Sensor de batimentos cardíacos - Trabalho e aplicação

O que você quer dizer com batimento cardíaco?

O batimento cardíaco de uma pessoa é o som das válvulas em seu coração se contraindo ou expandindo à medida que forçam o sangue de uma região para outra. O número de vezes que o coração bate por minuto (BPM) é a taxa de batimentos cardíacos e a batida do coração que pode ser sentida em qualquer artéria próxima à pele é o pulso.

Duas maneiras de medir uma pulsação

• Maneira Manual : A pulsação pode ser verificada manualmente verificando os pulsos em dois locais - pulso (o imprensa radial ) e o pescoço ( imprensa carotídea ) O procedimento consiste em colocar os dois dedos (dedo indicador e médio) no pulso (ou pescoço abaixo da traqueia) e contar o número de pulsos por 30 segundos e então multiplicar esse número por 2 para obter a taxa de batimentos cardíacos. No entanto, a pressão deve ser aplicada no mínimo e também os dedos devem ser movidos para cima e para baixo até que o pulso seja sentido.

• Usando um sensor : O batimento cardíaco pode ser medido com base na variação da potência óptica, à medida que a luz é espalhada ou absorvida durante seu caminho através do sangue, conforme o batimento cardíaco muda.

Princípio do sensor de pulsação

O sensor de batimentos cardíacos é baseado no princípio da fotopletismografia. Ele mede a variação do volume do sangue em qualquer órgão do corpo que provoca uma mudança na intensidade da luz nesse órgão (região avascular). No caso de aplicações onde o coração a taxa de pulso deve ser monitorada , o tempo dos pulsos é mais importante. O fluxo do volume sangüíneo é decidido pela frequência dos pulsos cardíacos e, como a luz é absorvida pelo sangue, os pulsos de sinal são equivalentes aos pulsos do coração.

Existem dois tipos de fotopletismografia:

Transmissão : A luz emitida pelo dispositivo emissor de luz é transmitida por qualquer região vascular do corpo como o lóbulo da orelha e recebida pelo detector.

Reflexão : A luz emitida pelo dispositivo emissor de luz é refletida pelas regiões.

Funcionamento de um sensor de batimentos cardíacos

O sensor básico de batimentos cardíacos consiste em um diodo emissor de luz e um detector como um resistor de detecção de luz ou um fotodiodo. Os pulsos de batimento cardíaco causam uma variação no fluxo de sangue para diferentes regiões do corpo. Quando o tecido é iluminado com a fonte de luz, ou seja, a luz emitida pelo led, ele reflete (um tecido do dedo) ou transmite a luz (lóbulo da orelha). Parte da luz é absorvida pelo sangue e a luz transmitida ou refletida é recebida pelo detector de luz. A quantidade de luz absorvida depende do volume de sangue nesse tecido. A saída do detector está na forma de sinal elétrico e é proporcional à taxa de batimento cardíaco.

Este sinal é um sinal DC relacionado aos tecidos e ao volume sanguíneo e o componente AC sincronizado com os batimentos cardíacos e causado por mudanças pulsáteis no volume sanguíneo arterial é sobreposto ao sinal DC. Assim, o principal requisito é isolar esse componente CA, pois é de importância primordial.

Para realizar a tarefa de obter o sinal AC, a saída do detector é primeiro filtrada usando um circuito HP-LP de 2 estágios e, então, convertida em pulsos digitais usando um circuito comparador ou usando ADC simples. Os pulsos digitais são dados a um microcontrolador para calcular a taxa de batimentos cardíacos, dada pela fórmula-

BPM (batimentos por minuto) = 60 * f

Onde f é a frequência de pulso

Sensor de batimento cardíaco prático

Exemplos práticos de sensores de batimento cardíaco são Sensor de frequência cardíaca (produto nº PC-3147). Consiste em um led infravermelho e um LDR embutido em uma estrutura tipo clipe. O clipe é preso ao órgão (lóbulo da orelha ou dedo) com a parte do detector na carne.

Outro exemplo é TCRT1000 , tendo 4 pinos-

Pin1: Para dar a tensão de alimentação ao LED

Pin2 e 3 são aterrados. O pino 4 é a saída. O pino 1 também é o pino de habilitação e puxá-lo para cima acende o LED e o sensor começa a funcionar. Está embutido em um dispositivo vestível que pode ser usado no pulso e na saída pode ser enviado sem fio (por Bluetooth) ao computador para processamento.

Aplicativo para desenvolver seu sistema de sensor de pulsação

Um sistema de sensor de pulsação básico também pode ser construído usando componentes básicos como um LDR, comparador IC LM358 e um microcontrolador, conforme mostrado abaixo

Conforme descrito acima em relação ao princípio de um sensor de batimento cardíaco, quando o tecido do dedo ou o tecido do lóbulo da orelha é iluminado usando uma fonte de luz, a luz é transmitida após ser modulada, ou seja, uma parte sendo absorvida pelo sangue e o resto sendo transmitido. Esta luz modulada é recebida pelo detector de luz.

Aqui, um resistor dependente de luz (LDR) é usado como um detector de luz. Ele funciona com base no princípio de que, quando a luz incide sobre o resistor, sua resistência muda. Conforme a intensidade da luz aumenta, a resistência diminui. Assim, a queda de tensão no resistor diminui.

Aqui é usado um comparador que compara a tensão de saída do LDR com a tensão limite. A tensão de limiar é a queda de tensão no LDR quando a luz com intensidade fixa, da fonte de luz, incide diretamente sobre ele. O terminal inversor do comparador LM358 é conectado ao arranjo divisor de potencial que é definido para a tensão de limiar e o terminal não inversor é conectado ao LDR. Quando o tecido humano é iluminado usando a fonte de luz, a intensidade da luz diminui. À medida que essa intensidade de luz reduzida cai no LDR, a resistência aumenta e, como resultado, a queda de tensão aumenta. Quando a queda de tensão através do LDR ou da entrada não inversora excede a da entrada inversora, um sinal lógico alto é desenvolvido na saída do comparador e no caso da queda de tensão ser menor, uma saída lógica baixa é desenvolvida. Portanto, a saída é uma série de pulsos. Esses pulsos podem ser alimentados para o microcontrolador, que processa as informações para obter a taxa de batimentos cardíacos e isso é exibido no visor conectado ao microcontrolador.

Explicação em vídeo sobre o diagrama do circuito do sensor de batimento cardíaco