Echtzeit-Herzfrequenz-Monitoring mit Arduino & Infrarot-Sensoren

Komponenten und Materialien

Komponente	Anzahl
Arduino UNO	1
Widerstand 1 kΩ	2
Kondensator 100 µF	2
Widerstand 100 Ω	1
Infrarot-Emitter & Fototransistor (PPG-Sensor)	1
Jumper-Kabel (Sortiment)	1
Buchsenleiste 8-polig (0,1")	2
Stiftleiste 36-polig (0,1")	2
LM386 Audioverstärker	1

Benötigte Werkzeuge und Maschinen

• Lötkolben (Standard)

Apps und Online-Dienste

• Arduino IDE
• Arduino Web Editor
• NI LabVIEW Community Edition

Projektbeschreibung

Einführung

In diesem Projekt wird ein einfaches Herzfrequenz-Messsystem mit einer Infrarot-LED und einem Fototransistor realisiert. Der Sensor arbeitet nach dem PPG-Verfahren (Photoplethysmographie) und detektiert den Herzschlag am Finger. Die Ausgabe erfolgt in BPM (Schläge pro Minute).

Die Visualisierung und Auswertung des Herzsignals erfolgt in LabVIEW unter Verwendung von Fuzzy-Logik. Das Programm zeigt den Herzschlag als Graphen und gibt den Wert sekündlich aus.

Schaltplan

Da es sich um ein älteres Projekt handelt, wurde der Schaltplan in Eagle (nicht Fritzing) erstellt. Das Prinzip ist dasselbe, nur etwas komplexer.

1. Sensor: Infrarot-LED und Fototransistor benötigen einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung.
2. Verstärker: Der LM386 dient als Audioverstärker mit einstellbarer Verstärkung (bis ca. 200-fach).
3. Signalaufbereitung: Ein Tiefpassfilter (Cut-off ca. 150 Hz) entfernt den DC-Anteil vor dem ADC.
4. Anschluss: Jumper-Leiste für Versorgung und Signal zum Arduino.

Software

Verwendet werden Arduino IDE und LabVIEW. Der Arduino-Code ist unten verlinkt. Für LabVIEW wird die LINX-Bibliothek benötigt (ähnlich Firmata), um die Arduino-Daten in LabVIEW zu empfangen. Ein Tutorial zu LINX finden Sie hier.

Fazit

Dies war mein zweites Projekt – leider ohne Video. Ich hoffe, beim nächsten Mal ein komplettes Projekt mit Video und Messergebnissen vorstellen zu können.

Benötigte Arduino-Bibliotheken:

• Heart Rate Sketch (GitHub)
• FreqMeasureMulti Library

Vielen Dank fürs Lesen!

Code

Heart Rate Sketch

Enthält alle benötigten Dateien: GitHub Repository

FreqMeasure Library

GitHub Repository

Schaltpläne

Schaltplan des Herzfrequenz-Sensors mit Infrarot-LED und Fototransistor: