Circuit du moniteur de fréquence cardiaque :un guide bien détaillé

Le moniteur de fréquence cardiaque est un appareil dont vous avez probablement déjà entendu parler. Il y a de fortes chances que vous connaissiez un ou deux appareils ou personnes équipés de capteurs de fréquence cardiaque.

Ils sont si courants de nos jours que vous les trouverez probablement intégrés dans des montres connectées ou même dans des styles de bracelets qui les rendent facilement accessibles.

Donc, si vous êtes curieux de savoir comment cela fonctionne et que vous souhaitez en faire un projet, ne vous inquiétez pas. Vous êtes au bon endroit.

Ici, vous apprendrez le secret du circuit du moniteur de fréquence cardiaque et apprendrez à en créer un autre en quelques étapes simples.

Es-tu prêt? Commençons !

Le concept du capteur de rythme cardiaque

Avant d'entrer dans les détails techniques, voici quelques éléments à connaître.

Les capteurs de rythme cardiaque sont essentiels pour les personnes comme les patients et les athlètes, car ils aident ces personnes à connaître l'état de leur cœur.

Bien qu'il existe plusieurs façons de surveiller la fréquence cardiaque, le capteur de rythme cardiaque est le moyen le plus simple. De plus, il est portable et a différentes tailles et formes. En outre, il offre une plate-forme accessible pour vérifier votre rythme cardiaque instantanément.

Montre intelligente

Comme nous l'avons mentionné précédemment, vous pouvez les trouver dans les montres, les téléphones et autres gadgets intelligents. Par conséquent, il est utile de mesurer le temps nécessaire à votre cœur pour se dilater ou se contracter par minute.

Le concept du moniteur de fréquence cardiaque

Un moniteur de fréquence cardiaque principal comporte les éléments suivants :

• Capteur
• DEL IR 
• Photodiode présente dans le capteur
• Circuit de contrôle 

En revanche, le circuit est livré avec un circuit intégré Op-Amp et d'autres éléments qui connectent son signal d'origine à différents microcontrôleurs.

Donc, ci-dessous, nous avons un schéma de circuit de capteur de rythme cardiaque pour vous aider à mieux comprendre le concept.

Circuit du capteur de rythme cardiaque

Le circuit ci-dessus montre un capteur de rythme cardiaque au doigt qui détecte les impulsions. Ainsi, les battements de cœur modifient automatiquement la quantité de sang et l'intensité de la lumière de la LED IR. De plus, ce que la photodiode détectera sera également différent.

De plus, un condensateur alimente la sortie de la photodiode vers la "charge non inverseuse" du 1er amplificateur opérationnel. Ceci, à son tour, bloque les composantes CC du signal. L'ampli-op fonctionne également comme un amplificateur de scène "non inverseur" qui utilise un facteur d'amplification de fréquence de coupure de 1001.

De plus, le 2ème ampli-op reçoit la sortie du 1er ampli-op dans l'une de ses entrées. Il prend également la forme d'un comparateur. De plus, le travail du 2ème ampli-op déclenchera un transistor, qui transfère également le signal au microcontrôleur.

Le LM358 est l'amplificateur opérationnel de ce circuit de capteur de rythme cardiaque, et il est livré avec deux amplificateurs opérationnels dans une seule puce. De plus, le BC547 est le transistor et la LED connectée au transistor émettra une impulsion lorsqu'elle détectera un signal.

Conception de circuits

Ici, nous allons apprendre à fabriquer trois capteurs de rythme cardiaque qui incluent :

• Capteur de rythme cardiaque utilisant LM358
• Capteur de rythme cardiaque utilisant Arduino
• Comment interfacer le capteur de rythme cardiaque d'un Arduino

Circuit du moniteur de fréquence cardiaque : Capteur de rythme cardiaque utilisant LM358

Avec ce circuit, vous pourrez détecter les battements cardiaques via un circuit intégré LM358 couplé à un émetteur et récepteur infrarouge. De plus, la LED IR est l'émetteur IR, tandis qu'une photodiode est le détecteur du circuit. Découvrez l'illustration du circuit ci-dessous :

Capteur de rythme cardiaque avec illustration du circuit LM358

Voici également le brochage du brochage du LM358 :

Schéma de brochage LM358

Composants nécessaires :

• Amplificateur opérationnel IC LM358 (1)
• Condensateur électrolytique de 4,7 uF (1)
• Condensateur céramique 100 nF (1)
• Pile 9V (1)
• Paire de LED IR (1)
• DEL 5 mm (1)
• Résistances 220k (2)
• Résistance 10k (1)
• Résistance 680k (1)
• Résistance 6.8k (1)
• Résistance 47k (1)
• Capteur de rythme cardiaque (PC3) (1)

Étapes

• 1 :Connectez la base de votre CI LM358 au PC et le CI à la base.

• 2 :Prenez toutes vos LED et connectez-les au PCB
• 3 :Ensuite, connectez les deux condensateurs au PCB
• 4 :Aussi, prenez toutes vos résistances et connectez-les également
• 5 :Ajoutez votre clip de batterie au circuit et connectez la batterie pour vérifier si le circuit fonctionne

Remarque :n'oubliez pas de souder toutes vos connexions.

Comment ça marche

Ce circuit fonctionne de manière similaire au capteur de rythme cardiaque décrit précédemment. Ici, nous avons deux photodiodes IR qui détectent les impulsions du cœur.

Cependant, l'un d'eux agit comme un émetteur qui émet de la lumière à travers votre doigt, tandis que le récepteur mesure la quantité de lumière réfléchie par le doigt.

Aussi, l'intensité des rayons réfléchis mesurée par le récepteur dépend de deux choses. Premièrement, le taux de pompage du cœur et deuxièmement, la différence des niveaux de sang oxygéné dans le sang.

Circuit du moniteur de fréquence cardiaque :capteur de rythme cardiaque utilisant Arduino

Voyons maintenant comment créer un capteur de rythme cardiaque basé sur Arduino. Ce capteur comporte un clip pour les doigts et utilise trois broches pour connecter les données, GND et VCC.

Capteur de rythme cardiaque d'Arduino

Composants nécessaires

Pour ce circuit, vous aurez besoin de :

• Carte Arduino (1)
• Potentiomètre 10KΩ (1)
• Résistance 330Ω (1)
• Écran LCD 2 x 16 (1)
• Fils de connexion
• Bouton poussoir
• Mini planche à pain
• Puce du capteur de rythme cardiaque avec sonde au doigt (1)

Comment interfacer un capteur de rythme cardiaque d'Arduino

Il est facile d'interfacer un Arduino avec un capteur de rythme cardiaque. Cependant, si vous voulez voir les lectures de votre rythme cardiaque en battements par minute, la première chose à faire est de connecter une carte Arduino à votre écran LCD 16 × 2.

Connectez donc les quatre broches de données (D7, D5, D4 et D6) du module LCD à la broche un de l'Arduino. De plus, cliquez sur le potentiomètre 10kΩ sur la broche trois de l'écran LCD. Ensuite, fusionnez les broches trois et cinq de l'écran LCD (E et RS) avec celle d'Arduino.

Enfin, connectez la broche de sortie du capteur de rythme cardiaque à la broche 1 (broche de signal d'entrée analogique) de l'Arduino.

Code

Après avoir interfacé le capteur de rythme cardiaque avec un Arduino, la prochaine chose est d'écrire les lignes de code nécessaires pour faire fonctionner le système.

Voici un lien vers les lignes de code.

Comment ça marche ?

Eh bien, l'utilisation de ce circuit est également facile. Tout ce que vous avez à faire est de placer n'importe quel doigt sauf le pouce sur le clip du capteur et d'appuyer sur le bouton de l'interrupteur.

Maintenant, l'Arduino calculera la mesure de la fréquence cardiaque à partir des données qu'il reçoit du capteur et l'affichera en bpm.

Cependant, restez détendu pendant que le capteur collecte les données, afin de ne pas secouer les fils. Sinon, vous obtiendrez des lectures erronées.

Une fois que l'Arduino affiche la fréquence cardiaque, vous pouvez appuyer sur le bouton pour démarrer une autre lecture.

Circuit du moniteur de fréquence cardiaque :Applications

• Calculer la fréquence cardiaque d'un corps humain (personne, patient ou athlète)

Fréquence cardiaque du corps humain

• Utiliser comme alternative aux moniteurs de fréquence cardiaque coûteux

Vérifier l'application de fréquence cardiaque sur un téléphone portable

• Système de surveillance de la santé des patients

Système de surveillance de la santé des patients

Réflexions finales

Avant de terminer cet article, vous devez comprendre le principe de fonctionnement du capteur de rythme cardiaque et il fonctionne avec la direction du photopléthysmographe.

Ce principe stipule que vous pouvez utiliser l'intensité de la lumière traversant un organe pour mesurer le volume sanguin de cet organe.

En bref, vous constaterez que les LED IR sont de meilleures sources de lumière pour la plupart des capteurs de rythme cardiaque.

Par conséquent, vous pouvez utiliser un détecteur qui transforme les photons lumineux en courant ou un composant d'amplification de courant qui s'appuie sur la lumière pour fonctionner.

Capteur de rythme cardiaque avec pince à doigt

Source :Wikimedia Commons

Eh bien, nous n'avons pas atteint la fin de notre parcours d'apprentissage. Si vous avez besoin d'aide supplémentaire, n'hésitez pas à nous contacter. Nous serons ravis de vous aider.