monitor cardíaco com interface com display gráfico
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Monitor Cardíaco com Interface com Display Gráfico
Acadêmico: Catiano PlaquitkenOrientador: Adriano L. Toazza
Universidade de Passo FundoCurso de Engenharia Elétrica
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Objetivos:
Adquirir o sinal de ECG.Converter o sinal de analógico para digital.Mostrar no display gráfico a forma de onda do sinal adquirido.Tornar o equipamento final prático, versátil e confiável.
Monitor Cardíaco com Interface com Display Gráfico
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Justificativas:
O monitor cardíaco é atualmente essencial nos hospitais.Não existe monitor digital equivalente no mercado.Modelos analógicos não são portáteis.
Monitor Cardíaco com Interface com Display Gráfico
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Estudo Teórico:
Sinais bioelétricos. Gerados por células nervosas e musculares. Esses sinais criam um campo elétrico. O campo elétrico propaga-se pelos tecidos do corpo. Essa atividade elétrica pode ser medida na superfície corporal.
Monitor Cardíaco com Interface com Display Gráfico
Esboço do sinal de ECG.
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Estudo Teórico:
Derivações eletrocardiográficas:As três derivações bipolares periféricas.
Monitor Cardíaco com Interface com Display Gráfico
Pontos para medir as três derivações
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Estudo Teórico:
Eletrodos para aquisição de sinais bioelétricos:São de metal recobertos por cloridrato de prata.Para um melhor acoplamento entre pele e eletrodo utiliza-se gel eletrólito.A resistência DC entre a pele e o eletrodo fica em torno de 2 a 10 kΩ.
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Desenvolvimento do Projeto:
Monitor Cardíaco com Interface com Display Gráfico
EntradaAI
AI
AI
Teste
MuxAnalógico Filtros AGP
ADC
Micro-contro-lador
TecladoDisplayGráfico
RTC
Carregador de bateria Baterias
Diagrama de blocos do sistema.
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Desenvolvimento do Projeto:
Entrada:Deve proteger o restante do circuito contra descargas elétricas de desfibriladores e bisturis elétricos.
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Proteção para a entrada.
D 2
DO PACIENTE ..
D 1
.
AO CIRCUITO
.
R 1
9
Desenvolvimento do Projeto:
Amplificador de instrumentação:É utilizado o CI INA102, pois possui:Alta impedância de entrada (1010 Ω);Alta rejeição em modo comum (CMR) (90dB);Baixa tensão de offset (100µV);Alto ganho (1000);
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Desenvolvimento do Projeto:
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Diagrama interno do INA102
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Desenvolvimento do Projeto:
Multiplexador analógico:É utilizado o CI 4052.Tem por função selecionar a derivação a ser filtrada, convertida para digital e mostrada no display.
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DERIVACAO I
PORTRIGHT-R
U2
4052
12141511
15246
109
13
3
168
7
X0X1X2X3
Y0Y1Y2Y3INHAB
X
Y
VDD
VSS VEE
PORTRIGHT-R
VCC
DERIVACAO IIDERIVACAO III
PORTRIGHT-R
PARA O FILTRO
PORTRIGHT-RPORTRIGHT-R
-Vcc
PORTRIGHT-R
SELECAO 1SELECAO 0
PORTRIGHT-L
TESTE
Esquema elétrico do Mux analógico.
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Desenvolvimento do Projeto:
Etapa do filtro:É utilizado um filtro Passa Alta de 0,05 Hz de ordem dois e um filtro Passa Baixa de 15 Hz de quarta ordem.Utiliza-se o CI UAF42.Para o cálculo dos componentes externos foi utilizado o software Filter42.exe.
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Desenvolvimento do Projeto:Etapa do AGP:
É utilizado na configuração inversor para ganhos fixos de 1/2, 1, 2 e 4.Constituído por um amplificador operacional auxiliar do UAF42 e o CI AH0015.
SG
1
SG
2
.
1 2 .
1 2
R 1
R
.
1 2
V in
R 2 0 , 5 R
V o u t
R 5 4 R
.
1 2
SG
0
R 4 2 R
+
-
.
3
26
SG
3
R 3 R
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Desenvolvimento do Projeto:
Microcontrolador:Efetua todo o controle lógico do monitor.Utilizado o microcontrolador AT89S8252 da Atmel.É compatível com a família MCS-51.Tem 8 k bytes de memória flash de programa.Tem 2k bytes de memória EEPROM não volátil.Possui 256 bytes de memória RAM de dados.Apresenta três contadores/temporizadores de 16 bits.
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Desenvolvimento do Projeto:
Conversor Analógico para Digital:Utilizado um conversor de 8 bits de resolução e dois canais analógicos de entrada.É feita a conversão do sinal de ECG e da tensão das baterias.O CI utilizado é o ADC0832.Este CI possui interface serial padrão TTL para conexão com o microcontrolador.O mínimo período de conversão é de 32 µs.
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Desenvolvimento do Projeto:
Display Gráfico:É um display de cristal líquido (LCD) que conta com 128 x 64 pontos (dots).Permite uma área visível de 6,6 x 3,2 cm.Comunica-se com o microcontrolador através de 8 bits de dados e mais 6 bits para controle.Apresenta área de memória RAM apenas para modo gráfico.
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Testes e Resultados
Testada a capacidade de corte dos filtros;O software, através do AGP configura o ganho mais adequado;O software detecta o pico do complexo QRS e calcula o número de batimentos por minuto (BPM);A etapa de pré- amplificação está instável.
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Discussão e Conclusão:
O estudo teórico foi de fundamental importância para o entendimento da forma do sinal.A etapa de filtro é muito importante.De forma geral apresentou bons resultados.Próximos passos:
Desenvolvimento do carregador de bateria.Efetuar mais testes e analisar os resultados obtidos.
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