LED puls Sensor (PPG) för Arduino (2 / 5 steg)

Steg 2: Grundläggande krets

Jag tycker är står klart att kretsen som består av följande saker:

LED + driver krets

Fotodiod, att fånga och mäta det reflekterade ljuset

något att filtrera och förstärka de uppmätta signalerna

I detta fall är smart att kontrollera banan genom att variera LED ljusstyrka. Tänk du mäta på en mycket ljus hud, så LED inte behöver lysa lika starkt som möjligt, eftersom det skulle lägga DC signaler till vår önskade en. LED har därför att drivas av en nuvarande X. Nu man vill mäta på Person B med en mörkare hudfärg, LED måste vara ljusare, eftersom dess svårare att få tillräckligt djupt in i huden. LED har drivas av nuvarande B. Nuvarande måste kontrolleras på ett smart sätt.

LED driver + controller är därför det svåraste att få i denna instructable - grundläggande kunskaper i elektronik är att föredra från nu på.

Den eftersom den registeransvarige kretsen kommer ut en jämn spänning och lysdioden drivs med ström vi behöver en omvandlare:

den så kallade driven nuvarande spänningskälla, andra bilden. Här bör vara väl känd och visas i bild 2. I detta fall definieras strömmen genom lysdioden av OpAmps spänningen dividerat med 10 ohm motståndet.

Setpoint för min styrenhet är en utgång från min uppmätta signal. Signalen skall mätas med en fotodiod, som är från en elektrisk synvinkel en strömkälla. Spänningen kommer att konverteras till en spänning av en nuvarande driven spänningskälla- eller transimpedance förstärkare - som också bör vara väl känd. Utspänningen definieras av motståndet gånger imput strömmen.

Likströmssidan av denna signal är setpoint för registeransvarige, eftersom det är reflexionen av huden och därför hudfärg. Likströmssidan rensas från sin AC del av en kondensator och matas in i kretsen som controller.

Om det finns ett behov av att kontrollera något, finns det flera sätt att genomföra en controller.
De beror alltid på typ av krets och typ och hastighet av signalerna. I en krets som denna, där ingen avvikelse efter kontroll är tillåtet och kontrollera måste vara mycket snabb, en controller som består av P-, jag- och D-delar är vanligt. Man kan mycket grovt säga, att den D delen tjänar hastigheten för hårt förändringar, då P del serverar stora förändringar för stora avvikelser samt och I leder en del till en perfekt monteras på det önskade värdet. Klivasvaret en styrenhet som denna kommer att se ut som nedan.

Att bygga upp denna krets med diskret analog elektronik delar illustreras i 4. bild. Dess
Syftet är att styra mellan uppmätta värden och ställa in värden och således hålla de önskade signalerna alltid på samma nivå oberoende av de olika patienterna. Kontrollsekvens definieras för att vara en PID-styrkrets.

Den sista delen av elektronik är att förstärka signalen med en hög faktor som 100 och filtrera den. Filtrering är nödvändigt, eftersom särskilt med denna typ av mätning kan man ha flera ljud som gasa-urladda lampor som skickar ljud av 100Hz till fotodiod, detta görs genom en standard opamp krets av två motstånd och en kondensator. Sedan är källor allt med min arduino, krets verk med 5Vs Samlad leverans. Baslinjen är vid 2,5 volt och jag skapa denna med en enkel Z diod (2.3V) i en spänningsavdelare konfiguration. Detta är också en standard ciruit för att skapa en korrekt hänvisning (leta efter stabilisera spänningar med zenerdioder--> http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/1012151.htm, tyska).

Simulering av denna utvecklade krets visas i den sista bilden.

Pulsad "DC" signalera, som representerar abrupt varierande hud färger, har justeras av registeransvarige. Denna krets helt enkelt mäter de olika DC-ström som en DC-spänning och feeds den spänningen i rätt storlek (från förstärkning) till spänningen driven strömkälla. Den varierande Likström från fotodioden visas som aktuell I(I3) i det första diagrammet. Denna ström är översatt till en spänning signal av kretsarna (andra graf). Signalen puls syns något på varierande Likströmssidan. Produktionen av registeransvarige visas som V(n001). Efter att ha gett denna spänning på LED driver, strömmen genom LED ändringarna (I(D1)). Man kan se, att det finns ingen stor tid skillnad mellan ändringen av DC-ström och ändringen av LED ström, vilket är självklart riktigt bra för att kontrollera syftet

Eftersom strömmen och ljusstyrka beter sig nästan linjär på lysdioder, som den visas i bilaga A,
LED kommer att in - och minska dess ljusstyrka. Förra diagrammet visar utsignalen innan frikoppling från Likströmssidan. Man kan se, att registeransvarige fortfarande behöver lite tid att hantera DC variationer. Detta kan ses genom höga toppar minskande amplituden på baslinjen. Signalen puls syns tydligt.