Sensor de latido: funcionamiento y aplicación

¿A qué te refieres con Heartbeat?

El latido del corazón de una persona es el sonido de las válvulas de su corazón contrayéndose o expandiéndose a medida que empujan la sangre de una región a otra. La cantidad de veces que el corazón late por minuto (BPM) es la frecuencia cardíaca y el latido del corazón que se puede sentir en cualquier arteria que se encuentre cerca de la piel es el pulso.

Dos formas de medir un latido del corazón

• Manera manual : El latido del corazón se puede comprobar manualmente comprobando los pulsos en dos ubicaciones: muñeca (el radial pulse ) y el cuello ( carotid pulse ). El procedimiento consiste en colocar los dos dedos (índice y medio) en la muñeca (o el cuello debajo de la tráquea) y contar el número de pulsos durante 30 segundos y luego multiplicar ese número por 2 para obtener la frecuencia cardíaca. Sin embargo, se debe aplicar una presión mínima y también se deben mover los dedos hacia arriba y hacia abajo hasta que se sienta el pulso.

• Usando un sensor : Los latidos del corazón se pueden medir en función de la variación de potencia óptica a medida que la luz se dispersa o absorbe durante su trayectoria a través de la sangre a medida que cambia el latido del corazón.

Principio del sensor de latidos del corazón

El sensor de latidos del corazón se basa en el principio de fotopletismografía. Mide el cambio en el volumen de sangre a través de cualquier órgano del cuerpo que causa un cambio en la intensidad de la luz a través de ese órgano (región avascular). En el caso de aplicaciones donde el corazón la frecuencia del pulso debe ser monitoreada , la sincronización de los pulsos es más importante. El flujo del volumen de sangre se decide por la frecuencia de los pulsos del corazón y, dado que la sangre absorbe la luz, los pulsos de señal son equivalentes a los pulsos del corazón.

Hay dos tipos de fotopletismografía:

Transmisión : La luz emitida por el dispositivo emisor de luz se transmite a través de cualquier región vascular del cuerpo como el lóbulo de la oreja y es recibida por el detector.

Reflexión : La luz emitida por el dispositivo emisor de luz se refleja en las regiones.

Funcionamiento de un sensor de latidos

El sensor de latido básico consta de un diodo emisor de luz y un detector como una resistencia de detección de luz o un fotodiodo. Los pulsos de los latidos del corazón provocan una variación en el flujo de sangre a diferentes regiones del cuerpo. Cuando el tejido se ilumina con la fuente de luz, es decir, la luz emitida por el LED, refleja (un tejido del dedo) o transmite la luz (lóbulo de la oreja). Parte de la luz es absorbida por la sangre y el detector de luz recibe la luz transmitida o reflejada. La cantidad de luz absorbida depende del volumen de sangre en ese tejido. La salida del detector tiene la forma de una señal eléctrica y es proporcional a la frecuencia cardíaca.

Esta señal es una señal de CC relacionada con los tejidos y el volumen de sangre y el componente de CA sincrónico con el latido del corazón y causado por cambios pulsátiles en el volumen de sangre arterial se superpone a la señal de CC. Por lo tanto, el requisito principal es aislar ese componente de CA ya que es de primordial importancia.

Para lograr la tarea de obtener la señal de CA, la salida del detector se filtra primero usando un circuito HP-LP de 2 etapas y luego se convierte en pulsos digitales usando un circuito comparador o usando un ADC simple. Los pulsos digitales se dan a un microcontrolador para calcular la frecuencia cardíaca, dada por la fórmula:

BPM (latidos por minuto) = 60 * f

Donde f es la frecuencia del pulso

Práctico sensor de latidos

Ejemplos prácticos de sensores de latidos son Sensor de frecuencia cardíaca (número de producto PC-3147). Consiste en un led de infrarrojos y un LDR incrustados en una estructura en forma de clip. El clip se fija al órgano (lóbulo de la oreja o dedo) con la parte del detector en la carne.

Otro ejemplo es TCRT1000 , teniendo 4 pines

Pin1: Para dar la tensión de alimentación al LED

Pin2 y 3 están conectados a tierra. El pin 4 es la salida. El pin 1 también es el pin de habilitación y tirar de él hacia arriba enciende el LED y el sensor comienza a funcionar. Está integrado en un dispositivo portátil que se puede llevar en la muñeca y la salida se puede enviar de forma inalámbrica (a través de Bluetooth) a la computadora para su procesamiento.

Aplicación que desarrolla su sistema de sensor de latidos

También se puede construir un sistema de sensor de latido básico utilizando componentes básicos como un LDR, un IC comparador LM358 y un microcontrolador como se indica a continuación

Como se describió anteriormente con respecto al principio de un sensor de latidos del corazón, cuando el tejido del dedo o el tejido del lóbulo de la oreja se ilumina usando una fuente de luz, la luz se transmite después de ser modulada, es decir, una parte es absorbida por la sangre y el resto se transmite. Esta luz modulada es recibida por el detector de luz.

Aquí se utiliza una resistencia dependiente de la luz (LDR) como detector de luz. Funciona según el principio de que cuando la luz incide sobre la resistencia, su resistencia cambia. A medida que aumenta la intensidad de la luz, la resistencia disminuye. Por lo tanto, la caída de voltaje a través de la resistencia disminuye.

Aquí se utiliza un comparador que compara el voltaje de salida del LDR con el voltaje umbral. El voltaje umbral es la caída de voltaje en el LDR cuando la luz con intensidad fija, de la fuente de luz, incide directamente sobre él. El terminal inversor del comparador LM358 está conectado a la disposición del divisor de potencial que se establece en el voltaje umbral y el terminal no inversor está conectado al LDR. Cuando el tejido humano se ilumina con la fuente de luz, la intensidad de la luz se reduce. A medida que esta intensidad de luz reducida cae sobre el LDR, la resistencia aumenta y como resultado de la caída de voltaje aumenta. Cuando la caída de voltaje en el LDR o la entrada no inversora excede la de la entrada inversora, se desarrolla una señal lógica alta en la salida del comparador y, en caso de que la caída de voltaje sea menor, se desarrolla una salida lógica baja. Por tanto, la salida es una serie de pulsos. Estos pulsos se pueden alimentar al microcontrolador que, en consecuencia, procesa la información para obtener la frecuencia cardíaca y esto se muestra en la pantalla interconectada con el microcontrolador.

Explicación en video sobre el diagrama del circuito del sensor de latidos cardíacos