Pequenos projetos eletrônicos

Monitor de batimentos cardíacos usando LDR

IMPORTANTE

Este é um protótipo de circuito para hobby. Não se destina a análises clínicas!

Um belo dia os alunos de outra escola pediram socorro para construir um monitor de batimentos cardíacos. Pois bem, estudando circuitos prontos na internet e vendo a realidade proposta, surgiu este projeto.

A ideia é ter um pulso a cada batimento do coração.

O elemento sensor é um LDR que sente as variações de reflexo de luz emitida por um led de alto brilho.

O elemento sensor

O sensor é constituído por duas partes: um led vermelho de alto brilho como emissor de luz e o LDR como receptor.

A luz penetra pela pele, reflete no osso do dedo e retorna ao LDR. Os pulsos cardíacos são monitorados através de uma pequena variação na intensidade da luz, provocado pela mudança de fluxo de sangue nas veias.

No teste, fizemos uma pequena cinta com velcro furado para acomodar os dois componentes e 1,5m de cabo blindado extra-flexível. É importante a blindagem para minimizar a captação de interferências. Pelo mesmo motivo, o LDR precisa ficar protegido da luz ambiente.

Descrição do circuito

Este projeto é baseado em um amplificador de ganho elevado com um forte filtro passa-baixas.

D1 é opcional, apenas para evitar a inversão de polaridade da fonte de alimentação.

C8 deve ser de cerâmica para desviar para a terra as interferências de alta-frequência que fluem pela alimentação.

C7 garante a estabilidade da alimentação para as variações de baixa frequência.

LED1 é o elemento emissor de luz que faz parte do conjunto sensor discutido anteriormente e deve ser conectado por um cabo blindado suficientemente comprido para o experimento.

LDR1 deve ser instalado junto ao LED do sensor, conforme descrito anteriormente através de cabo blindado. Ele é o responsável pela captação das alterações de reflexão do dedo e transformar este sinal em impulsos elétricos.

C2 acopla o sinal alternado de baixa frequência gerado pelo LDR à entrada do 1º amplificador.

C1 desvia para a terra os ruídos de alta frequência na entrada.

Cada amplificador operacional está montado em configuração inversor.

Em paralelo com o resistor de realimentação R4 está o capacitor C3 que atua como limitador de ganho para altas frequências. Quanto maior a frequência, maior será a realimentação negativa e assim o ganho diminui.

O segundo estágio amplificador possui as mesmas características, elevando mais ainda a amplitude do sinal e filtrando as altas frequências.

No ponto indicado como “Leitura”, é possível conectar um osciloscópio digital e ver o gráfico gerado pela pulsação sanguínea, similar a um aparelho de eletrocardiograma.

O último amplificador atua apenas como comparador para gerar um pulso de onda quadrada proporcional aos batimentos cardíacos. O limiar de funcionamento pode ser ajustado pelo potenciômetro P1.

Lista de material

Semicondutores
D1 = 1N4007
OP1, OP2, OP3 = 741
LED1, LED2 = vermelho de alto brilho

Capacitores
C1 = 470nF cerâmica ou poliester
C2, C4, C6, C7 = 47uF x 16V eletrolítico
C3, C5 = 1uF cerâmica ou poliester (eletrolítico não funciona)

Resistores: todos de 1/8W
R1 = 1K
R2, R8 = 33K
R3, R4, R6, R7 = 100K
R5 = 56K
R9 = 680R
Potenciômetro = 100K linear
LDR = comum de 5mm

Outros
Suporte para bateria de 9V
Bateria de 9V

Ajuste e funcionamento

Mesmo com o circuito montado no proto-board, já é possível verificar o seu funcionamento antes de construir a cinta ou dedal para a leitura mais confortável da pulsação (elemento sensor). Apenas será necessário ajustar o potenciômetro para que se encontre o ponto onde o LED2 pisca acompanhando os seus batimentos cardíacos.

Uma análise utilizando um osciloscópio digital é bastante interessante.

Em eterna construção