Monitor Cardíaco com Interface com Display Gráfico

Universidade de Passo Fundo
Curso de Engenharia Elétrica
Monitor Cardíaco com
Interface com Display Gráfico
Acadêmico: Catiano Plaquitken
Orientador: Adriano L. Toazza
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.
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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.
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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.
Esboço do sinal de ECG.
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Estudo Teórico:
Derivações eletrocardiográficas:
As três derivações bipolares periféricas.
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:
AI
Entrada
AI
Mux
Analógico
Filtros
AGP
AI
Teste
ADC
RTC
Display
Gráfico
Carregador
de bateria
Microcontrolador
Teclado
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.
.
D1
AO CIRCUITO
DO PACIENTE
R1
D2
Proteção para a entrada.
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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:
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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VCC
PORTRIGHT-R
PORTRIGHT-R
PORTRIGHT-L
SELECAO 0
SELECAO 1
1
5
2
4
6
10
9
VDD
U2
12
14
15
11
X0
X1
X2
X3
X
Y
Y0
Y1
Y2
Y3
INH
A
B
VSS
DERIVACAO I
DERIVACAO II
DERIVACAO III
TESTE
VEE
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PARA O FILTRO
3
7 -Vcc
8
4052
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:
SG3
SG2
SG1
SG0
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.
1
2
R5
1
2
.
R4
1
2R
2
.
R3
1
4R
R
2
.
R2
0,5R
.
R1
.
R
3
6
Vout
+
2
-
Vin
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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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