分享一种便携式脉搏血氧仪的制作教程

病房里，医生和护士通过脉搏血氧仪实时监测病人动脉中的血氧含量，观察病人的呼吸功能及氧含量是否正常，以确保病人的血氧含量维持在一定安全范围内，这是医院里常见的画面之一。

脉搏血氧仪是一种监测人体动脉血液中氧气含量的医疗设备，其工作原理是利用不同波长的光穿过人体组织时的吸收特性。将脉搏血氧仪放在皮肤较薄的部位（通常是手指或耳朵），以无创方式测量病人动脉中的血氧饱和度。

脉搏血氧仪最初体积巨大，造价昂贵，只有医院能够配备。如今随着电子元器件的发展，脉搏血氧仪体积越来越小，价格也越发平民化，成为普通家庭日常护理的常见设备。

本期欧时课堂为工程师们带来的是便携式脉搏血氧仪的制作教程，在家就可以自己监测血氧含量，快来试试吧~

1、原理框图

2、传感器模块

脉搏血氧仪的传感器模块集成了环境光传感器、RGB颜色传感器、接近传感器，以及用于反射光体积的描记的光学生物传感器。

传感器模块由红外（IR）、红色LED以及传感器IC组成。通过LED1和LED2引脚外部控制LED，该IC包含修剪LED源与250mA最大电流驱动；传感器IC中有三个不同的模块，包含光传感器、接近/生物传感器和数字模块，以及一些外围电路。

光传感器/Light sensor

包括五个矩阵阵列排列的光电检测器，并带有专用的模块转换器（ADC），以实现更快、更准确的性能。

接近和生物传感器/Proximity and biosensor

利用位于光传感器阵列下方的单个光电二极管，使用LED1和我LED2引脚上的LED阴极/驱动器输出来测量从目标物体发出的红色和红外范围内的反射能量。

数字模块/Digital module

包含状态机、通信接口、数字滤波器、寄存器和保险丝，用于校准；依靠I2C通信协议将数据报告发送给MCU。

传感器模块的内部结构

光学生物传感器通过照射皮肤，测量通过皮肤的饱和血液与不饱和血液的光吸收率，从而监测人体心率、血氧饱和度、呼吸频率和心率变异性等健康参数。

3、MCU

脉搏血氧仪采用瑞萨电子的RA2A1微控制器，基于Arm Cortex-M23内核，具有256kB闪存和32kB SRAM，适合低功耗、低成本的应用。

RA2A1 MCU集成了带有16位SAR ADC、24位Sigma-Delta ADC、DAC和运算放大器的专用模拟前端，锂电子电池管理解决方案无缝集成到脉搏血氧仪设计中，延长电池寿命。

4、电源

脉搏血氧仪可与锂电子电池一起使用，并支持通过USB电源充电。充电电路包括开关、齐纳二极管、LC滤波器，通过整流降压转换器的开关电压，来提供直流电压以对电池充电，然后将来自USB充电器或电池的5V电压，转换为MCU和传感器模块供电所需的电压。

责任编辑：lq6