Tętno jest jednym z najistotniejszych parametrów życiowych, związanych wprost z poprawnością działania ludzkiego układu krwionośnego. W niniejszym projekcie opisano sposób pomiaru pulsu z wykorzystaniem opuszka palca ludzkiego. Urządzenie oparte zostało o mikroprocesor PIC. Działanie jest następujące – w momencie skurczu serca krew przepływa przez ciało, co sprawia, że jej objętość wewnątrz naczyń krwionośnych w opuszku palca rośnie. Takie fluktuacje mogą być wykryte za pomocą czujnika optycznego będącego w kontakcie z opuszkiem. Sygnał następnie może być wzmocniony i przekazany do mikroprocesora, gdzie może być przeliczony na częstotliwość tętna.
Zastosowany w urządzeniu czujnik składa się z diody IR i fotodiody, umieszczonych koło siebie; opuszek palca umieszczany jest nad czujnikiem, jak wskazuje rysunek. Dioda wysyła promieniowanie podczerwone w głąb palca, gdzie jego część ulega odbiciu od krwi wypełniającej naczynia krwionośne. Fotodioda mierzy intensywność odbitego świata. Parametr ten zależy od objętości krwi wewnątrz naczyń krwionośnych. Więc – wraz z każdym biciem serca zmieniać będzie się ilość światła odbitego, co jest rejestrowane przez fotodiodę. Wykorzystując wzmacniacz o dużym wzmocnieniu, te niewielkie zmiany w amplitudzie natężenia światła odbitego zostają przekształcone w sygnał, który może posłużyć do wyliczenia wartości tętna.
Sygnał z fotodiody podawany jest bezpośrednio do obwodu wzmacniającego, który także filtruje go i wzmacnia tylko zmiany powstałe na skutek zmian tętna. Na powyższym schemacie przedstawiono obwód wzmacniający wraz z czujnikiem, opartym o diodę IR, fotodiodę oraz dwa wzmacniacze operacyjne pracujące jako filtry dolnoprzepustowe. Częstotliwości graniczne obydwu filtrów zostały ustalone na 2,5 Hz, więc urządzenie może mierzyć tętno do 150 uderzeń na minutę (60 s * 2,5 Hz). Wzmocnienie każdego z filtrów wynosi ok. 100, co daje łączny stopień wzmocnienia 10 000 w dwu filtrach. Jest to wystarczające, aby przekształcić słaby sygnał odbierany przez fotodiodę na sygnał TTL. Każdy filtr został wyposażony na wejściu w kondensator 1 µF, który usuwa wszelkie składowe stałe z sygnału. Na wyjściu obwodu dołączona jest dioda LED, która bezpośrednio wizualizuje rytm serca. Katoda diody LED łączona jest z masą za pomocą klucza tranzystorowego opartego na tranzystorze BC547. Dla zaoszczędzenia prądu, dioda jest „aktywna” tylko w czasie pomiaru, a tranzystor sterowany jest mikroprocesorem. Pomiar trwa 15 sekund, a zmierzona w tym czasie liczba impulsów jest mnożona przez 4, aby uzyskać ilość uderzeń serca na minutę.
W urządzeniu pracuje procesor PIC16F628A, taktowany zegarem 4 MHz (za pomocą zewnętrznego oscylatora). Dwa przyciski służą do uruchamiania pomiaru i czyszczenia wyników. Opuszek palca powinien zostać przytknięty do czujnika przed naciśnięciem przycisku „Start”. Pomiaru można dokonywać, przykładając do czujnika wskazujący lub środkowy palec. Po uruchomieniu pomiaru, mikroprocesor steruje tranzystorem BC547, co aktywuje diodę IR i diodę wskazującą aktualny puls. Po 15 sekundach pomiar jest ukończony, a wynik prezentowany jest na 3 wyświetlaczach siedmiosegmentowych.
Na powyższym filmie można zobaczyć działanie urządzenia. Całość została zmontowana na płytce uniwersalnej. Oprogramowanie mikroprocesora zostało napisane w języku C i skompilowane przy użyciu kompilatora mikroC Pro for PIC firmy mikroelektronika. Kod źródłowy i pliki wsadowe dostępne są na stronie projektu.
