Guía Completa para Construir un Monitor de Frecuencia Cardíaca Fiable

El monitor de frecuencia cardíaca es un dispositivo que seguramente conoces. Probablemente sepas de relojes inteligentes o pulseras que lo integran, haciéndolo accesible y portátil.

Si te interesa cómo funciona y quieres construir uno, estás en el sitio adecuado. Aprenderás el secreto del circuito y cómo hacer varios diseños en pocos pasos.

¿Listo? ¡Empecemos!

Concepto del Sensor de Latidos

Los sensores de latidos son vitales para pacientes y deportistas para conocer su estado cardíaco. Aunque hay varias formas de medir la frecuencia, el sensor de latidos es la más fácil, portátil y de acceso instantáneo.

Reloj Inteligente

Integrados en relojes, móviles y gadgets, miden el tiempo que tarda el corazón en expandirse y contraerse por minuto.

Concepto del Monitor de Frecuencia Cardíaca

Un monitor básico incluye:

• Sensor
• LED IR
• Fotodiodo en el sensor
• Circuito de control

El circuito incorpora un amplificador operacional (Op-Amp) y otros elementos que conectan la señal original con microcontroladores.

Circuito Sensor de Latidos

El diagrama muestra un sensor de dedo que detecta pulsos. Los latidos cambian el volumen sanguíneo y la intensidad de luz IR recibida por el fotodiodo.

Un condensador acopla la salida del fotodiodo a la entrada no inversora del primer Op-Amp, bloqueando componente DC. Este actúa como amplificador no inversor con ganancia 1001 y frecuencia de corte. Su salida va al segundo Op-Amp (comparador), que dispara un transistor (BC547) enviando la señal al microcontrolador. El LED en el transistor parpadea al detectar pulso.

El Op-Amp usado es LM358 (dual en un encapsulado).

Diseño de Circuitos

Tres diseños:

• Sensor de latidos con LM358
• Sensor de latidos con Arduino
• Interfaz Arduino con sensor de latidos

Monitor FC: Sensor de Latidos con LM358

Detecta latidos mediante LM358 acoplado a emisor y receptor IR. El LED IR es el transmisor; el fotodiodo, el detector.

Ilustración Circuito Latidos con LM358

Diagrama de Patillas LM358

Componentes

• CI LM358 amplificador operacional (1)
• Condensador electrolítico 4,7 µF (1)
• Condensador cerámico 100 nF (1)
• Batería 9 V (1)
• Par de LED IR (1)
• LED 5 mm (1)
• Resistencias: 220 kΩ (2), 10 kΩ (1), 680 kΩ (1), 6,8 kΩ (1), 47 kΩ (1)
• Sensor latidos (PC3) (1)

Pasos

1. Conecta la base del LM358 al PCB y el CI a la base.
2. Conecta todos los LED al PCB.
3. Conecta ambos condensadores al PCB.
4. Conecta todas las resistencias.
5. Añade el conector de batería, conecta la batería y verifica funcionamiento.

Nota: Suelda todas las conexiones.

Funcionamiento

Dos fotodiodos IR detectan pulsos: uno emite luz a través del dedo, el otro mide la reflexión. La intensidad refleja depende de: (1) ritmo de bombeo cardíaco y (2) diferencia en niveles de oxigenación sanguínea.

Monitor FC: Sensor de Latidos con Arduino

Sensor basado en Arduino con pinza de dedo y tres pines (datos, GND, VCC).

Sensor de Latidos Arduino

Componentes

• Placa Arduino (1)
• Potenciómetro 10 kΩ (1)
• Resistencia 330 Ω (1)
• Pantalla LCD 16×2 (1)
• Cables de conexión
• Pulsador
• Mini protoboard
• Chip sensor latidos con sonda de dedo (1)

Interfaz Arduino con Sensor de Latidos

Para ver lecturas en latidos por minuto (bpm), conecta Arduino a LCD 16×2:

• Pines de datos LCD (D7, D6, D5, D4) a pines digitales de Arduino.
• Potenciómetro 10 kΩ a pin 3 LCD (contraste).
• Pines E (enable) y RS del LCD a pines digitales Arduino.
• Salida del sensor a pin analógico A0 (pin 1 analógico) de Arduino.

Código

Tras conectar, escribe el código necesario. Enlace al código.

Funcionamiento

1. Coloca cualquier dedo (excepto pulgar) en la pinza del sensor y pulsa el botón.
2. Arduino calcula la frecuencia cardíaca desde los datos del sensor y la muestra en bpm.
3. Mantente relajado para no mover cables y evitar lecturas erróneas.
4. Pulsa el botón para nueva medición.

Aplicaciones del Monitor de Frecuencia Cardíaca

• Calcular frecuencia cardíaca de persona, paciente o deportista.

Frecuencia Cardíaca Cuerpo Humano

• Alternativa económica a monitores caros.

App Control Frecuencia Cardíaca Móvil

• Sistema de monitorización de salud de pacientes.

Sistema Monitorización Salud Paciente

Reflexiones Finales

El principio es la fotopletismografía: la intensidad de luz que atraviesa un órgano permite medir su volumen sanguíneo.

Los LED IR son fuentes ideales para la mayoría de sensores. Se usa un detector que convierte fotones en corriente o un componente de amplificación de corriente dependiente de la luz.

Sensor Latidos con Pinza de Dedo

Fuente: Wikimedia Commons

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