MAX30100 Modul senzora pulsnog oksimetra i otkucaja srca

MAX30100 je senzorsko rješenje za mjerenje SpO2 i otkucaja srca. Kombinira dvije LED diode, fotodetektor, optimiziranu optiku i niskobučnu analogno obradu signala za otkrivanje pulsne oksimetrije i signala otkucaja srca.

Ovaj senzor možete koristiti s bilo kojim mikrokontrolerom kao što su Arduino, ESP8266 ili ESP32 i jednostavno mjeriti zdravstvene parametre pacijenta. Ovaj jeftini DIY senzor pulsnog oksimetra može se koristiti u više primjena ako ste početnik ili ljubitelj elektronike.

Senzor MAX30100 može mjeriti razinu kisika u krvi i otkucaje srca. Možemo koristiti bilo koji zaslon, poput 16x2 LCD zaslona, za prikaz vrijednosti SpO2 i BPM. Koncentracija kisika u krvi, nazvana SpO2, mjeri se u postocima, a otkucaji srca/pulsna frekvencija mjere se u BPM.

veličina: 30 * 20 mm

Više o ovom modulu

Posjeduje napredni oksimetar i senzor otkucaja srca, koji radi na temelju dvije integrirane LED diode, svjetlosno osjetljivog elementa i vrlo preciznog i naprednog analognog prednjeg dijela s niskim šumom, za čista i točna mjerenja.

Postavljanjem, primjerice, kažiprsta na gornji dio senzora možete preko I2C sučelja očitati i otkucaje srca i zasićenost krvi kisikom.

Funkcije poput Ambient Light Cancellation (ALC) i diskretnih vremenskih filtara osiguravaju da ambijentalno svjetlo ili 50/60Hz ne ometaju mjerenja.

Jedna od glavnih značajki ovog uređaja je niska potrošnja energije: moguće je uređaj postaviti u Standby način rada, u kojem ima vrlo malu potrošnju energije.

Ukratko, ovaj je modul idealno rješenje za različite primjene povezane s otkucajima srca i SpO2, kao i za razvoj novih algoritama za očitavanje krvnih parametara na temelju svojstava apsorpcije crvene i infracrvene svjetlosti ljudskog tijela, prvenstveno za arterijsku zasićenost krvi kisikom (SpO2) i otkucaje srca (HR).

Kako radi mjerenje SpO2 na temelju IR i crvene LED svjetlosti s ovim MAX30100 senzorom

Mjerenje zasićenosti hemoglobina kisikom (HbO2) mjerenjem apsorpcije crvene i IR svjetlosti pulsirajućih komponenti, uveo je 1935. Karl Matthes, njemački liječnik. U početku nije bilo dobrih fotodetektora pa se umjesto toga koristio IR pojas, zeleni pojas svjetlosnog spektra. Kako je tehnologija napredovala, razvijene su pouzdanije metode detekcije svjetlosti i zeleno svjetlo zamijenjeno je IR svjetlošću. Danas napredni algoritmi omogućuju razdvajanje signala pulsirajuće arterijske krvi i pokretne venske krvi, što omogućuje preciznija i pouzdanija mjerenja. Senzor na ovom modulu, MAX30100, moderan je, integrirani IC pulsnog oksimetra i senzora otkucaja srca.

Ovaj senzor ima dvije integrirane LED diode s CRVENOM i IR LED diodom, koje se koriste za emitiranje odgovarajućih valnih duljina. Valne duljine tih LED dioda su redom 660nm i 880nm. Reflektirano svjetlo detektira se crveno/IR fotodetektorskim elementom i uzorkuje delta-sigma 16-bitnim ADC-om niske buke. Analogni prednji dio senzora MAX30100 opremljen je sekcijom Ambient Light Cancellation (ALC), koja uklanja svjetlosno onečišćenje fotodetektorskog elementa. 16-bitni ADC filtrira se diskretnim vremenskim filtrom kako bi se spriječile 50/60Hz smetnje i brujanje. Izlazna frekvencija uzorkovanja može se prilagoditi od 50 Hz do 1 kHz. Tu je i temperaturni senzor, koji se može koristiti za kompenzaciju promjena u okolini i kalibraciju mjerenja.

Senzor MAX30100 ima FIFO međuspremnik, dubine 16 riječi. FIFO međuspremnik pohranjuje izmjerene vrijednosti i može generirati prekid kada je međuspremnik pun, omogućujući host MCU-u da obavlja druge zadatke dok senzor prikuplja podatke.

Integrirani LED driveri upravljaju se impulsima odabirive širine: impulsi mogu varirati od 200 µs do 1600 µs. Širina impulsa utječe na dostupnu ADC bitnu dubinu i frekvenciju uzorkovanja. Širina impulsa od 1600 µs omogućuje maksimalnu rezoluciju od 16 bitova s najvećom frekvencijom uzorkovanja od 1 ksps, dok širina impulsa od 200 µs dopušta samo 100 sps za rezoluciju od 16 bitova. Smanjenjem rezolucije na 13 bitova omogućuje se puna brzina uzorkovanja od 1 ksps. Kontrola širine LED impulsa, zajedno s programabilnom strujom LED-a, omogućuje optimizaciju točnosti mjerenja i potrošnje energije. Napajanje za LED diode dolazi izravno s 3,3V sabirnice mikroBUS™.

Za poboljšanje mjerenja, senzor MAX30100 koristi temperaturni senzor. To je prilično precizan temperaturni senzor koji mjeri temperaturu matrice s točnošću od ±1C u rasponu od -40C do +85C. Ovaj senzor može se očitati iz svog podatkovnog registra i po potrebi koristiti za kompenzaciju mjerenja senzora zbog promjena u temperaturi okoline. Međutim, postoje i drugi vanjski čimbenici koji mogu utjecati na točnost uređaja: osim temperature, mjerenja mogu negativno utjecati i pretjerano kretanje. Također, prevelik pritisak može suziti kapilarnu krvnu cirkulaciju i time smanjiti pouzdanost podataka. Ti problemi proizlaze iz prirode metode mjerenja i treba ih uzeti u obzir pri razvoju vlastite aplikacije.

Senzor MAX30100 napaja mali LDO, koji osigurava čistu i bezvalovitu 1,8 V za internu logiku i fotodetektorski element senzora. Ulazni napon također dolazi s 3,3V naponske sabirnice mikroBUS™.

Osim I2C linija senzorskog IC-a, koje su dovedene na odgovarajuće mikroBUS™ SCL i SDA linije, i linija prekida senzora također je dovedena na mikroBUS™ INT pin. Postavljanjem odgovarajućeg INT registra, prekid se može generirati i omogućiti za 5 različitih izvora: power ready, SpO2 ready, HR ready, temp ready, FIFO full. Prekid power ready je prema zadanim postavkama omogućen i ne može se onemogućiti u softveru, ali svi ostali prekidi mogu se onemogućiti ili omogućiti.