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Optosensorik: Pulsmessung mit Licht

Für Fitnessarmbänder, Smartwatches und -phones müssen Biosensoren besondere Anforderungen erfüllen, wobei Platz- und Stromsparsamkeit die bedeutendsten sind.

optische Sensoren Bildquelle: © Infin

Die optischen Sensoren eignen sich für smarte Geräte zur Überwachung von Umgebungshelligkeit, Herzfrequenz und Pulsoximetrie sowie zur Näherungsmeldung.

GoerTek und Infineon Technologies haben zwei hochauflösende und integrierte optische Sensoren entwickelt. Sie eignen sich für »smarte« Geräte zur Überwachung von Umgebungshelligkeit, Herzfrequenz und Pulsoximetrie sowie zur Näherungsmeldung. Typische Einsatzbereiche sind Anwendungen wie Kopfhörer, Fitnessarmbänder, Smartwatches und -phones.

Ermöglicht wird dies durch die Integration von drei LED-Ausgängen, Fotodetektor, geräuscharmem analogem Frontend, digitaler Schnittstelle und Zustandsmaschine auf einem Chip. Im optischen Sensor werden entweder eine Infrarot- oder eine grüne LED verbaut, alternativ kann dieser bis zu drei externe LEDs ansteuern.

Die Sensoren bieten eine vollständig integrierte Lösung zur optischen Pulsmessung, über die I2C-Schnittstelle sind bis zu 256 Messungen pro Sekunde programmierbar. Dies ermöglicht ein erheblich besseres Signal-Stör-Verhältnis als mit diskreten Alternativen. Die Überwachungsalgorithmen können damit auch Bewegungsartefakte ausfiltern sowie Herzfrequenz und Pulsoximetrie beim Sport genau messen. Die hohe Auflösung der Sensoren ermöglicht dabei äußerst präzise Messungen für eine Vielzahl von Hauttypen. Zusätzlich verkleinert die Empfindlichkeit den benötigten Fotodiodenbereich und senkt die LED-Energieaufnahme. Bei heller Haut liegt diese typischerweise bei 300 μA. Ein Ruhestrom von gerade einmal 0,3 μA sorgt für eine weitere Reduzierung des Energiebedarfs.

Das Gehäuse misst 3,94 mm × 2,36 mm × 1,35 mm; die Sensoren sollen im August 2016 in Serienfertigung gehen.