Arduino 红外心率传感器 DIY：低成本高精度，串口绘图器实时波形

项目背景

疫情期间医疗设备短缺，激发低成本医疗仪器自制需求。本项目利用红外发射/接收管与 Arduino UNO，成本不足 15 美元，即可实现指尖心率实时检测与波形绘制。

原理：透射式光电容积脉搏波（PPG）

核心物理现象：心脏泵血 → 指尖血管血液量周期性变化 → 组织对红外光的透射率随血容量变化而变化。红外发射管持续照射手指，接收管检测透射光强度，其波动即对应心跳波形。

环境光干扰消除：环境红外辐射叠加在信号上。软件启动时采样 5 次环境基线求平均，后续读取减去基线，得到纯脉搏信号：

int reading = 0;
for (int i=0; i<5; i++) reading += analogRead(A0);
int reading_final = reading / 5;  // 环境基线

void loop() {
  delay(100);
  int Heart_rate = analogRead(A0) - reading_final; // 净信号
  Serial.println(Heart_rate); // 串口绘图器显示波形
}

硬件连接

Arduino UNO × 1
红外发射管（或拆解 IR 近接传感器取发射端）× 1
红外接收管（或拆解同款传感器取接收端）× 1
USB 数据线供电

接线原理图：发射管串联限流电阻接 5V/GND；接收管接地与 A0 引脚（需上拉/分压电路，详见文中原理图）。发射管与接收管对置，手指置于中间。

替代方案（无专用元件时）

发射端：电视遥控器按住任意键不放
接收端：光敏电阻 + 查阅数据手册调整阈值滤除可见光

效果验证

Arduino IDE 串口绘图器实时显示标准心电波形：可见明显的收缩期峰与舒张期缺口。视频演示：Google Drive 链接

完整代码

// Heart_Rate_Sensor by YaSh
int reading = 0, reading_final, Heart_rate;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(A0, INPUT);
  pinMode(A1, INPUT);
}

void loop() {
  for (int i=0; i<5; i++) reading += analogRead(A0);
  reading_final = reading / 5;
  delay(100);
  Heart_rate = analogRead(A0) - reading_final;
  Serial.println(Heart_rate);
}

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