Medidor de Pulso
I.
Introducción: A lo largo del tiempo la ingeniería electrónica ha influido influido en la vida diaria, antiguamente de una manera muy simple pero en el nuevo milenio de una manera muy progresiva e incluyente. En el mundo actual es casi imposible vivir sin electrónica, a donde mires siempre encontrarás algún dispositivo electrónico. Se ha aplicado a muchos campos, incluyendo la medicina. Lo que presentamos hoy e s una aplicación a la medicina mediante un medidor de pulso.
II.
Objetivos: -
Poner en práctica y complementar los conocimientos entregados por el curso para
-
realizar circuitos Ser capaz de contrastar resultados teóricos, simulaciones y resultados experimentales.
-
Obtener la variación que tiene la fotorre sistencia debido a la luz en el medidor de pulso.
-
Ser capaz de construir un montaje mo ntaje lo suficientemente oscuro para ser funcional.
-
Obtener una salida del circuito capaz de medir frecuencia cardiaca.
III.
Materiales: -
Resistencias
-
Amplificadores operacionales (OPAMP)
-
Diodo LED
-
Fotorresistencia (LDR)
-
Condensadores
IV.
Diseño del Circuito:
El circuito realizado está basado en un conjunto de configuraciones del OPAMP junto con resistencias para así llevar la señal a una salida que logre ser visible en el osciloscopio, dado que esta señal que entra al principio del circuito es muy baja, se ha realizado diferentes configuraciones para el OPAMP, como las que se nombraran en este momento:
Divisores de voltaje como entrada en e l comparador.
Divisor de voltaje para señal de pulso.
Amplificación de la señal de pulso.
Comparador de señales.
Sumador.
RC de salida.
Diodo LED.
Cada bloque cumple una función particular, pero en general el objetivo del circuito es: gracias a la variación del valor de la fotorresistencia se puede ge nerar una señal de voltaje que var ía dependiendo del estado (sístole o diástole), esta señal se pretende c omparar con otra que entre justo entre los valores máximo y mínimo de voltaje de tal forma de poder saturar el OPAMP para que el pulso sea apreciable en el osciloscopio.
V.
Diagrama de Bloques:
Bloque 1: Fotorresistencia. Esta parte del circuito es el que se encargará de la entrada del pulso que se medirá a través del LDR. El OPAMP en modo seguidor de voltaje está presente para separar ambos divisores del voltaje sin problemas de acople.
-15V +15V
U8 4 5
2
R19
6 3
Vo1
R21 10k
30k 7 1
R20
LM741
1
LDR1
10k
TORCH_LDR +15V 2
La función de este circuito es simplemente regular el voltaje que recibe el LDR, para que no sea desproporcionalmente grande. Dado que el LDR se encuentra a tierra formando un divisor de voltaje con una resistencia de 10k y cuando el valor de este cambia o varía se puede observar que empieza a botar datos por Vo1.
Bloque 2: Amplificador. El siguiente bloque tiene una función simple: el amplificar la señal que entra por el LDR cuando ocurre cada pulso, para así poder asegurar que la diferencia de voltaje producida por el LDR sea lo suficientemente grande.
Vo2
R21
R20
10k
40k -15V
U8 4 5
2 6
R19
3
Vo1 10k
7 1
LM741
+15V
Bloque 3: Divisor de Voltaje de referencia. Este bloque tiene como función dividir el voltaje de la fuente, de tal forma de generar un voltaje para ser comparado con el voltaje que viene de los bloques anteriores, nos refe rimos al voltaje que proviene del LDR cuando varía.
Vo -15V
U8
+15 4 5
2
R20
6 3
100k
R19
7 1
LM741
120k
+15V
Bloque 4: Comparador. Este bloque consta solamente de un OPAMP en modo comparador como muestra la figura. La funcionalidad de este circuito es comparar las se ñales que ingresan para verificar cuales son los pulsos altos y cuales los bajos, para así poder hacer las diferencias de; 15[V] para los pulsos altos y
0[V] para los pulsos bajos, para así poder lograr una buena diferenciación entre ellos o denominado de otra forma, observar la diferencia entre un sístole y un diástole.
U8 4 5
2
Vo
6
Vc
3
Vo2
7 1
LM741
+15V
Cabe resaltar que no se observ a un -15[V], dado que para cuando el pulso sea bajo nos dé un 0[V], este debe estar conectado directo a Tierra. Bloque 5: Sumador: LA función de esta parte del circuito que la de invertir la se ñal del comparador, mejor dicho que cuando el pulso sea +15[V] con el sumador, el cual será con -15[V], la salida sería 0[V] y cuando sea 0[V] la entrada, la salida será -15 [V], haciendo que la señal se invierta, cambiando el sístole por el diástole y viceversa. R23 30k -15V
R22
U9
Vc 4 5
30k 2
R24
6
V
3
30k 7 1
LM741
R25
R21
30k
30k +15V
-15V
U8 4 5
-15V 2
6
R19
3
10k
R20
7 1
LM741
100k
+15V
Bloque 6: Condensador y Salida. Este bloque está formado por un divisor de voltaje, un seguir de voltaje y un una resistencia en serie con un condensador de tal forma de generar un circuito RC, para así tener una carga y descarga y por ende un voltaje que no crezca bruscamente sino que de manera exponencial, para hacer la señal que proviene del bloque anterior (que es 0[V] o 15[V]) se vea más curva.
-15V
Vf
U8 4 5
2
R19 Vs
6 3
R21 100k
30k
LM741
C2 470nF
7 1
R20 30k +15V
Bloque 7: Diodo LED. Esta parte del circuito es independiente del resto, dado que su única función es la de generar luz directo al LDR, y dado que el voltaje que ingresa al LED es alto para lo que se necesita, se le acopla una resistencia de alto valor para que no se queme este mismo, y pueda efe ctuar su trabajo correctamente.
+15V
R16 2.2k
D1 LED-RED
Circuito completo:
R12
-15V
30k
U1
+15
6
2
3
R11
6 3
100k
R1
Salida para el osciloscopio
-15V
4 5
2
R2
-15V
U2
4 5
7 1
LM741
4 5
4 5
2
2
LM741
120k
U6
30k
7 1
U7
6 3
R13
C1
R15
6 3
100k
30k
470nF
LM741 7 1
+15V
7 1
+15V
R7
R6
10k
40k
LM741
R14 +88.8
30k
Volts
+15V +15V
A
-15V
B
-15V +15V
C
U5
U3
4 5
2 2 6
R3
3
1N4001
6
R5
3
10k
30k
R18
7 1
1M
LM741
7 1
LM741
R4
D
D2
4 5
salida para arduino
10k -15V +15V
+15V
+15V
R17
U4 2
R16
800k
4 5
-15V
6
R8
3
2.2k
R10 30k
10k
R9
7 1
LM741
100k
1
D1 LED-RED
LDR2 TORCH_LDR
+15V
2
+88.8 Volts
