Monitoraggio Respiratorio basato su un Sensore NTC e Ponte di Wheatstone

This thesis explores the design of an analog front-end dedicated to body temperature detection using an NTC sensor, with the primary objective of monitoring human respiratory rate. The study provides a critical analysis of the challenges involved in analog transduction, comparing a simple resistive voltage divider with a Wheatstone bridge configuration, the latter being the solution adopted to maximize system sensitivity. Data acquired via an Arduino Mega 2560 board were processed in MATLAB using a moving average filter to mitigate the effects of signal quantization. The results demonstrate that the system is capable of faithfully reconstructing respiratory dynamics, identifying a physiological frequency of 17.2 BPM in the test subject. The final analysis provides an overview of potential hardware optimizations, suggesting the implementation of an instrumentation amplifier to enhance the native resolution of the data.

Questo elaborato approfondisce la progettazione di un front-end analogico dedicato alla rilevazione della temperatura corporea mediante un sensore NTC, con l'obiettivo di monitorare la frequenza respiratoria umana. Il lavoro analizza criticamente le sfide della trasduzione analogica, confrontando il semplice partitore resistivo con il ponte di Wheatstone, soluzione infine adottata per massimizzare la sensibilità del sistema. I dati, acquisiti tramite una scheda Arduino Mega 2560, sono stati processati in MATLAB attraverso un filtro a media mobile per correggere gli effetti della quantizzazione del segnale. I risultati dimostrano che il sistema è in grado di ricostruire fedelmente la dinamica respiratoria, individuando una frequenza fisiologica di 17.2 BPM. L'analisi finale offre una panoramica sulle possibili ottimizzazioni hardware, suggerendo l'uso di un amplificatore da strumentazione per migliorare la risoluzione nativa del dato.