Sensor de pulso cardíaco DIY

Hola a todos hoy veremos un circuito por demás interesante, y es que podemos ver nuestro pulso cardiaco con tan sólo un emisor y receptor infrarrojo, claro con su respectiva configuración de amplificadores operacionales y elementos pasivos.

El principio de funcionamiento es el siguiente:

Se hace pasar luz infrarroja a través de la piel, para ser captada por un receptor del otro lado y posteriormente ser procesada. El lugar idóneo para hacer esto es un dedo de la mano.

El circuito es el siguiente:

Lista de materiales:

B1 = Batería de 3V a 15V (5V si se usa con un microcontrolador)

IC1 = TL072/LM358

Q1 = Fototransistor

D1 = LED infrarrojo (se puede conseguir en controles de TV viejos)

D2 = LED rojo (no es importante el color)

R4 = 100 ohms

R3, R5 = 10k ohms

R2, R6 = 1k ohm

R1 = 100k ohms

VR1 = Preset 100k ohms

C1, C2 = 1uF electrolíticos

El circuito se puede analizar dividiéndolo en 4 etapas:

 

La primera etapa consta del LED infrarrojo y su resistencia de protección, éste emite la luz infrarroja que atravesará la piel.

La segunda etapa consta de un divisor resistivo conformado por la resistencia R3 de 10K y un fototransistor, que varía su resistencia según incida la luz infrarroja sobre él (siguiendo el flujo de la sangre) variando el voltaje en el colector del fototransistor. El condensador C1 bloquea la componente de corriente directa permitiendo el paso de corriente sólo cuando hay cambios de voltaje.

La tercera etapa comienza con la resistencia R5, que actúa como resistencia de pull-down para evitar que el ruido se filtre en la entrada no inversora del primer OPAMP del IC1 TL072, que está configurado como amplificador no inversor con ganancia de 101.

Por último la señal de la etapa anterior es comparada por el segundo OPAMP del IC TL072 con el voltaje que entrega un potenciómetro VR1, cuando la señal es mayor que el voltaje establecido por el potenciómetro, el OPAMP entrega un nivel lógico alto y ya que la señal entregada suele contener mucho ruido, se agregó el condensador de C2 de 1uF para estabilizar la señal.

Por último si se desea utilizar la señal para procesarla con un microcontrolador se puede conectar en la salida del primer OPAMP del IC TL072:

En mi caso fue para poder visualizar la señal en el serial plotter de Arduino y su derivada (no es más que la resta de la lectura actual con la anterior).

La señal roja es la lectura obtenida sin ningún procesamiento, la verde es la señal filtrada y la azúl es la derivada de esta última.