Guia Completo para Construir um Monitor de Frequência Cardíaca Confiável

Monitores de frequência cardíaca são dispositivos comuns hoje — em smartwatches, pulseiras, acessíveis e portáteis.

Se você tem curiosidade sobre como funcionam e quer construir um como projeto, está no lugar certo.

Aqui você descobrirá o segredo do circuito monitor cardíaco e aprenderá a fazer diferentes versões em passos simples.

O Conceito do Sensor de Batimentos

Sensores de batimentos são essenciais para pacientes e atletas monitorarem a condição cardíaca. A forma mais fácil é o sensor de batimentos — portátil, vários formatos, verificação instantânea.

Smartwatch

Encontrados em relógios, celulares, gadgets. Medem o tempo para o coração expandir/contratar por minuto.

Conceito do Monitor de Frequência Cardíaca

Um monitor básico possui:

• Sensor
• LED IR
• Fotodiodo no sensor
• Circuito de controle

O circuito traz AmpOp IC e elementos que conectam o sinal original a microcontroladores.

Circuito de sensor de batimento por dedo:

Circuito Sensor de Batimentos

O circuito detecta pulsos no dedo. Batimentos alteram volume sanguíneo e intensidade da luz do LED IR. O fotodiodo detecta essa variação.

Capacitor alimenta saída do fotodiodo à entrada não-inversora do 1º AmpOp (bloqueia componente DC). O AmpOp atua como amplificador não-inversor com ganho e frequência de corte ~100Hz.

O 2º AmpOp recebe saída do 1º em uma entrada, atua como comparador. Sua saída aciona transistor que envia sinal ao microcontrolador.

O LM358 é o AmpOp (dois em um chip); BC547 é o transistor; LED no transistor pisca ao detectar sinal.

Projeto de Circuito

Três sensores de batimentos:

• Sensor com LM358
• Sensor com Arduino
• Interfacear sensor de batimentos ao Arduino

Monitor de FC: Sensor de Batimentos com LM358

Detecta batimentos via LM358 com transmissor e receptor IR. LED IR = transmissor; fotodiodo = detector.

Ilustração do Circuito Sensor de Batimentos com LM358

Diagrama de Pinagem do LM358

Componentes Necessários

• CI AmpOp LM358 (1)
• Capacitor eletrolítico 4,7µF (1)
• Capacitor cerâmico 100nF (1)
• Bateria 9V (1)
• Par de LEDs IR (1)
• LED 5mm (1)
• Resistores: 220kΩ (2), 10kΩ (1), 680kΩ (1), 6,8kΩ (1), 47kΩ (1)
• Sensor de batimentos (PC3) (1)

Passos

1. Conecte base do LM358 ao CI e CI à base
2. Conecte todos LEDs à PCB
3. Conecte ambos capacitores à PCB
4. Conecte todos resistores
5. Adicione clipe da bateria e teste

Nota: Solde todas as conexões.

Como Funciona

Dois fotodiodos IR detectam pulsos. Um emite luz pelo dedo; o outro mede reflexão. Intensidade depende da frequência cardíaca e diferença de oxigenação sanguínea.

Monitor de FC: Sensor de Batimentos com Arduino

Sensor baseado em Arduino com clipe de dedo e 3 pinos (dados, GND, VCC).

Sensor de Batimentos do Arduino

Componentes Necessários

• Placa Arduino (1)
• Potenciômetro 10kΩ (1)
• Resistor 330Ω (1)
• Display LCD 16×2 (1)
• Fios de conexão
• Botão pressionável
• Mini protoboard
• Chip sensor de batimentos com sonda de dedo (1)

Como Interfacear Sensor de Batimentos ao Arduino

Para ver batimentos por minuto (bpm), conecte Arduino ao LCD 16×2:

• Pinos de dados D7, D5, D4, D6 do LCD → pinos do Arduino
• Potenciômetro 10kΩ → pino 3 do LCD
• Pinos E e RS do LCD → Arduino
• Pino de saída do sensor → pino analógico A1 do Arduino

Código

Após interfacear, escreva o código. Link para as linhas de código.

Como Funciona

Coloque qualquer dedo (exceto polegar) no clipe e pressione o botão. Arduino calcula FC dos dados do sensor e exibe em bpm.

Fique relaxado durante a leitura para não balançar fios (leituras erradas). Pressione botão para nova leitura.

Aplicações do Monitor de FC

• Calcular FC de pessoa, paciente ou atleta

Frequência Cardíaca do Corpo Humano

• Alternativa a monitores caros

Verificando FC no Celular

• Sistema de monitoramento de saúde de pacientes

Sistema de Monitoramento de Saúde do Paciente

Considerações Finais

Entenda o princípio: fotopletismografia — intensidade de luz atravessando órgão mede volume sanguíneo.

LEDs IR são melhores fontes de luz para sensores. Use detector que converte fótons em corrente ou componente de amplificação dependente de luz.

Sensor de Batimentos com Clipe de Dedo

Fonte: Wikimedia Commons

Nossa jornada de aprendizado continua. Precisa de ajuda? Entre em contato.