Часть 1 - Теория и схема
Алгоритм работы с платой сенсора очень прост. После подачи напряжения питания 3 – 5.5 В следует активировать сенсор. Для этого требуется подать высокий логический уровень на вход Enable. Далее необходимо подушечкой указательного пальца аккуратно коснуться поверхности ИК-датчика TCRT1000 (Рисунок 1). Если используется выносной ИК-датчик, то его можно закрепить на ладони (Рисунок 2). Слишком сильно давить пальцем на ИК-датчик не нужно. Через две секунды (время, необходимое для стабилизации аналоговой схемы) вы увидите мигание светодиода синхронно с биением сердца.
 |
|
| Рисунок 1. | Указательный палец касается поверхности ИК-датчика. Светодиод мигает синхронно с биением сердца. |
 |
|
| Рисунок 2. | Вариант использования выносного ИК-датчика. |
Выходной сигнал с платы сенсора можно подать на цифровой вход или на вход аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера для дальнейшей обработки и измерения пульса. Форму выходного сигнала напряжения с платы сенсора можно посмотреть на осциллографе. Для наблюдения входной фотоплетизмограммы и выходного сигнала с двух активных фильтров нижних частот автор использовал инструмент Analog Discovery компании Digilent (Рисунок 3), который представляет собой цифровой 2-канальный осциллограф и 16-канальный логический анализатор. Прибор рассчитан на подключение к ПК по USB интерфейсу.
 |
|
| Рисунок 3. | Подключение цифрового прибора Analog Discovery к плате сенсора. |
На Рисунках 4 и 5 изображены скриншоты окна программы осциллографа, в котором зафиксированы осциллограммы сигналов в двух точках схемы.
 |
|
| Рисунок 4. | «Сырая» фотоплетизмограмма с фототранзистора. |
 |
|
| Рисунок 5. | Выходные сигналы с активных фильтров нижних частот. Голубым цветом обозначен выходной сигнал со второго фильтра нижних частот. |
Для определения значения пульса необходимо сначала вычислить частоту выходного сигнала (осциллограмма, обозначенная голубым цветом на Рисунке 5) и затем умножить полученное значение на 60.
Для проверки точности и эффективности работы платы сенсора автор использовал отладочную плату ChipKIT UNO32, к которой подключалась базовая плата ввода/вывода IO Shield (Рисунок 7). Плата ввода/вывода снабжена небольшим матричным OLED дисплеем, на котором будет отображаться измеренное значение пульса. Сигнальные выводы платы ИК-сенсора VCC (питание), EN (активация ИК-датчика), VOUT (выходной сигнал), Gnd (Общий, "земля") подключаются к контактам платы ввода/вывода 3.3V, 5.0V, Pin 2 и Gnd, соответственно (Рисунок 6). Заметьте, при таком включении ИК-датчик постоянно находится в активном состоянии. Демонстрационная программа для платформы ChipKIT доступна для скачивания в разделе загрузок.
 |
|
| Рисунок 6. | Базовая плата ввода вывода IO Shield для платформы ChipKIT UNO32 и расположение контактов, которые используются для подключения платы Easy Pulse. |
Демонстрационное видео
Автор предлагает набор для самостоятельной сборки сенсора Easy Pulse, в состав которого входят все необходимые элементы и компактная (5 мм × 5 мм) двухсторонняя печатная плата (Рисунок 7).
 |
|
| Рисунок 7. | Набор для самостоятельной сборки сенсора Easy Pulse. |
Загрузки
Демонстрационная программа микроконтроллера (отладочная платформа ChipKIT) – скачать
