VISUALIZZAZIONE DEL BATTITO
CARDIACO ALL’OSCILLOSCOPIO
B. Cottalasso
R. Ferrando
AIF – PLS – Corso Estivo di Fisica
Genova 2009
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Scopo dell’esperimento
Ci si propone di visualizzare all’oscilloscopio il battito
cardiaco utilizzando dei fotodiodi posti a contatto con il
polpastrello di un dito della mano.
Gli strumenti utilizzati sono:
• Oscilloscopio
• Fotodiodo emettitore
• Fotodiodo ricevitore
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Principio di funzionamento
Viene sfruttata la diversa riflessività dei capillari sanguigni,
presenti ad esempio in un polpastrello, quando sono
attraversati dal flusso pulsante del sangue, la quale
aumenta e diminuisce in corrispondenza al ritmo cardiaco.
Nel dispositivo in esame un diodo emettitore che opera
nella regione dell’infrarosso “illumina” il polpastrello; come
sensore per misurare la luce riflessa dai capillari si utilizza
un fotodiodo polarizzato inversamente1.
Nota 1 I fotoni colpendo la giunzione producono coppie elettrone-buca
che generano una corrente inversa la quale varia linearmente con
l’intensità di illuminazione su diverse decadi.
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Fotodiodo ricevitore
Curve caratteristiche di un fotodiodo per diversi valori dell’intensità
luminosa incidente. Le curve indicate sono relative a valori
dell’intensità luminosa E per cui ΔE è la stessa.
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Fotodiodo ricevitore
Nella figura a lato è
rappresentato il grafico
della corrente in funzione
dell’illuminamento per il
fotodiodo ricevitore BPW34
usato nell’esperimento.
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Schema del circuito
9V
20 mA
+
+
R1
BPW 34
Δi ≈ 1 μA
Vout
LD 271
R2
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Indicazioni per l’esperimento
La resistenza R1 è calcolata in modo da far passare nel diodo
emettitore una corrente dell’ordine di 20 mA. La resistenza R2 deve
essere scelta come compromesso tra un valore elevato, in modo da
aumentare il segnale in uscita , e un valore basso per ridurre la
presenza in uscita di segnali di disturbo, tra i quali quelli a frequenza di
rete dovuti a una scarsa schermatura del dispositivo.
Il valore adottato nel circuito è di 100 KΩ.
Per eliminare la componente continua presente nel segnale in uscita e
poter amplificare al massimo la componente variabile si regoli
l’oscilloscopio su AC, oppure in alternativa inserire un filtro passa alto
con frequenza di taglio inferiore a 1 Hz, valore indicativo per la
frequenza del battito cardiaco.
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