Relatório Pletismografia

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS 
CURSO TÉCNICO EM EQUIPAMENTOS BIOMÉDICOS 
 
 
 
Bruna Ribeiro Santos 
Laura Caroline de Freitas 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE INSTRUMENTAÇÃO BIOMÉDICA 
Projeto de um protótipo de pletismógrafo de pulso 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, Minas Gerais 
Junho, 2017 
Bruna Ribeiro Santos 
Laura Caroline de Freitas 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE INSTRUMENTAÇÃO BIOMÉDICA 
Projeto de um protótipo pletismógrafo de pulso 
 
 
 
 
 
Trabalho de Prática de 
Instrumentação Biomédica do curso 
integrado de Equipamentos 
Biomédicos do CEFET-MG, como 
requisito parcial para a aprovação no 
ano letivo de 2017. 
 
Professor: Renato Zanetti. 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, Minas Gerais 
Junho, 2017 
SUMÁRIO 
 
1.INTRODUÇÃO .............................................................................................. 1 
2. OBJETIVOS ................................................................................................. 2 
2.1 OBJETIVO GERAL .................................................................................. 2 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: .................................................................. 2 
3. MATERIAIS .................................................................................................. 3 
3.1 LISTA DE FERRAMENTAS ..................................................................... 3 
3.2 LISTA DE COMPONENTES ELETRÔNICOS ......................................... 3 
3. METODOLOGIA ........................................................................................... 4 
3.1 ESTÁGIOS DE UM PLETISMÓGRAFO .................................................. 4 
3.1.1 Sensor ............................................................................................... 4 
3.1.2 Filtro ativo passa-alta ........................................................................ 5 
3.1.3 Filtro ativo passa-baixa ..................................................................... 6 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ................................................................. 7 
4.1 TROUBLESHOOTING ............................................................................ 7 
4.1.1 Sensor ............................................................................................... 7 
4.1.2 Filtro Ativos ....................................................................................... 7 
4.2 FORMAS DE ONDAS OBTIDAS ............................................................. 8 
5. CONCLUSÃO ............................................................................................. 10 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 11 
 
.
1 
1. INTRODUÇÃO 
A pletismografia é um método baseado na medição da diferença de pressão e 
volume que se utiliza para medir parâmetros orientados ao diagnósticos de 
enfermidades pulmonares e cardiovasculares. Utilizando o mesmo método de 
medição que é usado na oximetria, os fotossensores convertem espectros de luz em 
sinais elétricos que são processados e condicionados por um circuito. 
A prática realizada na matéria de Instrumentação foi feita pelos alunos do 
terceiro ano, afim de ajuda-los na compreensão da matéria, e a montagem do circuito 
de condicionamento da pletismografia de pulso nos impulsionou a pesquisar sobre 
esse exame muito simples e importante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
2. OBJETIVOS 
 
2.1 OBJETIVO GERAL: Projetar um circuito baseado em fotoemissor e fotorreceptor 
em infravermelho para a obtenção de sinal pletismográfico. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 
� Aprofundar os conhecimentos de sensores fotorreceptores; 
� Melhorar habilidades de projeto; 
� Entender a utilização de uma onda pletismográfica de pulso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
3. MATERIAIS 
 
3.1 LISTA DE FERRAMENTAS 
� Alicate de bico; 
� Alicate de corte rente; 
� Multímetro 3 ½ dígitos; 
� Osciloscópio e pontas de prova; 
� Protoboard; 
� Cabos bananas; 
� Fios. 
 
Figura 1: Algumas das ferramentas e acessórios utilizados na prática. 
 
3.2 LISTA DE COMPONENTES ELETRÔNICOS 
Tabela 1Lista de componentes eletrônicos 
Item Descrição Quantidade necessária 
1 Ci amp op tl072 01 
2 Led infravermelho 01 
3 Fotorreceptor til32 01 
4 Resistor 39k Ω / 5 W 01 
5 Resistor 22k Ω / 5 W 01 
6 Resistor 1k Ω / 5 W 03 
7 Resistor 680k Ω / 5 W 01 
8 Capacitor cerâmico 360n F 02 
9 Capacitor eletrolítico 680n F 01 
 
 
4 
 
3. METODOLOGIA 
3.1 ESTÁGIOS DE UM PLETISMÓGRAFO 
Ao colocar o dedo entre o emissor e o receptor, a variação de luz dentro dos 
dedos é captado pelo fotossensor e gera um sinal elétrico. O sinal passa pelos estágio 
de filtro, que é composto por um passa faixa. O passa faixa é composto por um passa 
alta e um passa baixa que estão na configuração ativo e amplificam o sinal com ganho 
final exigido na faixa de 500 a 1000. Para que o ganho final esteja nessa faixa, 
estimamos que o ganho absoluto de cada filtro deve ser de 28, pois: 
������� � ��� ∗ ��
 → ������� � 	28 ∗ 28 → ������� � 784 
 
����:●��� � �����	�
������	��	������	�����	����	 
●��
 � �����	�
������	��	������	�����	
���� 
 
 
 
 
3.1.1 Sensor 
O nosso sensor trabalha saturado quando não tem um dedo entre o emissor e 
receptor, porque a luz é muito intensa então satura o transistor. Quando temos um 
dedo entre o sensor, interrompe a luz e com isso vai cortar a corrente da base e com 
isso o transistor trabalha em corte. 
�� �
� ! ��"
#$á�
→ 
�� �
12 ! 1.6
20$
→ �� * 520Ω → -. � /01Ω	 
� �
� 
2
# 
→ � �
6
100�
→ � * 60"Ω → -2 � 034Ω 
5 
 
 
 
3.1.2 Filtro ativo passa-alta 
O filtro passa alta foi calculado para ter uma frequência de corte de 0,1Hz. Ele 
é um filtro ativo e tem um ganho absoluto de 23. O capacitor escolhido foi de 680n 
devido a disponibilidade no inventário da coordenação de EBM e com base nesses 
dois valores, calculou-se o valor necessário do resistor Ra: 
5 �
1
2 ∗ π ∗ �� ∗ 7
→ 0.1 �
1
2 ∗ π ∗ �� ∗ 680�
 
. 
�� �
1
0.62 ∗ 680�
→ �� � 2.4	8Ω → -9 � 3. 3:Ω 
Conforme explicado no tópico 3.1, segue o cálculo do de Ra’’, já adotando o 
valor de Ra’ como 1kΩ: 
��� �
��;;
��;
+ 1 → 28 =
��;;
1"
+ 1 → RaRaRaRa" = 3@4Ω 
 
6 
 
3.1.3 Filtro ativo passa-baixa 
O filtro passa baixa foi calculado para ter uma frequência de corte de 12Hz. Ele 
é um filtro ativo e tem um ganho absoluto de 28. O capacitor escolhido foi de 360n 
devido a disponibilidade no inventário da coordenação de EBM e com base nesses 
dois valores, calculou-se o valor necessário do resistor Rb: 
 
5 
 =
1
2 ∗ π ∗ �
 ∗ 72
→ 12 =
1
2 ∗ π ∗ �
 ∗ 360�
 
. 
�
 =
1
74.4 ∗ 360�
→ �
 = 37.335 "Ω → -B = CD4Ω 
Conforme explicado no tópico 3.1, segue o cálculo do de Ra’’, já adotando o 
valor de Ra’ como 1kΩ: 
��
 =
�
;;
�
;
+ 1 → 28 =
�
;;
1"
+ 1 → RbRbRbRb" = 3@4Ω 
 
 
7 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
4.1 TROUBLESHOOTING 
Após montagem na protoboard, foram testados cada estágio separadamente. 
 
Figura 2:Montagem na Protoboard 
 
4.1.1 Sensor 
O led infravermelho estava alimentado corretamente e emitindo luz 
infravermelha, comprovado pela câmera do celular. Entretanto a forma de onda na 
saída do fotorreceptor não saiu como esperado. Inverteu-se a polaridade do 
fototransistor (contrario da informada pelo sensor montado já entregue) e o problema 
foiresolvido. 
4.1.2 Filtro Ativos 
A forma de onda obtida na saída do passa-alta estava prejudicando a integridade do 
sinal, devido a sua frequência estar muito baixa (0,1Hz). Para isso recalculou-se o 
valor do resistor para uma nova frequência de 0,5Hz , mudando para um resistor de 
680k Ω. 
5 =
1
2 ∗ π ∗ �� ∗ 7
→ 0.5 =
1
2 ∗ π ∗ �� ∗ 680�
 
. 
�� =
1
3.14 ∗ 680�
→ �� = 468.38 "Ω → -9 = 0F14Ω 
8 
 
 
 
A onda na saída do circuito estava saturando (limitando em +Vcc ou –Vcc). Pelo 
método de tentativa e erro, diminuímos o valor de ganho dos resistores Rf de cada 
amplificador até obter um resultado descente. Desse modo o circuito ficou da seguinte 
maneira: 
 
Recalculando de acordo com os novos valores de resistores: 
Ganho do E1: ��1 = GH
G
+ 1 → ��1 =
IIJ
KL
+ 1 → ��1 = 23 
Ganho do E2: ��2 = GH
G
+ 1 → ��2 =
KL
KL
+ 1 → ��2 = 2 
��5���� = 23 ∗ 2 → MNOPQ9R = S0 
 
4.2 FORMAS DE ONDAS OBTIDAS 
 
Figura 3:Forma de Onda na saída do fotorreceptor com dedo 
9 
 
Figura 4:Forma de Onda na saída do filtro ativo passa-alta 
 
Figura 5:Forma de Onda da saída final 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
5. CONCLUSÃO 
A pletismografia é um exame bem simples e importante para um circuito de 
condicionamento bem fácil. Com a realização deste projeto foi possível praticar muitos 
conhecimentos aprendidos em sala de aula, colocando a prova nosso aprendizado. 
Na pratica, apareceram vários problemas que consultando os livros e cadernos foram 
contornados e resolvidos. 
Nosso projeto teve alguns problemas de funcionamento com alguns parâmetros 
que não estavam de acordo, tivemos que mudar o ganho do circuito e também a 
frequência de corte do filtro passa alta. 
Alguns componente também foram trocados com o intuito de aumentar a 
frequência de corte do filtro passa alta e diminuir o ganho final do circuito. 
Após todos os procedimentos de troca e mudança nos cálculos, o circuito ainda 
apresentava erros, como não apresentar um bom sinal em determinados dedos de 
indivíduos presentes no laboratório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
http://www.datasheetspdf.com/datasheet/TIL32.html 
http://www.datasheetspdf.com/datasheet/TL072.html 
http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/farias/materiais/Filtros_Ativos.p
df 
 
 Ávila, D. M. (2016). Amplificadores Operacionais/Filtros. In: D. M. Ávila, Notas 
de aula de eletrônica analógica. Belo Horizonte. 
 
Imagens: arquivo pessoal.