Circuito Monitor de Frequência Cardíaca:Um Guia Bem Detalhado

O monitor de frequência cardíaca é um dispositivo que você provavelmente já ouviu falar antes. Provavelmente, você conhece um ou dois dispositivos ou pessoas que possuem sensores de frequência cardíaca.

Eles são tão comuns hoje em dia que você provavelmente os encontraria embutidos em relógios inteligentes ou até mesmo em estilos de pulseira que os tornam facilmente acessíveis.

Então, se você está curioso sobre como funciona e gostaria de fazer um como um projeto, não se preocupe. Você está no lugar certo.

Aqui, você aprenderá o segredo por trás do circuito do monitor de frequência cardíaca e aprenderá a fazer um diferente em algumas etapas fáceis.

Você está pronto? Vamos começar!

O conceito do sensor de batimentos cardíacos

Antes de entrarmos nos detalhes técnicos, aqui estão algumas coisas que você deve saber.

Os sensores de batimentos cardíacos são essenciais para pessoas como pacientes e atletas, pois ajudam essas pessoas a conhecer as condições de seus corações.

Embora existam várias maneiras de monitorar a frequência cardíaca, o sensor de batimentos cardíacos é a maneira mais fácil. Além disso, é portátil e tem diferentes tamanhos e formas. Além disso, oferece uma plataforma acessível para você verificar seus batimentos cardíacos instantaneamente.

Relógio inteligente

Como mencionamos anteriormente, você pode encontrá-los em relógios, telefones e outros gadgets inteligentes. Portanto, ajuda a medir a quantidade de tempo necessária para que seu coração se expanda ou se contraia por minuto.

O conceito do monitor de frequência cardíaca

Um monitor de frequência cardíaca primário apresenta o seguinte:

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

Em contraste, o circuito vem com um Op-Amp IC e outros elementos que conectam seu sinal original com diferentes microcontroladores.

Então, abaixo, temos um diagrama de circuito do sensor de batimentos cardíacos para ajudá-lo a entender melhor o conceito.

Circuito do sensor de batimentos cardíacos

O circuito acima mostra um sensor de batimento cardíaco do dedo que detecta pulsos. Assim, os batimentos cardíacos alteram automaticamente a quantidade de sangue e a intensidade da luz do LED IR. Além disso, o que o fotodiodo detectará também será diferente.

Além disso, um capacitor alimenta a saída do fotodiodo para a “carga não inversora” do 1º amplificador operacional. Isso, por sua vez, bloqueia os componentes DC do sinal. O op-amp também funciona como um amplificador de estágio “não inversor” que usa um fator de amplificação de frequência de corte de 1001.

Além disso, o 2º op-amp recebe a saída do 1º op-amp em uma de suas entradas. Também assume a forma de um comparador. Além disso, o trabalho do segundo amplificador operacional acionará um transistor, que também transfere o sinal para o microcontrolador.

O LM358 é o amplificador operacional deste circuito sensor de batimentos cardíacos e vem com dois amplificadores operacionais em um chip. Além disso, o BC547 é o transistor, e o LED conectado ao transistor pulsará quando detectar um sinal.

Projeto de circuito

Aqui, aprenderemos como fazer três sensores de batimentos cardíacos que incluem:

• Sensor de batimentos cardíacos usando LM358
• Sensor de batimentos cardíacos usando Arduino
• Como fazer a interface do sensor de batimentos cardíacos do Arduino

Circuito do Monitor de Frequência Cardíaca: Sensor de batimentos cardíacos usando LM358

Com este circuito, você poderá detectar batimentos cardíacos por meio de um IC LM358 acoplado a um transmissor e receptor infravermelho. Além disso, o LED IR é o transmissor IR, enquanto um fotodiodo é o detector do circuito. Confira a ilustração do circuito abaixo:

Sensor de batimentos cardíacos com ilustração do circuito LM358

Além disso, aqui está a pinagem da pinagem LM358:

Diagrama de pinagem LM358

Componentes necessários:

• Amplificador operacional LM358 IC (1)
• Capacitor eletrolítico de 4,7 uF (1)
• Capacitor de cerâmica de 100 nF (1)
• Bateria de 9V (1)
• Par de LEDs IR (1)
• LED de 5 mm (1)
• Resistores de 220k (2)
• Resistor de 10k (1)
• Resistor de 680k (1)
• Resistor de 6,8k (1)
• 47k resistor (1)
• Sensor de batimentos cardíacos (PC3) (1)

Etapas

• 1:conecte a base do seu LM358 IC ao PC e o IC à base.

• 2:pegue todos os seus LEDs e conecte-os ao PCB
• 3:Em seguida, conecte os dois capacitores ao PCB
• 4:Além disso, pegue todos os seus resistores e conecte-os também
• 5:adicione o clipe da bateria ao circuito e conecte a bateria para verificar se o circuito funciona

Observação:não se esqueça de soldar todas as suas conexões.

Como funciona

Este circuito funciona de forma semelhante ao sensor de batimentos cardíacos descrito anteriormente. Aqui, temos dois fotodiodos IR que detectam os pulsos do coração.

No entanto, um deles funciona como um transmissor que emite luz através do dedo, enquanto o receptor mede a quantidade de luz que o dedo reflete.

Além disso, a intensidade dos raios refletidos medidos pelo receptor depende de duas coisas. Um, a taxa de bombeamento do coração, e dois, a diferença nos níveis de sangue oxigenado que o sangue contém.

Circuito de monitoramento de frequência cardíaca:sensor de batimentos cardíacos usando Arduino

Agora, vamos ver como fazer um sensor de batimentos cardíacos baseado em Arduino. Este sensor possui um clipe de dedo e usa três pinos para conectar dados, GND e VCC.

Sensor de batimentos cardíacos do Arduino

Componentes necessários

Para este circuito, você precisará de:

• Placa Arduino (1)
• potenciômetro de 10KΩ (1)
• Resistor de 330Ω (1)
• Tela LCD 2 x 16 (1)
• Conexão de fios
• Botão de pressão
• Mini tábua de pão
• Chip do sensor de batimentos cardíacos com sonda baseada no dedo (1)

Como fazer a interface do sensor de pulsação do Arduino

É fácil conectar um Arduino com um sensor de batimentos cardíacos. No entanto, se você quiser ver as leituras do seu batimento cardíaco em batimentos por minuto, a primeira coisa que você deve fazer é conectar uma placa Arduino ao seu LCD 16×2.

Portanto, conecte os quatro pinos de dados (D7, D5, D4 e D6) do módulo LCD ao pino um do Arduino. Além disso, clique o potenciômetro de 10kΩ no pino três do LCD. Em seguida, mescle os pinos três e cinco do LCD (E e RS) ao do Arduino.

Por fim, conecte o pino de saída do sensor de pulsação ao pino 1 (pino de sinal de entrada analógica) do Arduino.

Código

Depois de fazer a interface do sensor de batimentos cardíacos com um Arduino, o próximo passo é escrever as linhas de código necessárias para executar o sistema.

Aqui está um link para as linhas de código.

Como funciona?

Bem, usar este circuito também é fácil. Tudo o que você precisa fazer é colocar qualquer dedo, exceto o polegar, no clipe do sensor e pressionar o botão do interruptor.

Agora, o Arduino calculará a medição da frequência cardíaca a partir dos dados que recebe do sensor e a exibirá em bpm.

No entanto, fique relaxado enquanto o sensor coleta os dados, para que você não agite os fios. Caso contrário, você obterá leituras defeituosas.

Após o Arduino exibir a frequência cardíaca, você pode pressionar o botão para iniciar outra leitura.

Circuito de Monitor de Frequência Cardíaca:Aplicações

• Calcule a frequência cardíaca de um corpo humano (pessoa, paciente ou atleta)

Frequência cardíaca do corpo humano

• Use como alternativa aos caros monitores de frequência cardíaca

Verificando o aplicativo de frequência cardíaca no celular

• Sistema de monitoramento da saúde do paciente

Sistema de Monitoramento da Saúde do Paciente

Considerações finais

Antes de encerrarmos este artigo, você deve entender o princípio por trás de como o sensor de batimentos cardíacos funciona e funciona com a direção do fotopletismógrafo.

Este princípio afirma que você pode usar a intensidade da luz que passa por um órgão para medir o volume de sangue desse órgão.

Em suma, você descobrirá que os LEDs IR são melhores fontes de luz para a maioria dos sensores de batimentos cardíacos.

Portanto, você pode usar um detector que altera fótons de luz para corrente ou um componente de amplificação de corrente que depende da luz para funcionar.

Sensor de batimentos cardíacos com clipe de dedo

Fonte:Wikimedia Commons

Bem, não chegamos ao fim de nossa jornada de aprendizado. Se necessitar de mais assistência, não hesite em contactar-nos. Ficaremos felizes em ajudar.