心率檢測(cè)是利用光電感測(cè)元件吸收光線能量的原理，紀(jì)錄光線于血管中受血液流動(dòng)的變化而偵測(cè)出來的信號(hào)。

血流速伴隨心臟的搏動(dòng)而產(chǎn)生變化，光電感測(cè)元件會(huì)隨著血液量血管的收縮和擴(kuò)張的變化使得感測(cè)器產(chǎn)生明暗的變化量或是光的反射量，而目前業(yè)界有兩類感測(cè)器可用來呈現(xiàn)，

一、是光電二級(jí)體感測(cè)器(Photodiode Sensor 圖一所示)，二、是互補(bǔ)性氧化金屬半導(dǎo)體傳感器(CMOS Sensor圖二所示) ，皆可用來量測(cè)皮下組織血液變化

二極管

點(diǎn)評(píng)

鏡子呢？

這個(gè)也更形象

貼住的時(shí)候最強(qiáng)的信號(hào)

沒關(guān)系呀~做出來就行

PAH8011ET 是一款高性能、低功耗、基于 CMOS 的光學(xué)心率檢測(cè)器，具有集成數(shù)字信號(hào)處理功能，封裝有 3 個(gè)板上芯片 LED：兩個(gè)綠色 LED 和一個(gè)紅外 LED。

就是這樣

內(nèi)部是很精妙的，就是模擬電路的縮小版

控制的燈光

算法層面是是個(gè)庫，不公開

還有固件層面

原理圖設(shè)計(jì)。基本上就是濾波和調(diào)壓

1. VDDM & VDDIO & VDDLED：3.3V， VDD18V：1.8V （適用于 3.3V 系統(tǒng)）

2. VDDM和VDDLED：3.3V~3.6V，VDDIO：1.8V，VDD18V：1.8V（用于1.8V系統(tǒng)）

3. VDDM和VDDLED：3.3V~3.6V，VDD18V：1.8V，VDDIO：2.8V（用于2.8V系統(tǒng)）

4. 建議將VDDM/VDDLED電源系統(tǒng)與無線系統(tǒng)分開，避免電源干擾。

5. LDO(給VDDM/VDD18V/VDDLED/VDDIO供電)的最大負(fù)載電流需要大于250mA。各電源軌的最大電流請(qǐng)參見表5中的IDDM_MAX、IDDLED_MAX、IDDD_MAX、IDDA_MAX、IDDIO_MAX、IDDAY_MAX參數(shù)。

6. 12C_SDA和12C_SCL必須通過電阻拉高VDDIO。

7. VDDM、VDDD、VDDA、VDDAY必須有0.1μF的電容連接到GND，并緊靠8011。

8. AGND、DGND和LEDGND必須分開，并連接到PCB主GND上。

9. INT1引腳建議連接到MCU HW INT作為數(shù)據(jù)準(zhǔn)備INT，以節(jié)省電力。10. 建議將INT2引腳連接到MCU HW INT上，以實(shí)現(xiàn)觸摸功能。

11. 保證VDDM、VDDLED、VDD18V的功率噪聲在100mV以下。(0.1uF, 10μF電容)

12. 上電時(shí)，VDDIO的上電必須等于或先大于VDD18V。注意:當(dāng)VDDM前必須先上電VDDIO時(shí)，主機(jī)應(yīng)防止使用I2C接口(與芯片相連)切換提供VDDM電壓的LDO。

13. 1.8V IO系統(tǒng)斷電時(shí)，必須先斷電VDDM，然后再斷電VDD18V/VDDIO。

14. 2.8V/3.3V IO系統(tǒng)下電時(shí)，VDDIO和VDDM必須先下電，而VDD18V必須先下電。

15. 當(dāng)不使用PAH8011ES時(shí)，將芯片置于Power Down模式。

這兩類PPG光電感測(cè)器為了獲得該血流變化，必須利用LED照射進(jìn)人體皮膚，然后用光電容積脈波(PPG)測(cè)量血流引起的反射光強(qiáng)度變化，PPG信號(hào)的周期性與心臟節(jié)奏相對(duì)應(yīng)得出來的結(jié)果是否夠明顯，足以讓后端演算可以清楚的判斷正確的心率趨勢(shì)，而不是一些環(huán)境光或是生理訊號(hào)中的雜訊，所以會(huì)在IC表面鍍膜隔絕環(huán)境光或者在感測(cè)器輸出端多一道數(shù)位Filter，以目前看來Pixart PAH8011ET Heart Rate Detection Sensor兩道工法都有加入，所以CMOS的PI(Perfusion Index)會(huì)比Photodiode來的清晰，更容易判讀出心律的變化量。

不論P(yáng)hotodiode Sensor或是CMOS sensor基本電路工作流程圖：

框圖

光信號(hào)轉(zhuǎn)換電位信號(hào)PI = AC component of PPG signal/DC component of PPG signal。(Note: PI, Perfusion Index)

心率監(jiān)測(cè)主要是測(cè)量平均心率，通常以每分鐘的心跳次數(shù)表示，當(dāng)我們把光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)時(shí)，是由于動(dòng)脈對(duì)光的吸收有變化而其他組織對(duì)光的吸收基本不變，得到的信號(hào)就可以分為直流DC信號(hào)檢測(cè)組織、骨骼和肌肉反射的光訊號(hào)，以及動(dòng)脈和靜脈血液的平均血容量，交流AC信號(hào)表示心動(dòng)周期的收縮期和舒張期之間發(fā)生的血容量變化。提取其中的AC信號(hào)，就能反應(yīng)出血液流動(dòng)的特點(diǎn)。

審核編輯：湯梓紅