Medidor de Frecuencia Respiratoria Máxima y Mínima

Buenos Días a todos. Se que me eh desaparecido horriblemente de mi Blog, eh de decir que a sido por fuerzas mayores que mas adelante les platicaré :) no es nada malo, todo lo contrario :D.
En fin, procederé a explicarles el siguiente proyecto.

Medidor de Frecuencia Respiratoria

Introducción

La frecuencia respiratoria suele medirse por medio de la observación, o bien en el caso de los cuidados intensivos, con máquinas de alta precisión pero que suelen ser de alto costo.

En este trabajo se sugiere elaborar un circuito que sea capaz de medir la frecuencia respiratoria a partir de la exhalación de aire caliente por medio de las fosas nasales. El principio es colocar un sensor de temperatura en alguna de las fosas nasales, el sensor debe ser capaz de detectar el cambio de temperatura entre cada inhalación y exhalación, así como detectar el tiempo en que tarda cada uno de ellos para así poder determinar la frecuencia respiratoria.

Uno de los sensores más comunes de temperatura es el LM35, el cual es el sensor sugerido para el desarrollo del medidor de frecuencia respiratoria.

Materiales

* Arduino Uno

* Sensor de temperatura LM35

Tabla de diferentes Frecuencias Respiratorias

Sensor LM35

El sensor de temperatura LM35 es un sensor de circuito integrado con una salida lineal proporcional a la escala Celsius. Tiene un alcance de -55°C a 150°C, y una exactitud aproximada de 0.25°C.

Especificaciones

-          * Rango de Medida: -55°C-150°C

-         *  Función de TRANSFERENCIA: 10mV/°C

-         *  Rango de trabajo: -55°C a 150°C

-         * Voltaje de alimentación: 4-30VDC

-          * Consumo de corriente: 60 uA

-          * Auto calentamiento:  menor a 0.08 en espacios sin flujo de aire

-          * Resolución: ±1/4°C

Sensor LM35

Desarrollo

El sensor que se utiliza en el presente proyecto es el LM35DZ, es seleccionado debido a que el encapsulado es el adecuado para colocarlo cerca de una fosa nasal.

Como el LM35DZ en sí tiene una tensión de salida muy baja (en el orden de los mV) es necesario emplear una etapa de amplificación, esto para poder observar con mejor claridad los cambios de voltaje y poder emplearlo como un sensor de exhalaciones.

Para amplificar la tensión de salida del LM35DZ se propone utilizar amplificadores operacionales en configuración de amplificador de instrumentación, se selecciona debido a que con ella sólo se requiere cambiar el valor de una sola resistencia para regular la ganancia de tensión del circuito, entre sus características es que es capaz de aumentar la tensión de entrada hasta 100 veces, además de que elimina ruidos que posiblemente causen problemas en el medidor de frecuencia respiratoria.

En la siguiente figura se muestra en esquemático de un amplificador de instrumentación con OPAMP’s.

Esquema Amplificador de Instrumentación

Esquema Final (etapa de amplificación y sensado de la frecuencia respiratoria)

Después de comprobar el funcionamiento de la amplificación mediante la simulación, reemplazamos la fuente de voltaje por el sensor LM35.

Con el multímetro se mide la tensión en R8 a temperatura ambiente, durante la tarde la medida es de 2.2V, mientras que, en las mañanas, dicho valor está aproximadamente en 2V.

Se coloca el LM35DZ en una fosa nasal y se procede a respirar para poder verificar algún cambio de tensión en R8. Independientemente de la temperatura ambiente, se observa que al respirar en el sensor la temperatura varía entre + 0.5 a + 0.9 V, por lo que se establece un umbral de tensión de 2.6 V.

Se retira la resistencia R8 para colocar un cable que irá a una entrada analógica del Arduino Uno® (al pin A0), una vez colocado, también hay que conectar una tierra del Arduino Uno® a la tierra común del circuito.

Código en Arduino 

//  Medidor de Frecuencia Máxima y Minima  //
// Rafael Bayareh y Adriana Manzanárez /

//int sensor= 0;    // Pin analogico 0
#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

int medidor = 0;
int bandera = 0;
int umbral =  620;
int contador = 0;
double frecuencia = 0;

void setup(){
  lcd.begin(16, 2);        // 16 columnas y 2 filas
  lcd.setCursor(2,0);
  lcd.print("ELECTRONICA");  //Imprimir mensaje
  lcd.setCursor(4,1);
  lcd.print("DIGITAL");  //Imprimir mensaje
  delay(2000);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(3,0);
  lcd.print("BIENVENIDO ");
  delay(3000);
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(3,0);
  lcd.print("Medidor De ");
  lcd.setCursor(2,1);
  lcd.print(" Frecuencia ");
  delay(3000);
  lcd.clear();
  Serial.begin(9600);
}


void loop(){

  for(int ciclos= 0; ciclos <100; ciclos++){
    medidor = analogRead(A1);
    // Conteo
    if (medidor > umbral)
    {
      bandera =1;
    }
    if (medidor < umbral && bandera ==1)
    {
      contador = contador+1;
      bandera=0;
    }
    // Tiempo de espera
   // delay (50);
    delay (100);
  }


  frecuencia = contador*6;
 Serial.println(medidor);
  Serial.print("F");
  Serial.print("R");
  Serial.print("E");
  Serial.print("Q");
  Serial.print("/");
  Serial.print("M");
  Serial.print("I");
  Serial.print("N");
  Serial.print(":");
  Serial.println(frecuencia);
   if (frecuencia >= 12 && frecuencia <= 20)
    {
      //Serial.println("Rango Normal");
      lcd.setCursor(0,1);
      lcd.clear();
      lcd.print("Fre_Normal 12-20");
      lcd.setCursor(1,6);
      lcd.print(frecuencia);
    }
   if (frecuencia < 12)
    {
      // Serial.println("Rango Bajo");
       lcd.setCursor(0,1);
       lcd.clear();
       lcd.print("Freq_Baja <12");
       lcd.setCursor(1,6);
       lcd.print(frecuencia);
    }
     if (frecuencia > 20)
    {
      // Serial.println("Rango Alto");
        lcd.setCursor(0,1);
      lcd.clear();
      lcd.print("Freq_Maxima >20");
      lcd.setCursor(1,6);
      lcd.print(frecuencia);
    }

 // Serial.print("La Frecuancia Respiratoria es: ");
  //Serial.println(frecuencia);
  contador =0;
}
 

Frecuancia Normal

Espero les sea de utilidad esta entrada, saben que son libres de escribir y opinar en este Blog :D

Gracias por leerme :)

Que tengan lindo día.

"La educación es el principal vestido para la fiesta de la vida"

- Carolina Herrera