KY-039 Herzschlag Sensor Modul: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 1. April 2016, 14:33 Uhr

Bild

Technische Daten / Kurzbeschreibung

Wird ein Finger zwischen der Infrarot-Leuchtdiode und dem Foto-Transistor gehalten, so kann am Signalausgang der Puls detektiert werden.

Die Funktionsweise eines Fototransistors ist wie folgt erklärt: Dieser funktioniert in der Regel wie ein normaler Transistor - so wird ein höherer Strom durch ihn durchgelassen, je höher die Steuerspannung ist, die an ihn angelegt wird. Bei einem Fototransistor stellt jedoch das einfallende Licht die Steuerspannung dar - je höher das einfallende Licht, so höher der durchgelassene Strom. 

Schaltet man vor dem Transistor einen Widerstand in Reihe, so ergibt sich folgendes Verhalten, wenn man die Spannung über den Transistor misst: Scheint auf den Transistor viel Licht bzw. ist es außen hell, so kann man eine niedrige Spannung nahe 0V gemessen - ist der Transistor im Dunklen, so lässt dieser einen relativ kleinen Strom durch und man misst eine Spannung nahe +V.

Der bei diesem Sensormodul aufgebaute Messaufbau mit Infrarotdiode und Fototransistor ermöglicht uns nun den Puls zu messen, indem ein Finger zwischen Diode und Transistor gelegt wird. Erklärung: Genau so wie man es von der Taschenlampe kennt, kann die Haut an der Hand durchleuchtet werden. Trifft man beim Durchleuchten auf eine Blutader, so kann man ganz schwach das Pumpen des Blutes erkennen. Dieses Pumpen erkennt man, da das Blut an unterschiedlichen Stellen in der Ader eine andere Dichte besitzt und somit Helligkeitsunterschiede beim Blutfluss erkennbar sind. Genau diese Unterschiede in der Helligkeit kann man mit dem Sensormodul aufnehmen und somit den Puls erkennen. Deutlich wird dieses beim Betrachten des folgenden Oszilloskop-Bildes.

Dieses zeigt auf der Y-Achse die Veränderung der Spannung am Fototransistor - somit die Helligkeitsveränderungen hervorgerufen durch das fließende Blut. Die oben gekennzeichneten Spitzen ergeben somit das Schlagen vom Herz. Rechnet man nun die registrierten Schläge pro aufgenommener Zeit, so kommt man auf einen Puls von ca. 71 Schläge/Minute (bpm)

Wie man auf dem oberen Oszilloskop-Bild zudem sehen kann, ist das aufgenommene Signal relativ klein bzw. der Transistor sehr empfindlich, um das schwache Signal aufnehmen zu können.Um ein optimales Ergebnis zu erhalten, empfehlen wir das Modul zum messen so vorzubereiten, wie im folgenden Bild gezeigt:

Zudem sollte beim messen am besten der kleine Finger verwendet werden, sowie darauf geachtet werden, dass zwischen Diode und Transistor kein blockierender Knochen sondern eher größenteils die Haut aufgenommen wird.

Pin-Belegung

Codebeispiel Arduino

// Pulse Monitor Test Script
int sensorPin = 0;
double alpha = 0.75;
int period = 100;
double change = 0.0;
double minval = 0.0;
void setup ()
{
  Serial.begin (9600);
}
void loop ()
{
    static double oldValue = 0;
    static double oldChange = 0;

    int rawValue = analogRead (sensorPin);
    double value = alpha * oldValue + (1 - alpha) * rawValue;

    Serial.print (rawValue);
    Serial.print (",");
    Serial.println (value);
    oldValue = value;

    delay (period);
}