Датчик пульса

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. 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. Такой график (фотоплетизмограмма или ППГ-диаграмма) имеет форму, представленную на рисунке ниже
 

Датчик пульса усиливает аналоговый сигнал и нормализует его 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.

Регистрация удара пульса

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

---

Технические характеристики

Напряжение питания (В): 5
Ток потребления (мА): 4

---

Подключение к Arduino

Датчик имеет три вывода:
Для подключения датчика пульса к плате Arduino UNO необходимо сигнальный контакт S датчика подсоединить к аналоговому входу A0 Arduino
 

Подключение датчика пульса к плате Arduino

---

Пример использования

Рассмотрим пример определения значения частоты импульса и визуализации данных сердечного цикла. Нам понадобятся следующие детали:

1 × плата Arduino Uno
1 × датчик пульса

Сначала подключим датчик пульса к плате Arduino согласно рисунку выше. Загрузим на плату Arduino скетч с использованием библиотеки iarduino_SensorPulse.
 

// подключение библиотеки
#include <iarduino_SensorPulse.h>
// создание экземпляра объекта
// подключение к контакту A0
iarduino_SensorPulse Pulse(A0);
void setup() {
// запуск последовательного порта
Serial.begin(9600);
// запуск датчика пульса
Pulse.begin();
}
void loop() {
// если датчик подключен к пальцу
if(Pulse.check(ISP_VALID)==ISP_CONNECTED){
// печать аналогового сигнала
Serial.print(Pulse.check(ISP_ANALOG));
Serial.print("  ");
// печать значения пульса
Serial.print(Pulse.check(ISP_PULSE));
Serial.println();
}
else
Serial.println("error");
}

Вывод данных в монитор последовательного порта Arduino.
 

Вывод данных аналогового значения и частоты пульса в монитор последовательного порта.

Для получения графика фотоплетизмограммы  на экране компьютера будем использовать хорошо знакомую среду программирования Processing, похожую на Arduino IDE. Загрузим на плату Arduino скетч PulseSensorAmped_Arduino_1dot1, а на компьютере из Processing загрузим скетч PulseSensorAmpd_Processing_1dot1. Передаваемые с платы Arduino в последовательный порт данные, мы будем получать в Processing и строить график.