基于光電對射管的健身器心率測量系統設計

引 言
心率在健身器系統中是一個(gè)重要的反饋信號，它反映了人們在鍛煉時(shí)的身體狀況，對人的生命系統起著(zhù)重要的監護作用。心率測量的準確與否，直接影響著(zhù)人們在鍛煉時(shí)的心理狀態(tài)，因而心率測量是健身器系統中重要的組成部分。本文應用光電對射管研制了基于血液濃度變化的心率測量系統，應用簡(jiǎn)單的濾波和放大電路，使健身器的心率測量準確可靠。
1光電對射管的特點(diǎn)及其應用
光電對射管是一種光電轉換的器件。它可以將外界光的信號轉換成電壓信號，以便于系統識別。因此光電對射管在測速、測距、信號轉換等各種場(chǎng)合得到廣泛應用。光電對射管由發(fā)光管和接收管兩部分構成。在應用中可以給發(fā)光管加上適當的恒定電流，使其發(fā)出均勻穩定的光。接收管串入合適的電路，系統可以從接收管上獲取電壓信號。當發(fā)光管和接收管之間的透光狀況發(fā)生變化時(shí)將引起通過(guò)接收管的電流的變化。
本文將光電對射管做成夾子形狀，夾在耳垂、手指等皮膚表面，隨著(zhù)心臟的跳動(dòng)，血管內的血液濃度發(fā)生周期性的變化。血液濃度的變化引起接收管上接收的光強變化，從而系統就可以采集到周期變化的脈動(dòng)信號。采用合適的電路將信號放大、濾波、整形后輸出標準方波信號送到單片機中。
2信號分析和信號調理電路
2.1 信號分析
光電對射管接收管接收到的信號非常微弱，采集到的心率信號變化量只有50mV，并且帶有一定的電壓偏置量，同時(shí)存在大量的電壓噪聲。通過(guò)示波器采集從圖2所示的電路圖中的a點(diǎn)采集到的信號波形如圖1所示。