心拍数モニター回路:詳細なガイド

心拍数モニターは、おそらく以前に聞いたことのあるデバイスです。心拍数センサーを備えたデバイスまたは人物を 1 つまたは 2 つ知っている可能性があります。

最近では非常に一般的になっているため、スマートウォッチに組み込まれていることや、簡単にアクセスできるリストバンドスタイルになっていることさえあるでしょう。

ですから、それがどのように機能するのか興味があり、プロジェクトとして作成したい場合は、心配しないでください.あなたは正しい場所にいます。

ここでは、心拍数モニター回路の背後にある秘密を学び、いくつかの簡単な手順で別のものを作成する方法を学びます.

準備はできたか？始めましょう!

ハートビートセンサーの概念

技術的な詳細に入る前に、知っておくべきことがいくつかあります。

心拍センサーは、心臓の状態を知るのに役立つため、患者や運動選手などにとって不可欠です。

心拍数を監視する方法はいくつかありますが、心拍センサーは最も簡単な方法です。さらに、持ち運び可能で、さまざまなサイズと形状があります。また、心拍数を即座に確認できるアクセス可能なプラットフォームも提供します。

スマートウォッチ

前述したように、時計、電話、その他のスマートガジェットでそれらを見つけることができます。したがって、心臓が 1 分間に拡張または収縮するのに必要な時間を測定するのに役立ちます。

心拍数モニターのコンセプト

主要な心拍数モニターには次の特徴があります:

センサー
IR LED
センサーに存在するフォトダイオード
制御回路

対照的に、この回路には、元の信号をさまざまなマイクロコントローラーに接続するオペアンプ IC やその他の要素が付属しています。

以下に、概念をよりよく理解するのに役立つ心拍センサーの回路図を示します。

心拍センサー回路

上記の回路は、脈拍を検出する指の心拍センサーを示しています。そのため、心拍は血液の量と IR LED の光の強度を自動的に変化させます。さらに、フォトダイオードが検出するものも異なります。

さらに、コンデンサはフォトダイオードの出力を最初のオペアンプの「非反転負荷」に供給します。これにより、信号の DC 成分がブロックされます。オペアンプは、1001 カットオフ周波数増幅係数を使用する「非反転」ステージアンプとしても機能します。

また、2 番目のオペアンプは、その入力の 1 つで 1 番目のオペアンプの出力を受け取ります。また、コンパレータの形式もとります。さらに、2 番目のオペアンプからの仕事は、信号をマイクロコントローラーに転送するトランジスターをトリガーします。

LM358 は、この心拍センサー回路のオペアンプで、1 チップに 2 つのオペアンプが搭載されています。さらに、BC547 はトランジスタであり、信号を検出すると、トランジスタに接続された LED がパルスします。

回路設計

ここでは、以下を含む 3 つの心拍センサーの作成方法を学習します。

LM358 を使用した心拍センサー
Arduinoを使った心拍センサー
Arduino の心拍センサーに接続する方法

心拍数モニター回路: LM358 を使用した心拍センサー

この回路を使用すると、赤外線送信機と受信機を組み合わせた LM358 IC を介して心拍を検出できます。また、IR LED は IR 送信機であり、フォトダイオードは回路の検出器です。以下の回路図をご覧ください:

LM358 回路図付き心拍センサー

また、LM358 ピン配列のピン配列は次のとおりです。

LM358 ピン配置図

必要なコンポーネント:

LM358 IC オペアンプ (1)
4.7 uF 電解コンデンサ (1)
100 nF セラミックコンデンサ (1)
9V バッテリー (1)
赤外線 LED のペア (1)
5mm LED (1)
220k 抵抗 (2)
10k 抵抗 (1)
680k 抵抗 (1)
6.8k 抵抗 (1)
47k 抵抗 (1)
心拍センサー (PC3) (1)

歩数

1:LM358 IC のベースを PC に接続し、IC をベースに接続します。

2:すべての LED を PCB に接続します
3:次に、両方のコンデンサを PCB に接続します
4:また、すべての抵抗を取り、それらも接続します
5:バッテリークリップを回路に追加し、バッテリーを接続して回路が機能するかどうかを確認します

注:すべての接続をはんだ付けすることを忘れないでください。

仕組み

この回路は、前述の心拍センサーと同様に機能します。ここには、心臓からのパルスを感知する 2 つの IR フォトダイオードがあります。

ただし、そのうちの 1 つは指を通して光を放射する送信機として機能し、受信機は指が反射する光の量を測定します。

また、受信機によって測定される反射光線の強度は、2 つの要因に依存します。 1 つは拍動する心臓の速度、2 つは血液に含まれる酸素化された血液レベルの差です。

心拍数モニター回路:Arduinoを使った心拍センサー

それでは、Arduinoベースの心拍センサーの作り方を見てみましょう。このセンサーはフィンガークリップを備えており、3 つのピンを使用してデータ、GND、および VCC を接続します。

Arduino のハートビートセンサー

必要なコンポーネント

この回路には以下が必要です:

Arduino ボード (1)
10KΩ ポテンショメーター (1)
330Ω 抵抗器 (1)
2 x 16 LCD ディスプレイ (1)
ワイヤーを接続する
押しボタン
ミニブレッドボード
指ベースのプローブを備えた心拍センサーチップ (1)

Arduino のハートビートセンサーに接続する方法

Arduino をハートビートセンサーに接続するのは簡単です。ただし、心拍数を 1 分あたりの拍数で表示したい場合は、最初に Arduino ボードを 16×2 LCD に接続する必要があります。

そこで、LCD モジュールの 4 つのデータピン (D7、D5、D4、および D6) を Arduino のピン 1 に接続します。さらに、LCD のピン 3 に 10kΩ ポテンショメータをクリックします。次に、LCD のピン 3 と 5 (E &RS) を Arduino のピンにマージします。

最後に、心拍センサーの出力ピンを Arduino のピン 1 (アナログ入力信号ピン) に接続します。