Optischer Sensor
Puls im Griff
Miniaturisierte Instrumente wie Fitnessarmbänder oder Smartwatches benötigen ausgefeilte Sensoren, um die Vitaldaten ihres Trägers überwachen zu können.
Bei »SFH 7051« von Osram Opto Semiconductors handelt es sich um einen optischen Sensor speziell für die Überwachung der Herzfrequenz. Eingesetzt wird das Bauteil in Fitnessarmbändern, Smartwatches und anderen Wearables.
Der Baustein besteht aus einer großflächigen Photodiode und drei grünen LEDs mit 530 nm Wellenlänge. Er dient der Ermittlung der Herzfrequenz anhand einer optischen Messung des Blutvolumens. Dabei strahlt man an der Hautoberfläche Licht ein, das von Blut und dem umliegendem Gewebe unterschiedlich absorbiert und auf den Detektor reflektiert wird. Mit seinem grünen Emissionsspektrum eignet sich der SFH 7051 besonders für die Pulsmessung am Handgelenk.
Die grünen Emitterchips sind in der aktuellen Chiptechnologie UX:3 gefertigt. Der Sensor setzt drei dieser Chips ein, so dass sie im optimalen Arbeitspunkt bei 20 mA betrieben werden können. Bei diesem Betriebsstrom zeigen die Sender eine besonders gute Effizienz. Insgesamt erzeugt der SFH 7051 bei 20 mA und 3,2 V eine optische Leistung von 3 x 3,4 mW. Die Photodiode ist mit 1,7 mm2 Fläche klein genug, um einen kompakten Sensor zu realisieren, aber genügend empfindlich für die benötigte Signalqualität - bei 530 nm beträgt die spektrale Empfindlichkeit 0,26 A/W. Ihre Kapazität von 11 pF sorgt für kurze Schaltzeiten und ermöglicht eine hohe Messfrequenz.
Die Abmessungen liegen bei 4,7 mm x 2,5 mm x 0,9 mm.
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