心率檢測是利用光電感測元件吸收光線能量的原理，紀錄光線于血管中受血液流動的變化而偵測出來的信號。

血流速伴隨心臟的搏動而產生變化，光電感測元件會隨著血液量血管的收縮和擴張的變化使得感測器產生明暗的變化量或是光的反射量，而目前業界有兩類感測器可用來呈現，

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

二極管

點評

鏡子呢？

這個也更形象

貼住的時候最強的信號

沒關系呀~做出來就行

PAH8011ET 是一款高性能、低功耗、基于 CMOS 的光學心率檢測器，具有集成數字信號處理功能，封裝有 3 個板上芯片 LED：兩個綠色 LED 和一個紅外 LED。

就是這樣

內部是很精妙的，就是模擬電路的縮小版

控制的燈光

算法層面是是個庫，不公開

還有固件層面

原理圖設計。基本上就是濾波和調壓

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

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

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

4. 建議將VDDM/VDDLED電源系統與無線系統分開，避免電源干擾。

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

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作為數據準備INT，以節省電力。10. 建議將INT2引腳連接到MCU HW INT上，以實現觸摸功能。

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

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

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

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

15. 當不使用PAH8011ES時，將芯片置于Power Down模式。

這兩類PPG光電感測器為了獲得該血流變化，必須利用LED照射進人體皮膚，然后用光電容積脈波(PPG)測量血流引起的反射光強度變化，PPG信號的周期性與心臟節奏相對應得出來的結果是否夠明顯，足以讓后端演算可以清楚的判斷正確的心率趨勢，而不是一些環境光或是生理訊號中的雜訊，所以會在IC表面鍍膜隔絕環境光或者在感測器輸出端多一道數位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)會比Photodiode來的清晰，更容易判讀出心律的變化量。

不論Photodiode Sensor或是CMOS sensor基本電路工作流程圖：

框圖

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

心率監測主要是測量平均心率，通常以每分鐘的心跳次數表示，當我們把光轉換成電信號時，是由于動脈對光的吸收有變化而其他組織對光的吸收基本不變，得到的信號就可以分為直流DC信號檢測組織、骨骼和肌肉反射的光訊號，以及動脈和靜脈血液的平均血容量，交流AC信號表示心動周期的收縮期和舒張期之間發生的血容量變化。提取其中的AC信號，就能反應出血液流動的特點。

審核編輯：湯梓紅