marzo 2018 – Página 7 – Soloelectronicos.com

Como leer el pulso cardiaco

marzo 8, 2018marzo 23, 2024soloelectronicos5 comentarios

En efecto existen sensores de pulso cardíaco de forma compacta, el cual podemos usar para nuestros proyectos para lo que se nos ocurra, como por ejemplo visualizar las pulsaciones cardíacas.

La esencia de estos circuitos es un sensor integrado de circuito de amplificación óptica y con un circuito de eliminación de ruido de la frecuencia cardíaca todo ello alimentado con una tensión de alimentación: 3.3V ~ 5 V

Lo ideal para medir el pulso es poner el sensor de pulso en el dedo o lóbulo de la oreja, directamente o bien mediante algún sistema mecánico que lo deje fijo como por ejemplo alguno de los sistemas que mostramos a continuación:

soportes sensores.PNG

Estos sensores cuentan con una salida analógica que se puede conectar por ejemplo a una entrada analógica de un Arduino, para probar la frecuencia cardíaca

Estudiantes, artistas, deportistas, creadores, desarrolladore3s de juegos, o terminales móviles puedan desarrollar software o interactivos relacionado con el ritmo cardíaco, pero no obstante también existe una aplicación de código abierto para la visualización en tiempo real de la gráfica de la frecuencia cardíaca en https://github.com/WorldFamousElectronics/PulseSensor_Amped_Arduino/.

El sensor de pulso cardiaco es esencialmente un fotopletismógrafo, que es un dispositivo médico conocido que se usa para controlar la frecuencia cardíaca de forma no invasiva. Asimismo los fotopletismógrafos miden los niveles de oxígeno en la sangre (SpO2) pero no siempre lo soportan.

La señal de pulso cardíaco que sale de un fotopletismograma es una fluctuación analógica de voltaje, y tiene una forma de onda predecible, tal como estamos acostumbrados a ver ( la representación de la onda de pulso se denomina fotopletismograma o PPG).

El Sensor de pulso amplifica la señal bruta del Sensor de pulso anterior y normaliza la onda de pulso alrededor de V / 2 (punto medio en voltaje) respondiendo a los cambios relativos en la intensidad de la luz

Tal y como esta construido ,veremos que la luz interna del LED verde del sensor se refleja de nuevo en el sensor cambiando durante cada impulso, ocurriendo las siguintes casuiticas:.

Si la cantidad de luz incidente en el sensor permanece constante, el valor de la señal permanecerá en (o cerca de) 512 (punto medio del rango de ADC).
Más luz y la señal aumentará.
Menos luz, todo lo contrario: el valor de la señal analógica dismuniira

El objetivo es encontrar momentos sucesivos de latido instantáneo del corazón y medir el tiempo transcurrido entre ellos, llamado intervalo Inter Beat (IBI) pues al seguir la forma y el patrón predecibles de la onda PPG, podemos hacer exactamente eso.

Cuando el corazón bombea sangre por el cuerpo, con cada latido hay una onda de pulso (una especie de onda de choque) que viaja a lo largo de todas las arterias hasta las mismas extremidades del tejido capilar donde está conectado el sensor de pulso. La sangre real circula en el cuerpo mucho más lentamente de lo que viaja la onda de pulso.

Figura 1

Sigamos los eventos a medida que progresan desde el punto ‘T’ en el PPG a continuación. Se produce un aumento rápido en el valor de la señal a medida que la onda de pulso pasa por debajo del sensor, luego la señal vuelve a descender hacia el punto normal. A veces, la muesca dicroica (pico descendente) es más pronunciada que otras, pero, en general, la señal se establece en el ruido de fondo antes de que la siguiente onda de pulso se filtre.

Como la onda se repite y es predecible, podríamos elegir casi cualquier característica reconocible como punto de referencia, por ejemplo, el pico, y medir la frecuencia cardíaca haciendo cálculos matemáticos sobre el tiempo entre cada pico,pero sin embargo, esto puede dar lugar a lecturas falsas desde la muesca dicroica, si está presente, y puede también ser susceptible a la imprecisión con respecto al ruido de línea base.

Existen otras buenas razones para no basar el algoritmo de detección de latidos en fenómenos de onda arbitrarios. Idealmente, queremos encontrar el momento instantáneo del latido del corazón. Esto es importante para el cálculo preciso de BPM, la variabilidad del ritmo cardíaco ( y mida la frecuencia cardíaca haciendo cálculos en el tiempo entre cada pico.

Sin embargo, esto puede dar lugar a lecturas falsas desde la muesca dicroica, si está presente, y puede también ser susceptible a la imprecisión con respecto al ruido de línea base.

Algunos investigadores del corazón dicen que es cuando la señal alcanza el 25% de la amplitud, algunos dicen que es el 50% de la amplitud, y algunos dicen que es el momento en que la pendiente es más pronunciada durante el evento ascendente.

El circuito que vamos a ver es muy simple pues solo se precisa conectar un buzzer y el sensor de pulsos cardíacos .

Como podemos ver en el video , el sensor de pulsos cardíacos se conecta a la alimentación de +5V entre el hilo rojo(+5v) y el naranja (GND) y del hilo marrón obtenemos la salida analógica que conectaremos a la primera entrada analogica (A0) de cualquier placa que soporte entradas analogicas como pueden ser Arduino o Netduino

Para complementar el circuito puede ser interesante reflejar el punto maximo de nivel qeu reproduciremos mediante un buzzer conectado al pin 11 de salida binaria

A continuación en este breve ejemplo para Arduino se puede mostrar un pulso de latido del corazón humano en directo ayudándonos por medio de «Serial Plotter» de arduino o por ejemplo con una aplicacion móvil usando un modulo bluetooth coenctado a nuestro arduino

En este pequeño programa para Arduino qeu vamos a ver , sonará un buzzer con cada latido de tu corazón al mismo tiempo que se envia el valor de la señal de forma serie (esta es la señal directa del sensor de pulso) el cual podemos visualizar en un ordenador o si tenemos conectado un modulo bluettoth a nuestro arduino mediante un smarptphone usando una app .

//Programa para capturar el pulso cardiaco

// Variable para fijar el puerto donde conectaremos el buzzer

int buzzer = 11;

// la variable pulso contiene los datos brutos entrantes pudiendo variar entre 0-1024

int pulso;

// Determina qué señal «se contará como un latido» y qué señal ignorar.

int limite = 550;

void setup() {

//definimos donde conectamos el buzzer , que sonará al ritmo de su corazón

pinMode(buzzer,OUTPUT);

// Configura la comunicación serial a 9600 dependiendo de su adaptador bluetooth como esté configurado

Serial.begin(9600);
}

void loop() {

// Lee el valor del pin analógico 0, y Asigna este valor a la variable «pulso».
pulso = analogRead(A0);

//Este caracter lo filtra la aplicación en APP inventor

Serial.print(«*»);

// Envíe el valor de pulso al Plotter serial. Comentar si queremos visualizar en «serial ploter»
Serial.println(pulso);
if(pulso > limite){

// Si la señal es superior a «550», entonces suena el buzzer.
digitalWrite(buzzer,HIGH);

}

else

{

// De lo contrario, deja de sonar el buzzer.
digitalWrite(buzzer,LOW);
}

//Retardo de 35ms
delay(35);
}

Construya su propia fuente de alimentación profesional

marzo 6, 2018abril 11, 2024soloelectronicos1 comentario

Cuando se comienza a realizar proyectos de electrónica o robótica, en seguido nos damos cuenta de inmediato que hay ciertas herramientas que no pueden faltar en nuestra mesa de trabajo o en tu taller siendo la clasica herramienta universal junto con el polímetro una fuente de alimentación lo mas versatil posible.

No hace mucho tiempo , todo el mundo que necesitaba un fuente «profesional» se lanzaba a auto-fabricarselas, dado que desafortunadamente no es un equipo que este al alcance de mucha gente pues tenian un coste prohibitivo

Afortunadamente los tiempos cambian y hoy es posible construirse una fuente digital programable avanzada en unos sencillos pasos sin gastarse una fortuna y con la certeza de siempre funcionara, hecho que no siempre ocurre con las fuentes auto-construidas.

IMG_20180305_225910[1]

Electrónica necesaria

En efecto gracias a la impresión 3D y a un modulo integrado es posible construir una potente fuente de alimentación digital programable con muy poocos componenentes , teniendo ademas la certeza de que el resultado nos va a funcionar

Los componentes necesarios para el montaje son los siguientes:

El modulo kkmon
Fuente auxiliar recicladas AC/DC de 20-40V /2 amp( puede servir por ejemplo la de un antiguo portatil)
2 Bornas
1 led
1 resistencia limitadora para el led
1 Interruptor de panel de 1amp/220V
1 Caja de plástico impresa : https://www.thingiverse.com/thing:2815504

Como vemos tan solo necesitamos conectar la salida de nuestra fuente auxiliar AC/DC a la entrada del modulo kkmon ,y su salida a unas bornas (rojo para el positivo y negro para la masa)

El circuito ademas se completa con un interruptor que se intercala en los cables de Ac y un led verde que con su correspondiente resistencia imitadora , el cual conectaremos a la salida de la fuente auxiliar.

El esquema del montaje propuesto es el siguiente;

El módulo kkmon , tiene un rango de voltaje de salida ajustable de 0V-32V / 50.00V (opcional), rango de corriente de salida ajustable de 0-3.000A / 5.000A (opcional).

Incluye función de auto apagado cuando se supera un umbral preestablecido y que puede almacenarse hasta en 10 grupos de valores de preset y dos grupos valores rápidos.

Asimismo en la interfaz de los datos de ajuste, usted puede ajustar el valores como sobretensión, sobre-corriente, etc

Obviamente no nos podíamos olvidar de la pantalla LCD a color (cuyo brillo es ajustable ),la cual tiene la función de voltímetro , amperímetro y watimetro en este modelo sobre el que ademas se pueden ver los valore de preset de Voltaje, Corriente, Voltaje de salida, corriente de salida preestablecido, potencia de salida , voltaje de entrada, etc.

Este módulo incluye ademas un ventilador de gran potencia de salida inteligente , que cuenta con rodamiento de bolas que se inicia automáticamente cuando la corriente de salida es más de 0,5 Amp, con el fin disipar el calor generado.Este modulo por cierto es enchufable pudiendo desconectarse por si no se necesitase o simplemente para extraerlo

IMG_20130301_010133[1].jpg

Como comentábamos al principio de este post ,esta fuente necesita una tensión continua cuyo valor de entrada puede estar comprendida entre 6 y 50 V , lo que significa que 50 V es el límite Voltaje que no debe superare( de lo contrario, podría quemarse) .Ademas esta fuente como regla general deberá alimentarse con una tensión continua que debe ser al menos 1V mas de la salida máxima deseada. Si no se cuenta con una fuente discreta (en el imagen se uso una sencilla fuente con transformador toroidal y puente de diodos ya que nos se requiere filtrado ) , se puede usar una viejo cargador desde ordenador portatil , impresora , etc teniendo en cuenta eso si la polaridad

Este módulo tiene salida de protección contra cortocircuitos y protección de conexión inversa, aunque usted debe ser en estricta conformidad con conexión

La exhibición del LCD y la función del metro de la tensión / del voltaje, usted pueden ver la tensión / la corriente del preajuste, voltaje de entrada, voltaje / corriente de salida, potencia de salida, etc.

En el área de visualización del estado de salida, es conveniente que usted sepa si la salida funciona, estado de salida de tensión / corriente constante, grupo de datos actual extraído, etc. Con las funciones avanzadas, alta exactitud, uso ancho, el artículo es realmente práctico para el uso.

Este modulo es configurable gracias a su cuatro pulsadores y un botón giratorio de control cuyas funciones son las siguientes:

Boton central : Ajuste de datos valor/extracto de la especificada Grupo de datos/store valor en el grupo de datos.u-set: Preajuste Voltaje de Salida
i-set predefinidos: corriente de salida
s-ovp: presente sobre-voltaje
s-ocp: sobre-corriente actual
s-opp: presente over-power
B-LED: presente brillo de la pantalla
m-pre: datos de regalo
M1; extracto de acceso directo:M1 los datos almacenados/página hasta a elegir/combinaciones de store.
M2; extracto de acceso directo: M2 datos almacenados/página abajo para elegir/combinaciones de tienda
On/Off: salida de abrir o cerrar.

Parámetros técnicos:

Rango de Voltaje de Entrada: 6 – 55 V
Voltaje de Salida gama: 0 – 50 V
Corriente de Salida: 0 – 2 A
Rango de Potencia de salida: 0 – 100 W
Dimensión: 79 mm * 43 mm * 48 mm (L * W * H)
Tamaño abierto: 71 mm * 39 mm
Voltaje de Salida precisión: ± (0.5% + 1 dígitos)
Corriente de Salida precisión: ± (0.5% + 2 dígitos)

Nota: en realidad ya hay muchas variaciones comerciales de estos modulos , los cuales basicamente disponen de la misma logica de control y pantalla , pero con diferencias potencias de salida:

IMG_20180305_225910[1]

Construcción

Los pasos a seguir para montar la fuente son en realidad muy pocos. Como orientación resumimos los mas importantes a continuación:

Imprimiremos en nuestra impresora 3D tanto la caja con el panel trasero como el frontal . Los ficheros ,stl estan dsiponibles en el respositorio de thinginverse en la url : https://www.thingiverse.com/thing:2815504
Fijaremos en primer lugar la fuente auxiliar a la caja usando por ejemplo una pistola de cola térmica
Conectamos la salida de la fuente auxiliar al modulo kkmon respetando escrupulosamente la polaridad.
También igualmente conectaremos dos cables (rojo y negro ) para la salida .
Los dos cables de salida los conectaremos a dos sendas bornas Rojo y Negro que fijaremos al panel posterior
Colocaremos el interruptor , el led y el el modulo kkmon en el frontal impreso en 3d
Soldaremos dos cables al interruptor de encendido lo cuales irán; directamente a un polo del enchufe y el otro a la entrada de AC de la Fuente auxiliar
Ya podemos fijar todos los elementos (led, el modulo kkmon , el interruptor y los bornes ) sobre el panel en el frontal impreso de este
Solo nos queda aplicar cola térmica a los elementos que puedan moverse ( l modulo Drok NC , las bornas , el led y el cable de red) y colocando la tapa habremos terminado nuestro montaje: