Neste artigo, discutimos de forma abrangente um circuito de sensor de frequência cardíaca eletrônico relativamente preciso processado por alguns estágios de circuito de amplificador operacional com fio discreto e, posteriormente, aprenderemos como isso pode ser modificado para fazer um circuito de alarme de monitor de frequência cardíaca.
Usando sensores de fotodiodo IR
A detecção dos pulsos cardíacos é feita basicamente por dois fotodiodos IR, sendo um transmissor de IR e o outro receptor.
Os raios IR lançados pelo diodo transmissor são refletidos do conteúdo de sangue da ponta do dedo de uma pessoa e são recebidos pelo diodo receptor.
A intensidade dos raios refletidos varia em uma proporção determinada pela taxa de bombeamento do coração e pela diferença nos níveis de sangue oxigenado dentro do conteúdo sanguíneo.
Os sinais detectados dos diodos infravermelhos são processados pelos estágios de opamp mostrados, que são de fato um par de circuitos de filtro passa-baixa ativos idênticos determinados a cortar em cerca de 2,5 Hz. Isso implica que a medição da frequência cardíaca máxima atingível seria restrita a cerca de 150 bpm.
Usamos o IC MCP602 para o processamento na forma de IC1a e IC1b no sensor de frequência cardíaca proposto e no design do processador. O IC é um opamp duplo fabricado por microchip.
Operação do Circuito
Ele foi projetado para funcionar com fontes únicas e, portanto, torna-se extremamente favorável para o circuito discutido, que deve operar a partir de uma única célula de 9V.
Isso também significa que a saída do opamp seria capaz de produzir oscilações de tensão positivas a negativas completas correspondentes aos sinais de frequência cardíaca detectados pelos diodos IR.
Como as condições ambientais podem ser poluídas com muitos sinais dispersos, os opamps precisam ser imunizados contra todos esses distúrbios elétricos espúrios, portanto, os capacitores de bloqueio na forma dos capacitores de 1uF mostrados são posicionados nas entradas de cada opamps.
O primeiro opamp é ajustado para produzir um ganho de 101, sendo o segundo idêntico à primeira configuração de IC1a também ajustado para ganho de 101.
No entanto, isso implica que o ganho total ou final do circuito na saída é renderizado em impressionantes 101 x 101 = 10201, esse ganho alto garante uma detecção e processamento perfeitos dos pulsos de frequência cardíaca de entrada extremamente fracos e obscuros fornecidos pelo IR diodos.
Um LED pode ser visto conectado na saída do segundo amplificador operacional IC1b que pisca em resposta aos pulsos de frequência cardíaca recebidos do estágio de diodo IR.
O aplicativo apresentado aqui é apenas para fins de design de referência e não se destina a qualquer uso de monitoramento médico ou de salvamento de vidas.
Diagrama de circuito
Como configurar o circuito do sensor de frequência cardíaca
Configurando o sensor de frequência cardíaca proposto, o processador é realmente muito fácil.
Como todos nós entenderemos que a diferença entre o sangue oxigenado e o sangue desoxigenado dificilmente pode ser distinguido e requer extrema precisão em todos os aspectos para permitir que o processador julgue as diferenças sutis dentro da corrente sanguínea e ainda seja capaz de converter em uma mudança de tensão oscilante na saída.
Para garantir um feixe IR perfeitamente otimizado do diodo IR Tx, a corrente através dele deve ser restrita a uma proporção bem calculada, de modo que o sangue oxigenado ofereça uma resistência relativamente maior para os raios passarem, mas permita uma quantidade relativamente menor de resistência para os raios durante o estado desoxigenado do sangue. Isso torna mais fácil para o opamp distinguir entre os pulsos do coração batendo.
Isso é feito simplesmente ajustando a predefinição de 470 ohms.
Mantenha a ponta do dedo indicador sobre o par D1/D2, ligue a alimentação e continue ajustando a predefinição até que o LED na saída comece a desenvolver um efeito piscante distinto.
Sele a predefinição assim que isso for alcançado.
Disposição de posicionamento do dedo indicador sobre os fotodiodos inclusos
Isso pode ser feito soldando os diodos sobre o PCB a uma distância calculada que se torna boa para a ponta do dedo indicador cobrir completamente as pontas radiantes dos diodos.
Para uma resposta ideal, os diodos devem ser colocados dentro de tubos plásticos opacos de tamanho adequado, conforme mostrado na figura a seguir:
Na seção a seguir, aprenderemos sobre um monitor de frequência cardíaca simples e circuito de alarme especialmente projetado para idosos para manter um controle de sua frequência cardíaca crítica.
Aqui explora um circuito simples que pode ser usado para monitorar a frequência cardíaca crítica de um paciente (idoso), o circuito também inclui um alarme para indicar a situação. A ideia foi solicitada pelo Sr. Raj Kumar Mukherji
Especificações técnicas
Espero que você esteja bem.
O propósito de escrever aqui é compartilhar com você uma idéia de um projeto – projetar um “alarme de monitor de frequência cardíaca” que pode ser feito usando componentes de baixo custo comumente disponíveis e que produzirá um alarme audível sempre que a taxa de pulso de alguém estiver encontrado anormal. Ele também deve atender às seguintes condições:
uma. Compacto e leve, portanto portátil
b. Consuma energia mínima, portanto, deve funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, por um mês ou dois, com duas pilhas AA ou um pacote de 9 volts
c. Deve ser bastante preciso em seu desempenho
Eu sei que existem muitos desses circuitos disponíveis na rede, mas seu desempenho e confiabilidade são questionáveis. A unidade pode ser muito útil especialmente para pessoas idosas (com/sem doença cardíaca), para pacientes acamados e assim por diante. Quando o coração bate a uma frequência superior/inferior a um valor limite médio definido, o alarme soará alto o suficiente para alertar as pessoas ao redor do paciente.
Espero que minha proposta seja clara para você. No entanto, se você tiver alguma dúvida, envie-me um e-mail.
Obrigado,
Atenciosamente,
Raj Kumar Mukherji
O design
No post anterior aprendemos como fazer um circuito de sensor de frequência cardíaca com processador, que pode ser usado adequadamente no circuito de alarme de frequência cardíaca crítico proposto.
O aplicativo apresentado aqui é apenas para fins de design de referência e não se destina a qualquer uso de monitoramento médico ou de salvamento de vidas.
Diagrama de circuito
Referindo-se aos diagramas acima, podemos ver alguns estágios do circuito, sendo o primeiro o sensor/processador de frequência cardíaca com um multiplicador de frequência integrado, enquanto o segundo na forma de um integrador, comparador.
O design do processador de sinal superior foi explicado de forma abrangente no parágrafo anterioro multiplicador de voltagem adicional que foi integrado ao processador usa o IC 4060 para multiplicar as frequências cardíacas relativamente mais lentas em uma frequência de alta frequência proporcionalmente variável.
A taxa de pulso cardíaca de alta frequência proporcionalmente variável acima do pino 7 do IC 4060 é alimentada à entrada de um integrador cujo trabalho é converter a frequência digitalmente variável em um sinal analógico exponencial proporcionalmente variável.
Finalmente esta tensão analógica é aplicada à entrada não inversora de um comparador Ic 741. O comparador é definido através da predefinição de 10k anexada, de modo que o nível de tensão no pino3 permaneça logo abaixo da tensão de referência no pino2 quando a frequência cardíaca estiver próxima da região segura.
No entanto, se a frequência cardíaca tende a aumentar na região crítica, um nível de tensão proporcionalmente mais alto é desenvolvido no pino3, que cruza o nível de referência do pino2, fazendo com que a saída do amplificador operacional fique alta e soe o alarme.
A configuração acima apenas monitora e alarmes relacionados à frequência cardíaca crítica mais alta, a fim de obter um monitoramento bidirecional, ou seja, obter um alarme para frequências cardíacas críticas mais altas e mais baixas… o segundo circuito compreendendo o IC555 e IC741 pode ser totalmente eliminado e substituído por um circuito IC LM567 padrão configurado para manter sua saída baixa na taxa de pulso segura e aumentar nas taxas críticas para cima ou para baixo.
O circuito de condicionamento de sinal consiste em dois filtros passa-baixa ativos idênticos com uma frequência de corte de cerca de 2,5 Hz.
Isso significa que a frequência cardíaca máxima mensurável é de cerca de 150 bpm. O amplificador operacional IC usado neste circuito é o MCP602, um chip OpAmp duplo da Microchip.
Ele opera com uma única fonte de alimentação e fornece oscilação de saída de trilho a trilho. A filtragem é necessária para bloquear quaisquer ruídos de maior frequência presentes no sinal.
Configurando o ganho do amplificador
O ganho de cada estágio do filtro é ajustado para 101, dando a amplificação total de cerca de 10.000. Um capacitor de 1 uF na entrada de cada estágio é necessário para bloquear o componente CC no sinal.
As equações para calcular o ganho e a frequência de corte do filtro passa-baixa ativo são mostradas no diagrama do circuito.
O amplificador/filtro de dois estágios fornece ganho suficiente para aumentar o sinal fraco proveniente da unidade do fotosensor e convertê-lo em um pulso.
Um LED conectado na saída pisca toda vez que um batimento cardíaco é detectado.
O circuito de condicionamento de sinal consiste em dois filtros passa-baixa ativos idênticos com uma frequência de corte de cerca de 2,5 Hz. Isso significa que a frequência cardíaca máxima mensurável é de cerca de 150 bpm.
O amplificador operacional IC usado neste circuito é o MCP602, um chip OpAmp duplo da Microchip. Ele opera com uma única fonte de alimentação e fornece oscilação de saída de trilho a trilho. A filtragem é necessária para bloquear quaisquer ruídos de maior frequência presentes no sinal.
O ganho de cada estágio do filtro é ajustado para 101, dando a amplificação total de cerca de 10.000. Um capacitor de 1 uF na entrada de cada estágio é necessário para bloquear o componente CC no sinal.
As equações para calcular o ganho e a frequência de corte do filtro passa-baixa ativo são mostradas no diagrama do circuito. O amplificador/filtro de dois estágios fornece ganho suficiente para aumentar o sinal fraco proveniente da unidade do fotosensor e convertê-lo em um pulso.
Um LED conectado na saída pisca toda vez que um batimento cardíaco é detectado. A saída do condicionador de sinal vai para a entrada T0CKI do PIC16F628A.
Isenção de responsabilidade: Embora o circuito acima seja testado, eles não são medicamente aprovados, portanto, os espectadores são aconselhados a proceder com cautela ao fazer e usar esses circuitos.
Este artigo é apresentado para fins meramente informativos, sem a intenção de fornecer conselhos ou sugestões médicas. O autor deste artigo e deste site não pode ser responsabilizado por qualquer tipo de perda, que possa ocorrer ao usuário durante a utilização destes circuitos, por quaisquer motivos imprevistos.
Hashtags: #Circuito #Monitor #Frequência #Cardíaca
FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
Pode conter erros de tradução
Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…
Veja na FONTE até ser revisado o conteúdo.
Status (Ok Até agora)
Se tiver algum erro coloque nos comentários