この記事では、いくつかの個別に配線されたオペアンプ回路ステージによって処理される比較的正確な電子心拍数センサー回路について包括的に説明し、その後、心拍数モニターアラーム回路を作成するためにこれを変更する方法を学習します。

IRフォトダイオードセンサーの使用

心臓の脈拍の検知は、基本的に2つのIRフォトダイオードによって行われます。1つはIRの送信機で、もう1つは受信機です。

送信機ダイオードによって投じられた赤外線は、人の指先の血液内容物から反射され、受信機ダイオードによって受信されます。

反射光線の強度は、心臓のポンプ速度と血液内容物内の酸素化された血液レベルの違いによって決定される割合で変化します。

赤外線ダイオードからの検出信号は、示されているオペアンプステージによって処理されます。これらのステージは、実際には、約2.5Hzでカットオフするように決定された2つの同一のアクティブローパスフィルタ回路です。これは、達成可能な最大値を意味します心拍数測定約150bpmに制限されます。

提案された心拍数センサーおよびプロセッサー設計では、ICMCP602をIC1aおよびIC1bの形式で処理するために使用します。 ICはマイクロチップで製造されたデュアルオペアンプです。

回路動作

これは単一電源で動作するように設計されているため、単一の9Vセルで動作することになっている前述の回路に非常に適しています。

これは、オペアンプの出力が、IRダイオードからの検出された心拍数信号に対応する完全な正から負の電圧振幅を生成できることも意味します。

周囲条件は多くの漂遊信号で汚染されている可能性があるため、オペアンプはそのようなすべての偽の電気的外乱に対して免疫する必要があります。したがって、示されている1uFコンデンサの形のブロッキングコンデンサが各オペアンプの入力に配置されます。

最初のオペアンプは101のゲインを生成するように設定され、2番目のオペアンプも最初のIC1a構成と同じ101ゲインに設定されています。

ただし、これは、出力での回路の合計ゲインまたは最終ゲインが印象的な101 x 101 = 10201でレンダリングされることを意味します。このような高ゲインにより、IRから配信される非常に弱くて不明瞭な入力心拍数パルスの完全な検出と処理が保証されます。ダイオード。

“に使用される02センサーとは何ですか ”

2番目のIC1bオペアンプの出力の両端にLEDが取り付けられており、IRダイオードステージから受信した心拍数パルスに応答して点滅します。

ここで紹介するアプリケーションは、参照設計のみを目的としており、人命救助や医療監視の使用を目的としたものではありません。

回路図

心拍数センサー回路の設定方法

提案された心拍数センサーのセットアップ、プロセッサーは実際には非常に簡単です。

酸素化された血液と脱酸素化された血液の違いはほとんど区別できず、プロセッサが血流内の微妙な違いを判断し、さらに変換できるようにするために、あらゆる点で非常に高い精度が必要であることを私たち全員が理解するでしょう出力でのスイング電圧の変化。

IR Txダイオードからの完全に最適化されたIRビームを確保するには、酸素化された血液が光線の通過に対して比較的高い抵抗を提供するが、比較的少ない量の抵抗を可能にするように、それを流れる電流を適切に計算された比率に制限する必要があります。血液の脱酸素状態の間の光線のために。これにより、オペアンプは鼓動している心臓の脈拍を簡単に区別できます。

これは、与えられた470オームのプリセットを調整することによって簡単に行われます。

人差し指の先をD1 / D2ペアの上に置き、電源をオンにして、出力のLEDが明確な点滅効果を発揮し始めるまでプリセットを調整し続けます。

これが達成されたら、プリセットをシールします。

密閉されたフォトダイオード上での人差し指の配置配置

これは、人差し指の先端がダイオードの放射先端を完全に覆うのにちょうど良いようになる、計算された距離でPCB上にダイオードをはんだ付けすることによって行うことができます。

次の図に示すように、最適な応答を得るには、ダイオードを適切なサイズの不透明なプラスチックパイプで囲む必要があります。

次のセクションでは、高齢者の心拍数を追跡するために特別に設計された簡単な心拍数モニターとアラーム回路について学習します。

ここでは、患者（高齢者）の臨界心拍数を監視するために使用できる簡単な回路について説明します。この回路には、状況を示すためのアラームも含まれています。アイデアはRajKumarMukherji氏からリクエストされました

技術仕様

あなたが元気だといいなと思っています。

ここに書く目的は、プロジェクトのアイデアをあなたと共有することです-一般的に入手可能な低コストのコンポーネントを使用して作成でき、誰の脈拍数があればいつでも可聴アラームを生成する「心拍数モニターアラーム」を設計することです異常が見つかりました。次の条件を満たす必要があります。

a。コンパクトで軽量、したがってポータブル

b。最小電力を消費するため、単三電池2本または9ボルトパックから1〜2か月間24時間365日稼働する必要があります

c。パフォーマンスはかなり正確である必要があります

ネット上にはそのような回路がたくさんあることは知っていますが、その性能と信頼性には疑問があります。このユニットは、特に高齢者（心臓病の有無にかかわらず）、寝たきりの患者などに非常に役立ちます。心臓が設定された平均しきい値よりも高い/低い速度で鼓動すると、アラームは患者の周りの人々に警告するのに十分な大きさで鳴ります。

私の提案があなたに明確であることを願っています。ただし、ご不明な点がございましたら、メールでお問い合わせください。

ありがとうございました、

敬具、
ラージクマールムケルジ

デザイン

前回の投稿では、提案されたクリティカル心拍数アラーム回路で適切に使用できるプロセッサを備えた心拍数センサー回路の作成方法を学びました。

ここで紹介するアプリケーションは、参照設計のみを目的としており、人命救助や医療監視の使用を目的としたものではありません。

“ツェナーダイオードの絶縁破壊電圧 ”

回路図

上の図を参照すると、いくつかの回路ステージを見ることができます。最初のステージは周波数逓倍器が統合された心拍数センサー/プロセッサーで、2番目のステージは積分器であるコンパレーターです。

上部信号プロセッサの設計が包括的に説明されています 前の段落で 、プロセッサに統合されている追加の電圧マルチプライヤは、IC 4060を使用して、比較的遅い心拍数を比例して変化する高周波レートに乗算します。

IC 4060のピン7からの上記の比例的に変化する高周波心拍数は、デジタル的に変化する周波数を比例的に変化する指数アナログ信号に変換することを仕事とする積分器の入力に供給されます。

最後に、このアナログ電圧がIc741コンパレータの非反転入力に印加されます。コンパレータは、心拍数が安全領域の近くにあるときに、ピン3の電圧レベルがピン2の基準電圧のすぐ下にとどまるように、付属の10kプリセットを介して設定されます。

“簡単なソーラークッカーの作り方 ”

ただし、心拍数が臨界領域を超えて増加する傾向がある場合は、ピン2の基準レベルと交差するピン3で比例して高い電圧レベルが発生し、オペアンプの出力が高くなり、アラームが鳴ります。

上記のセットアップは、双方向のモニタリングを実現するために、より高い臨界心拍数に関するモニターとアラームのみを設定します。つまり、より高い臨界心拍数とより低い臨界心拍数の両方のアラームを取得します... IC555とIC741を含む2番目の回路は次のようになります。完全に排除され、標準のIC LM567回路セットに置き換えられて、安全なパルスレートで出力を低く保ち、臨界レートの上昇または下降でハイになります。

信号調整回路は、カットオフ周波数が約2.5Hzの2つの同一のアクティブローパスフィルターで構成されています。

これは、測定可能な最大心拍数が約150bpmであることを意味します。この回路で使用されているオペアンプICは、Microchip社のデュアルOpAmpチップであるMCP602です。

単一の電源で動作し、レールツーレールの出力スイングを提供します。フィルタリングは、信号に存在する高周波ノイズをブロックするために必要です。