ACONDICIONAMIENTO DE LA SEÑAL
Amplificador No Inversor.
Se añade este circuito que brinda la ventaja de que además de darle amplificación a la señal de entrada, la señal de salida esté en fase con respecto a ésta.
Es finalmente en esta etapa que se consigue obtener una amplificación cercana a 1000 veces la señal de entrada del sistema.
Sumador Inversor.
En esta etapa del circuito se coloca un sumador inversor para poder controlar el nivel dc con el que la señal cardiaca ingresará posteriormente al microcontrolador, ya que este integrado trabaja en el rango de 0 a 5 V.
Seguidor Unitario.
Es muy importante colocar este circuito que sirve como un acoplador de impedancias entre la etapa analógica, hasta aquí descrita, con la etapa digital del equipo.
PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL
MICROCONTROLADOR
Se denomina microcontrolador a un dispositivo programable capaz de realizar diferentes actividades que requieran del procesamiento de datos digitales y del control y comunicación digital de diferentes dispositivos.
En este proyecto se utilizó el PIC 16F877A. Este microcontrolador es fabricado por MicroChip y se le denomina PIC. El modelo 16F877A posee varias características que hacen a este microcontrolador un dispositivo muy versátil, eficiente y practico para ser empleado en la aplicación que posteriormente será detallada.
Módulo de conversión A/D.
El PIC16F877A posee un módulo de conversión A/D interno que les permite manejar 8 entradas analógicas. En la figura se muestra un diagrama de bloques del módulo de conversión A/D.
El proceso de conversión analógico a digital.
En el siguiente diagrama de tiempo se muestran los eventos que tienen lugar durante el proceso de una conversión analógico a digital.
Para que el convertidor A/D, pueda operar se deberán seguir los siguientes pasos:
Configurar el módulo A/D:
Configurar los pines analógicos y los voltajes de referencia VREF- y VREF+ , mediante el registro ADCON1.
Seleccionar el canal de entrada a convertir mediante los bits CHS2:CHS0 del registro ADCON0.
Seleccionar el reloj de conversión mediante los bits ADCS1:ADCS2.
Energizar el convertidor mediante el bit ADON.
Esperar mientras transcurre el tiempo de adquisición (unos 20 µseg).
Iniciar la conversión poniendo “1” en el bit GO/DONE.
Esperar a que termine la conversión.
Consultando continuamente el bit GO/DONE
Leer el dato convertido D del registro (ADRESH)
Para la siguiente conversión, esperar al menos 2TAD
Almacenamiento de datos tipo FIFO.
Para realizar el almacenamiento digital de la señal cardiaca se usan 256 locaciones de memoria de ocho bits dentro de una estructura que funciona como registro de desplazamiento, llamada pila FIFO (primero que entra primero que sale) con el objetivo de presentar en pantalla secuencialmente los datos correspondientes a la señal cardiaca.
Cada locación contiene una palabra binaria proporcional a una amplitud de señal instantánea. La memoria contiene la totalidad de los datos que se muestran en la pantalla del TRC.
Cabe anotar que esta memoria está contenida en el interior del microcontrolador usado en este proyecto.
Diagrama de flujo principal.
Diagrama de flujo de la interrupción
Módulo de conversión digital a analógico.
Es necesario realizar la conversión digital a analógico de dos señales debido a que el TRC necesita señales de barrido, una vertical y una horizontal este módulo de conversión digital a analógico está compuesto de dos convertidores D/A que se encuentran dentro de un solo encapsulado.
El primer convertidor D/A produce un nivel de voltaje analógico a partir de la palabra binaria aplicada a sus entradas. La amplitud de la señal reproducida en ese punto es proporcional a la palabra digital almacenada en la locación de memoria definida en ese punto. La salida de este convertidor es aplicada al canal vertical del osciloscopio a través de un amplificador de potencia.
El barrido horizontal es generado por un segundo convertidor D/A. Un contador binario usado para direccionar las locaciones de memoria secuencialmente, también maneja el convertidor D/A horizontal. El contador binario es controlado por una señal de reloj, ya que la salida se incrementa en un bit por cada pulso de reloj.
SALIDA A LA PANTALLA DEL TELEVISOR
Tubo de Rayos Catódicos (TRC).
Conversión de un TV de 5.5” a monitor cardiaco.
Para convertir el televisor en monitor cardiaco fue necesario analizar su funcionamiento y determinar si era posible usarlo con el objetivo de representar la onda cardiaca.
Existen dos diferencias básicas entre los tubos de rayos catódicos utilizados en los televisores y los tubos de rayos catódicos usados en los monitores cardiacos:
La persistencia del fósforo que recubre internamente la pantalla.
El tipo de deflexión.
Las principales partes de un televisor son:
Flyback.
Circuito de MAT (Muy Alta Tensión).
Barrido Horizontal.
Barrido Vertical.
Amplificadores de potencia.
CIRCUITO DE MAT (MUY ALTA TENSIÓN)
Barrido Horizontal.
El TRC normalmente despliega la forma de onda de la entrada vertical como una función de tiempo. Esto requiere un voltaje de deflexión horizontal que mueve o barre el punto del TRC a través de la pantalla de derecha a izquierda, con una velocidad constante y luego retorna rápidamente el punto a su posición de arranque en la parte derecha de la pantalla para que quede listo para un nuevo barrido.
Barrido Vertical.
El sistema de deflexión vertical debe cumplir exactamente los requerimientos exigidos, los cuales se pueden resumir en lo siguiente: El sistema debe reproducir fielmente las formas de onda de voltaje de entrada dentro de los límites especificados de ancho de banda, tiempo de subida y amplitud. El sistema de deflexión vertical también suministra un aislamiento entre la fuente de la señal y las bobinas de deflexión del TRC. La forma de onda del barrido vertical es mostrada en la figura.
Son necesarias dos operaciones de clase B: una para proporcionar la salida del medio ciclo positivo y otra para proporcionar la salida del medio ciclo negativo. La combinación proporciona entonces una salida de 360 grados completos de operación. Este tipo de funcionamiento se denomina como funcionamiento en contrafase.
Amplificador de potencia.
Existen varios tipos de amplificadores de potencia, en este trabajo se usará un amplificador clase B porque proporciona una señal de salida que varía sobre la mitad del ciclo de la señal, tal como se aprecia en la figura.
CONCLUSIONES
Se ha logrado construir un monitor cardiaco de bajo costo a partir de un televisor portátil, con elementos fáciles de encontrar en el mercado, y lo primordial es que su construcción es modular para facilitar su análisis y reparación.
Se observa una pequeña distorsión de la onda cardiaca debido a la limitación del tiempo de adquisición del microcontrolador, lo que se puede corregir utilizando un dispositivo de procesamiento digital (DSP), ya que éste opera a una mayor frecuencia que el microcontrolador y puede trabajar con un tiempo de adquisición menor.
Un factor determinante en el diseño de este trabajo es la programación del microcontrolador ya que este dispositivo es el que maneja tanto la deflexión vertical como la deflexión horizontal y permite que la señal cardiaca sea visualizada a una alta frecuencia, la cual establece el efecto visual “non fade” en la percepción del ojo humano.
RECOMENDACIONES
Una recomendación apropiada es que en futuros tópicos se optimice este proyecto agregándole un cardiotacómetro y una opción de pausa (“freeze”) en el trazado de la onda cardiaca, sabiendo que los conceptos son iguales.
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