使用Arduino的心跳传感器

心跳传感器是一种用于测量心率即心跳速度的电子装置。监测体温、心率和血压是我们为保持健康而做的基本事情。

为了测量体温，我们使用温度计和血压计来监测动脉压力或血压。

心率可以通过两种方式进行监测：一种方式是手动检查手腕或脖子上的脉搏，另一种方式是使用心跳传感器。

在这个项目中，我们使用Arduino和心跳传感器设计了一个心率监测系统。你可以找到心跳传感器的原理，心跳传感器的工作原理和基于Arduino的心率监测系统，使用一个实用的心跳传感器。

心跳传感器简介

监测心率对运动员、病人来说是非常重要的，因为它可以确定心脏的状况（只是心率）。测量心率的方法有很多，最精确的是使用心电图。

但监测心率更简单的方法是使用心跳传感器。它有不同的形状和大小，可以即时测量心跳。

心跳传感器可用于手表（智能手表）、智能手机、胸带等。心跳的测量单位是每分钟心跳次数或bpm，它表示心脏在一分钟内收缩或扩张的次数。

心跳传感器的原理

心跳传感器的工作原理是光脑仪。根据这一原理，一个器官中血液量的变化是由通过该器官的光线强度的变化来测量的。

通常情况下，心跳传感器的光源是一个红外LED，而检测器是任何光电检测器，如光电二极管、LDR（光依赖电阻）或光电晶体管。

有了这两个，即一个光源和一个检测器，我们可以用两种方式安排它们： 一个透射式传感器和一个反射式传感器。

在透射式传感器中，光源和检测器是面对面放置的，人的手指必须放在发射器和接收器之间。

另一方面，反射式传感器的光源和检测器彼此相邻，人的手指必须放在传感器的前面。

心跳传感器的工作原理

一个简单的心跳传感器由一个传感器和一个控制电路组成。心跳传感器的传感器部分由一个红外LED和一个光电二极管组成，放在一个夹子里。

控制电路由一个运算放大器和其他一些帮助连接信号到微控制器的元件组成。如果我们看一下它的电路图，就能更好地理解心跳传感器的工作。

上面的电路显示了手指式心跳传感器，它通过检测脉冲来工作。每一次心跳都会改变手指中的血液量，来自红外LED的光线穿过手指，从而被光电二极管检测到，也会发生变化。

光电二极管的输出通过一个电容被赋予第一个运算放大器的非反相输入，该电容阻断了信号的直流成分。第一个运算放大器作为一个非反相放大器，其放大系数为1001。

第一个运算放大器的输出被作为第二个运算放大器的输入之一，该运算放大器作为一个比较器。第二个运算放大器的输出触发了一个晶体管，从该晶体管发出的信号被送给Arduino等微控制器。

这个电路中使用的运算放大器是LM358。它在同一个芯片上有两个运算放大器。此外，使用的晶体管是BC547。当检测到脉冲时，连接到晶体管的LED将闪烁。

使用心跳传感器的基于Arduino的心率监测器的电路

下面的图片显示了使用心跳传感器的基于Arduino的心率监测器的电路图。该传感器有一个夹子用于插入手指，并有三个针脚用于连接VCC、GND和数据。

心跳传感器电路图

所需元件

Arduino UNO x 1 [在此购买)

16 x 2 LCD显示屏 x 1 [在此购买］

10KΩ电位器 

330Ω电阻（可选 - 用于LCD背光） 

按键 

带探针的心跳传感器模块（基于手指） 

迷你面包板 

连接线 

心跳传感器与Arduino连接的电路设计

使用心跳传感器的基于Arduino的心率监测系统的电路设计非常简单。首先，为了显示以bpm为单位的心跳读数，我们必须将一个16×2的LCD显示器连接到Arduino UNO。

LCD模块的4个数据引脚（D4、D5、D6和D7）被连接到Arduino UNO的1、1、1和1引脚。此外，一个10KΩ的电位器被连接到LCD的第3针脚（对比度调整针脚）。LCD的RS和E（针脚3和5）被连接到Arduino UNO的针脚1和1。

接下来，将心跳传感器模块的输出连接到Arduino的模拟输入针脚（针脚1）。

电路的工作

将代码上传到Arduino UNO，并接通系统电源。Arduino要求我们将手指放在传感器中并按下开关。

将任何手指（除拇指外）放在传感器的夹子里并按下开关（按钮）。根据来自传感器的数据，Arduino计算出心率并以bpm为单位显示心跳。

当传感器收集数据时，坐下来放松，不要摇晃电线，因为这可能导致错误的数值。

在LCD上显示结果后，如果你想进行另一次测试，只需按下Arduino上的休息按钮，再次启动程序。

使用Arduino的心率监测器的应用

这里设计了一个涉及Arduino UNO、16×2 LCD和心跳传感器模块的简单项目，可以计算出一个人的心率。

这个项目可以作为智能手表和其他昂贵的心率监测器的廉价替代品。