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Pulsoximeter- und Herzfrequenzsensormodul (MAX30102)

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Der MAX30102 ist ein fortschrittliches Sensormodul zur Überwachung der Herzfrequenz und des Sauerstoffgehalts im Blut (SpO2). Hergestellt von Maxim Integrated, kombiniert er Pulsoximetrie und Herzfrequenzüberwachung in einem kompakten Gehäuse und ist damit eine beliebte Wahl für tragbare Gesundheits- und Fitnessanwendungen.

Spezifikation

  • Chiptyp: MAX30102

  • LED-Spitzenwellenlänge: 660nm/880nm

  • Versorgungsspannung: 3,3V oder 5V

  • Erkennungssignaltyp: Optisches Reflexionssignal (PPG)

  • Ausgangsschnittstelle: I2C-Schnittstelle

  • PCB-Größe: 14 x 14mm

  • Betriebstemperatur: -40 ~ +85℃

Pinbelegung

  • VCC: Dies ist der positive Stromeingang von der Hauptsteuerung.

  • GND: Masseanschluss.

  • SCL: Serieller Taktpin für die I2C-Schnittstelle.

  • SDA: Serieller Datenpin für die I2C-Schnittstelle.

  • INT: Der Interrupt-Pin des IC.

Funktionsprinzip

Der MAX30102 ist ein Sensor, der einen Pulsoximeter und einen Herzfrequenzmesser kombiniert. Es handelt sich um einen optischen Sensor, der die Absorption des pulsierenden Bluts durch einen Photodetektor nach dem Aussenden von Licht mit zwei Wellenlängen von zwei LEDs – einer roten und einer infraroten – misst. Diese spezielle LED-Farbkombination ermöglicht das Ablesen der Daten mit der Fingerspitze.

Der MAX30102 funktioniert, indem beide Lichter auf den Finger oder das Ohrläppchen (oder im Wesentlichen überall dort, wo die Haut nicht zu dick ist, damit beide Lichter das Gewebe leicht durchdringen können) gerichtet werden und die Menge des reflektierten Lichts mit einem Photodetektor gemessen wird. Diese Methode der Pulserkennung durch Licht wird als Photoplethysmogramm bezeichnet.

Die Funktionsweise des MAX30102 lässt sich in zwei Teile unterteilen: Herzfrequenzmessung und Pulsoximetrie (Messung des Sauerstoffgehalts im Blut).

Herzfrequenzmessung

Das sauerstoffreiche Hämoglobin (HbO2) im arteriellen Blut hat die Eigenschaft, IR-Licht zu absorbieren. Je röter das Blut (je höher der Hämoglobingehalt), desto mehr IR-Licht wird absorbiert. Wenn das Blut bei jedem Herzschlag durch den Finger gepumpt wird, ändert sich die Menge des reflektierten Lichts, wodurch eine sich ändernde Wellenform am Ausgang des Photodetektors entsteht. Durch kontinuierliches Bestrahlen mit Licht und Ablesen der Photodetektorwerte erhält man schnell eine Herzfrequenz (HR)-Pulsanzeige.

Pulsoximetrie

Die Pulsoximetrie basiert auf dem Prinzip, dass die Menge des absorbierten roten und infraroten Lichts je nach Sauerstoffgehalt im Blut variiert.

Beispiel