Why I Write This Artical？

現在基本上到處都有心率檢測的影子，然而淘寶上找個相應的心率檢測的模塊卻是又少又貴！

本人不服，遂打算自己做一個心率檢測模塊！

一、心率小常識：（18px）

心率是一項重要的人體機能指標，健康成年人大約每分鐘心跳72下（72 beats per minute （bpm））。通常情況下運動員的心率比缺少運動的程序員的心率低。小孩心率會高一些，大約120bpm。大一點的小孩心率大約在90bpm。當一個人運動時，心率會逐漸升高，當停下后又會慢慢恢復。如果心率比正常的低，表明心率過緩；比正常高，表明心動過速~（當了回醫生哈）

二、測心率土方法：

一般情況下最省錢的測心率的方法是——把脈法（將手指放到手腕上的動脈處，在30s的時間內統計動脈搏動，然后乘以2）。這種將大姆手指放到動脈上的方法在心率高的情況下容易出錯。我記得大二的時候上體育課，老師讓用土方法自己測量自己的心率，我當時報出30多bpm老師震驚了~然后讓我再測一邊，還是30多，最后幫我找個班里最beautiful的妹子幫我測的。..更復雜的方法是用電子技術，進行數字化統計。

tu1 測心率的土方法

三、測心率的電子方法：

3.1、手環測心率的原理：（16px）

當然，雖然淘寶上賣的心率檢測模塊種類比較少，但是全世界制作心率檢測模塊、人體健康模塊、手環核心模塊等等的廠家非常多！前兩天還聯系一家臺灣的制作一個4mmx2mmx1mm的小芯片，集成了加速度、心率和血氧3個傳感器，不過他們不喜歡我這種只要幾片、幾十片的用戶，最后他們客服打電話建議我找他們代理去拿。

電子技術測心率用的比較多的是LED偵測法，如下圖主要是根據LED反射光的強度來反應心跳的~

tu2 手環測心率的原理

3.2、夾式測心率的原理：

3.2.1、夾式測心率概括性說明：

像figure2中夾子型的測心率設備，其原理是如下figure1：夾子下面的TX是個LED燈，用來照射拇指；上面有個感光設備RX用來采集手指中的光亮度變化。因為心臟跳動會導致血液濃度變化，從而影響從TX發射的光。接著用濾波電路將RX的數據的部分雜質濾除，并轉換到微處理AD可處理的合適電壓范圍，最后通過計算將結果顯示到LCD上。

tu3 夾式測心率的原理

3.2.2、夾式測心率分析原理圖：

如下圖，夾式測心率設備的原理圖比較簡單：包含夾子模塊、2個運放模塊、1個低通濾波器（濾掉毛刺）、MCU和顯示器模塊。第一個放大器使增益剛剛超過100，第二個運放的增益大約560，最后將兩極運放結果輸入到單片機進行處理。

tu4 夾子式測心率電路原理圖

3.2.3、夾式測心率軟件偽代碼：

軟件部分是以10s為一個周期，然后將10s的計算心率的結果乘以6得到一次心率值。最終采用3次測量區平均的方法得出最終單次心率值。

tu5 夾子式測心率軟件偽代碼

3.3、反射式測心率的原理：

3.3.1、透射式與反射式心率檢測方法的聯系：

上面夾子式心率檢測方法也可以理解為透射式心率檢測方法，但是像手環、手表等智能設備采用透射式就不方便了，此時可以采用反射式心率檢測方法。其實，反射式和透射式在運放、低通濾波、嵌入式程序、以及LCD顯示部分基本一樣。不同之處在于透射式采用夾子，夾子下端有光源，上端是感光原件，通過采集透射光的變化判斷心率變化；而反射式則光源和感光原件在同一側（中間用隔光板隔開），手指按到采集設備上，發光源的光會經過手指反射到感光設備。

tu6 反射式心率檢測方法原理

3.3.2、另一種心率檢測原理圖介紹（和夾子式的大同小異）：

該信號調理電路包括2個獨立的低通濾波器，他們的截止頻率大約為2.5Hz，也就說最高能測量的心率為150bpm。該運放芯片采用雙運放芯片MCP602（淘寶上1元/個），它由單電源供電，提供軌到軌輸出擺幅（rail-to-rail output swing，如果參數為：50mV，表示輸出電壓范圍為Vee+50mV到Vcc-50mV）。這個濾波是非常必要的，它能夠濾掉任何高頻噪聲。每個運放的增益為101，總共運放為10000。同時，每個運放前有一個1uF的電容，來濾掉直流分量。

四、一些反射式光學傳感器：

如果在淘寶上直接搜心率模塊，出來的種類很少。經過這篇文章，想必你已經知道此類心率檢測模塊只不過是一個反射是或透射式光學傳感器加上一些運放而已。我也是這么過來的，遂寫篇文章分享給大家。同時我也把找到的幾個容易買到的反射式光學傳感器分享給大家：TCRT 1000、LTH1550、SFH7050。希望通過本篇文章小白能夠了解手環、手表上心率檢測的基本原理；工程師能夠少走彎路，參考借鑒。