Sensor de batec del cor: treball i aplicació

Què vol dir amb Heartbeat?

El batec del cor d’una persona és el so de les vàlvules del cor que es contrauen o s’expandeixen a mesura que forcen la sang d’una regió a l’altra. El nombre de vegades que el cor batega per minut (BPM) és la freqüència de batec del cor i el batec del cor que es pot sentir en qualsevol artèria que es troba a prop de la pell és el pols.

Dues maneres de mesurar un batec del cor

• Manera manual : Els batecs del cor es poden comprovar manualment comprovant els polsos en dos llocs: canell (el radial premi ) i el coll ( carotid premi ). El procediment consisteix a col·locar els dos dits (índex i dit mitjà) al canell (o al coll per sota de la traca) i comptar el nombre de pulsacions durant 30 segons i, a continuació, multiplicar aquest nombre per 2 per obtenir la freqüència de batec del cor. No obstant això, s’ha d’aplicar una pressió mínima i també s’ha de moure els dits cap amunt i cap avall fins que se senti el pols.

• Utilitzant un sensor : El batec del cor es pot mesurar en funció de la variació de la potència òptica ja que la llum es dispersa o s’absorbeix durant el seu recorregut per la sang a mesura que canvia el batec del cor.

Principi del sensor de batec del cor

El sensor de batec del cor es basa en el principi de la fotopletismografia. Mesura el canvi de volum de sang a través de qualsevol òrgan del cos que provoca un canvi en la intensitat de la llum a través d’aquest òrgan (regió avascular). En el cas d'aplicacions on el cor s'ha de controlar la freqüència de pols , el temps dels impulsos és més important. El flux de volum de sang es decideix per la velocitat dels polsos cardíacs i, atès que la llum és absorbida per la sang, els polsos de senyal són equivalents als pulsacions de batec del cor.

Hi ha dos tipus de fotopletismografia:

Transmissió : La llum emesa des del dispositiu emissor de llum es transmet a través de qualsevol regió vascular del cos com el lòbul de l’orella i la rep el detector.

Reflexió : La llum emesa des del dispositiu emissor de llum es reflecteix a les regions.

Funcionament d’un sensor de batec del cor

El sensor bàsic de batec del cor consisteix en un díode emissor de llum i un detector com una resistència de detecció de llum o un fotodiode. Els polsos del batec del cor provoquen una variació del flux de sang cap a diferents regions del cos. Quan el teixit s’il·lumina amb la font de llum, és a dir, la llum emesa pel led, es reflecteix (un teixit del dit) o ​​transmet la llum (lòbul). Una part de la llum és absorbida per la sang i la llum transmesa o reflectida la rep el detector de llum. La quantitat de llum absorbida depèn del volum de sang en aquest teixit. La sortida del detector té la forma del senyal elèctric i és proporcional a la freqüència de batec cardíac.

Aquest senyal és un senyal de corrent continu relacionat amb els teixits i el volum de sang i el component de corrent altern sincrònic amb els batecs del cor i causat per canvis pulsàtils en el volum de sang arterial se superposa al senyal de corrent continu. Per tant, el requisit principal és aïllar aquest component de CA ja que és de primera importància.

Per aconseguir la tasca d'obtenir el senyal de corrent altern, la sortida del detector es filtra primer mitjançant un circuit HP-LP de dues etapes i després es converteix en polsos digitals mitjançant un circuit comparador o mitjançant un ADC simple. Els polsos digitals es donen a un microcontrolador per calcular la freqüència de batec cardíac, donat per la fórmula-

BPM (batecs per minut) = 60 * f

On f és la freqüència de pols

Pràctic sensor de batec del cor

Exemples pràctics de sensors de batecs del cor són Sensor de ritme cardíac (producte no PC-3147). Consisteix en un led d'infrarojos i un LDR incrustats en una estructura semblant a un clip. El clip s’uneix a l’òrgan (lòbul o dit) amb la part del detector a la carn.

Un altre exemple és TCRT1000 , amb 4 pins

Pin1: per donar la tensió d'alimentació al LED

Pin2 i 3 estan connectats a terra. El pin 4 és la sortida. El pin 1 també és el pin d’activació i, en tirar-lo alt, encén el LED i el sensor comença a funcionar. Està incrustat en un dispositiu portàtil que es pot portar al canell i a la sortida es pot enviar sense fils (mitjançant Bluetooth) a l'ordinador per al seu processament.

Aplicació que desenvolupa el vostre sistema de sensor de batecs del cor

També es pot construir un sistema bàsic de sensor de batec cardíac mitjançant components bàsics com un LDR, un comparador IC LM358 i un microcontrolador, tal com es mostra a continuació.

Com es va descriure anteriorment pel que fa al principi d’un sensor de batec del cor, quan el teixit del dit o del teixit del lòbul s’il·lumina mitjançant una font de llum, la llum es transmet després de ser modulada, és a dir, una part que s’absorbeix per la sang i la resta es transmet. Aquesta llum modulada és rebuda pel detector de llum.

Aquí s’utilitza una resistència dependent de la llum (LDR) com a detector de llum. Funciona amb el principi que quan la llum cau sobre la resistència, la seva resistència canvia. A mesura que augmenta la intensitat de la llum, disminueix la resistència. Així, la caiguda de tensió a través de la resistència disminueix.

Aquí s’utilitza un comparador que compara la tensió de sortida de la LDR amb la de la tensió llindar. El voltatge llindar és la caiguda de tensió a través del LDR quan la llum amb intensitat fixa, provinent de la font de llum, cau directament sobre ella. El terminal d'inversió del comparador LM358 està connectat a la disposició divisòria de potencial que s'estableix a la tensió llindar i el terminal no inversor està connectat a l'LDR. Quan el teixit humà s’il·lumina mitjançant la font de llum, la intensitat de la llum es redueix. A mesura que aquesta intensitat de llum reduïda cau sobre el LDR, la resistència augmenta i com a resultat de la caiguda de tensió augmenta. Quan la caiguda de tensió a través del LDR o l'entrada no inversora supera la de l'entrada inversora, es desenvolupa un senyal lògic alt a la sortida del comparador i en cas que la caiguda de tensió sigui menor es desenvolupa una sortida lògica baixa. Així, la sortida és una sèrie d’impulsos. Aquests polsos es poden alimentar al microcontrolador, que en conseqüència processa la informació per obtenir la freqüència de batec cardíac i es mostra a la pantalla interfície amb el microcontrolador.

Vídeo Explicació del diagrama del circuit del sensor de batec cardíac