在密封设备背面之前执行此操作,如下所述。可以使用热熔胶保护模块的背面。要应用,只需在蓝色油漆胶带之类的东西上涂上一团热熔胶,然后将模块的背面压入热胶中。如果在电线的正面也涂上一些热熔胶,也有助于减轻电线的压力。一旦冷却,从胶带上取下并使用指甲修剪器或类似工具修剪边缘周围多余的胶水。热熔胶的好处是,如果您决定进行更改,它可以被移除,但也可以使用更永久的密封剂,如环氧树脂或 RTV。请务必使用与电子设备兼容的非腐蚀性类型。可以使用透明的自粘乙烯基贴纸或类似物保护模块的正面。您应该在 LED 和传感器上应用任何保护层之前和之后检查性能,以确保性能不会受到太大影响。


心率传感器五、传感器输出

下面的简单程序会在每次检测到脉冲时读取传感器并闪烁板载 LED。它不需要库,它只是直接读取传感器的输出并在读数高于或低于阈值时闪烁 LED。更有趣的是,您可以打开 Serial Plotter 窗口,该窗口将绘制传感器的输出,以便您可以看到手指的位置和压力??如何影响读数。


心率传感器六、脉冲检测

要让它运行,只需将传感器连接到 5V 并接地并将信号引脚连接到 A0。将手指放在传感器上,稍等片刻,绘图仪窗口就会自动缩放并基本上放大信号。您会发现手指的位置和压力??大小会对读数产生重大影响。通常,您只需要对传感器施加轻微的压力。右侧显示了串行绘图仪窗口输出读数的示例。在这种情况下,脉冲记录在大约 510 和 516 之间。如果您关闭 5V 的传感器电源,则默认阈值设置 512 将使您接近,但您可能希望使用该值以获得最佳检测。您可以查看串行绘图仪图表的 Y 轴,以查看传感器提供的数字范围,并据此调整阈值以提供最佳脉冲检测。


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