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Wearables Integrierter optischer Sensor für die Fitnesskontrolle

| Autor / Redakteur: Hendrik Härter / Sariana Kunze

Der integrierte optische Sensor SFH 7050 misst Herzfrequenz und Puls. Ein eingebauter Photodetektor empfängt die reflektierten optischen Signale und ist durch eine undurchsichtige Barriere von den Emittern getrennt.

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(Osram)

Der SFH 7050 von Osram Opto Semiconductor ist ein optischer Sensor, der in mobilen Geräten, wie Smartwatches oder Fitnessarmbändern, und vereinfacht beispielsweise während des Joggens individuelle Herzfrequenz- oder Pulsmessungen eingesetzt werden kann.

Die im Sensor eingebauten drei Emitter weisen Wellenlängen von 530 nm im grünen, 660 nm im roten und 940 nm im infraroten Bereich auf. Mit diesen können der Puls am Handgelenk oder Finger sowie der Blutsauerstoffgehalt am Finger gemessen werden. Durch die individuelle Ansteuerungsmöglichkeit aller Emitter lässt sich der Sensor für verschiedene Anwendungsfälle einsetzen.

Bei der Herzfrequenzmessung am Handgelenk hat sich die Verwendung von grünem Licht etabliert. Bei Messungen am Finger setzt man meist rote und infrarote Emitter ein, da sich damit gleichzeitig der Blutsauerstoffgehalt (Pulsoxymetrie) bestimmen lässt. Jeder der drei Emitter basiert auf der hocheffizienten Dünnfilm-Chiptechnologie mit engen spektralen Bandbreiten von etwa 30 nm.

Die rote LED ist mit einer Wellenlängentoleranz von nur ±3 nm spezifiziert. „Bei der Bestimmung des Blutsauerstoffgehalts hängt die Lichtabsorption des Bluts stark von der Wellenlänge des Lichts ab. Die geringen Toleranzen der roten LED erlauben daher mit dem neuen Sensor präzise Messungen“, erklärt Dr. Jörg Heerlein, Senior Manager Produktmarketing bei Osram Opto Semiconductors.

Kompakte Photodiode für kleine Bauteile

Der Sensor mit den Maßen 4,7 mm x 2,5 mm x 0,9 mm verfügt über eine integrierte Photodiode, die eine aktive Fläche von 1,3 mm x 1,3 mm bietet. Damit ist die Diode einerseits sehr lichtempfindlich, auf der anderen Seite ist so ein sehr kompaktes Bauteil möglich. Besonders hervorzuheben sind ihre hohe Linearität und das sehr gute Signal-Rausch-Verhältnis.

Zusätzlich kann die infrarote LED in Kombination mit der Photodiode als Näherungssensor dienen, um die Messung automatisch zu starten oder zu stoppen, sobald der Sensor die Haut berührt bzw. entfernt wird. Die integrierte optische Barriere verhindert zudem ein Übersprechen von den drei LED auf die Photodiode und damit eine Verfälschung des optischen Signals bzw. der gesamten Messung.

Die Sensorik finden Sie auf der electronica in Halle A3/110.

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