Proiectarea unui fotopletismograf

PROIECTAREA UNUI FOTOPLETISMOGRAF

Pentru aceasta am ales să folosesc softul Eagle (Easily Applicable Graphical Layout Editor), produs de compania Cadsoft – un program care conţine numeroase librării cu o arie diversificată de componente electronice, o interfaţă fezabilă, precum şi un mod de editare a cablajelor în vederea imprimării acestora:

schema electronica fotopletismograf

Am optat pentru ledul LL – 503 care emite radiaţie infraroşie la o lungime de undă λ=940nm.

Distribuţia spectrală a ledului se poate observa mai jos:

Fotodioda pe care am ales – o este una construită special pentru captarea radiaţiei din spectrul infraroşu. Prezintă senzitivitate şi răspuns în timp ridicat.

Pentru amplificarea semnalului furnizat de fotodiodă, am folosit integratul LM358. Acesta conţine două amplificatoare operaţionale încapsulate. Acesta şi schema lui de conectare a pinilor se pot observa în figurile urmatoare:

Implementarea circuitului

În vederea realizării proiectului, am ales să îl implementez pas cu pas pe o placă de test de tip breadboard. Am folosit breadboard-ul pentru majorul său avantaj – adică faptul că nu necesită cositorirea elementelor. Acesta permite realizarea şi implicit modificarea cu rapiditate a montajelor electronice. Un breadboard conţine o serie de orificii, cu trasee conducătoare de curent electric in interior.
Am realizat implementarea primei părţi a circuitului – montajul ledului emiţător infraroşu( LL – 503) cu fotodioda BW34. Pentru protecţia ledului am folosit un rezistor cu valoarea de 39Ω, iar pentru fotodiodă am folosit un rezistor de 10 Ω. Am efectuat primele teste la ieşirea fotodiodei, unde am constatat deviaţii de 100 mV, în momentul introducerii, în mod repetat, a unui obiect opac între led şi aceasta. Am efectuat o captură de ecran cu osciloscopul, pentru evidenţierea deviaţiilor semnalului:

Pentru evidenţierea ritmului cardiac determinat din pulsaţiile semnalului, acesta trebuie convertit în semnal digital. Am folosit al doilea amplificator operaţional încapsulat în LM358, în configuraţie de amplificator comparator.

Valoarea de referinţă este acea valoare medie a amplitudinii peste care se sesizează vârfurile pulsatile, datorate bătăilor inimii. Amplificatorul operaţional transformă în semnal digital, dând 1 – în cazul în care semnalul este peste tensiunea de referinţă şi 0 – în cazul în care valoarea semnalului se află sub valoarea tensiunii de referinţă.
Numărul de valori pozitive din semnalul digital furnizat, determinat pe o durată de 60 de secunde, reprezintă ritmul cardiac.

Pentru analiza semnalului s – a folosit osciloscopul LeCroy WaveAce 102.

Pentru realizarea cablajului imprimat, s – a folosit în prima fază schematica anterioară realizata în Eagle. Tot prin intermediul acestui soft, s – a trecut schematica în modul PCB.

În etapa următoare s – au aranjat componentele într – un mod favorabil efectuării traseelor.

Următorul pas a fost imprimarea traseelor pe o coală de hârtie foto, de grosime redusă. Foaia cu imprimeul s – a poziţionat peste o placă de textolit cu strat de cupru, după care s – a presat cu un fier de călcat la temperatura mare. Prin efectul de transfer termic, traseele de pe foaie, s – au impregnat în stratul de cupru de pe placă.
În continuare placa de cupru a fost introdusă într – o soluţie de clorură ferică şi lăsată câteva minute pentru corodarea cuprului. Cuprul de pe placă se corodează aproape în totalitate, lăsându – l necorodat pe cel aflat sub trasee, pentru conducţia curentului electric între piese. După ce placa a fost scoasă din clorura ferică şi curăţată, se fac găuri cu ajutorul unui burghiu de diametru mic (≈ 1 mm). Găurile servesc la fixarea pinilor componentelor pe placă.
Acest procedeu a fost repetat, fiindcă circuitul montajului este dispus pe două plăci unite între ele printr – o clemă. Pe o placă se află ledul emiţător în infraroşu şi cu rezistorul de protecţie, iar pe cealaltă placă sunt poziţionate fotodioda şi circuitul de amplificare.
Alimentarea la 3V se face prin intermediul a două baterii de 1,5V, poziţionate într – un soclu. După ataşarea firelor aferente, montajul arată ca în figura urmatoare:

Advertisements

4 thoughts on “Proiectarea unui fotopletismograf

  1. Pingback: Proiectarea unui fotopletismograf | Blogul lui Fitziu

Tu ce crezi despre asta?

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s