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3.   MODULO TRANSMISSOR    O módulo transmissor conforme a Fig.(2) é um dispositivo elétrico composto por circuito amplifi...
Como a faixa de tensão a ser medida estará entre 34ºC e 42ºC a alimentação do sensor permaneceu entre 3,2V e3,4V que é a t...
O gráfico Fig.(8) aponta uma análise onde afrequência de operação 3KHz possui um resistor deoscilação com valor de 820kΩ. ...
acordo com a tensão do codificador é determinada pelo o valor de Rosc, representado de acordo ao gráfico fig.10.          ...
5.    MODULO DE COMUNICAÇÃO WIRELESS     A partir de pesquisas realizadas por Deis de David E. Hughes (1879), frequências ...
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Sistema de Monitoramento de Temperatura para Bebês/Crianças (BabyTemp).

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  1. 1. ARHTE 2012.1 - Sistema de Monitoramento de Temperatura para Bebês/Crianças(BabyTemp).Caíque Lima Coelho, caíque_kiqssa@hotmail.com1Luiz Alberto Spinola Junior, luiz.spinola@unifacs.br11 Graduando Engenharia Mecatrônica – Universidade Salvador (UNIFACS), Rua Vieira Lopes, nº. 2 - Rio Vermelho -Salvador - Bahia - Brasil - CEP: 41.940-560. Resumo: Mudanças no contexto da relação homem-máquina e suas melhorias são desafios a serem perseguidos.Vários dispositivos no mercado permitem algum tipo de monitoramento ao usuário, na esperança de melhorar aassistência e intervir de uma forma mais rapida, propormos através de estudo e desevolvimento do protótipoBabyTemp. Com grandes estimativas de vendas para esses tipos de dispositivos moveis relacionados a saúde e esportecom bissensores visando um grande campo de atuação será proposto nessse trabalho a descrição do sistema demonitoramento. Habilitado para terceiros acompanhar a temperatura corporal em estágio de hiportémia através deuma interação entre aparelhos fundamentada em wireless. Com a dificudade em alcançar uma leitura fidedigna extracorparia e permanencia de um observador para intepretação de dados. A meta desse projeto é implementar umdispositivo que possa garatir a confiabilidade em ambos os seguimentos e alertar de alguma forma algo fora docomum.Palavras-chave: Temometro, Temperatura corporal, Wireless, Rádio Frequência, Febre, Neonatos1. INTRODUÇÃO Os avanços tecnológicos no campo da saúde vêm acompanhados de modificações e aperfeiçoamentos deequipamentos que colaboram para uma assistência mais eficiente e eficaz, consequentemente qualificação do cuidadono processo saúde-doença. A variação de temperatura passou ser observada como um dos tipos de indicadores comreferência as alterações nos processos patológicos. Os valores de temperatura acima de 37,8ºC são considerados estágiofebril e maior ou igual à 38ºC como estágio de febre (Fonte: Fasciculo III – Farmácia Estabelecimento de SaúdeServiços Farmacêuticos). A aferição da temperatura pode ser medida por via oral, retal, axilar e auricular. Algumasdesvantagens surgem quando a medida de temperatura e realizada a partir das vias oral, retal e auricular, sendoestas, processos invasivos, desconfortos emocionais e físicos, hemorragias, trauma, algumas vezes necessidade deimobilização de crânio e dificuldade no manuseio em crianças ou mesmo alguns pacientes acamados. Amenizaçõesdesses processos com o fácil manejo e uso não invasivo são parâmetros adotados para medição de temperatura viaaxilar. Com uma nova linha de montagem e unidades independentes com um transmissor dotado de um sensor detemperatura em contato com a pele é enviado um sinal em tempo real para outra unidade remota, um receptor querealizará a leitura e codificação desse sinal, decodificando em um sinal sonoro conforme desejado pelo usuário. Este artigo descreve o desenvolvimento de um protótipo onde realizará a monitoração da temperatura, comtransmissão sem fio dos seus dados de medição. Apresenta como objetivo introduzir e facilitar o acompanhamentodessas formas de aferições nos ambientes hospitalares e familiares, permitindo um maior conforto ao usuário e melhoracompanhamento dos responsáveis pelo cuidado.2. DESCRIÇÃO DO SISTEMACom objetivo de atender as necessidades do mercado, segundo a ABI Research, que estimulou mais de 180 milhões devendas de aparelhos moveis relacionados as áreas de saúde e esporte. O protótipo se divide em dois compartimentosindependentes: transmissor e receptor, conforme a Figura(1). Figura 1. Visão geral BabyTemp.
  2. 2. 3. MODULO TRANSMISSOR O módulo transmissor conforme a Fig.(2) é um dispositivo elétrico composto por circuito amplificador e umcircuito de saída utilizado um TX-C1 de 433,92MHz da Keymark. Esse módulo recebem as informações – Endereço +Dados – do encoder e as transmitem serialmente por rádio frequência a uma distância de até 100m, em campo aberto.Operando com tensão de 3 volts com um consumo de 10mA. A potência de saída é de no máximo 6dBm e taxa detransmissão de dados é de no máximo 10kbps. Com um comprimento ideal indicado pelo fabricante é de 17,2 cm parasua antena. Figura 2 – Modulo Transmissor Ao modulo está acoplado a um sensor de temperatura com objetivo de transformar cada variação de 1ºC em 10mV.A saída desse sensor tem a necessidade de está conectada a entrada não inversora do comparador interno domicrocontrolador, já na entrada inversora está conectada um trimpot multivoltas com o qual será ajustada a temperaturadesejada de acionamento do alarme que possui uma saída de comparador de porta GP2 digital do microcontrolador . A saída do comparador foi fixada em um bit “0” de um encoder que transformará os dados em suas portas em serialpara ser enviado por RF – Rádio Frequência – e ficarão enviando esse sinal a cada 2 segundos constantemente. 3.1. Sensor de Temperatura O sensor é um LM35 Fig.(3), fabricado pela National Semiconductor, por ser um facilitador na interpretação desaída otimizando tempo com sua interface. Esse sensor transforma cada Grau Celsius em um saída de 10mV, foi umavantagem encontrada em comparação aos outros sensores com escala em Grau Celsius, não necessitando de nenhumatransformação direta, dessa forma sendo possível sua visualização de temperatura por um voltímetro ou multímetro.Sua faixa de tensão de operação está compreendida entre 4 a 30V e seu consumo de consumo é de menos de 60µAtornando possível a utilização de pequenas baterias no projeto e barateando o dispositivo. Figura 3 – Basic Centigrade Temperature Sensor (+2˚C to +150˚C) Como a bateria escolhida para o transmissor é de 3,7V, teoricamente teríamos um problema com a alimentaçãodesse sensor, porém após analisar o datasheet conforme Fig.(4) verificamos que o mesmo também pode ser operadocom tensões menores a depender da faixa de temperatura a ser medida. Figura 4 – Gráfico Tensão x Temperatura
  3. 3. Como a faixa de tensão a ser medida estará entre 34ºC e 42ºC a alimentação do sensor permaneceu entre 3,2V e3,4V que é a tensão de funcionamento do projeto. Essas informações são muito importantes para trazerem precisão econfiabilidade ao sistema, pois se utilizar uma alimentação fora da faixa especificada os valores medidos não estarãocorretos. 3.2. Microcontrolador O comparador interno do microcontrolador PIC 12F675A da Microchips, como mostra Fig.(5), configurado deforma que as portas GP0 e GP1 sejam entradas analógicas e a porta GP2 seja uma saída digital. A porta GP0 assumiu afunção de uma entrada não inversora que está conectada a saída do sensor de temperatura. A porta GP1 é a entradainversora, na qual foi implantado um trimpot multivoltas que tem como função ajustar a temperatura de alarme etornando a faixa de ajuste da temperatura de alarme mais preciso. A porta GP2 é a saída digital que vai conectada ao bit“0” do encoder, que é o responsável por transformar os dados em serial e enviá-los para o módulo transmissor RFsimplificado na Figura (6). Figura 5 – Configuração do comparador interno Figura 6 – Fluxograma Tx. 3.3. Encoder A Figura (7) mostra o encoder HT12E utilizado, fabricado pela HoltekSemiconductor Inc, é um circuito integrado de uma série CMOS que tem comofunção codificar os dados que se deseja transmitir e enviar para o módulotransmissor móvel através de frequência de rádio. Sua alimentação encontra-seentre a faixa de tensão 2,4V a 12V e consumo de 0,1µA em stand by e de 40µA emoperação quando alimentado com 3V. Possui uma frequência de operação de 3KHzdefinida de acordo com a tensão determinada pelo valor da resistência Rosc. Figura 7 – Configuração do Encoder
  4. 4. O gráfico Fig.(8) aponta uma análise onde afrequência de operação 3KHz possui um resistor deoscilação com valor de 820kΩ. Para seguir a regradefinida pelo fabricante, a frequência de operação doreceptor BabyTemp deverá ser aproximadamente 50vezes a frequência de operação do transmissor, portanto150KHz. Para a informação ser enviada para o dispositivocorreto, esse encoder conta com 12 bits de endereçamentosendo que quatro desses bits são compartilhados com osdados sendo necessário um arranjo específico para utilizá-lo. Como otimização de endereços não precisou de tantosendereços reduzindo para 8 bits de endereço reservadospara o endereçamento e definido como “0” (zero). Figura 8 – Visão gráfica da resistência Rosc4. MODULO RECEPTOR Figura 9 – Modulo Receptor A Figura (9) representa o circuito receptor utilizado e abordado nesse artigo. O módulo do receptor é um RXD1 de433,92MHz, Keymark, projetado principalmente para wireless e comum no mercado especializado. Recebe asinformações – Endereço + Dados – enviadas pelo transmissor e encaminha para o decoder e este decodificará os dadosseriais em paralelo e os disponibilizará em suas saídas. O bit “0” do decoder é conectado a porta GP4 domicrocontrolador que recebe os dados e o interpreta. Se o dado recebido for “1”, dispara o alarme sonoro e ficamonitorando o estado do botão “Silenciar Alarme”, que caso seja pressionado o alarme entra no estágio de pausa pordois minutos, quando sai do estado de pausa ele verificará novamente o bit recebido, sendo “1” ativa o alarmenovamente ou então for “0” o alarme é desativado. O receptor apresenta três LED’s – Diodo Emissor de Luz - indicativos. O LED vermelho é acionado juntamentecom o toque do buzzer a cada 0,5 segundo. O LED amarelo acende quando o alarme está em modo silencioso e o LEDverde serve para indicar que o módulo receptor está a uma distância no qual consegue se comunicar com o transmissor equando algum dado é recepcionado, ou seja, a cada dois segundo. A configuração adotada opera com uma tensão de 5V e consumo de 3,3mA. Sua sensibilidade é de -104dBm e suataxa de recepção de dados é de no máximo 6kbps. O fabricante não informa o comprimento ideal de antena, portanto ocomprimento será o mesmo do transmissor já que se trata da mesma frequência. 4.1. Decoder A Figura ao lado é um decoder HT12D, fabricado pela Holtek Semiconductor Inc, é outro circuito de serie CMOS integrado a controlar as informações do módulo receptor e as disponibilizarem nas saídas de dados. Caso o endereçamento em serie transferido pelo encoder do transmissor esteja correto a transferências dos dados serão garantida. Foi definido o endereço como “0” em todos os 8 bits ratificando o envio. Sua tensão de operação é de 2,4V a 12V e seu consumo é de 0,1µA em Stand By e 200µA em operação quando alimentado com 5V e com frequência de operação de 150KHz, (Datasheet, November 18, 2002[Holtek Semiconductor]). A frequência de operação de
  5. 5. acordo com a tensão do codificador é determinada pelo o valor de Rosc, representado de acordo ao gráfico fig.10. Figura 10 – Visão gráfica Tensão x Frequência de Operação da resistência Rosc Utilização de uma frequência de 3KHz para o transmissor de acordo com a fórmula definida pelo fabricante dochip, definiu que a frequência do decodificador deverá ser 50 vezes a do codificador, ou seja, 150KHz. Portantoutilizaremos um resistor de 51kΩ. No decoder possui um pino chamado “Valid Transmission” que acende e apagaquando um novo dado válido é recebido. Conforme citado anteriormente o LED verde conectado a esse pino paraidentificarmos a recepção dos dados do transmissor. Os dados recebidos ficam disponíveis nas saídas D8 a D11, sendoD8 o bit “0” o qual será verificado pelo microcontrolador. 4.2. Microcontrolador O microcontrolador PIC12F629A Fig.(11) da Microchip, é o responsável por interpretar os dados recebidos e agir de acordo com o programa integrado. Na estrutura de programa criado para o microcontrolador, verificam a todo o momento os dados recebidos pelo decoder, conforme o fluxograma representado na Figura(12). Figura 11 – Microcontrolador PIC12F629A Figura 12 – Fluxograma do Rx
  6. 6. 5. MODULO DE COMUNICAÇÃO WIRELESS A partir de pesquisas realizadas por Deis de David E. Hughes (1879), frequências de rádio são analisadas einiciados estudos referente sua linguagem, transferências de informações entre dispositivos moveis não conectadosfisicamente por meio de fios caracterizando um modelo de operação em wirelees. Foi um avanço alcançado no campoda telecomunicação, a ser observado através dos transmissores e receptores de rádio criados ao longo do tempo.Controles remotos, rede de computadores, conectividade através de celular entre outros que utiliza com parâmetro acomunicação através de frequência de rádio, energia acústica, infravermelho ou ultra-som são exemplos de inovaçõesque possibilitam uma serie de benefícios. Suas diversidades possuem um campo amplo especialmente na área da computação móvel. A RF – classe WPAN(Wireless Personal Area Network) no padrão IEEE 802.15.1(1) - sistema comum de rádio que usa uma interface FDM –Frequency Division Multiplexing – para dividir e compactar RF de processamento de sinal para uso de comunicação.Atualmente esses sistemas incluem a divisão de faixa de RF em TDM – Time Division Multiplexing – e CDM – CódigoDivision Multiplexing – com alternativa para FDM. Oferecendo vantagens para aplicações de um único transmissorpara vários receptores como exemplo vista de vários pacientes através de sistema de monitoramento ampliando até paraambiente de fabricação produção em grande escala. 6. PESQUISA FUTURA O protótipo do BabyTemp apresentará pesquisas com relação a melhorias para comercialização tanto para asinstituições de saúde como para o uso doméstico. As inovações serem buscadas visam tornarem o produto final aceitopela população como todo. Sensores em formato comercialmente utilizado, fios conectados e devidamente isoladosacoplado no circuito do transmissor. Adaptação do circuito para utilizar os NTC’s ja existentes no mercado, porém suasinterpretações e mais trabalhosa se comparada a do LM35. Fixação do sensor na pele de pessoas em particular recém-nascido devido sua pele sensível a adesivos comuns. São algumas motivações que serão buscadas para o conforto maiordo usuário podendo ainda uma redução do tamanho do circuito transmissor, confeccionando totalmente comcomponentes SMD e já ter o módulo transmissor acoplado a placa. O circuito final pode ter as dimensões aproximadas de um controle de alarme (30x25x5mm), o que o tornariamelhor para transportar. A confiabilidade da conexão sem fio também é um ponto importante ser pesquisado. A utilização de um móduloconfeccionado na própria placa do circuito teria uma melhora significativamente na conexão e alcance do sistema. Coma finalidade de comercialização e uma aceitação do publico o registro na ANVISA – Agência de Vigilância Sanitária –é de fundamental importância. 7. CONCLUSÃO Como objetivo de criar um dispositivo móvel que aferisse a temperatura caso estivesse acima de 37,8ºC enviasseum sinal para o receptor que sinalizaria ao recebe esse sinal. De início, fizemos o protótipo para medir a temperatura naregião torácica, pois não necessitaria de fixação complexa. Como a variação da temperatura dessa região é muitovulnerável ao meio ambiente e não teria uma confiabilidade dos dados obtidos. Optamos então alterar o local demedição para a região axila. Ao corresponder às metas iniciais alcançadas proporcionando maior mobilidade entre dispositivos e superações dasdificuldades encontradas fizeram-nos aprender que os obstáculos elevam ao aprendizado de forma satisfatória, compesquisas, acerto, erros e soluções. Assim faremos uma analogia a Thomas Alva Edison quando foi questionado se eletinha errado 1000 vezes antes de conseguir fazer a lâmpada, ele disse: “Não, na verdade eu aprendi 1000 maneiras decomo não fazer a lâmpada funcionar”. 8. REFERÊNCIAS CAPUANO, Francisco Gabriel; IDOETA, Ivan V. Elementos de eletronica digital. 27 ed São Paulo: Érica, 1998.524.: SMITH, Clint; COLLINS, Daniel. 3G wireless networks. 2nd ed. New York : |b McGraw-Hill, |c c2007. xxiv, 695p. : Ana Leda Bertoncini Simões1, Milva Maria Figueiredo De Martino2. Revista da Escola de Enfermagem da USP -Variabilidade circadiana da temperatura oral, timpânica e axilar em adultos hospitalizados 485 – 491 .: CONSELHO REGIONAL DE FARMÁCIA DO ESTADO DE SÃO PAULO. Cartilha da Comissão. Projeto:Farmácia Estabelecimento de Saúde. São Paulo, Maio de 2010.: Zelmanowicz, Rolf Udo. FEBRE. Porto Alegre, em 24/05/2000, sob nº 32.860.Disponível em:<http://www.abcdasaude.com.br/artigo.php?197.>. Acesso em: 17 abril 2012.; Microcontroladores ARM e Projetos e marcou BlueBoard, LED’s com LPC2148, LPC2148. Oakland, EUA.Postulado em 05/11/2011. Disponível em: <http://www.scienceprog.com/> Acesso em: 28 março 2012.: (1) IEEE 802.15.1 – Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos
  7. 7. ARHTE 2012.1 – Temperature Monitoring System for Infants/ Children (BabyTemp.)Caíque Lima Coelho, caíque_kiqssa@hotmail.com1Luiz Alberto Spinola Junior, luiz.spinola@unifacs.br11 Graduando Engenharia Mecatrônica – Universidade Salvador (UNIFACS), Rua Vieira Lopes, nº. 2 - Rio Vermelho -Salvador - Bahia - Brasil - CEP: 41.940-560.Abstract: Changes in the context of man-machine interface and its improvements are challenges to be pursued.Various devices on the market allow some kind of tracking the user in the hope of improving care and intervene in amore rapidly, through study and propose desevolvimento BabyTemp prototype. With large sales estimates for thesetypes of mobile devices related to health and sport with bissensores seeking a large field of action is proposed nesssejob description of the monitoring system. Enabled for the 3rd monitor the body temperature in stage hiportémiathrough an interaction between devices based on wireless. With dificudade to achieve a reliable reading corparia extraand stay of an observer to intepretação data. The goal of this project is to implement a device that can garatirreliability in both segments and warn somehow something out common.Keywords: Temometro, Body Ttemperature, Wireless, Radio Frequency, Fever, Newborns.

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