심박수 모니터 회로

이 기사에서는 몇 개의 개별적으로 연결된 opamp 회로 단계에서 처리되는 상대적으로 정확한 전자 심박수 센서 회로에 대해 포괄적으로 논의한 후 심박수 모니터 경보 회로를 만들기 위해이를 수정하는 방법을 알아 봅니다.

IR 포토 다이오드 센서 사용

심장 펄스의 감지는 기본적으로 두 개의 IR 포토 다이오드에 의해 수행되며 하나는 IR의 송신기이고 다른 하나는 수용체입니다.

송신기 다이오드에 의해 투사 된 IR 광선은 사람의 손가락 끝 혈액 함량에서 반사되어 수신기 다이오드에 의해 수신됩니다.

반사 된 광선의 강도는 심장 박동 속도와 혈액 내 산소 농도의 차이에 의해 결정되는 비율에 따라 달라집니다.

적외선 다이오드에서 감지 된 신호는 실제로 약 2.5Hz에서 차단되는 것으로 결정된 두 개의 동일한 활성 저역 통과 필터 회로 인 표시된 opamp 단계에 의해 처리됩니다. 이것은 달성 가능한 최대 심박수 측정 약 150bpm으로 제한됩니다.

제안 된 심박수 센서 및 프로세서 설계에서 IC1a 및 IC1b 형태의 처리를 위해 IC MCP602를 사용합니다. IC는 마이크로 칩에서 제조 한 듀얼 연산 증폭기입니다.

회로 작동

단일 전원으로 작동하도록 설계되었으므로 단일 9V 셀에서 작동해야하는 논의 된 회로에 매우 적합합니다.

이것은 또한 opamp의 출력이 IR 다이오드에서 감지 된 심박수 신호에 해당하는 완전한 양의 전압에서 음의 전압 스윙을 생성 할 수 있음을 의미합니다.

주변 조건이 많은 표유 신호로 오염 될 수 있으므로 opamp는 이러한 모든 스퓨리어스 전기 방해에 대해 면역되어야하므로 표시된 1uF 커패시터 형태의 차단 커패시터는 각 opamp의 입력에 배치됩니다.

첫 번째 opamp는 101의 이득을 생성하도록 설정되고 두 번째는 첫 번째 IC1a 구성과 동일한 이득도 101 이득으로 설정됩니다.

그러나 이는 출력에서 ​​회로의 총 또는 최종 이득이 인상적인 101 x 101 = 10201로 렌더링된다는 것을 의미합니다. 이러한 높은 이득은 IR에서 전달되는 매우 약하고 모호한 입력 심박수 펄스를 완벽하게 감지하고 처리 할 수 ​​있도록합니다. 다이오드.

IR 다이오드 단계에서 수신 된 심박수 펄스에 응답하여 깜박이는 두 번째 IC1b opamp의 출력에 연결된 LED를 볼 수 있습니다.

여기에 제시된 애플리케이션은 참조 설계 목적으로 만 사용되며 생명을 구하거나 의료 모니터링 용도로 사용하지 않습니다.

회로도

심박수 센서 회로를 설정하는 방법

제안 된 심박수 센서, 프로세서를 설정하는 것은 실제로 매우 쉽습니다.

우리 모두는 산소가 공급 된 혈액과 산소가 제거 된 혈액의 차이를 거의 구별 할 수 없으며 프로세서가 혈류 내의 미묘한 차이를 판단하면서도 다음으로 변환 할 수 있도록 모든 측면에서 극도의 정밀도가 필요하다는 것을 이해합니다. 출력에서 스윙 전압 변화.

IR Tx 다이오드에서 완벽하게 최적화 된 IR 빔을 보장하기 위해,이를 통과하는 전류는 산소화 된 혈액이 광선이 통과하는 데 상대적으로 높은 저항을 제공하지만 상대적으로 적은 양의 저항을 허용하도록 잘 계산 된 비율로 제한되어야합니다. 혈액의 산소가 제거 된 상태의 광선. 이것은 opamp가 뛰는 심장 맥박을 쉽게 구별 할 수있게합니다.

이것은 주어진 470 ohm 사전 설정을 조정하여 간단히 수행됩니다.

검지 손가락 끝을 D1 / D2 쌍 위에두고 전원을 켜고 출력의 LED가 뚜렷한 깜박임 효과를 나타 내기 시작할 때까지 사전 설정을 계속 조정하십시오.

이것이 달성되면 사전 설정을 봉인하십시오.

동봉 된 포토 다이오드 위에 집게 손가락 배치

그것은 검지 손가락 끝이 다이오드의 방사 끝을 완전히 덮을 수 있도록 몇 가지 계산 된 거리에서 PCB 위에 다이오드를 납땜하여 수행 할 수 있습니다.

최적의 응답을 위해 다이오드는 다음 그림과 같이 적절한 크기의 불투명 플라스틱 파이프 안에 넣어야합니다.

다음 섹션에서는 심박수를 추적하기 위해 노인을 위해 특별히 설계된 간단한 심박수 모니터 및 알람 회로에 대해 알아 봅니다.

여기에서는 환자 (노인)의 임계 심박수를 모니터링하는 데 사용할 수있는 간단한 회로를 살펴 봅니다. 회로에는 상황을 표시하는 경보도 포함되어 있습니다. 이 아이디어는 Raj Kumar Mukherji 씨가 요청했습니다.

기술 사양

당신이 괜찮기를 희망합니다.

여기에 작성하는 목적은 프로젝트에 대한 아이디어를 공유하는 것입니다. 일반적으로 사용 가능한 저가 구성 요소를 사용하여 만들 수있는 '심박수 모니터 알람'을 설계하고 누군가의 맥박이 다음과 같을 때마다 가청 알람을 생성합니다. 비정상적인 것으로 밝혀졌습니다. 다음 조건도 충족해야합니다.

ㅏ. 작고 가벼운 무게로 휴대 가능

비. 최소 전력을 소비하므로 AA 배터리 2 개 또는 9 볼트 팩으로 한두 달 동안 24x7 작동해야합니다.

씨. 성능이 상당히 정확해야합니다.

인터넷에 이러한 회로가 많이 있다는 것을 알고 있지만 성능과 신뢰성에 의문이 있습니다. 이 장치는 특히 노인 (심장 질환 유무), 침대에 타는 환자 등에 게 매우 유용 할 수 있습니다. 심장이 설정된 평균 임계 값보다 높거나 낮은 속도로 뛰면 알람이 환자 주변의 사람들에게 경고 할 수있을만큼 충분히 크게 울립니다.

제 제안이 당신에게 분명하기를 바랍니다. 그러나 의심스러운 점이 있으면 이메일을 보내주십시오.

감사합니다,

감사합니다.
Raj Kumar Mukherji

디자인

이전 포스트에서 우리는 제안 된 임계 심박수 알람 회로에서 적절하게 사용할 수있는 프로세서로 심박수 센서 회로를 만드는 방법을 배웠습니다.

여기에 제시된 애플리케이션은 참조 설계 목적으로 만 사용되며 생명을 구하거나 의료 모니터링 용도로 사용하지 않습니다.

회로도

위의 다이어그램을 참조하면 두 개의 회로 단계를 볼 수 있습니다. 첫 번째 단계는 통합 주파수 배율기가있는 심박수 센서 / 프로세서이고 두 번째 단계는 적분기, 비교기입니다.

상부 신호 프로세서 설계가 포괄적으로 설명되었습니다. 이전 단락에서 , 프로세서에 통합 된 추가 전압 배율기는 상대적으로 느린 심박수를 비례 적으로 변화하는 고주파수로 곱하기 위해 IC 4060을 사용합니다.

IC 4060의 pin7에서 비례 적으로 변화하는 고주파 심박수는 디지털 변화하는 주파수를 비례 적으로 변화하는 지수 아날로그 신호로 변환하는 작업을 담당하는 적분기의 입력에 공급됩니다.

마지막으로이 아날로그 전압은 Ic 741 비교기의 비 반전 입력에 적용됩니다. 비교기는 심박수가 안전 영역 근처에있을 때 pin3의 전압 레벨이 pin2의 기준 전압 바로 아래에 있도록 부착 된 10k 사전 설정을 통해 설정됩니다.

그러나 심박수가 임계 영역에서 증가하는 경향이있는 경우, 비례 적으로 더 높은 전압 레벨이 pin3에서 발생하여 pin2 기준 레벨을 교차하여 opamp의 출력이 높아지고 경보를 울립니다.

위의 설정은 양방향 모니터링을 달성하기 위해 더 높은 임계 심박수에 관한 모니터 및 경보 만 설정합니다. 즉, 더 높은 임계 심박수와 더 낮은 임계 심박수에 대한 경보를 수신하는 것을 의미합니다 ... IC555 및 IC741을 구성하는 두 번째 회로는 다음과 같습니다. 완전히 제거되고 표준 IC LM567 회로 세트로 대체되어 안전한 펄스 속도에서 출력을 낮게 유지하고 임계 값 상승 또는 하강 속도로 높입니다.

신호 컨디셔닝 회로는 차단 주파수가 약 2.5Hz 인 두 개의 동일한 액티브 로우 패스 필터로 구성됩니다.

즉, 측정 가능한 최대 심박수는 약 150bpm입니다. 이 회로에 사용되는 연산 증폭기 IC는 Microchip의 이중 OpAmp 칩인 MCP602입니다.

단일 전원 공급 장치에서 작동하며 레일-투-레일 출력 스윙을 제공합니다. 필터링은 신호에 존재하는 고주파 노이즈를 차단하는 데 필요합니다.

앰프의 게인 설정

각 필터 단의 이득은 101로 설정되어 총 증폭이 약 10000입니다. 신호의 dc 성분을 차단하려면 각 단의 입력에 1uF 커패시터가 필요합니다.

액티브 로우 패스 필터의 이득 및 차단 주파수를 계산하는 방정식이 회로도에 나와 있습니다.

2 단 증폭기 / 필터는 포토 센서 장치에서 나오는 약한 신호를 증폭하고이를 펄스로 변환하는 데 충분한 이득을 제공합니다.

출력에 연결된 LED는 심장 박동이 감지 될 때마다 깜박입니다.

신호 컨디셔닝 회로는 차단 주파수가 약 2.5Hz 인 두 개의 동일한 액티브 로우 패스 필터로 구성됩니다. 즉, 측정 가능한 최대 심박수는 약 150bpm입니다.

이 회로에 사용되는 연산 증폭기 IC는 Microchip의 이중 OpAmp 칩인 MCP602입니다. 단일 전원 공급 장치에서 작동하며 레일-투-레일 출력 스윙을 제공합니다. 필터링은 신호에 존재하는 고주파 노이즈를 차단하는 데 필요합니다.

각 필터 단의 이득은 101로 설정되어 총 증폭이 약 10000입니다. 신호의 dc 성분을 차단하려면 각 단의 입력에 1uF 커패시터가 필요합니다.

액티브 로우 패스 필터의 이득 및 차단 주파수를 계산하는 방정식이 회로도에 나와 있습니다. 2 단 증폭기 / 필터는 포토 센서 장치에서 나오는 약한 신호를 증폭하고이를 펄스로 변환하는 데 충분한 이득을 제공합니다.

출력에 연결된 LED는 심장 박동이 감지 될 때마다 깜박입니다. 신호 컨디셔너의 출력은 PIC16F628A의 T0CKI 입력으로 이동합니다.

고지 사항 : 위의 회로는 테스트되었지만 의학적으로 승인되지 않았으므로 시청자는 이러한 회로를 만들고 사용하는 동안주의해서 진행하는 것이 좋습니다.

이 기사는 의학적 조언이나 제안을 제공 할 의도없이 순전히 정보 제공 목적으로 제공됩니다. 이 기사의 작성자와이 웹 사이트는 예상치 못한 이유로 인해 이러한 회로를 사용하는 동안 사용자에게 발생할 수있는 어떠한 형태의 손실에 대해서도 책임을지지 않습니다.