动态心率监测之2x2mm2迷你多功能接近传感器-其他传感器电路图

Silicon Labs的Si114x传感器采用了很小巧的2 mm x 2 mm透明 QFN 封装，集有多个二极管，多达 3 个的 LED 驱动器，以及模拟数字转换器、信号处理器数字 I²C 控制接口各一个。该低功耗系列传感器的待机电流小于 500 nA，可以确保较长的电池寿命，每秒一次的实时 UV 指数测量的电流平均耗值也低至 1.2 uA。该产品不仅能够控制一至三个 LED 系统，使得开发人员在超过 50 厘米范围也能进行临近探测；而且其多维系统也可以进行先进的 2D/3D 动作感应、心率、脉搏血氧饱和度测量或脸颊检测。此款功能强大的传感架构可在直射阳光环境工作，配备光线传感级别高达 128 kLux 的环境光传感器。另外，Si114x 系列由光学传感器软件工具提供支持。

 

图 Si114x传感器内部系统框图

Si114x 如何检测心率

Si114x利用LED发出的绿光和红外光，以及两种光传感器来检测心率。当其处于15摄氏度（59华氏度）以下的低温时，通过测量绿光的吸收状况来获取更为精准的数据。而高温环境下，比如用户正在健身房里挥汗如雨时，皮肤表面水分增加，由于更多绿光已经被吸收掉，要检测皮下反射的绿光就比较困难，这时Apple Watch就转换到红外光检测模式。

这种用于血流检测的光学技术，专业上称为“光电容积脉搏波描记法（photoplethysmography）”，简称PPG。绿光PPG和EKG（心电图）获取的数据更接近。

 

图 光电容积脉搏波描记法的应用

“光电容积脉搏波描记法（photoplethysmography）”的英文单词读起来难，但原理却很简单：血液是红色的，所以反射红光，吸收绿光。Si114x结合绿色LED光及感光光电二极管，可以检测出特定时间手腕处流通的血液量。

具体过程如：心脏跳动的一瞬，手腕处流通的血液量增加，会吸收更多绿光；而心跳间隙，吸收的绿光就少一些。Si114x上的LED光每秒闪动数百次，计算出每分钟的心跳次数，也就得出心率值了。

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