Tarea 3 Gerardo Rojas Grupo 13 PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍAINSTRUMENTACION MEDICATarea 3 Simular un instrumento de medición biomédico con una salida estandarizadaTUTOR: DIEGO FERNANDO NAVAESTUDIANTE: GERARDO ROJAS CARVAJALGRUPO: 299016_25-04-UDR PUERTO ASIS PUTUMAY...

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

INSTRUMENTACION MEDICA

Tarea 3 Simular un instrumento de medición biomédico con una salida estandarizada TUTOR: DIEGO FERNANDO NAVA

ESTUDIANTE: GERARDO ROJAS CARVAJAL GRUPO: 299016_951

25-04-2021 UDR PUERTO ASIS PUTUMAYO

Introducción En el desarrollo de esta actividad realizaremos el montaje de un pulsímetro al cual le desarrollaremos cada una de sus etapas y un montaje en proteus el cual nos permitirá verificar su buen funcionamiento esto nos permitirá extender nuestro conocimiento en instrumentación medica.

DIAGRAMA DE ETAPAS INSTRUMENTO DE MEDICION El equipo tiene una etapa de medición en la cual se aplicará un sensor que nos permite obtener una lectura de ritmo cardiaco, una vez tomada la señal y debido a que la señal es muy baja se utilizará una etapa de amplificador para mejorarla, pasará por una etapa de filtrado de la señal para eliminar el ruido y tener una señal más limpia para la última etapa que será la de visualización.

1. Censado: Para la realización de esta actividad se debe medir el ritmo cardiaco de una persona lo cual lograremos hacer utilizando un sensor KY-039. Este componente actúa con un diodo emisor infrarrojo (IR) y un fototransistor que es el receptor, funcionando de la siguiente manera: al ubicar el dedo en medio de los dos elementos el diodo IR emite una luz invisible que traspasa el dedo y llega al fototransistor, cuando se produce una leve variación en el flujo sanguíneo se generan una variación en la luz la cual es recibida por el receptor y esto permite determinar qué tan acelerado o desacelerado se encuentra el corazón.

Imagen: Sensor de ritmo cardiaco KY-039 Recuperado de: https://leantec.es/tienda/modulo-detector-de-latidos-arduino-ky039/ Nota: Este sensor se energiza con 5v y su salida es análoga

2. Amplificación de la señal: Para esta etapa se utilizará un amplificador operacional no inversor el cual nos permitirá ajustar la ganancia de acuerdo con el voltaje entregado por el sensor. Para esta etapa utilizaremos una configuración con un LM741

Imagen: Amplificador operacional no inversor Recuperado de: https://hetpro-store.com/TUTORIALES/amplificador-no-inversor/ 3. Filtrado de la señal: Para esta etapa realizaremos el filtrado de la señal utilizando un Filtro pasa bajos activo de 2do orden Sallen Key ya que tuvimos la experiencia en la actividad anterior y se comprobó que actúa muy bien con señales bajas. Para poder realizar los cálculos en el filtro debemos determinar la frecuencia de corte que este caso será de 25Hz, e iniciamos los cálculos del filtro para determinar el montaje.

Imagen: Filtro pasa bajos activo de 2do orden Sallen Key Recuperado de: https://wilaebaelectronica.blogspot.com/2017/01/filtro-pasa-bajos-activode-2do-orden-sallen-key.html

Ecuaciones de diseño: m=

1 + √1 + 8Q2 (A − 1) 4Q R=

1 2πkfc mC1

Ra =

2AR A−1

R b = 2aAR C2 = 2aAR Butterworth Q (Factor de calidad) = 0.7071 K (Constante k) = 1 A= 3 Con todos los datos procedemos a reemplazar iniciamos encontrando el valor de m:

𝑚= 𝑚=

1 + √1 + 8𝑄 2 (𝐴 − 1) 4𝑄

1 + √1 + 8 ∗ (0.7071)2 (3 − 1) 4 ∗ 0.7071 m = 1.4142

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Para proceder con el desarrollo de las ecuaciones debemos asignarle un valor al capacitor 𝐶1 que será de 𝐶1 = 10𝑛𝐹 y también debemos asignarle un valor a la frecuencia de corte que en este caso será de 25 Hz.

Procedemos a reemplazar en la ecuación: 𝑅= 𝑅=

1 2𝜋𝑘𝑓𝑐 𝑚𝐶1

1 2𝜋 ∗ (1) ∗ (25𝐻𝑧) ∗ (1.4142) ∗ (10𝑛𝐹) 𝑅 = 450.16𝐾Ω

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Una vez encontramos el valor de R procedemos a reemplazar valores en la ecuación para encontrar el valor de 𝑅𝑎 : 2𝐴𝑅 𝐴−1 2 ∗ (3) ∗ (450.16𝐾Ω) 𝑅𝑎 = 3−1 𝑅𝑎 =

𝑅𝑎 = 1350.16𝐾Ω -

Procedemos a encontrar el valor de Rb 𝑅𝑏 = 2𝐴𝑅 𝑅𝑏 = 2 ∗ (3) ∗ (450.16𝐾Ω) 𝑅𝑏 = 2.70𝑀Ω

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Por último, obtenemos el valor de C2 𝐶2 = 𝑚2 𝐶1 𝐶2 = (1.4142)2 ∗ (10𝑛) 𝐶2 = 20𝑛𝐹

una ventaja muy importante del filtro pasa bajos Sallen Key es que contamos con una página oficial donde podemos corroborar los datos obtenidos en las ecuaciones se verifica y se puede apreciar que los cálculos son correctos:

Imagen: Verificación de valores encontrados Recuperado de: https://wilaebaelectronica.blogspot.com/2017/01/filtro-pasa-bajos-activode-2do-orden-sallen-key.html Montaje en Proteus:

Imagen: Montaje Proteus Edición propia

Enlace del Video: http://youtu.be/sqVQRCDG5_A?hd=1

Conclusiones -

Aprendimos sobre el funcionamiento del pulsímetro un equipo vital para salvar vidas en salas UCI.

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Desarrollamos varias etapas y aprendimos a utilizar mejor los amplificadores y los filtros.

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Aprendimos mas sobre medicina ya que aprendimos las frecuencias cardiacas que utiliza este elemento.

Bibliografía

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https://wilaebaelectronica.blogspot.com/2017/01/filtro-pasa-bajos-activo-de-2doorden-sallen-key.html

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https://hetpro-store.com/TUTORIALES/amplificador-no-inversor/...