Нагрудный пульсометр: устройство, принцип действия и верный выбор. Плюсы и минусы. Какой же пульсометр выбрать

», в которой рассматривались схема и конструкция ИК датчика для определения частоты пульса по изменению объема крови в артерии пальца. Такой метод относится к фотоплетизмографии - методу непрерывной графической регистрации изменений объема крови, отражающих динамику кровенаполнения сосудов исследуемых органов, части тела человека или животного, основанного на измерении оптической плотности. Однако спецификации датчика в этой статье не было. Несмотря на это, схема датчика была проста для повторения, причем можно было использовать различные ИК светодиоды и фотодиоды, и для корректной работы потребовалось бы лишь подобрать номинал токоограничительного резистора и резистора обратной связи.

В этой статье речь пойдет о модернизированной версии сенсора, получившей название Easy Pulse. В проекте используется специальный ИК-датчик TCRT1000 , который упрощает схему и конструкцию, так как ИК-светодиод и фототранзистор расположены в одном компактном экранированном корпусе. Его конструкция позволит снизить помехи от внешней засветки и повысить эффективность датчика. Конструктивно датчик представляет собой компактную печатную плату, содержащую также схему преобразования и нормирования сигнала. На выходе датчика мы получаем цифровые импульсы, синхронизированные с пульсом (Рисунок 1). Датчик может подключаться к АЦП или к цифровому входу микроконтроллера для дальнейшей обработки и вычисления значения пульса (количество ударов сердца в минуту).

Теория

Проект основан на принципе фотоплетизмографии, который является неинвазивным методом измерения изменения объема крови в тканях с помощью источника света и фотодетектора. Поскольку изменение объема крови синхронно с биением сердца, этот метод может использоваться для расчета частоты сердечных сокращений. Существует два основных типа фотоплетизмографии: один основан на пропускании света, другой на отражении. В первом случае световой пучок пропускается сквозь часть тела человека (например, через палец или мочку уха), а фотодетектор определяет результирующую интенсивность света, поэтому источник излучения и приемник располагаются напротив друг друга. Во втором случае источник света и фотоприемник располагаются на одной стороне, и информацию о пульсе несет отраженный сигнал. Измерение пульса по такому методу может производиться на любой части человеческого тела. При любом методе измерений в интенсивности света, отраженного от объекта или прошедшего через часть тела, будут обнаружены флуктуации в соответствии с пульсирующим потоком крови, вызванных биением сердца.

На Рисунке 2 схематически изображен датчик для получения сигнала пульса от пальца человека. ИК-светодиод используется для освещения пальца субъекта. В зависимости от объема крови в пальце, поглощается больше или меньше света, следовательно, меняется интенсивность отраженного света. Графическое представление зависимости изменений сигнала во времени и есть сигнал фотоплетизмографии.

Фотоплетизмограмма имеет несколько составляющих, она регистрирует волны первого, второго и третьего порядка. Волны второго и третьего порядка относятся к медленным колебаниям (их можно назвать постоянной составляющей). Волны 1-го порядка относятся к быстрым колебаниям и соотносятся с пульсом (можно назвать переменной составляющей). Они отражают движение объема крови в измеряемой точке во время систолы и диастолы и могут использоваться в качестве источника информации о пульсе. Для извлечения данного сигнала потребуются эффективные схемы усиления и нормирования сигнала.

Принципиальная схема

Как было сказано выше, в качестве ИК сенсора используется TCRT1000 - экранированный оптический отражательный датчик компании , в состав которого входят ИК-светодиод и фототранзистор. На Рисунке 3 изображена схема включения внешних компонентов, необходимых для управления датчиком. Подача высокого уровня на вход Enable включает ИК-светодиод, т.е. активирует сенсор TCRT1000. Палец человека сверху датчика действует как отражатель, фототранзистор фиксирует отраженный свет.

На выходе датчика (V SENSOR ) мы получим периодический физиологический сигнал, связанный с изменением интенсивности отраженного ИК-излучения, обусловленным пульсирующим объемом крови в пальце. Сигнал, таким образом, синхронизирован с частотой сердцебиения. Следующая схема (Рисунок 4) представляет собой первый этап преобразования сигнала от ИК-датчика, на котором выполняется подавление достаточно больших медленных волн (постоянной составляющей) и повышение слабых быстрых волн (переменной составляющей), которые несут информацию о пульсе.

На схеме выше видно, что сигнал с ИК-сенсора сначала проходит через пассивный фильтр верхних частот (ФВЧ), чтобы избавиться от постоянной составляющей. Частота среза фильтра (f c ) равна 0.7 Гц. Далее сигнал проходит через активный фильтр нижних частот (ФНЧ), выполненный на операционном усилителе. Коэффициент усиления фильтра равен 101, частота среза - 2.34 Гц. Такое решение позволяет устранить нежелательный сигнал постоянной составляющей и высокочастотные шумы, в том числе, наводку сети переменного тока 50 Гц (60 Гц), и усилить нужный сигнал, несущий информацию о пульсе, в 101 раз.

Далее следует еще одна подобная схема фильтрации (ФВЧ, ФНЧ) и усиления сигнала (Рисунок 5). Таким образом, общий коэффициент усиления составляет 101 × 101 = 10201. В результате, две стадии фильтрации и усиления преобразуют входной сигнал фотоплетизмографии в ТТЛ импульсы, которые синхронны с сердцебиением. Частота этих импульсов (f) связана с частотой сердечных сокращений (BPM) формулой:

Beats per minute (BPM) = 60 × f

Потенциометр 5 кОм на выходе первой схемы фильтрации и усиления нужен для достижения общего коэффициента менее 10201. Светодиод на выходе второй схемы фильтрации и усиления будет мигать с частотой сердцебиения. Заключительный узел схемы представляет собой простой не инвертирующий буфер для понижения выходного сопротивления. Это важно, если для чтения сигнала используется АЦП микроконтроллера.

Все операционные усилители, используемые в схеме, находятся в одной четырехканальном микросхеме - . Усилители имеют низкое энергопотребление и сохраняют работоспособность при напряжении питания в диапазоне от 1.8 до 6.0 В.

ИК-сенсор можно установить на плату, а можно вынести на шлейфе (Рисунок 6). Это придает гибкость при использовании, так как в таком случае его можно закрепить между двумя пальцами или на ладони.

Диапазон напряжений питания платы сенсора, равный 3 - 5 В, позволяет использовать ее с семействами микроконтроллеров с напряжением питания 3.3 В или 5 В.

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться .

В свое время пытались строить подобные датчики на базе клипсы на просвет как мобильные. Пытались, потому как наступил диплом и стало не до того. Датчик на отражение в принципе для этого должен подойти достаточно с обратной стороны подложить отражатель ик излучения.
Все это хорошо для больного под наркозом (не движется). В такой схеме от мионаводок избавиться невозможно (проверено долгими клиническими испытаниями) - дернули пальчиком - получили крокозябру. Динамический диапазон сигнала фотоответа может превышать 60 дб (амплитуда может падать в 1000 и более раз даже у одного человека, в зависимости от его состояния в данный момент. Пример: измеряем амплитуду сигнала, глубоко вдыхаем и задерживаем дыхание. Гарантируется падение амплитуды в 10 - 100 раз.) Все эти схемки - радиолюбительство на школьном уровне. В нормальных детекторах лжи применяются те же принципы, но обработка сигнала иная.
Это же элементарно, Ватсон.Параметры нормального пульса известны. Возможные отклонения тоже не секрет и не новость. Создаем генератор имитирующий пульс и корректируем его показаниями датчика.А поскольку такой приборчик все равно ну ни как не обойдется без процессора, то генератор запросто можно организовать программно. В этом случае помехи уже не важны. Программа не анализирует весь шум а только вылавливает полезный сигнал. Ну к примеру выделяет среднее значение на тех или иных участках, отсекает мгновенно возникающие большие помехи как неверояные, а следовательно ошибочные, в общем отслеживает полезный сигнал, сравнивает наблюдаемую динамику с виртуальной и корректирует временные параметры виртуального пульса. Даже если в какие то мгновения датчик окажется не на пальце, то программа отбросит эти замеры как невероятные.
Неуверено, что схема выполненный на операционном усилителе (рис.4) активный фильтр нижних частот (ФНЧ).
Artak_Barsegyan Откуда такие сомнения? В цепи отрицательной обратной связи стоит ёмкость.
А почему только " пытались". У меня дома велотренажер и на нем есть такая клипса.

Пульс - это ритмичные колебания стенок кровеносных сосудов, происходящие во время сокращений сердца. Измерения пульса очень важны для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Важно следить за изменениями сердечного ритма, чтобы не допустить перегрузки организма, особенно во время занятий спортом. Один из понятных параметров пульса – частота пульса. Измеряется в количестве ударов в минуту.

Рассмотрим доступный датчик для измерения сердечного ритма – Pulse Sensor (рисунок 1).

Рисунок 1. Датчик пульса

Это аналоговый датчик, основанный на методе фотоплетизмографии - изменении оптической плотности объема крови в области, на которой проводится измерение (например, палец руки или мочка уха), вследствие изменения кровотока по сосудам в зависимости от фазы сердечного цикла. Датчик содержит источник светового излучения (светодиод зеленого цвета) и фотоприемник (рис. 2), напряжение на котором изменяется в зависимости от объема крови во время сердечных пульсаций. Это график (фотоплетизмограмма или ППГ-диаграмма) имеет форму, представленную на рис. 3.

Рисунок 2.

Рисунок 3. Фотоплетизмограмма

Датчик пульса усиливает аналоговый сигнал и нормализует относительно точки среднего значения напряжения питания датчика (V/2). Датчик пульса реагирует на относительные изменения интенсивности света. Если количество света, падающего на датчик остается постоянным, величина сигнала будет оставаться вблизи середины диапазона АЦП. Если регистрируется большая интенсивность изучения, то кривая сигнала идет вверх, если меньше интенсивность, то, наоборот, кривая идет вниз.

Рисунок 4. Регистрация удара пульса

Наш датчик пульса мы будем использовать для измерения частоты пульса, фиксируя промежуток между точками графика, когда сигнал имеет значение 50% от амплитуды волны во время начала импульса.

Технические характеристики датчика

Напряжение питания - 5 В;
Ток потребления - 4 мА;

Подключение к Arduino

Датчик имеет три вывода:

VCC - 5 В;
GND - земля;
S - аналоговый выход.

Для подключения датчика пульса к плате Арудино необходимо контакт S датчика подсоединить к аналоговому входу Arduino (рисунок 5).

Рисунок 5. Подключение датчика пульса к плате Arduino

Пример использования

Рассмотрим пример определения значения частоты импульса и визуализации данных сердечного цикла. Нам понадобятся следующие детали:

плата Arduino Uno
датчик пульса

Сначала подключим датчик пульса к плате Arduino согласно рис. 6. Загрузим на плату Arduino скетч из листинга 1. В данном скетче мы используем библиотеку iarduino_SensorPulse.

Листинг 1 //3d-diy.ru // подключение библиотеки #include // создание экземпляра объекта // подключение к контакту A0 iarduino_SensorPulse Pulse(A0); void setup() { // запуск последовательного порта Serial.begin(9600); // запуск датчика пульса Pulse.begin(); } void loop() { // если датчик подключен к пальцу if(Pulse.check(ISP_VALID)==ISP_CONNECTED){ // печать аналогового сигнала Serial.print(Pulse.check(ISP_ANALOG)); Serial.print(" "); // печать значения пульса Serial.print(Pulse.check(ISP_PULSE)); Serial.println(); } else Serial.println("error"); } Вывод данных в монитор последовательного порта Arduino (рис. 6).

Рисунок 6. Вывод данных аналогового значения и частоты пульса в монитор последовательного порта.

Для получения графика фотоплетизмограммы на экране компьютера будем использовать хорошо знакомую Ардуинщикам среду программирования Processing, похожую на Arduino IDE. Загрузим на плату Arduino скетч (PulseSensorAmped_Arduino_1dot1.zip), а на компьютере из Processing загрузим скетч (PulseSensorAmpd_Processing_1dot1.zip). Передаваемые с платы Arduino в последовательный порт данные, мы будем получать в Processing и строить график (рис. 7).

Рисунок 7. Визуализация данных в Processing.

Еще один вариант визуализации (для компьютеров Mac) – программа Pulse Sensor. Она также получает данные, приходящие в последовательный порт от Arduino (скачать скетч PulseSensorAmped_Arduino_1dot1.zip) и выводит график, уровень сигнала и значение пульса (рис. 8).

Рисунок 8. Визуализация данных с датчика пульса в программе Pulse Sensor.

Часто задаваемые вопросы FAQ

1. Не горит зеленый светодиод датчика пульса

Проверьте правильность подключения датчика пульса.

2. Выводимые значения с датчика пульса "скачут"

Для создания постоянного (неменяющегося) внешнего фона освещения оберните датчик с одной стороны черной лентой.

3. Явно неверные показания с датчика пульса

Прикладывать датчик пульса следует правильно – между центром подушечки и изгибом пальца.

Обменяете ли вы свой нагрудный пульсометр на оптический пульсометр для запястья?

Для этого теста мы использовали Garmin Fenix 3HR

Пульсометры для запястья становятся всё более и более распространенными и их можно наблюдать везде от современнейших элитных спортивных смартчасов до фитнесс трекеров, эта технология рекламируется повсюду.

Не удивительно, что эти пульсометры завоевали популярность среди велосипедистов, в отличие от неудобного промокшего от пота нагрудного ремня для измерения пульса. Но обеспечивает ли пульсометр на запястье необходимую точность измерений?

Конечно, изготовители этих изделий уверяют вас, что их продукция обладает необходимыми показателями, но проблема в том, что факторы, влияющие на точность в большинстве случаев сложно проконтролировать в реальных условиях.

Итак, мы провели исследование, смогут ли пульсометры для запястья с оптическим датчиком заменить старый добрый и достоверный нагрудный пульсометр. Для испытаний мы взяли и стандартный нагрудный пульсометр от . Испытания проводились в реальных условиях велосипедной езды, для проверки точности пульсометра на запястье.

Что такое оптический пульсометр?

Оптические датчики пульса не являются новинкой и применяются в велосипедной индустрии например – датчики LifeBEAM. Изначально разработанные для контроля жизненных показателей космонавтов и пилотов, датчики LifeBEAM размещались на лбу для считывания значений пульса.

LifeBEAM и датчики для запястья схожи по принципу действия с фотоплетизмографическими (PPG) датчиками для пальцев, применяемых в больницах.

Большинство устройств для запястья доступных в настоящий момент, используют низко интенсивное излучение зёленого цвета, при прохождении которого через кожу определяется частота пульса. Кости, мягкие ткани и кровь поглощают излучение в различной степени. Оптический датчик определяет частоту пульса по изменению отражения света от потока крови, проходящего через вены.

Нагрудный пульсометр имеет датчик другого типа, который измеряет электрические импульсы небольшой амплитуды, излучаемые сердечной мышцей при её сокращении. Показания с такого датчика не могут быть считаны до тех пор, пока вы не вспотеете (другой способ электроды датчика необходимо смочить водой или специальным гелем), это необходимо для создания проводящей среды между датчиком и вашей кожей.

Общим моментом для обеих систем является необходимость хорошего контакта с вашей кожей, а это значит, что правильное размещение устройств оказывает огромное влияние на точность считывания показаний.

Насколько точен оптический метод измерения пульса?

Несмотря на популярность, точность пульсометров для запястья остаётся предметом споров. Даже имеют место групповые судебные иски против компании FitBit, поводом для которых послужили недостоверные измерения пульса, такими устройствами как FibBit Charge HR, Blaze и Surge.

Журнал Американской Медицинской Ассоциации опубликовал данные тестирования, которые показали, что ни одно из устройств ( , Mio Alpha Fit, Bit Charge HR и Basis Peak) не способно обеспечить достоверную выдачу показаний во время умеренной физической нагрузки. И авторы заявляют: «В случае необходимости получения точных измерений пульса настоятельно рекомендуется пользоваться нагрудными пульсометрами с электродами».

Брендовые производители скромно умалчивают, насколько точны их датчики, тестовую информацию по этому вопросу мне удалось найти только от Mio. Однако этот тест проводился над самим датчиком, а не над фитнес трекером.

Довольно часто проблемы с пульсометром на запястье возникают, если во время тренировки датчик неплотно контактирует с кожей. Все тесты, которые мне довелось видеть, проводились в лабораторных условиях с привлечением спортсменов-бегунов на беговых дорожках.

Если не брать в расчет измеритель мощности, пульс является наиболее точной метрикой для измерения потраченных усилий. Попадание в определенную зону частоты сердечных сокращений является важной целью, если вы следуете предписанной тренировочной программе, результат тренировки может оказаться весьма отличающимся от ожидаемого при выходе за пределы этой зоны.

Точность пульсометра для запястья в сравнении с нагрудным пульсометром

Пульсометр для запястья оснащен оптическим датчиком, который считывает показания в режиме 24/7

Для тестирования на точность пульсометров Fenix 3 HR и Garmin Elevate я использовал стандартный нагрудный пульсометр Garmin, тестирование проводилось в реальных условиях – езда на велосипеде.

Стоит отметить, что это не научное исследование, я задался целью выполнить проверку на точность в реальных условиях, и контролировал все параметры настолько тщательно насколько это возможно. Обращаю внимание, я протестировал оптический датчик одного производителя и могу обсуждать только эти результаты. Каждое из устройств измеряет пульс своим способом и с различными интервалами.

Тестирование состояло из тренировки на велотренажере в помещении, и из реальных поездок на дорожном горном велосипедах. Перед каждой тренировкой я проверял правильность крепления пульсометров на запястье в соответствии с руководством пользователя.

Также стоит отметить, что для фиксации на запястье датчика пульсометра в соответствии с руководством пользователя, мне пришлось затянуть ремешок гораздо туже чем обычно – на две отметки на ремешке.

На приведенной ниже диаграмме красной линией представлены данные с Garmin Fenix 3 HR, а голубой линией данные с нагрудного пульсометра Garmin HR.

Результаты теста на турбо трейнере

Тест на турбо трейнере ближе к лабораторным условиям и вы можете видеть на диаграмме выше, что результаты с пульсометров обоих типов очень схожи, за исключением пары странных значений.

Результаты теста на дорожном велосипеде

Как только я взял пульсометр для запястья Fenix 3 HR (красная линия) на испытания в реальных условия начали проявляться сбои. На верхней диаграмме показана езда по довольно ухабистой дороге с грязевыми участками, на нижней диаграмме отображается определённо более ровный маршрут.

На нижней поездке есть период продолжительностью около 10 минут где информация с Fenix 3 HR полностью пропадает. Во время поездки перерывов не было, положение пульсометра и степень его прижатия к запястью не изменялись.

Как вы можете видеть, во время обоих поездок есть значительные промежутки времени, где показания между пульсометрами отличаются более чем на 40 ударов в минуту. Но при этом средняя частота сердечных сокращений во время поездки отличается всего лишь на один удар в минуту в обоих случаях.

Результаты теста на горном велосипеде

Наконец когда дело дошло до езды на горном велосипеде, профили выглядят как два совершенно разных профиля езды. Хотя показания в основном отличаются примерно на 10 ударов в минуту, создается впечатление, что это совершенно разные треки.

Вывод

На показания датчика пульсометра Garmin Fenix 3 HR похоже влияет большое количество факторов. Прежде всего, я следовал указаниям по размещению и закреплению пульсометра на запястье. При этом я одел его на запястье плотнее и выше чем делаю это обычно.

Если вы посмотрите на результаты, полученные на турбо трейнере, то увидите, что точность датчика пульсометра для запястья практически соответствует нагрудному пульсометру. Однако при езде, как на дорожном, так и горном велосипедах, тряска и толчки снижают точность показаний пульсометра для запястья. Возможно, это происходит из-за нарушения плотного прилегания датчика к коже.

Интересный момент – несмотря на разницу в показаниях, минимальное, максимальное и среднее значения за все время отличались всего на пару ударов в минуту.

Фактором, сыгравшим большую роль, особенно при езде на горном велосипеде, была потливость, пульсометр сползал вниз, особенно езде на спусках. Я пытался подтянуть ремешок на более высокий уровень, но уставшими от поездки руками это сделать сложно.

Я обратился к Garmin с результатами тестов, чтобы выяснить, как объяснить мои результаты тестов с их собственными тестами, на что был получен ответ:

«Мы очень рады, что вы нашли время для проведения сравнений и удивлены полученными результатами. Вся продукция Garmin тестируется в контролируемой и подходящей среде, позволяющей проверять параметры изделий, но мы принимаем результаты ваших исследований и сохраним их на будущее».

Итак, пульсометр для запястья показал все свои недостатки, стоит ли вам тратить не так просто заработанный деньги на новые технологии? Может быть. Если вы следуете строго предписанному плану тренировок, и вам необходимо находится в определенной зоне сердечного ритма для достижения цели, пользуйтесь вашим нагрудным пульсометром. Если же нет и вам не нужны сверхточные данные, то пульсометр для запястья может вполне подойти для определения общих направлений вашего тренинга.

Виджет от SocialMart Спасибо за лайки на сайте ! Будьте счастливым, спортивным и активным человеком всегда! Напишите, что Вы думаете по этому поводу, какими гаджетами пользуетесь и почему?

Хотите узнать больше? Прочтите:

Фитнес-трекеры отлично подходят для подсчета шагов,…
Тестирование пульсометра для ношения на запястье в…
Лучшие модели наручных пульсометров года: обзор и…

Для контроля частоты сердечных сокращений все кардиотренажеры оснащаются датчиками пульса. Штатно все беговые дорожки комплектуются проводными датчиками, которые имеют простое устройство, но высокую погрешность измерений.

Беспроводные датчики являются наиболее точными приборами измерения пульса, погрешность которых не превышает +/- 1 удар.

Пульс - это количество расширений артерии в момент выбросов крови сердцем за единицу времени. Нужно отметить, что пульс и частота сердечных сокращений (ЧСС) - это не одно и то же, хотя для физически здорового человека их значения действительно будут одинаковыми. Частота сердечных сокращений характеризуют работу нижних отделов сердца (желудочков) за единицу времени (минуту) и может значительно отличаться от частоты пульса. Такое явление можно наблюдать при нарушении ритма сердца (аритмии).

Нормы значений пульса

Каждый человек индивидуален и значения частоты сердечных сокращений могут значительно различаться для разных людей. Фактором, влияющим на ЧСС, является физическая подготовленность, степень тренированности сердца и организма в целом. Организм - это сложная система, в котором сердце решает задачу транспортировки кислорода всем тканям и органам.

Как правило, сердце тренированных спортсменов в состоянии покоя сокращается значительно реже сердца среднестатистического человека.

Нормой для здорового человека считается диапазон 60-90 ударов в минуту. При значениях пульса ниже 60 ударов в минуту наступает брадикардия, при учащенных значениях выше 90 ударов - тахикардия. Надо знать, что у новорожденного ребенка учащенное значение пульса до 140 ударов в минуту считается нормой, а пульс у женщины в сравнении с мужчиной выше на 5-10 ударов.

Значения пульса быстро растут при физических нагрузках, во время эмоциональных всплесков (гнев, страх, волнение), зависит от статистического положения тела (стоя, сидя), увеличивается после еды или после применения некоторых медикаментов.

Таблица 1 - Среднестатистические значения частоты сердечных сокращений для здорового человека.

Возраст	ЧСС в минуту
Новорожденный	135-140
6 месяцев	130-135
1 год	120-125
2 года	110-115
3 года	105-110
4 года	100-105
5 лет	93-100
7 лет	90-95
8 лет	80-85
9 лет	80-85
10 лет	78-85
11 лет	78-84
12 лет	75-82
13 лет	72-80
14 лет	72-78
15 лет	70-76
16 лет	68-72

Для чего необходимо контролировать пульс на беговой дорожке?

Чтобы тренировки были максимально эффективными, необходимо следить за частотой сердечных сокращений. Зона эффективности рассчитывается, исходя из значений максимальной частоты сердечных сокращений (МЧСС). Для мужчин МЧСС = 220 – возраст, для женщин это значение составляет МЧСС = 226 – возраст.

Условно целевые зоны можно разбить на четыре диапазона:

Зона общей оздоровительной нагрузки (щадящий режим): 50-60 % от МЧСС. Такая зона рекомендуется начинающим пользователям и людям, ведущим малоактивный образ жизни.
Зона умеренной нагрузки (общий режим): 60-70 % от МЧСС. Подходит для большинства тренировок, которые направлены на эффективное сжигание жира.
Зона повышенной нагрузки (продвинутый режим): 70-80 % от МЧСС. Рекомендуется для опытных людей с тренированным сердцем, целевая зона предназначена для укрепления сердечно-сосудистой системы.
Зона анаэробной нагрузки (кратковременный экстремальный режим): 80-90 % от МЧСС. Рекомендуется для спортсменов, работающих по индивидуальным программам в присутствии тренера.

Виды кардиодатчиков для беговых дорожек

Проводные датчики измерения пульса

Первые попытки электрически измерить пульс появились в начале 20 века. В 1902 году Виллем Эйнтховен с помощью струнного гальванометра получил первый электрический кардиосигнал. Вес его измерительного прибора составлял 270 кг, а вот принцип измерения дошел до наших времен. В основе измерений ЧСС лежит система отведений (треугольник Эйнтховена), который регистрирует момент электрического возбуждения желудочков.

Гальванометр, при помощи которого в 1902 году измеряли частоту сердечных сокращений

Современные беговые дорожки оснащаются проводными датчиками измерения пульса. Принцип работы таких датчиков прост: два электрода, расположенные на поручнях, измеряют разность потенциалов, а информацию по проводам передают в аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) консоли. Там информация обрабатывается и выдается на экран.

Недостатком такой системы является высокая погрешность измерений (20-30%), неудобство использования и скорость отображения реальных значений.

Часто получается так, что лишь через 30-40 секунд удерживания датчиков можно судить об истинных значениях ЧСС.

На поручнях консоли имеются проводные датчики измерения пульса

Беспроводные датчики измерения пульса

Беспроводные кардиодатчики имеют простое устройство и ряд преимуществ в сравнении с проводными устройствами:

Максимально точные измерения ЧСС. Погрешность беспроводных датчиков +/- 1 удар в минуту
Удобство использования. Кардиодатчик при помощи специального пояса закрепляется в районе сердца. При помощи двух электродов происходит регистрация разности потенциалов. Электроды рекомендуется смачивать водой для хорошего контакта. Далее по радиоканалу передается аналоговый либо цифровой сигнал, который поступает на приемник консоли и отображается на экране.
Возможность использования кардиозависимых программ.

Беспроводные кардиодатчики для измерения пульса имеют более точные измерения частоты сердечных сокращений. Погрешность беспроводных датчиков +/- 1 удар в минуту

Недостатки такого метода несущественны:

Необходимость использования в датчике батарейки. При каждодневных тренировках заряда хватит на 1 год.
Неудобство использования кардиопояса при длительных тренировках.

Наиболее популярные беспроводные датчики измерения пульса

Для измерения пульса применяются беспроводные датчики, работающие в диапазоне частот 5 кгЦ. Датчики бывают кодированные (применяются в фитнес-залах), и некодированные (предназначенные для домашней эксплуатации).

Ведущим лидером на рынке пульсометров является компания Polar . Наряду с ней в продаже можно встретить пульсометры торговых марок Sigma, Beurer, Oregon, Garmin, Suunto. Самые бюджетные модели имеют маленький набор функций и идут в цене от 500 рублей. В среднем ценовом диапазоне от 3000 рублей можно встретить качественные и удобные пульсометры. Дорогие модели, предназначенные для интенсивного и профессионального использования, нередко имеют кодированный сигнал, продаются в районе 20000 рублей.

Многие модели беговых дорожек имеют в комплекте беспроводной кардиопояс, преимущественно фирмы Polar, работающий на частоте 5,4 кГц.

Как узнать можно ли использовать беспроводной кардиодатчик на своем тренажере?

Перед покупкой беговой дорожки стоит уточнить наличие телеметрического приемника ЧСС в данной модели. Такую техническую информацию можно получить на официальном сайте продавца, либо в инструкции по эксплуатации тренажера.

Подключение кардиодатчика

Если кардиодатчик включается впервые, то необходимо установить батарейку питания, которая также поставляется в комплекте. Далее контактируемая с телом поверхность кардиодатчика смачивается водой и кардиопояс фиксируется на груди. После включения тренажера происходит автоматическое согласование устройств.

Нагрудный пульсометр - это классический вариант портативного монитора частоты сердечных сокращений. Он состоит из датчика, крепящегося на груди на эластичном ремне, и приемника, который чаще всего бывает выполнен в виде часов и располагается на запястье.

Рассмотрим плюсы и минусы таких пульсометров и разберемся, как выбрать среди множества моделей подходящий вариант для себя.

Эти устройства могут быть незаменимы :

для профессиональных спортсменов и спортсменов-любителей, которые хотят заниматься с максимальной отдачей;
для всех, кто хочет сбросить лишний вес;
для людей с сердечными заболеваниями.

Пульсометр с нагрудным датчиком на ремне обычно используются в циклических видах спорта, например, для бега, велосипедной езды, плавания и лыжных гонок.

В этом случае они выполняют две основные функции:

Позволяют контролировать нагрузку : при тренировках в циклических видах спорта для каждого спортсмена существует определенный пульсовой коридор - например, от 150 до 180 ударов в минуту - заниматься в котором наиболее эффективно.

Во время занятий спортсмен с помощью пульсометра отслеживает частоту сердечных сокращений. Если она выходит за пределы этого коридора - становится слишком низкой или слишком высокой - это значит, что необходимо прибавить или снизить темп.

Позволяют отслеживать прогресс . Если спортсмен только начинает заниматься спортом, физическая активность вызывает большое повышение пульса. Со временем организм будет становиться все более и более тренированным, и при тех же нагрузках частота сердечных сокращений будет увеличиваться незначительно.

Для того чтобы похудеть, нужно заниматься все теми же циклическими видами спорта или выполнять физические упражнения с отягощениями с малой нагрузкой, но высокой интенсивностью. При этом также нужно следить, чтобы пульс во время занятий держался в определенном коридоре - не был ни слишком большим, ни слишком маленьким.

В этом случае жир будет сжигаться наиболее эффективно. Сердечный монитор поможет контролировать пульс, удерживая его в нужных границах, чтобы худеть быстрее.

При заболеваниях сердца физическая активность также может быть очень полезной. Разумеется, начинать заниматься спортом можно только после консультации с врачом, и тренироваться надо с осторожностью. При этом также необходимо контролировать пульс, следя за тем, чтобы он не повышался слишком сильно. В этом случае занятия не нанесут вреда организму, а будут только полезны.

Кроме того, прибор дает возможность следить за частотой сердечных сокращений в течение дня , чтобы получить полную картину активности сердца.

Что же это за прибор, как он появился и для чего нужен, как рассчитать необходимый пульсовый коридор — узнайте все из видео:

Как работает

Датчик, который определяет частоту сердечных сокращений, крепится на груди при помощи специального эластичного ремня. Расположенные на нем электроды при этом обычно смачиваются водой или покрываются специальным гелем - это обеспечивает им хороший контакт с кожей.

Датчик передает сигнал на приемник , который отображает частоту сердечных сокращений. Передача сигнала осуществляется в аналоговом или цифровом виде.

При этом нагрудные пульсометры различаются по типу приемника . Его роль могут выполнять:

специальный запястный приемник;
gps-навигатор;
велокомпьютер;
смартфон;
умные часы или браслет.

Существуют также и проводные модели пульсометров. Такая конструкция защищена от помех и поэтому обеспечивает стабильную передачу сигнала от датчика к приемнику в любых условиях, но на сегодняшний день такие мониторы ЧСС уже практически не используются.

Плюсы и минусы

Основные альтернативы пульсометрам с нагрудным датчиком - (запястный пульсометр) и модели с датчиком пульсации крови (крепится или на мочку уха).

Основное преимущество нагрудного пульсометра - точность измерений . Он качественно измеряет частоту сердечных сокращений в любой ситуации - независимо от того, находитесь ли вы в покое, заняты легкой физической работой или активно занимаетесь спортом.

Второй важный плюс прибора с нагрудным датчиком - не нужно предпринимать никаких дополнительных действий, чтобы измерить пульс : ЧСС всегда отображается на экране приемника. А вот для того, чтобы узнать пульс на некоторых запястных пульсометрах, нужно положить на электроды такого прибора вторую руку - во время тренировки это может быть затруднительно.

Есть у нагрудных пульсометров и два важных недостатка:

датчик может вызывать неудобство во время ношения;
сложность использования: для того чтобы начать пользоваться нагрудным пульсометром, необходимо не только надеть на руку приемник, но и закрепить датчик.

Эти проблемы обычно замечают начинающие. Но довольно быстро занимающиеся перестают обращать на них внимание.

Как правильно выбрать

Если три основных момента, на которые стоит обратить внимание при покупке монитора частоты сердечных сокращений с нагрудным датчиком:

компания-производитель : при покупке первого пульсометра имеет смысл остановиться на моделях известных и проверенных производителей, таких как Polar, Sigma, Beurer или Suunto;
дополнительные функции : практически все пульсометры помимо измерения ЧСС имеют дополнительные функции, поэтому стоит выбрать прибор с характеристиками, которые устроят именно вас;
длина ремня : для людей с избыточным весом длины стандартного ремня может не хватить, эта проблема встречается не так часто, однако данный момент тоже нужно учесть.

Дополнительные функции

К стандартным дополнительным функциям пульсометров на грудь относятся:

часы;
таймер и секундомер - полезная функция при занятиях спортом;
шагомер;
возможность задать требуемую пульсовую зону - можно указать нижнюю и верхнюю границу требуемого пульсового коридора, при выходе из него прибор будет подавать звуковой сигнал;
ведение статистики тренировок;
калькулятор индекса массы тела;
калькулятор сожженных калорий;
измерение интенсивности и частоты дыхания.

Больше полезного о выборе подходящего устройства смотрите на видео:

Нюансы использования

Если вы купили самый простой прибор с приемником в виде часов, все, что вам нужно сделать - закрепить датчик на груди и надеть приемник на руку. После этого на экране сразу отобразится ЧСС. Также понадобится выставить дату и время и произвести другие необходимые настройки.

Если в качестве приемника у вас выступает велокомпьютер, GPS-навигатор или смартфон, настройка может занять чуть больше времени - в этом случае понадобится также установить соединение между приемником и датчиком.

Ответы на часто задаваемые вопросы

Нагрудный пульсометр обеспечит вам наибольшую точность измерений независимо от того, находитесь вы в покое или активно занимаетесь спортом.

С помощью правильно подобранного пульсометра вы всегда сможете следить за частотой сердечных сокращений . В зависимости от ваших целей и задач этот прибор позволит вам либо эффективно заниматься спортом и сжигать жир, либо следить за активностью сердца во время тренировок и в повседневной жизни, чтобы не дать ему чрезмерно большой нагрузки.