Senzorul bătăilor inimii oferă o modalitate simplă de a studia funcția inimii care poate fi măsurată pe baza principiului semnalului psiho-fiziologic folosit ca stimul pentru sistemul de realitate virtuală. Cantitatea de sânge din deget se modifică în funcție de timp.

Senzorul strălucește un lob de lumină (un LED foarte luminos mic) prin ureche și măsoară lumina care este transmisă către Rezistență dependentă de lumină . Semnalul amplificat este inversat și filtrat, în circuit. Pentru a calcula ritmul cardiac pe baza fluxului sanguin până la vârful degetului, un senzor de ritm cardiac este asamblat cu ajutorul LM358 OP-AMP pentru monitorizarea pulsurilor bătăilor inimii.

Senzor de bătăi ale inimii

Caracteristici ale senzorului Heartbeat

Indică bătăile inimii prin intermediul unui LED
Oferă un semnal digital de ieșire directă pentru conectarea la un microcontroler
Are dimensiuni compacte
Funcționează cu o tensiune de lucru de + 5V DC

Aplicații principale ale senzorului de bătăi ale inimii

Funcționează ca un monitor de ritm cardiac digital
Funcționează ca un sistem de monitorizare a sănătății pacientului
Folosit ca control de Bio-Feedback al aplicații robotizate

Funcționarea unui senzor de bătăi ale inimii

senzor de bătăi ale inimii schema circuitului cuprinde un detector de lumină și un LED roșu aprins. LED-ul trebuie să aibă o intensitate super-strălucitoare, deoarece lumina maximă trece și se extinde dacă un deget plasat pe LED este detectat de detector.

Diagrama circuitului senzorului bătăilor inimii

Principiul senzorului bătăilor inimii

Acum, când inima pompează sânge prin vasele de sânge, degetul devine puțin mai opac datorită acestui fapt, o cantitate mai mică de lumină ajunge de la LED la detector. Cu fiecare puls cardiac generat, semnalul detectorului variază. Semnalul variat al detectorului este transformat într-un impuls electric. Acest semnal electric se amplifică și se declanșează printr-un amplificator care dă o ieșire de + 5V semnal de nivel logic. Semnalul de ieșire este, de asemenea, direcționat de un afișaj LED care clipește pe fiecare ritm cardiac.

Să înțelegem aplicația sa principală considerând un proiect ca un exemplu practic cu ajutorul unui senzor de bătăi ale inimii.

Sistem de monitorizare a sănătății fără fir pentru pacienți

Scopul principal al acestui sistem automat de sănătate este de a monitoriza temperatura corpului, ritmul cardiac și pulsul unui pacient și de a afișa aceleași informații medicului folosind tehnologia RF.

În spitale, temperatura corpului pacienților și ritmul bătăilor inimii trebuie monitorizate în mod regulat, ceea ce se face de obicei de către medici sau alt personal paramedical. Ei observă temperatura corpului și ritmul bătăilor inimii (de 72 de ori pe minut). Medicii și alți angajați ai conducerii spitalelor țin o evidență a temperaturii corpului și a bătăilor inimii fiecărui pacient.

Acest proiect al sistemului de monitorizare a stării de sănătate include diverse componente, cum ar fi un 8051 microcontroler , o unitate de alimentare reglementată de 5V, un senzor de temperatură, un senzor de bătăi ale inimii, un transmițător RF, un modul receptor și un afișaj LCD. Microcontrolerul este folosit ca creier al întregului proiect pentru monitorizarea bătăilor inimii, a pulsului și a temperaturii corpului pacienților. Funcționarea acestui proiect de sistem de monitorizare este ilustrată cu ajutorul unei diagrame bloc, care include diferite blocuri, cum ar fi un bloc de alimentare care furnizează energie întregului circuit, un senzor de temperatura care calculează temperatura corpului pacienților și un senzor de bătăi ale inimii pentru monitorizarea bătăilor inimii pacienților.

Diagrama bloc a emițătorului

“redresor de tensiune de undă redresor pe jumătate de undă ”

În secțiunea transmițător, senzorul de temperatură este utilizat pentru a citi continuu temperatura corpului pacienților și senzorul de bătăi ale inimii pentru monitorizarea ritmului bătăilor inimii pacienților, iar apoi datele sunt trimise la microcontrolerele 8051. Datele sunt transmise mai întâi și apoi codificate în date seriale prin aer de către un Modul de frecvență radio . Temperatura corporală a pacienților și pulsurile bătăilor inimii pe minut sunt afișate pe ecranul LCD. Cu ajutorul unei antene RF plasate la capătul emițătorului, datele sunt transmise către secțiunea receptorului.

Diagrama bloc a receptorului

În secțiunea receptorului, un receptor este plasat la celălalt capăt pentru a primi datele, iar datele primite sunt decodificate folosind un decodor, iar datele transmise (temperatura corpului, impulsurile bătăilor inimii) sunt comparate cu datele stocate în microcontroler și apoi datele rezultate sunt afișate pe ecranul LCD. Modulul receptorului RF plasat la partiția medicului citește continuu stările de sănătate ale pacientului, cum ar fi temperatura corpului, ritmul cardiac și pulsul, și afișează rezultatul pe ecranul LCD, fără fir.

Monitor digital al bătăilor inimii folosind microcontroler

Proiectul este conceput astfel încât să monitorizeze măsurarea ritmului cardiac folosind un microcontroler cu ajutorul unui senzor de ritm cardiac.

Descrierea circuitului: Diagrama circuitului senzorului bătăilor inimii se bazează pe un Microcontroler AT89S52 și alte componente, cum ar fi senzorul de bătăi ale inimii, sursa de alimentare, un circuit oscilator de cristal, rezistențe, condensatori și afișaj LCD.

Diagrama circuitului monitorului bătăilor inimii digitale

Microcontrolerul AT89S52 este cel mai mult popular microcontroler selectat dintr-o familie de 8051 microcontrolere. Un microcontroler de 8 biți este utilizat pentru controlul tuturor operațiunilor circuitului. De asemenea, controlează impulsurile bătăilor inimii generate de senzorul bătăilor inimii.

Acest proiect folosește un senzor de bătăi ale inimii utilizat pentru controlul pulsului bătăilor inimii pacienților cu inimă. Mai mult, LCD-urile sunt utilizate pentru afișare. Un microcontroler AT89S52 este utilizat pentru monitorizarea continuă a ritmului bătăilor inimii și a pulsului pacientului, care se realizează luând în considerare programare C încorporată realizat în microcontroler folosind software-ul KEIL. Întregul circuit primește energie din diferitele blocuri, cum ar fi regulatorul de tensiune și transformator cu trepte , utilizat în circuitul de alimentare. Regulatorul de tensiune produce o tensiune de ieșire constantă de 5 volți.

Diagrama circuitului monitorului digital al bătăilor inimii

Componente utilizate:

Microcontroler AT89S52: Dispozitivul utilizat în acest proiect este „AT89S52”, care este un tipic 8051 microcontroler produs de Atmel Corporation. Acest microcontroler este cel mai important fragment al acestui proiect, deoarece controlează toate operațiunile circuitului, cum ar fi citirea datelor despre pulsul ritmului bătăilor inimii de la senzorul bătăilor inimii.

Alimentare electrică: Acest bloc de alimentare constă dintr-un transformator treptat, un redresor de punte, un condensator și un regulator de tensiune. Alimentarea cu curent activ monofazat de la rețea este redusă la o gamă de tensiune mai mică, care este din nou rectificată la curent continuu de folosind un redresor de punte . Acest curent continuu rectificat este filtrat și reglat la întreaga gamă de funcționare a circuitului cu un condensator și, respectiv, un regulator de tensiune IC.

LCD: Majoritatea proiectelor folosesc Afișaje LCD pentru afișarea informațiilor precum ritmul bătăilor inimii, temperatura corpului etc. Există diferite afișaje utilizate în proiecte precum afișaje cu șapte segmente și afișaje cu LED-uri. Selectarea afișajului depinde de luarea în considerare a acestor parametri: costul afișajelor, consumul de energie și condițiile de iluminare ambientală.

Rezistențe: Rezistența este bine definită ca raportul dintre tensiunea aplicată la bornele sale și curentul care trece prin ea. Valoarea rezistenței depinde de o tensiune fixă care limitează curentul care trece prin ea. Rezistorul este o componentă pasivă utilizat pentru controlul curentului într-un circuit electronic.

Condensatoare: Scopul principal al unui condensator este de a stoca încărcarea. Produsul valorii capacității și a tensiunii aplicate pe un condensator sunt egale cu sarcina stocată în condensator.

Oscilator de cristal: Un circuit oscilator de cristal este un tip de circuit electronic care utilizează rezonanța mecanică a unui circuit vibrator utilizat pentru generarea de semnale electrice prin variația frecvenței. Un microcontroler AT89S52 controlează cristalele pentru sincronizarea funcționării acestuia. Tipul de sincronizare realizat în acest circuit este cunoscut sub numele de ciclul mașinii.

Funcționarea circuitului

În acest sistem, un circuit de oscilator de cristal este conectat între pinii 18 și 19 ai microcontrolerului AT89S52 utilizat pentru operarea seturilor de instrucțiuni la un interval de frecvență diferit de ceas. Un ciclu de mașină este utilizat pentru a măsura timpul minim pentru executarea unui singur set de instrucțiuni.
Circuitul de resetare este conectat la pinul 9 al microcontrolerului AT89S52 cu ajutorul unui condensator și rezistor. Celălalt capăt al rezistorului este conectat la pământ (20 pini), iar celălalt capăt al condensatorului este conectat la (EA / Vpp) 31 pini. Rezistorul și condensatorul sunt conectate în așa fel încât să efectueze manual un mod de resetare. Dacă comutatorul se închide, atunci pinul de resetare este setat ridicat.
Senzorul de bătăi cardiace conectat la portul 1.0 pin al microcontrolerului este utilizat pentru monitorizarea pulsurilor inimii , iar aceste semnale de impuls sunt trimise la microcontroler și comparate cu datele programate stocate în microcontroler folosind software-ul Keil. Ori de câte ori sunt recepționate impulsurile de frecvență cardiacă ale intrării, contorul din microcontroler numără aceste impulsuri pentru o anumită perioadă de timp.
Afișajele LCD sunt conectate la portul cu 2 pini ai microcontrolerului AT89S52. Durata pulsului unei bătăi a inimii va fi de o secundă și, împărțind 60.000 la 1000, vom avea rezultatul corespunzător ca 60, care va fi apoi afișat pe ecranul LCD.

Totul se referă la senzorul bătăilor inimii și la funcționarea sa cu aplicații relevante și exemple practice în detaliu. În plus, pentru orice întrebări referitoare la acest subiect sau cu privire la dispozitivele electrice și proiecte electronice comentând în secțiunea de comentarii de mai jos.

Credite foto: