Sensor Detak Jantung: Cara Kerja dan Aplikasi Praktis

Apa Itu Detak Jantung?

Detak jantung adalah kontraksi ritmis kamar jantung, mendorong darah melalui tubuh. Jumlah kontraksi jantung per menit adalah detak jantung (BPM). Nadi yang dapat dirasakan—terjadi di arteri dekat kulit—adalah ekspresi eksternal dari tingkat tersebut.

Dua Cara Mengukur Detak Jantung

• Metode manual: Hitung nadi di pergelangan tangan (nadi radial) atau leher (nadi karotis). Tempatkan jari telunjuk dan jari tengah dengan ringan pada lokasi yang dipilih, hitung selama 30 detik, lalu kali dua untuk mendapatkan BPM. Tekan minimal dan geser jari Anda hingga nadi terasa.
• Metode berbasis sensor: Deteksi perubahan intensitas cahaya yang disebabkan oleh fluktuasi volume darah selama setiap detak.

Prinsip Sensor Detak Jantung

Sensor detak jantung menggunakan pletismografi inframerah (PPG). Mereka mengukur perubahan volume darah dalam jaringan, yang mengubah jumlah cahaya yang ditransmisikan atau dipantulkan. Karena darah menyerap cahaya, variasi cahaya yang dipantulkan atau ditransmisikan secara langsung terkorespondensi dengan detak jantung.

PPG dilakukan dengan dua cara utama:

Transmisi: Cahaya melewati wilayah vaskular (misalnya, telinga) dan diterima di sisi yang berseberangan.

Refleksi: Cahaya dipantulkan dari permukaan jaringan (misalnya, jari).

Cara Kerja Sensor Detak Jantung

Sensor typis terdiri dari LED dan detektor cahaya—baik fotodioda atau resistor bergantung cahaya. Saat LED menerangi jaringan, sebagian cahaya diserap oleh darah, dan sisanya dipantulkan atau ditransmisikan ke detektor. Output listrik detektor berisi komponen DC (serapan jaringan) dan komponen AC yang sinkron dengan setiap detak.

Untuk mengisolasi komponen AC, output detektor difilter melalui sirkuit high-pass/low-pass dua tahap, kemudian diubah menjadi rangkaian pulsa digital menggunakan komparator atau ADC. Frekuensi pulsa (f) diinputkan ke mikrokontroler, yang menghitung BPM menggunakan rumus:

BPM = 60 × f

Sensor Detak Jantung Praktis

Modul umum termasuk Sensor Detak Jantung (Produk No PC-3147), yang menggunakan LED inframerah dan LDR pada klip yang diletakkan di telinga atau jari.

Pilihan populer lainnya adalah TCRT1000, sensor optik 4-pin. Pin 1 menyuplai LED, Pin 2 dan 3 adalah ground, dan Pin 4 menyampaikan output. Saat diaktifkan, sensor dapat dipasang pada wearable pergelangan tangan dan mentransmisikan data melalui Bluetooth untuk pemantauan jarak jauh.

Membangun Sistem Sensor Detak Jantung Sederhana

Sistem dasar dapat dirangkaikan dengan LDR, IC komparator (LM358), dan mikrokontroler. Diagram di bawah ini mengilustrasikan sirkuit typis.

LDR bertindak sebagai detektor cahaya: seiring kenaikan intensitas cahaya, resistansinya turun; seiring penurunan intensitas, resistansinya naik. LM358 membandingkan tegangan LDR dengan ambang batas tetap yang ditetapkan oleh pembagi tegangan. Saat detak jaringan mengurangi cahaya pada LDR, resistansinya naik, mengangkat tegangan di atas ambang batas dan menghasilkan logika tinggi. Rangkaian pulsa yang dihasilkan diinputkan ke mikrokontroler, yang menghitung detak jantung dan menampilkannya pada layar yang dilampirkan.

Penjelasan Video tentang Diagram Sirkuit Sensor Detak Jantung