Title: Aufbauanleitung zur Ermittlung der Herzfrequenz
Course: iMINT-Akademie Modul Pulsmesser > Section: Experiment 3) Ermittlung der Herzfrequenz

Mit dem Versuchsaufbau, der aus dem zweiten Experiment übernommen werden kann, soll nun durch Veränderung und Erweiterung des Arduino-Programms die Herzfrequenz automatisch berechnet und ausgegeben werden.

Experiment 3) Ermittlung der Herzfrequenz

Mit dem Pfeil nach rechts gelangst du zu den einzelnen Versuchsschritten.

Schritt 1

Führe das Experiment 2 erneut durch.

Abbildung: Den Pulssensor richtig halten | Benutze eine Uhr mit Sekundenzeiger und zähle, wie oft die orange LED in einer Minute blinkt, also jeweils ein Herzpuls vom Sensor gemessen wird. Die Zahl ist deine aktuelle Herzfrequenz. Abbildung: Stoppuhr

Das Bild "Den Pulssensor richtig halten" wurde von Michael Abend im Auftrag der iMINT-Akademie erstellt. Es ist lizenziert unter Creative Commons BY-SA-3.0-de. Das Bild "Stoppuhr" ist lizenziert unter der Public Domain Lizenz.

Schritt 2

Wiederhole die Zählung, jedoch über einen kürzeren Zeitraum, z.B. 10 Sekunden.

Überlege dir, mit welchen Rechenschritten du nun deine Herzfrequenz ermitteln kannst. Schreibe deine Vermutungen in "dein persönliches Lerntagebuch".

Schritt 3: Programm erstellen

Schreibe eine Reihenfolge von Handlungsanweisungen auf (z.B. 'Starte die Zeit.'), mit der du ohne Arduino und Pulssensor deine Herzfrequenz bestimmen kannst.

Im Lernraum findest du sechs Programmbausteine, die nur in der richtigen Reihenfolge ein sinnvolles Messprogramm ergeben. Sie heißen:

- Puls berechnen und ausgeben
- Arduino für die Herzfrequenzmessung einstellen
- Auf den nächsten Puls warten
- Zeitdifferenz bestimmen und Uhr neu starten
- Variablen für die Messung festlegen
- Pulsschlag erkennen

Überlege dir eine sinnvolle Reihenfolge der Programmbausteine und kopiere sie dann entsprechend nacheinander mit 'Strg'+'c' (copy) und 'Strg'+'v' (paste) in die Arduino-Entwicklungsumgebung.

Wenn du ein fehlerfreies Programm erstellt hast, fahre mit Schritt 4 fort.

Schritt 4

Öffne im Menü 'Werkzeuge' den seriellen Monitor auf Computer. Dort werden die vom Arduino gemessenen und errechneten Werte deiner aktuellen Herzfrequenz ausgegeben, wenn die Reihenfolge der Programmbausteine richtig war.

Abbildung: Ausgabe im seriellen Monitor

Im Fehlerfall hat entweder schon das Übersetzen und Hochladen nicht geklappt oder es werden im seriellen Monitor keine Werte ausgegeben. Dann must du nochmal zurückgehen und dir eine andere Reihenfolge der Programmbausteine überlegen.

Das Bild "Ausgabe im seriellen Monitor" wurde von Michael Abend im Auftrag der iMINT-Akademie erstellt. Es ist lizenziert unter Creative Commons BY-SA-3.0-de.

Arbeitsaufträge

Mache nun ein paar Kniebeugen oder für eine Minute eine andere sportliche Übung, die dich anstrengt.

Abbildung: Kniebeuge

Wiederhole die automatische Messung deiner Herzfrequenz. Beobachte die Werte, während du dich ausruhst. Trage alle 30 Sekunden den Herzfrequenzwert in ein Koordinatensystem ein (x-Achse: Zeit in Minuten, y-Achse: Herzfrequenz).

Abbildung: Koordinatensystem

- Verbinde die Messpunkte zu einer Messkurve.
- Beschreibe deine Ergebnisse / Beobachtungen und sprich mit deinen Mitschülern darüber.
- Formuliere zwei Thesen zur Veränderung der Herzfrequenz, z.B. in folgender Form: Wenn ich ..., dann ...

Das Bild "Kniebeugen" wurde unter der Public Domain Lizenz veröffentlicht. Das Bild "Koordinatensystem" wurde von Matthias Gauger im Auftrag der iMINT-Akademie erstellt. Es ist lizenziert unter Creative Commons BY-SA-3.0-de.

Bewertung des Pulssensors

Vergleiche die automatische Pulsfrequenzmessung mit der Pulszählung mit dem Finger am Handgelenk.

- Die Benutzung eines optischen Pulssensors muss nicht immer gut sein. Schreibe einen Vor- und einen Nachteil des optischen Sensors in dein Lerntagebuch.
- Nenne andere Arten der Pulsmessung. Schreibe drei Beispiele auf.
- Schreibe auf, bei welcher Gelegenheit und aus welchem Grund die Herzfrequenz gemessen wird. Lege in deinem Lerntagebuch eine Tabelle mit folgenden Spalten an:
Ereignis / Grund / Person / Art
  - Ereignis: Bei welchem Ereignis wird die Herzfrequenz gemessen?
  - Grund: Aus welchem Grund wird die Herzfrequenz gemessen?
  - Person: Wer misst die Herzfrequenz?
  - Art: Mit welchem Gerät oder Sensor wird die Herzfrequenz gemessen?