diseño e implementación de un sistema de control de una silla de ruedas eléctrica mediante...

7/24/2019 Diseo e Implementacin de Un Sistema de Control de Una Silla de Ruedas Elctrica Mediante Sensores Mioelctri

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ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL

Facultad de Ingeniera en Mecnica y Ciencias de la

Produccin

"Diseo e implementacin de un sistemade control de una silla de ruedas

elctrica mediante sensoresmioelctricos EOG/EMG

TRABAJO FINAL DE GRADUACIN

Materia Integradora

Previo la obtencin del Ttulo de:

INGENIERO MECNICO

INGENIERO EN ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES

Presentado por:

OSCAR DANIEL VELOZ SEGARRA

MIGUEL NGEL FORNELL SNCHEZ

GUAYAQUIL - ECUADOR

Ao: 2015


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II

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a Dios primero porpermitirnos demostrar lo aprendido yllegar a ser profesionales, as como anuestros padres por su apoyoincondicional durante esta etapaestudiantil. Tambin a Adn Snchez, aRal Rodrguez, a Leonor Snchez y aHeriberto Navarrete, por su valiosacontribucin para la consecucin de esteproyecto y que a futuro tenga el serviciosocial para el cual fue ideado.


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III

DECLARACIN EXPRESA

La responsabilidad del contenido desarrollado en la presentepropuesta de la materia integradora correspondeexclusivamente al equipo conformado por:

Autor 1: Oscar Veloz S.

Autor 2: Miguel Fornell S.

Director: Dr. Jorge Hurel E.

el patrimonio intelectual del mismo a la Facultad de IngenieraMecnica y Ciencias de la Produccin (FIMCP) de la ESCUELASUPERIOR POLITCNICA DEL LITORAL.

Estamos tambin de acuerdo que el vdeo de la presentacin orales de plena propiedad de la FIMCP.

Oscar Veloz S. Miguel Fornell S.

Dr. Jorge Hurel E.


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IV

RESUMEN

En este proyecto se dise e implement un sistema de control de sillas de ruedas

elctricas para personas que no puedan usar sus propias manos en el manejo del joystick

de la silla. El sistema de control trabaja mediante sensores mioelctricos, con el objetivo

de que el usuario pueda accionar la silla con el movimiento de los msculos de su

cabeza.

El sistema de control recibe las seales mioelctricas provenientes de los msculos

faciales alrededor de los ojos, que se activan con la mirada, mediante electrodos

EOG/EMG/ECG. Luego las seales fueron acondicionadas mediante una electrnica

analgica, donde se las amplific y filtr del ruido ambiental inherente. Posteriormente,

las seales pasaron a ser digitalizadas e interpretadas con un microcontrolador

programado en base a un algoritmo de control que acciona dos servomotores que

desplazan vertical y horizontalmente el joystick, con lo que se consigue realizar los

movimientos: avanzar, retroceder, girar a la izquierda, girar a la derecha y parar.

Adems se implement una bornera en el controlador piloto para tener acceso

electrnico a encender y apagar la silla as como variar su velocidad mediante las

seales mioelctricas. Adicionalmente se implement un monitoreo inalmbrico de las

seales mioelctricas para visualizarlas en una computadora remota.

Palabras Clave:Arduino, comunicacin inalmbrica, electrodo, EMG, EOG, joystick, microcontrolador,

sensor, seal mioelctrica, silla de ruedas elctrica, sistema de control, XBee.


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V

ABSTRACT

In this project was designed and implemented a control system of electric wheelchairs for

people who can not use their own hands in managing the joystick on the chair. The control

system works by myoelectric sensors, in order to allow the user to operate the chair with

the movement of the head muscles.

The control system receives signals from myoelectric facial muscles around the eyes,

which are activated with the look, using electrodes EOG/EMG/ECG. Then the signals

were conditioned by an analog electronics, where they were amplified and filtered from

the inherent environmental noise. Subsequently, the signals were digitized and

interpreted with a programmed microcontroller on the basis of a control algorithm that

drives two servomotors that move the joystick vertically and horizontally. With this, it is

possible to achieve the motions: forward, backward, turn left, turn right and stop.

In addition, a terminal block is implemented in the pilot controller to gain electronic access

to on and off the chair and change its speed by myoelectric signals. Additionally, it was

implemented a wireless monitoring of the myoelectric signals for viewing on a remote

computer.

Keywords:

Arduino, wireless communication, electrode, EMG, EOG, joystick, microcontroller,sensor, myoelectric signal, electric wheelchair, control system, XBee .

.


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VI

NDICE GENERAL

AGRADECIMIENTOS ..................................................................................................... II

DECLARACIN EXPRESA ............................................................................................ III

RESUMEN ..................................................................................................................... IV

ABSTRACT .................................................................................................................... V

NDICE GENERAL ........................................................................................................ VI

ABREVIATURAS ......................................................................................................... VIII

SIMBOLOGA ................................................................................................................ IX

NDICE DE FIGURAS .................................................................................................... X

NDICE DE TABLAS ..................................................................................................... XII

NDICE DE PLANOS ................................................................................................... XIII

NDICE DE APNDICES ............................................................................................. XIII

CAPITULO 1 .................................................................................................................... 1

1. IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA ..................................................................... 1

1.1 Antecedentes .................................................................................................. 1

1.2 Planteamiento del problema ............................................................................ 11.3 Objetivo general .............................................................................................. 1

1.4 Objetivos especficos ...................................................................................... 1

1.5 Alcance del proyecto ....................................................................................... 2

1.6 Marco terico .................................................................................................. 2

1.6.1 Seales mioelctricas .................................................................................. 2

1.6.2 Electrodos y sus caractersticas ................................................................... 3

1.6.3 Amplificacin Diferencial (Amplificador de Instrumentacin) ....................... 3

1.6.4 Microcontrolador dsPIC 30F3014 ............................................................... 6

1.6.5 Sensor ultrasnico HC-SR04 ....................................................................... 7

CAPITULO 2 .................................................................................................................... 9

2. METODOLOGA DEL PROYECTO ....................................................................... 9

2.1 Parmetros a considerar para la formulacin de alternativas ....................... 10

2.2 Planteamiento de alternativas de solucin .................................................... 12

2.3 Matriz de decisin y funcionamiento de la solucin electa ............................ 14

2.4 Caja negra ..................................................................................................... 152.5 Caja transparente .......................................................................................... 16


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VII

2.6 Esquema general del sistema a disear ....................................................... 16

2.7 Acondicionamiento de la seal ...................................................................... 17

2.7.1 Preamplificacin diferencial ....................................................................... 20

2.7.2 Filtro Pasa Altos ......................................................................................... 21

2.7.3 Filtro Pasa Bajos ....................................................................................... 23

2.7.4 Filtro Notch ................................................................................................ 25

2.7.1 Circuito Postamplificador y de Ajuste del Offset ........................................ 28

2.8 Controlador digital ......................................................................................... 29

2.8.1 Circuito electrnico digital de control y monitoreo ...................................... 29

2.8.2 Algoritmo de control del Arduino ................................................................ 31

2.9

Algoritmo de transmisin serial del dsPIC 30F3014 ...................................... 33

2.10 Comunicacin inalmbrica con los mdulos XBee .................................... 34

2.11 Aplicacin en LabVIEW para monitoreo de las seales mioelctricas ....... 37

CAPITULO 3 .................................................................................................................. 39

3. RESULTADOS .................................................................................................... 39

3.1 Simulaciones ................................................................................................. 39

3.2 Anlisis de las seales adquiridas ................................................................ 40

3.3 Prototipo ........................................................................................................ 41

3.3.1 Diseo electrnico ..................................................................................... 41

3.3.2 Bornera adaptada al control piloto ............................................................. 44

3.3.3 Montaje del prototipo en la silla .................................................................. 45

3.4 Servomecanismo .............................................................................................. 52

3.5 Costos de implementacin ............................................................................ 52

CAPITULO 4 .................................................................................................................. 55

4. CONCLUSIONES ................................................................................................ 55

4.1 Conclusin de resultados .............................................................................. 554.2 Trabajos futuros ............................................................................................ 56

4.3 Recomendaciones ........................................................................................ 56

BIBLIOGRAFA .............................................................................................................. 58

APNDICES .................................................................................................................. 60


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VIII

ABREVIATURAS

CMRR Relacin de Rechazo en Modo Comn.

ECG Electrocardiografa.

EEG Electroencefalografa.

EMG Electrodo de Plata Cloruro de Plata.

EOG Electrooculografa.

ESPOL Escuela Superior Politcnica del Litoral.

FTDI Dispositivos de Tecnologa Futura Internacional.GSR Respuesta Galvnica de la Piel.

HPF Filtro Pasa Altos.

IEM/FIR Interferencia Electromagntica / Frecuencia de Interferencia de Radio.

JRRD Boletn de Investigacin y Desarrollo de Rehabilitacin.

LPF Filtro Pasa Bajos.

PCB Tarjeta de Circuito Impreso.

PLL Lazo de Enganche de Fase.

PWM Modulacin por Ancho de Pulso.

RESNA Sociedad Norteamericana sobre Ingeniera de Rehabilitacin y Tecnologade Asistencia.

TTL Lgica Transistor-Transistor.

USB Bus Serial Universal.


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IX

SIMBOLOGA

AgCl Cloruro de Plata.ARES Plataforma del software Proteus para diseo y ruteo del PCB.

baudios Bits por segundo (bits/s).

CI Circuito integrado.

dB Decibelio.

dsPIC Microcontrolador fabricado por Microchip Technology.

Gnd Ground. Tierra del circuito electrnico.

Hz Hertz.

IDE Ambiente de Desarrollo Integrado

ISIS Plataforma del software Proteus para dibujar el esquemtico de circuitoselectrnicos.

JET 3 Silla de ruedas elctrica empleada en el presente proyecto fabricada porPride Mobility Products Corp.

kb Kilobits.

LabVIEW Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench. Software propiedadde National Instruments para instrumentacin virtual.

MPLABX IDE para compilacin, programacin del algoritmo y quemado del mismoen el microcontrolador.

MCU Microcontrolador.

mV Milivoltio.

OpAmp Amplificador Operacional.

Proteus Software de Labcenter Electronics para simulacin de circuitoselectrnicos.

VI Aplicacin de LabVIEW.

WiFi Tecnologa de red inalmbrica de networking.

XCTU Software del fabricante Digi para configuracin de los mdulosinalmbricos XBee.


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X

NDICE DE FIGURAS

Figura 1-1. Forma de onda de distintos tipos de bioseales del cuerpo humano ............ 3

Figura 1-2. Electrodo ECG peditrico ............................................................................. 3

Figura 1-3. Amplificador diferencial ................................................................................. 4

Figura 1-4. Esquema general del amplificador de instrumentacin ................................ 5

Figura 1-5. Comparacin entre el AD620 y el equivalente de 3 OpAmps (OP-07) ........ 6

Figura 1-6. Diagrama de pines del dsPIC 30F3014 ....................................................... 7

Figura 1-7. Sensor ultrasnico HC-SR04 ...................................................................... 7

Figura 2-1. Silla de ruedas elctrica JET 3 ..................................................................... 9

Figura 2-2. Controlador piloto ........................................................................................ 10

Figura 2-3. Detalle del controlador piloto ...................................................................... 10

Figura 2-4. Alternativas para la movilidad de una silla de ruedas elctrica: a) EOG, b)

EEG, c) webcam ........................................................................................................... 13

Figura 2-5. Caja negra ................................................................................................... 16

Figura 2-6. Caja transparente ........................................................................................ 16

Figura 2-7. Esquema general del sistema de control a disear ..................................... 17

Figura 2-8. Esquemtico del circuito de acondicionamiento .......................................... 18

Figura 2-9. Etapas del circuito de acondicionamiento ................................................... 19

Figura 2-10. Integrado AD620 (Amplificador de Instrumentacin) ................................. 20

Figura 2-11. Circuito equivalente del integrado AD620 ................................................ 20

Figura 2-12. Circuito implementado Preamplificador con AD620 .................................. 21

Figura 2-13. Filtro Pasa Altos implementado ................................................................. 22

Figura 2-14. Diagrama de Bode de magnitud y fase del Filtro Pasa Altos .................... 23

Figura 2-15. Filtro Pasa Bajos implementado ................................................................ 23

Figura 2-16. Diagrama de Bode de magnitud y fase del Filtro Pasa Bajos ................... 25

Figura 2-17. Filtro Notch implementado ........................................................................ 25

Figura 2-18. Parmetros del Filtro Notch ...................................................................... 26

Figura 2-19. Diagrama de Bode de magnitud y fase del Filtro Notch ........................... 27

Figura 2-20. Circuito implementado Postamplificador y de Ajuste del Offset ................ 28

Figura 2-21. Sumador no inversor ................................................................................. 29

Figura 2-22. Esquemtico de la electrnica digital de control y monitoreo .................... 30Figura 2-23. Flujograma del algoritmo de control en el Arduino .................................... 32


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XI

Figura 2-24. Cdigo en el dsPIC 30F3014 .................................................................... 33

Figura 2-25. Flujograma del algoritmo de transmisin serial en el dsPIC 30F3014 ....... 34

Figura 2-26. Mdulo XBee y diagrama de pines ........................................................... 34

Figura 2-27. Topologa de red de comunicacin ........................................................... 34

Figura 2-28. Mdulo XBEE-USB I&T y el mdulo XBee Explorer Regulated de Sparkfun

...................................................................................................................................... 35

Figura 2-29. Software XCTU de Digi para configuracin de los XBee ........................... 35

Figura 2-30. Configuracin inicial de un nuevo dispositivo remoto en XCTU ................ 36

Figura 2-31. Configuracin del XBee transmisor como COORDINADOR en XCTU ..... 36

Figura 2-32. Configuracin del XBee receptor como NODO en XCTU ......................... 37

Figura 2-33. Programacin grfica del VI en LabVIEW ................................................. 38

Figura 2-34. Grfica de las seales mioelctricas en LabVIEW .................................... 38

Figura 3-1. Simulacin de las Ondas mioelctricas en ISIS de Proteus ....................... 39

Figura 3-2. Ondas mioelctricos afectadas por el ruido de 60Hz y de alta frecuencia .. 40

Figura 3-3. Ondas mioelctricas acondicionadas observadas en LabVIEW en un intervalo

de tiempo de 3s ............................................................................................................. 40

Figura 3-4. Diagrama de ruteo de la tarjeta de acondicionamiento en ARES de

PROTEUS ..................................................................................................................... 42Figura 3-5. Vista en 3D de la tarjeta de acondicionamiento en ARES de PROTEUS ... 42

Figura 3-6. PCB del circuito de acondicionamiento y elementos a soldar ..................... 43

Figura 3-7 PCB del circuito de acondicionamiento soldado .......................................... 43

Figura 3-8. Controlador piloto por dentro ....................................................................... 44

Figura 3-9. Bornera adaptada en una cara lateral del controlador piloto ....................... 44

Figura 3-10. Vista frontal de la silla antes y despus de instalar el nuevo sistema de

control ............................................................................................................................ 45Figura 3-11. Vista posterior de la silla con el nuevo sistema de control instalado en fase

de pruebas ..................................................................................................................... 46

Figura 3-12. Placas electrnicas montadas detrs de la silla ........................................ 47

Figura 3-13 Conexiones entre las placas electrnicas montadas detrs de la silla ....... 48

Figura 3-14. Placa de acondicionamiento montada en la caja metlica detrs de la silla

...................................................................................................................................... 49

Figura 3-15. Instalacin de caja metlica como tierra del circuito ................................. 49

Figura 3-16. Placa electrnica del dsPIC 30F3014 ....................................................... 50


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XII

Figura 3-17. Sensor ultrasnico frontal bajo el apoyabrazo izquierdo ........................... 50

Figura 3-18. Servomecanismo montado sobre el controlador piloto .............................. 51

Figura 3-19. Prueba del servomecanismo, movimiento hacia la izquierda .................... 51

Figura 3-20. Uso del nuevo sistema de control terminado............................................. 52

Figura B-1. Cable del controlador piloto ........................................................................ 64

Figura B-2. Caja elctrica de conexiones ...................................................................... 65

Figura B-3. Conexin de las bateras ............................................................................ 65

Figura B-4. Base Mecnica del Jet 3 (guardera de carrocera removida) ..................... 66

NDICE DE TABLAS

Tabla 1. Comparacin entre el AD620 y el equivalente de 3 OpAmps (LM324) ............ 4

Tabla 2. Requerimientos de usuario .............................................................................. 11

Tabla 3. Funcionalidades .............................................................................................. 11

Tabla 4. Especificaciones tcnicas ................................................................................ 12

Tabla 5. Restricciones o limitaciones de diseo ............................................................ 12

Tabla 6. Matriz de decisin ............................................................................................ 14

Tabla 7. Valores requeridos de los resistores de ganancia .................................... 21Tabla 8. Combinacin de miradas a realizar para los movimientos de la silla ............... 33

Tabla 9. Lista de elementos del circuito de acondicionamiento ..................................... 41

Tabla 10. Desglose de costos ....................................................................................... 52

Tabla 11. Especificaciones de la Batera del Jet 3 ........................................................ 66

Tabla 12. Cronograma de proyecto ............................................................................... 67


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XIII

NDICE DE PLANOS

Plano 1. Vista isomtrica del servomecanismo ............................................................. 61

Plano 2. Vista isomtrica del servomecanismo acotado ................................................ 61

Plano 3. Vista superior del servomecanismo acotado ................................................... 62

Plano 4. Cotas alrededor del micro servomotor de movimiento vertical del joystick ...... 63Plano 5. Cotas alrededor del micro servomotor de movimiento horizontal del joystick . 63

NDICE DE APNDICES

APNDICE A:Planos del servomecanismo .................................................................. 61

APNDICE B: Detalles tcnicos adicionales de la silla Jet 3 ....................................... 64

APNDICE C: Cronograma del proyecto ...................................................................... 67

APNDICE D: Cdigo en lenguaje C del algoritmo embebido en la placa Arduino ....... 68

APNDICE E: Esquemtico de la placa de acondicionamiento .................................... 71


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CAPITULO 1

1. IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA

1.1 Antecedentes

Las enfermedades y limitaciones fsicas han azotado la humanidad desde siempre, yasea por accidentes o causas naturales, pero no fue hasta finales de siglo VI que se fabricla primera silla de ruedas oficial con el fin de poder ayudar a las personas que padecanproblemas de movilidad, antes de este siglo se haban hecho otros prototipos queasistan tambin el problema pero bajo otro concepto, como camas con ruedas,carretillas entre otros.

En los aos 50 y 60 del siglo pasado se pudieron motorizar las primeras sillas de ruedas,a partir de ah surgieron una serie de diseos cada vez ms innovadores en el mercado,pero con el denominador comn hasta nuestros das, su alto precio. En los tiemposactuales existen sillas de ruedas elctricas con una revolucin total del diseo, rangos odistancias de viaje, suspensin, maniobrabilidad etc., en lo que a control se trata se hamantenido el esquema estandarizado de los ltimos cincuenta aos donde hay uncamino libre para innovar y adecuar segn la necesidad de la discapacidad.

1.2 Planteamiento del problema

Una silla de rueda elctrica puede ser usada por un parapljico, quien es una personaprivado de la movilidad desde la cintura para abajo, sin embargo no resulta til parapersonas tetrapljicas, o con esclerosis mltiple, o con sndrome de Parkinson, o que porcualquier otra circunstancia se les imposibilite manejar adecuadamente con sus propiasmanos puesto que estas sillas se accionan mediante un controlador piloto (el cual poseeuna palanca de mando o joystick) que procesa las rdenes del usuario a traducirse enmovimiento de los motores que impulsan las ruedas.

1.3 Objetivo general

Adaptar un sistema de control alternativo al original para accionar la sillamediante los impulsos de seales mioelctricas (EMG).

1.4 Objetivos especficos

Adquirir las seales mioelctricas. Filtrar las seales mioelctricas adecuadamente para atenuar el ruido

ambiental.


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2

Interpretar las seales mioelctricas como orden de mando para accionarel motores de la silla de ruedas elctrica.

Disear una interfaz grfica para el monitoreo en tiempo real y anlisis delas seales mioelctricas.

1.5 Alcance del proyecto

El sistema a disear permitir sensar seales mioelctricas y con las mismas controlarlos movimientos de una silla de ruedas elctrica: avanzar, retroceder, giro a la derecha,giro a la izquierda, poder cambiar de velocidad y frenar.

1.6 Marco terico

1.6.1 Seales mioelctricas

Las seales mioelctricas se caracterizan por su muy bajo voltaje y frecuencia, es poreso que la adquisicin de las mismas depende directamente de cunto incrementemossu amplitud, es decir darle cierta ganancia y qu tanto atenuemos el ruido a su alrededorcon el fin de aislarlas por completo.

Segn estudios realizados a este tipo de seales se sabe que tienen un rango deoperacin que vara entre 0V 10mV 1en amplitud dependiendo del msculo que seest monitoreando. Como ya se dijo, estas seales estn superpuestas junto a otrasseales que hay en el ambiente, razn por la cual la etapa de filtrado debe de canalizarlas seales en una ventana especifica de frecuencias, la misma que deber estarcomprendida entre 0.2Hz y 40Hz.

En la Figura 1-1 se muestran las formas de onda de cuatro distintos tipos de sealesbioelctricas humanas, de arriba hacia abajo: EEG, ECG, EOG.

1Reaz, M. B. I., Hussain, M. S., & Mohd-Yasin, F. (2006). Techniques of EMG signal analysis: detection,processing, classification and applications.Biological procedures online, 8(1), 11-35.


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3

Figura 1-1. Forma de onda de distintos tipos de bioseales del cuerpo humano2

1.6.2 Electrodos y sus caractersticas

Existen dos tipos de electrodos, los invasivos y no invasivos; estos ltimos son los msusados y normalmente estn hechos de Cloruro de Plata (AgCl). En la Figura 1-2 semuestra un electrodo ECG, el cual fue usado en el presente proyecto para sensarseales mioelctricas debido a su disponibilidad en las distribuidoras farmacuticas delmedio, que eran muy pocas. Es conveniente que sean de tipo peditrico (tamaopequeo), para que no se invada demasiado la piel del usuario si se usan varios.

Figura 1-2. Electrodo ECG peditrico 3

1.6.3 Amplificacin Diferencial (Amplificador de Instrumentacin)

Las seales dbiles que son susceptibles al ruido suelen ser adquiridas por una tcnicallamada de amplificacin diferencial, que consiste en multiplicar una diferencia deseales por un factor constante, al restarse las seales se elimina el ruido referencialque se asume igual para las dos seales, por lo que una leve diferencia entre las dos

2

Extrado de: http://www.intechopen.com/books/adaptive-filtering-applications/noise-removal-from-eeg-signals-in-polisomnographic-records-applying-adaptive-filters-in-cascade3Extrado de: http://saintycn.com/ProductShow.asp?ID=382 y de:http://www.instructables.com/id/EMG-Biofeedback/step13/Connect-electrodes/


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4

seales se maximizar y entonces restar el ruido. A esta propiedad de rechazar el ruidose lo conoce como CMRR, que es un parmetro que indica qu tanto un amplificadordiferencial rechaza las seales en modo comn; est representado en dB por ser unarelacin de ganancias y lo ideal es que sea lo ms alto posible; para el presente proyectoesas seales en modo comn son el ruido referencial.

Figura 1-3. Amplificador diferencial

A continuacin se exponen las ventajas de usar el integrado AD620 sobre el circuito

equivalente mostrado en la Figura 1-4 de tres OpAmps (basado en el integrado LM324).En la Tabla 1-1 se presentan las caractersticas tcnicas ms relevantes junto al costolocal. Con esta informacin se puede decidir si se justifica emplear del integrado AD620.

Tabla 1. Comparacin entre el AD620 y el equivalente de 3 OpAmps (LM324) 4

POLARIZACION CMRR

IMPEDANCIADEENTRADA

CONSUMODECORRIENTE

CORRIENTEDE BIAS

ANCHODEBANDA

COSTOLOCAL

AD620 18V 110 dB 2 G 1.3mA 1nA 120 KHz $ 5,00

TRES OPAMPS(LM324)

16V 100 dB 1 G 50mA 45nA 1 MHz $ 0,60

4Cortesa de Analog Devices y de Texas Instruments. Informacin tomada de las hojas tcnicas delAD620 y del LM324.


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5

Figura 1-4. Esquema general del amplificador de instrumentacin 5

A continuacin se exponen otras caractersticas que revelan ventajas notables al usar elAD620 sobre el circuito equivalente de tres OpAmps (basado ahora en el integrado OP-07). Si bien el esquema equivalente es ms barato, tiene un mayor consumo de energay un menor CMRR comparado con el AD620. El ancho de banda en el AD620 es muchomenor pero para nuestra aplicacin es aceptable ya que las seales a medir no superanlos 100 Hz, cabe destacar que la impedancia de entrada es mucho mayor en el AD620.

El fabricante indica que al comparar el AD620 con el equivalente de tres OpAmps OP-07 el error total es mucho menor en partes por milln, as como tambin el consumo decorriente. Ver Figura 1-5.

La mejor alternativa del mercado es el AD620 ya que fue diseado exclusivamente paraeste tipo de aplicaciones de acondicionamiento de seales muy pequeas como lo sonlas ECG/EMG/EOG, por su precisin y su alto CMRR.

5Extrado de: http://acondicionadores.obolog.es/linealidad-circuito-electronico-74981


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Figura 1-5. Comparacin entre el AD620 y el equivalente de 3 OpAmps (OP-07) 6

1.6.4 Microcontrolador dsPIC 30F3014 7

Existe una amplia gama de microcontroladores, entre sus fabricantes tenemos a Atmel,Microchip y AVR como las ms reconocidas, quienes disean sus microcontroladorescon una arquitectura propia, siendo RISC la ms usada; y adems los tienen divididos

por gamas: baja, media y alta.

El microcontrolador empleado en este proyecto fue el dsPIC 30F3014 de Microchip, unintegrado de 40 pines que pertenece a la familia de gama alta por sus grandescapacidades tanto en frecuencia de oscilacin y tiempo de instruccin, pudiendo alcanzarlos 120 MHz en frecuencia y demorar 33.3 nanosegundos por cada instruccin, lo que lepermite ejecutar rpidamente las 84 instrucciones bsicas que posee entre las que sedestacan el procesamiento de las 4 operaciones fundamentales matemticas a 16 bitspor palabra en cada instruccin.

La gran velocidad que puede alcanzar este microcontrolador es gracias a un mdulo PLLinterno que multiplica hasta por 16 la frecuencia de oscilacin, por esta razn el diseocontempla el uso de un cristal externo de 7.37 MHz. Alcanza una velocidad de muestrode seales analgicas a digitales superior a 100 ksps (cien mil muestras por segundo),con lo que consigue digitalizar seales analgicas de hasta 50 KHz tericamente. Esptimo para ser programado en lenguaje C bajo IDEs como MPLABX / XC8, MikroC PRODSPIC. Para cargar el firmware puede usarse mdulos antiguos como el PICKIT2 deMicrochip y superiores.

6Cortesa de Analog Devices. Informacin tomada de la hoja tcnica del AD620.7Cortesa de Microchip. Informacin tomada de la hoja tcnica del dsPIC 30F3014.


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Figura 1-6. Diagrama de pines del dsPIC 30F3014 8

Este microcontrolador puede operar en una ventana de voltaje de 2.5 V - 5.5 V, tiene unbajo consumo de corriente en modo dormido, y soporta hasta 24 kb en memoria deprograma por lo que permite escribir cdigos extensos inclusive en alto nivel. Sus dospuertos UART le permiten una versatilidad a la hora de comunicarse con otros perifricosque tambin usen comunicacin serial o para trabajar como una interfaz terminal paramonitorear el cdigo a disear en tiempo real.

1.6.5 Sensor ultrasnico HC-SR04

Los sensores de ultrasonido por lo general transforman el eco recibido en sealeselctricas con la finalidad de medir la distancia que hay desde el sensor hasta el primerobjeto que se encuentre en frente de l, razn por la cual genera una onda acstica enun frecuencia especfica y la emite al ambiente, esta onda rebota y el sensor mide eltiempo en que sta demora en retornar, para ello debe ayudarse de un microcontroladorya que todo lo maneja por tiempos en que un potencial elctrico (5 V si se maneja en elrango TTL) est presente.

Figura 1-7. Sensor ultrasnico HC-SR04 9

8Cortesa de Microchip. Hoja tcnica del dsPIC 30F3014.9Extrado de: http://www.ezsbc.com/index.php/products/hc-sr04-ultrasonic-distance-sensor.html#.VgLF_ct_NBc


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8

En la Figura 1-7 se muestra el sensor ultrasnico a emplear que es el HC-SR04, el mismoque posee 4 pines: dos para polarizacin de 5 V y tierra, un pin de salida (Echo) paragenerar la onda acstica a emitirse, y otro pin (Trigger) para recibir el pulso generadoque ocurre cuando ha detectado el eco (o retorno de la onda acstica).

El sensor ultrasnico es de fcil uso. En lenguaje C existen libreras que ya abstraen ymiden el tiempo de manera muy sencilla. Tiene la capacidad de medir distancia que vandesde 2 centmetros hasta un mximo de 4 metros, con la desventaja de que siempredebe estar apuntando hacia su objetivo a medir, bajo una tolerancia de 30 grados deapertura que est en funcin del modelo de propagacin del sonido.


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CAPITULO 2

2. METODOLOGA DEL PROYECTOComo se trat en el captulo 1, la definicin del problema consiste en adaptarle a unasilla de ruedas elctrica un sistema de control basado en sensores bioelctricos que seanuna alternativa para no usar el joystick de mando con que vienen estas sillas porque elusuario ser una persona impedida de la maniobrabilidad de sus manos.

Para resolver este problema se inicia estudiando las caractersticas de la silla. En elpresente proyecto se tuvo a disposicin trabajar con la silla de ruedas elctrica modeloJET 3 Ultra del fabricante Pride Mobility Products Corp.que se muestra en la Figura

2-1, donde se detallan sus partes principales. En el Apndice B se dan ms detallestcnicos de la silla.

Figura 2-1. Silla de ruedas elctrica JET 3 10

10Cortesa de Pride Mobility Products Corp. Extrado del Manual de Instrucciones de la JET 3.


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Piloto es el controlador estndar u original de la silla. En la Figura 2-3 se observan laspartes que lo constituyen. Normalmente el controlador piloto est montado en elapoyabrazo izquierdo (se lo puede cambiar) y se conecta a los motores, bateras y alcargador a bordo en la bandeja electrnica.

Figura 2-2. Controlador piloto

Figura 2-3. Detalle del controlador piloto 11

2.1 Parmetros a considerar para la formulacin de alternativas

Ahora, luego de haber planteado el problema, se har consideracin de algunosaspectos importantes para la formulacin de alternativas vlidas que resuelvan elproblema.

11Cortesa de Pride Mobility Products Corp. Extrado del Manual de Usuario de la JET 3.


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Para este fin se debe de estudiar cules son las necesidades de los usuarios potenciales,que son personas que tan slo pueden mover la cabeza. En la Tabla 2 se presentan losrequerimientos de usuario, o sea lo que finalmente se espera que satisfaga la silla (conel nuevo sistema de control adaptado). Entre estos requerimientos podemos apreciarque la seguridad que ofrezca al usuario es lo ms importante. Adicionalmente se esperaque exista una retroalimentacin al usuario de las rdenes dadas, para que l se dcuenta de que el sistema de control ha captado la orden o no.

Tabla 2. Requerimientos de usuario

Seguridad al operarlo

Aviso o retroalimentacin de rdenes dadas

Rpida respuesta de mandoRpida respuesta contra obstculos

Facilidad de aprendizaje del manejo

Facilidad y comodidad al operarlo

Lo siguiente que se debe dejar planteado es qu funciones especficamente se esperaque la silla finalmente cumpla. La silla actualmente se manipula en su controlador piloto,donde normalmente se ha venido maniobrando su joystick, girando su perilla para regular

velocidad y pulsando un botn para encendido o apagado de la silla; pero ahora todasestas maniobras deben ser realizadas por el usuario potencial sin el uso de las manos,por lo que en la Tabla 3 se numeran todas las funciones que deber cumplir el nuevosistema de control en la silla.

Tabla 3. Funcionalidades

1. On-Off del controlador piloto de la silla

2. Uso alternativo manual del joystick (bypass del uso original)

3. Sonido o pitido para retroceso y de aviso al usuario para otros comandos

4. Movimiento hacia adelante, retroceso y giro hacia derecha e izquierda5. Deteccin de obstculos por delante y detrs de la silla

6. Frenado

7. Cambio de velocidad

Una vez que se ha comprendido qu es lo que concretamente desea el potencial usuario,se puede entonces estimar a priori ciertas caractersticas tcnicas que deber tenercomo mnimo el nuevo sistema de control. En la Tabla 4 se detallan algunas estas

especificaciones tcnicas.


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Tabla 4. Especificaciones tcnicas

Especificacin tcnica: valor o nivel:

blindaje contra ruido elctricoalto (Filtro Pasa Bajos a 40Hz y Notch a

60 Hz)forma del sistema de control tarjeta electrnica rectangular

resolucin y precisin de movimientoalta: digitalizacin de 10 bits conMicrocontrolador de Arduino

rapidez en la transmisin de datos urdenes

alta: 19200 bits/s

nivel sonoro del pitido 30 dB con diferentes tonos

Para el diseo es menester establecer las restricciones que limiten el mismo. Estasrestricciones nacen de los requerimientos del potencial usuario, como por ejemplocomodidad. En la Tabla 5 se presentan las restricciones o limitaciones del diseo.

Tabla 5. Restricciones o limitaciones de diseo

Restricciones o limitaciones de diseo: valor:tamao mximo de la tarjeta electrnica 30x20 cm2o 50% del rea del

espaldarpeso mximo de la tarjeta electrnica 500 gramos

peso mximo del sistema de sensoressobre la cabeza del usuario 200 gramos

nivel mximo de parlisis facial del usuariomoderado: al menos que puedamover los ojos lateralmente ypestaear con fuerza

2.2 Planteamiento de alternativas de solucin

Existen varias alternativas para la movilidad de una silla de ruedas elctrica. Seplantearn estas tres: a) usando electrodos en la cara y sensando las sealesmioelctricas, b) usando electrodos en el crneo para sensar las seales producidas porel cerebro y c) usando una webcam para rastrear el movimiento de la pupila ocular yprocesar digitalmente la imagen.


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Figura 2-4. Alternativas para la movilidad de una silla de ruedas elctrica: a) EOG,b) EEG, c) webcam 12

Opcin a) Seales EMG/EOGComo se muestra en la Figura 2-4-a, consiste en cinco electrodos que miden las sealesmioelctricas de los msculos alrededor de los ojos, dos para sensar el movimientovertical de los ojos, es decir mirar hacia arriba y hacia abajo o pestaear, dos ms parasensar la mirada hacia la izquierda y derecha, es decir el movimiento horizontal, y una

ltima para referenciar las seales mioelctricas que va conectada a la tierra de uncircuito electrnico para procesar dichas seales analgicas.

Opcin b) Seales EEGComo se puede apreciar en la Figura 2-4-b, se trata de un arreglo de sensores sobre elcrneo con el fin de capturar las seales cerebrales de diferentes frecuencias; usa elmismo principio de instrumentacin de la opcin a, pero su procesamiento es mscomplejo, sin mencionar que su amplitud y su frecuencia varan de manera significativa

12Extrado de : http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/19459.pdf y de:http://www.academia.edu/9780626/Capacidades_de_un_Eye-Tracking_de_Bajo_Costo_Utilizando_un_Sistema_de_EOG


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en relacin a las seales EMG/EOG. Este tipo de soluciones requieren un mayor tiempode diseo por su grado de complejidad.

Opcin c) WebcamEsta solucin es ms orientada a software, pero que satisface las necesidades demovimiento. Como desventaja se puede apreciar en la Figura 2-4-c que el dispositivolimita la visin del ojo derecho.

2.3 Matriz de decisin y funcionamiento de la solucin electa

En la Tabla 6 se presenta la matriz de decisin que contiene las valoraciones asignadasa cada alternativa para cada criterio correspondiente:

Tabla 6. Matriz de decisin

Criterio de seleccin: valorOPCION1: EMG

OPCION2: EEG

OPCION 3:webcam

Ergonoma y comodidad del usuario al portarlos sensores y al manejar la silla 15 8 15 7

Facilidad del diseo ingenieril del sistema(incluida programacin) 14 13 4 8

Facilidad de manejo y adaptacin del usuarioal sistema de control 13 9 7 9Facilidad de colocacin y quitado desensores al usuario 11 5 6 10Seguridad 10 8 8 8Esttica 8 5 4 7Construirla en el menor tiempo posible 7 7 3 4

Facilidad de reprogramacin delmicroprocesador y calibracin 7 6 4 6

Costo econmico de adquisicin para que

todos puedan comprarlo 3 2 1 3Vida til del producto 3 3 3 3Durabilidad 2 2 2 2Confiabilidad 2 2 1 1

Que consuma poca energa para que labatera dure mucho 2 2 2 1Construido con materiales reciclables 2 0 0 0Facilidad de mantenimiento y reparacin 1 1 0 1TOTAL 100 73 60 70


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Se ha electo como solucin emplear las seales EOG/EMG que consiste en sensar losmovimientos que realiza la mirada, como pestaeos o cualquier movimiento muscularque est ligado a la visin, para as convertirlo en rdenes y ejecutar movimientos de lasilla.

Se contempla disear la solucin viendo el problema desde un esquema Sensor-Controlador-Actuador, es decir que una parte del proyecto estar enfocada a sensar lasseales del cuerpo, mientras la otra parte se enfoca en el movimiento de los motores deuna manera determinada, y como los motores se accionan mediante la palanca demando, entonces el joystick representa el actuador del sistema que se debe comandarmediante las rdenes sensoriales.

Tanto el sensor como el actuador estn vinculados mediante un controlador; aqu se

propone usar un microcontrolador, el cual a travs de un algoritmo especfico gestionatanto las seales a sensar como las seales de ejecucin o tambin llamadas sealesde mando que recibe el actuador o joystick.

Una vez definida una abstraccin de la solucin, lo que queda es enfocarse en cada unade las partes mencionadas para as darle una forma detallada a la solucin y podergenerar un esquema funcional.

Para poder sensar una seal de baja intensidad como lo son las mioelctricas, se

recomienda primero acondicionarla, por esto la seal de inters ser sometida a algunasetapas como son: amplificacin diferencial, filtrado, amplificacin posterior ydigitalizacin; pudiendo cada una de estas etapas resolverse de distintas maneras einclusive agregarse ms etapas, como son una pre amplificacin antes del filtrado.

El controlador, una vez que ha sensado la seal, debe gestionar las seales de ejecucinpartiendo de una secuencia de reglas definidas o algoritmo. Tanto para el controladorcomo para el algoritmo se tiene una variada gama de opciones que podran resolver elproblema. Elegir un tipo de controlador u otro variara el costo final del proyecto y disearun algoritmo apropiado optimizar el diseo.

2.4 Caja negra

En la Figura 2-5 se muestra la caja negra del sistema a disear. En ella slo se ven lasentradas y las salidas. Como entrada hay dos seales mioelctricas diferenciales(movimiento vertical de ojos y horizontal), es decir (5 seales contando la ltima comoneutro o tierra). Las salidas son las dos seales PWM de mando al servomecanismo quedesplazar el joystick.


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Seales PWM de

mando a

servomecanismo2

2 Seales

diferenciales

mioelctricas 5

Tarjeta electrnica

de control

mioelctrico

Pilas 9 V

Figura 2-5. Caja negra

2.5 Caja transparente

En la Figura 2-5 se muestra la caja transparente del diseo, donde sin mayor detalle semuestran las partes ms relevantes que lo constituyen. En la Figura 2-6 se muestra unesquema equivalente a la caja transparente detallado ms ampliamente.

Figura 2-6. Caja transparente

2.6 Esquema general del sistema a disearEl esquema que se detalla en la Figura 2-7 contempla la solucin del proyecto partiendode cinco seales mioelctricas donde las naranjas representan el movimiento horizontaldel usuario, las verdes representan el movimiento vertical y la azul la tierra, que debeestar conectada al circuito para que se establezca un nivel de referencia.

Luego cada par de seales pasan por una etapa de filtrado empezando con el A.I.(amplificador de instrumentacin), luego un filtro pasa alto, un filtro pasa bajo y finalmenteun filtro rechazo de banda o Notch para las seales de 60 Hz (de la red elctrica

convencional), y a partir de aqu se tienen seales tanto negativas como positivas por loque se agrega un offset DC a las seales, en vista de que los filtros son activos y agreganuna ganancia a cada seal.

Posteriormente se procesan paralelamente las seales, para esto se coloc seguidoresunitarios para desacoplar las impedancias. Por un lado una tarjeta electrnica Arduino,interpreta las seales para comandar el movimiento de un servomecanismo que impulsael joystick. Desde esta tarjeta Arduino tambin se genera una seal digital que da unaretroalimentacin sonora al usuario para que l caiga en cuenta de que el sistema captun pestaeo o mirada. Mientras tanto, independientemente del Arduino, el dsPIC recibelas seales filtradas y las enva de manera inalmbrica a una computadora remota paramonitorearlas mediante una aplicacin en LabVIEW.

2 Seales

diferenciales

mioelctricas

Filtros

analgicos

(Notch 60 Hz y

Pasabajos)

Microcontrolador

con algoritmo

5

Pilas 9 V

Seales PWM de

mando a

servomecanismo2 2 entradas

analgicas

Amplificador de

Instrumentacin


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17

Gnd

Arduino

dsPIC30F3014

V_offset

Servo HServo V

Ultrasonido

delantero

Ultrasonido

trasero

Seal de

mirada

horizontal SH

Seal de

mirada

vertical SV

SH

SV

Buzzer

Acelermetro

Relay

0-5V PWM

Cambio de

Velocidad

Figura 2-7. Esquema general del sistema de control a disear

2.7 Acondicionamiento de la seal

En la figura 2-8 y en el Apndice E se puede apreciar el esquemtico del circuito deacondicionamiento de la mioseal.


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18

Figura 2-8. Esquemtico del circuito de acondicionamiento


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Las seales sern directamente ledas por los electrodos a travs del contacto con la piely deben ser conectados a unos cables apantallados (ver Figura 1-2). Los extremos delos cables deben ir atornillados a unas borneras sujetas a la placa electrnica para iniciarel proceso de acondicionamiento, cuyo objetivo es convertir la mioseal hacia un rangode voltaje de 0 a 5V con una frecuencia que oscile entre 0.2Hz y 40Hz, para lo cualdeber pasar por varias etapas (ver Figura 2-9). Luego de este acondicionamientoestarn aptas para ingresar a la etapa de digitalizacin en las entradas analgicas delArduino.

Figura 2-9. Etapas del circuito de acondicionamiento


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2.7.1 Preamplificacin diferencial

Esta primera etapa se compone de un CI amplificador de instrumentacin AD620, Figura2-10., el cual tiene un alto CMRR (mayor a 118 dB para 60 Hz).

Figura 2-10. Integrado AD620 (Amplificador de Instrumentacin)

A continuacin en la Figura 2-11 se muestra el circuito equivalente del Amplificador deInstrumentacin, en la cual la resistencia RG es externa y la colocamos en base a laganancia que deseemos obtener. RGse dimensiona mediante la frmula de su datasheet:RG = . G (2.1)Donde G es la ganancia. RGse la implement con un trimmer de 1 kpara conseguiruna ganancia variable de mximo 50.40 segn lo predice la Tabla 7 del fabricante delAD620.

Figura 2-11. Circuito equivalente del integrado AD620 13

13Cortesa de Analog Devices. Hoja tcnica del AD620.


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Tabla 7. Valores requeridos de los resistores de ganancia 14

Figura 2-12. Circuito implementado Preamplificador con AD620

2.7.2 Filtro Pasa Altos

Este filtro tiene como objetivo eliminar la componente DC de las seales; estacomponente es resultado de la diferencia de potencial entre los electrodos con respectoal de referencia.

Cuando la seal pasa por el amplificador de instrumentacin, la componente DC tambines amplificada, lo que producira en las etapas siguientes una saturacin de los OpAmps.Para evitar ese problema se disear un filtro Pasa Altos con frecuencia de corte menoro igual a 0.2 Hz.

14Cortesa de Analog Devices. Hoja tcnica del AD620.


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Figura 2-13. Filtro Pasa Altos implementado

El filtro diseado es un filtro Pasa Altos de primer orden no inversor, cuya funcin detransferencia es: = + (2.2)Dondees la ganancia del filtro: = 1 (2.3)La frecuencia de corte es: = (2.4)Donde: R y C son la resistencia y capacitancia que conforman el filtro. Ver Figura 2-14.Al escoger los valores de R= 1M y C= 1uFy reemplazarlos en la ec. 2.4 se obtiene lafrecuencia de corte deseada:

= 12110110 = 0.159 HzY con R = R =1k se tiene la ganancia: = 1 = 1 1k1k = 2


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Figura 2-14. Diagrama de Bode de magnitud y fase del Filtro Pasa Altos

2.7.3 Filtro Pasa Bajos 15

La existencia del ruido ambiental de alta frecuencia en la seal, debida a la induccinelectromagntica de radiofrecuencia, internet, etc., demanda necesariamente laimplementacin de un filtro Pasa Bajos. El filtro diseado es de segundo orden, del tipo

Sallen Key, con una frecuencia de corte de 40Hz.

Figura 2-15. Filtro Pasa Bajos implementado

La funcin de transferencia del filtro est dada por la ec. 2.5:

15Las frmulas aqu descritas se tomaron de: http://sim.okawa-denshi.jp/en/OPseikiLowkeisan.htm

5

6

7

4

11

LM324

R1

1k

R2

1k

C13.3u

C2

4.7u

_R3

1k

_R41k

Vout

+Vcc

-Vcc

Vin


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=+ + (2.5)

Donde:

, , , , , son las resistencias y capacitancias que conforman el filtro.

Ver Figura 2-16. El factor es la ganancia definida como: = 1 (2.6)

Reescribiendo la ec. 2.5 como la forma genrica de una funcin de trasferencia desegundo orden tenemos: = ++ (2.7)Y luego comparando la ec.2.7 con la actual funcin de transferencia (ec. 2.5) se puedeobtener la frecuencia de corte:

= 0 = (2.8)Para obtener la frecuencia deseada se escogen los valores de: = =1 =3.3 =4.7

= 121103.3101104.710 = 40.4 HzLa frecuencia de corte terica que se obtiene es =40.41Y la ganancia del filtro ser = 2.

= 1 = 1 1k1k = 2


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Figura 2-16. Diagrama de Bode de magnitud y fase del Filtro Pasa Bajos

2.7.4 Filtro Notch 16

La seal obtenida de las etapas anteriores es susceptible a ruidos de 60Hz, los cuales

son inducidos por la red elctrica. Para eliminar este problema se utiliza un filtro Notch otambin llamado filtro de rechazo banda; este filtro no permite el paso de las seales conlas frecuencias especificadas. Se dise un filtro tipo Sallen Key Chebyshev 1dB. Laconfiguracin del filtro se muestra en la Figura 2-17.

Figura 2-17. Filtro Notch implementado

16Las frmulas aqu descritas se tomaron de: http://sim.okawa-denshi.jp/en/TwinTCRkeisan.htm

10

98

4

11

LM324

R1

2.7K

R2

2.7k

C1

1uF

C2

1uF

C3

2uF

R31.3k

R52k

R4

2k

+Vcc

-Vcc

Vin


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Figura 2-18. Parmetros del Filtro Notch 17

El diseo se realiz en base a los siguientes requerimientos (cuyo significado seencuentra en la Figura 2-18):

Ganancia de Pasabanda = 2 Frecuencia Central = 60 Factor de Calidad = 1 2 Ancho de Pasabanda = 5

Para esta configuracin la funcin de transferencia est dada por:

(2.9)

La ec. 2.10 muestra cmo calcular la frecuencia de corte 1 de este filtro:

= + (2.10)

La ec. 2.11 muestra cmo calcular la frecuencia de corte 2 de este filtro:

= + (2.11)Para obtener la frecuencia central deseada de 60 Hz se escogen los valores de: = =2.7 =1.3 = =1 =2Reemplazando en las ec. 2.10 y 2.11 tenemos las frecuencias de corte:

= 58.9 17 Extrado de la web de WEBENCHFilter Designer:http://www.ti.com/lsds/ti/analog/webench/webench-filters.page?DCMP=sva-web-filter-en&HQS=sva-web-filter-filterdesignervanity-en


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= 60.1 Reemplazando en la ec. 2.9 la funcin de transferencia, que es de tercer orden, queda:

(2.12)

La ganancia de este filtro es:

= 1 45 = 1 22 = 2En la Figura 2-19 se muestra el grfico de Bode correspondiente al filtro utilizado.

Figura 2-19. Diagrama de Bode de magnitud y fase del Filtro Notch18

Como es de esperarse, la seal de 60Hz es atenuada significativamente, y las sealesde baja frecuencia no son afectadas por este filtro, dentro de las cuales se encuentrannuestras seales mioelctricas de inters.

18Cortesa de Texas Instruments. Grfica resultado del diseo del filtro Notch en el softwareWEBENCH Filter Designer.


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2.7.1 Circuito Postamplificador y de Ajuste del Offset

Es necesario una etapa final que agregue un voltaje de offset a las seales mioelctricasacondicionadas para mantenerlas dentro del rango de 0-5V, que es el voltaje admisible

de las entradas analgicas de la placa Arduino. Con este circuito se intenta mantener unnivel DC de 2.5V aproximadamente en ambas seales acondicionadas. En la Figura 2-20 se muestra la configuracin del sumador no inversor que se ha usado para esteefecto, en el cual se observa un potencimetro RV1 con el cual se calibra el offset.

Figura 2-20. Circuito implementado Postamplificador y de Ajuste del Offset

En la Figura 2-21 se tiene uno de los dos sumadores (que son idnticos), y lafrmula de la seal de salida Vo viene dada por: = 1 (2.13)

+VCC

-VCC

+VCC

-VCC

V_offset

S_Vertical_final

S_Horizontal_final

-VCC

+VCC

3

2

1

4

11

U4:A

LM324

5

6

7

4

11

U4:B

LM324

10

9

8

4

11

U4:C

LM324

R410k

R51k

R810k

R91k

R1100k

+5V

R3

10k

R2

10k

R7

10k

R6

10k

1

2

PIC_INPUTS

SIL-100-02

RV1

250k

S_Vertical

S_Horizontal


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Figura 2-21. Sumador no inversor

Se escogen los valores de:

R = 10k, R = 10k, R = 10k, R =1k

Reemplazando en la ec. 2.13 se tiene: =11( ) (2.14)Es decir la ganancia de este circuito de Ajuste de Offset es:

= 11

2.8 Controlador digital

2.8.1 Circuito electrnico digital de control y monitoreo

Se puede apreciar en la Figura 2-22 el detalle del diagrama esquemtico de la circuiteradigital, tanto los sensores ultrasnicos como microprocesadores que van a ejecutar laetapa de procesamiento o interpretacin, control y retroalimentacin. Toda esta etapa vadespus de la etapa de filtrado o acondicionamiento y se alimenta con un voltaje de +12V

provenientes de la fuente propia del controlador piloto de la silla elctrica, por lo queprimero se debe regular el voltaje a +5V por medio de un integrado 7805, entregandohasta 1A de ser necesario para el correcto funcionamiento de todos los demselementos, ya sean servomotores, sensores de ultrasonido, amplificadoresoperacionales, buzzer (zumbador), Arduino y dsPIC.

El mdulo de radio frecuencia XBee funciona a +3.3V por lo que necesita de un mduloregulador adicional, entonces para este diseo se escogi el mdulo SparkFun XBeeExplorer Regulated que se encargade cambiar el voltaje TTL de +5V a +3.3V.

+VCC

-VCC

Vo3

2

1

4

11

U4:A

LM324 R410k

R51k

R3

10k

R2

10k

Vi

V_offset


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Figura 2-22. Esquemtico de la electrnica digital de control y monitoreo


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2.8.2 Algoritmo de control del Arduino

Bsicamente el algoritmo, que es la lgica de funcionamiento de la silla, est basado enuna lista combinacin de miradas que se defini desde un principio antes de escribirlo.

Esta lista se encuentra en la Tabla 8.

Primeramente el algoritmo recibe los siguientes valores constantes (convertidos devoltaje 0-5V a escala de 0-1024) que representan los umbrales de voltaje que generanlas cuatro diferentes miradas que emplear el usuario: Pestaeo fuerte Pestaeo normal Mirada hacia la izquierda Mirada hacia la derecha

Tambin se ingresan como constantes los tres tiempos siguientes en milisegundos: Mxima duracin de un pestaeo (mide el mximo tiempo permitido para cerrar y

abrir los ojos, ms all del cual no se lo considerar como pestaeo para lacombinacin de miradas de la Tabla 8).

Mxima duracin de una mirada horizontal (lo que demora el desplazamiento dela pupila desde el centro, llegada al extremo y hasta que retorna al centro).

Mximo intervalo entre pestaeo (mide el mximo tiempo permitido entrepestaeos seguidos, ms all del cual no se los considerar como pestaeosconsecutivos para la combinacin de miradas de la Tabla 8).

Estas constantes se las puede ver casi al inicio del cdigo del algoritmo que se halla enel Apndice D. Son las siguientes lneas:

#define THRESHOLD_MEDIAN_V 660; // 660 --> 3,2V #define THRESHOLD_ALTO_V900; // 900 --> 4,4V #define THRESHOLD_HOR_IZQ100; //100*5V/1024 = 2,44V #define THRESHOLD_HOR_DER 500; //500*5V/1024 = 0,5V #define MAX_INTERVAL_VER20; //20 ms #define MAX_INTERVAL_HOR 100; //100 ms

#define MAX_INTERVAL_ENTREPEST500; //500 ms

La orden de parada es la ms importante, no slo por seguridad, sino por ser adems lade mayor uso. A los autores del algoritmo les pareci adecuado y espontneo que elusuario intente parar la silla con un pestaeo fuerte.

La orden de moverse hacia adelante est implementada en el cdigo con tres pestaeosnormales (no demasiado suaves) consecutivos. La orden de girar a la izquierda se larealiza pestaeando dos veces consecutivamente y mirando hacia el lado que se quiere

girar (llevando la pupila totalmente hasta el extremo lateral). La orden retroceso seimplement con un pestaeo, seguido de una mirada hacia la izquierda y luego a laderecha.


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Figura 2-23. Flujograma del algoritmo de control en el Arduino


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En la Figura 2-23 se muestra el flujograma del algoritmo de control embebido en la placaArduino, y en el apndice D se presenta el cdigo en lenguaje C del mismo.

Tabla 8. Combinacin de miradas a realizar para los movimientos de la silla

MOVIMIENTO DE LA

SILLACOMBINACIN DE MIRADAS

PARADA 1 PESTAEO FUERTE

ADELANTE 3 PESTAEOS NORMALES SEGUIDOS

GIRO A LA IZQUIERDA 2 PESTAEOS NORMALES SEGUIDOS Y MIRADA A LA IZQUIERDA

GIRO A LA DERECHA 2 PESTAEOS NORMALES SEGUIDOS Y MIRADA A LA DERECHA

RETROCESO1 PESTAEO NORMAL, MIRADA A LA IZQUIERDA Y LUEGO MIRADA A

LA DERECHA

2.9 Algoritmo de transmisin serial del dsPIC 30F3014

Figura 2-24. Cdigo en el dsPIC 30F3014

En la Figura 2-25 se puede apreciar la representacin del algoritmo usado en el dsPICpara digitalizar las seales y transmitirlas serialmente. Este algoritmo requiere de unacodificacin de las seales, por lo que cada vez que se hace un ADC, que significa unadigitalizacin a la seal analgica, se agrega o suma un nmero para canalizar la sealde tal manera que el receptor pueda saber a qu seal se est refiriendo.


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Figura 2-25. Flujograma del algoritmo de transmisin serial en el dsPIC 30F3014

2.10 Comunicacin inalmbrica con los mdulos XBee

Figura 2-26. Mdulo XBee y diagrama de pines 19

En la Figura 2-26 se observan los mdulos XBee usados, que en este proyecto sin mayorparticular se emplearon los de serie S2. Se alimentan con +3.3Vdc. Se utilizan los pines2 y 3 para transmisin (TX) y recepcin (RX) respectivamente.

Figura 2-27. Topologa de red de comunicacin20

19Extrado de: https://alselectro.wordpress.com/tag/xbee-series-1/20Extrado de: http://www.pyroelectro.com/tutorials/xbee_pan_tilt_servo/xbee_theory.html


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En la Figura 2-27 se muestra la topologa de red a emplear en este proyecto que ser lams simple, llamada punto a punto. Un XBee ser emisor porque estar transmitiendoseales provenientes del microcontrolador; y remotamente otro XBee har de receptor,el cual estar conectado a una PC con LabVIEW donde se podrn observar las grficasde las seales mioelctricas. Los mdulos XBee trabajan mediante el protocolo decomunicacin ZigBee.

Figura 2-28. Mdulo XBEE-USB I&T y el mdulo XBee Explorer Regulated deSparkfun 21

En la Figura 2-28 se muestra el mdulo XBee Explorer USB que consiste en un socketpara colocar el mdulo XBee de cualquier serie y alimentarlo a su vez porque cuenta conun regulador para convertir el voltaje TTL +5V (que entran por el terminal USB) en +3.3V.

Con este mdulo Explorer se logra tener acceso directo a los pines de programacin dela unidad XBee.

En el lado remoto, el que se conecta a la computadora, se tiene un mdulo XBEE-USBI&T que adems de poseer un regulador de voltaje a +3.3V, tiene un integrado FTDI quevirtualiza un puerto de comunicaciones serial en cualquier puerto USB de lacomputadora, pudiendo as configurar y establecer una comunicacin serial con lacomputadora desde cualquier consola terminal.

Figura 2-29. Software XCTU de Digi para configuracin de los XBee

21Extrado de: http://www.ideastechnology.com/?q=portfolio-4 y de: http://ultra-lab.net/tienda/xb-explorer-regulated


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Figura 2-30. Configuracin inicial de un nuevo dispositivo remoto en XCTU

En la Figura 2-30 se muestra la ventana de aadir un nuevo dispositivo remoto. En ellase selecciona el puerto Serial o USB al que est conectado el mdulo XBee, que en este

caso es COM14. Luego se selecciona el Baud Rate, o sea la velocidad de transmisinde datos, a 115200 bits/s. Los dems campos relevantes son: 8 bits de datos, sin bit deparidad y un bit de parada.

Figura 2-31. Configuracin del XBee transmisor como COORDINADOR en XCTU


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En la Figura 2-31 se muestra la configuracin del XBee transmisor en modoCOORDINADOR. En la parte superior izquierda aparece el puerto serial al que estconectado y la direccin MAC. En la parte derecha se presentan los campos habilitadosa editarse, de los cuales se dejan por default la mayora y slo se modifica el PAN ID =1234 y el Baud Rate =115200.

En la Figura 2-32 se muestra la configuracin del XBee receptor en modo NODO D.Asimismo configuramos el PAN ID y el Baud Rate tal como lo hicimos con el XBeeCOORDINADOR.

Figura 2-32. Configuracin del XBee receptor como NODO en XCTU

2.11 Aplicacin en LabVIEW para monitoreo de las seales mioelctricas

Se ha desarrollado un VI en LabVIEW para el monitoreo o visualizacin de las ondasmioelctricas en tiempo real, para cumplir la funcin de un osciloscopio virtual. En laFigura 2-33 se contempla la programacin grfica del VI que usa la librera NI-VISA para

la comunicacin serial.


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Figura 2-33. Programacin grfica del VI en LabVIEW

En la Figura 2-34 se aprecia la interfaz grfica del VI donde se muestran las ondasmioelctricas de movimiento vertical al efectuar varios pestaeos.

Figura 2-34. Grfica de las seales mioelctricas en LabVIEW


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CAPITULO 3

3. RESULTADOS

3.1 Simulaciones

Antes de implementar los diseos realizaron simulaciones de ISIS de Proteus. En laFigura 3-1 se observa la simulacin de una seal mioelctrica ya filtrada, la misma sirvipara desarrollar el algoritmo que permita controlar la silla.

La simulacin de la Figura 3-1 tiene dos partes, la primera que representa las sealesverticales, es decir pestaeos, la cual se procur que sean de distintos perodos; lasegunda seal representa seales digitales, flancos positivo-negativo que indican elmomento en que la seal pas por un umbral de voltaje especifico, lo cual sirvi paraestablecer o parametrizar los umbrales y medir tiempos en los que la seal seencontraba por encima de un umbral y depurar errores que se suscitaban por el ruido enla seal,

A la seal simulada se le sum una componente pequea de alta frecuencia querepresente el ruido ambiental para tratar de asemejarla ms a las seales reales.

Trabajar con una seal simulada permiti realizar trabajos en cualquier parte sin lanecesidad de tener las seales reales y sin gastar materiales como electrodos o la ayudade una persona que est generando pestaeos con los cables puestos.

Figura 3-1. Simulacin de las Ondas mioelctricas en ISIS de Proteus


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3.2 Anlisis de las seales adquiridas

Figura 3-2. Ondas mioelctricos afectadas por el ruido de 60Hz y de altafrecuencia

En la Figura 3-2, se puede apreciar el ruido ambiental de 60Hz (onda peridica deaproximadamente 16 ms) que se halla presente a pesar de no realizar ningn estmulocon los ojos. Cuando las seales eran estudiadas en la intemperie el ruido influa muchoms, por esta razn se decidi apantallar todo el equipo, desde los cables que adquierenla seal hasta la etapa de acondicionamiento, donde tambin colocar un filtro Notch orechazo de banda para atenuar las seales de 60 Hz y encerrar la tarjeta dentro de una

jaula de Farady. En la Figura 3-3, se aprecian la seal de pestaeo y movimiento ocularhacia arriba y abajo graficadas por LabVIEW.

Figura 3-3. Ondas mioelctricas acondicionadas observadas en LabVIEW en unintervalo de tiempo de 3s


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3.3 Prototipo

3.3.1 Diseo electrnico

A continuacin en la Tabla 9 se muestra la lista de todos los elementos electrnicossoldados en la tarjeta de acondicionamiento.

Tabla 9. Lista de elementos de la tarjeta de acondicionamiento

En la Figura 3-4, se muestra el diseo del ruteo de las pistas del PCB de la tarjeta deacondicionamiento. El ruteo se hizo a doble cara, las pistas rojas estn de un lado de la


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placa y las azules estn del otro lado. Y en la Figura 3-5, se puede observar cmoquedara la placa en una vista 3D.

Figura 3-4. Diagrama de ruteo de la tarjeta de acondicionamiento en ARES dePROTEUS

Figura 3-5. Vista en 3D de la tarjeta de acondicionamiento en ARES de PROTEUS

En las Figuras 3-6 y 3-7 se muestra la placa impresa antes y despus de soldar loselementos.


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Figura 3-6. PCB del circuito de acondicionamiento y elementos a soldar

Figura 3-7 PCB del circuito de acondicionamiento soldado


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3.3.2 Bornera adaptada al control piloto

Figura 3-8. Controlador piloto por dentro

En la Figura 3-8, se aprecia cmo es el controlador piloto por dentro, una placa

electrnica con una circuitera muy compleja que hubo la necesidad de analizar paradeterminar las conexiones necesarias y construir una bornera de 9 pines (ver Figura 3-9) donde se pueda manejar externamente otras funcionalidades de la silla adems delos movimientos del joystick, como son: la velocidad de los motores (sin usar la perilla),prender y apagar la silla (sin presionar el botn verde) y conseguir acceso a la fuenteregulada interna de +12Vdc para alimentar las tarjetas electrnicas unipolares diseadasen el presente proyecto (ahorrando vida til a las pilas de +9Vdc que energizan la tarjetade acondicionamiento bipolar).

Figura 3-9. Bornera adaptada en una cara lateral del controlador piloto


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Los pines que se adaptaron al controlador piloto de la silla, numerados de izquierda aderecha segn la Figura 3-9 son los siguientes:

PIN 1) Gnd (del controlador piloto)

PIN 2) Gnd (del controlador piloto) PIN 3) +12V (disponibles del controlador piloto) PIN 4 y 5) al puentear estos pines se logra encender o apagar la silla mediante

el pulsador verde del controlador piloto. Cuando se opere la silla bajo el controlmioelctrico, los pines 4 y 5 deben conectarse a un rel as: pin 4 conectado aGND y pin 5 a salida digital de 5V.

PIN 6 y 7) al puentear estos pines se logra operar la perilla del controlador pilotopara cambio de velocidad. Cuando se opere la silla bajo el control mioelctrico, elpin 6 queda sin conexin y el pin 7 se debe conectar a la salida PWM del

microcontrolador (0-5V). PIN 8 y 9) no tienen conexin.

Cabe recalcar que todo el sistema electrnico diseado en el presente proyecto poseeuna sola tierra comn y est puenteada al pin 1 de la bornera aqu mencionada.

3.3.3 Montaje del prototipo en la silla

En la Figura 3-10 se presenta la silla en su vista frontal antes y despus de montarle elnuevo sistema de control. Se distingue la caja blanca del servomecanismo y el sensor

ultrasnico frontal. Y en las Figuras 3-11 y 3-12 se observa la parte posterior de la silla,donde estn alojadas las tarjetas de acondicionamiento, control y monitoreo.

Figura 3-10. Vista frontal de la silla antes y despus de instalar el nuevo sistemade control


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Figura 3-11. Vista posterior de la silla con el nuevo sistema de control instaladoen fase de pruebas


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Figura 3-12. Placas electrnicas montadas detrs de la silla


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En la Figura 3-13 se muestran las conexiones ms importantes entre las tres tarjetaselectrnicas: Arduino, dsPIC y la de acondicionamiento. El cable de tierra es comn paratodo el sistema de control, que se puentea con el Gnd del controlador piloto.

Figura 3-13 Conexiones entre las placas electrnicas montadas detrs de la silla


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La Figura 3-14 muestra la tarjeta de acondicionamiento montada sobre la parte posteriorde la silla. Se aprecia que a un lado de la caja metlica se ubica el potencimetro delajuste del offset. Por arriba de la placa le llegan las seales mioelctricas, por los 5 cablesde electrodos (junto el electrodo de tierra). En la Figura 3-15, se muestra el montaje dela caja metlica que cumplir la funcin de jaula de Farady para apantallamiento contrael ruido electromagntico (IEM/FIR), la misma que estar puenteada con la tierra comnde todo el sistema de control.

Figura 3-14. Placa de acondicionamiento montada en la caja metlica detrs de lasilla

Figura 3-15. Instalacin de caja metlica como tierra del circuito


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En la Figura 3-16, se muestra la placa electrnica del dsPIC 30F3014 que tiene ademsun regulador de +5V en base al CI 7805, y un par de seguidores unitarios implementadosmediante el CI LM324. En la Figura 3-17 se observa el sensor ultrasnico frontal montadobajo el apoyabrazo izquierdo.

Figura 3-16. Placa electrnica del dsPIC 30F3014

Figura 3-17. Sensor ultrasnico frontal bajo el apoyabrazo izquierdo

En la Figura 3-18, se aprecia la disposicin fsica del servomecanismo, dentro de unacaja blanca de plstico (caja de paso elctrica), la posicin de los servomotores queestn sujetos a bases metlicas (tubo rectangular metlico de aluminio) y remachadas a

la caja blanca. Se puede observar cmo se acoplan al joystick los alambres metlicosagarrados de los brazos de biela de cada servomotor.


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Figura 3-18. Servomecanismo montado sobre el controlador piloto

Figura 3-19. Prueba del servomecanismo, movimiento hacia la izquierda


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Figura 3-20. Uso del nuevo sistema de control terminado

3.4 Servomecanismo

En el apndice A se muestran los planos acotados del servomecanismo ensamblado enla caja que lo contiene. Este servomecanismo slo puede mover el joystick en un sentidoa la vez, sea bien horizontal vertical; jams simultneamente porque se torceran lasmanivelas plsticas de los servomotores y terminaran rompindose.

3.5 Costos de implementacin

A continuacin en la Tabla 10 se detallan los costos involucrados en el diseo ymanufactura del producto final. Se desglosan los costos de materiales, junto con el costo

de mano de obra (diseo de ingeniera) y el transporte de la silla de ruedas en camioneta(debido a su gran peso).

Tabla 10. Desglose de costos

ANALISIS DE COSTOS

VALOR MEDIDACOSTO POR

UNIDAD ($)CANTIDAD TOTAL

RESISTENCIAS

1K OHM 0,05 16 $ 0,8

100K OHM 0,05 2 $ 0,11M OHM 0,05 3 $ 0,2


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2.7K OHM 0,05 8 $ 0,4

1.2K OHM 0,05 1 $ 0,1

1.3K OHM 0,05 4 $ 0,2

2K OHM 0,05 8 $ 0,4

150K OHM 0,05 1 $ 0,1

100 OHM 0,05 4 $ 0,2

10K OHM 0,05 8 $ 0,4

CAPACITORES

1u FARADIO 0,05 18 $ 0,9

3.3u FARADIO 0,05 2 $ 0,1

4.7u FARADIO 0,05 2 $ 0,1

10u FARADIO 0,05 1 $ 0,1

100u FARADIO 0,05 1 $ 0,1

INTEGRADOS

LM324PIEZACOMPLETA 0,5 3 $ 1,5

AD620PIEZACOMPLETA 12 2 $ 24,0

DIODOS

1N4148PIEZACOMPLETA 0,1 3 $ 0,3

REGULADOR

7805PIEZACOMPLETA 0,5 1 $ 0,5

CABLES

4X24AWG METRO 0,2 6 $ 1,2TERMOCONTRACTIL VARIASMEDIDAS METRO 0,25 8 $ 2

CABLES ECG TIPO LEADS

PIEZA

COMPLETA 5 5 $ 25

TRANSCEIVERS RF

XBEE S2PIEZACOMPLETA 35 2 $ 70,0

ZCALO XBEE USBPIEZACOMPLETA 25 1 $ 25,0

OTROS

ELECTRODOS ECGPIEZACOMPLETA 15 2 $ 30,0

LED PIEZACOMPLETA 0,15 2 $ 0,3


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ESPADINES MACHOPIEZACOMPLETA 0,25 1 $ 0,3

ZCALOS 7 POR LADOPIEZACOMPLETA 0,2 3 $ 0,6

ZCALOS 4 POR LADO PIEZACOMPLETA 0,2 2 $ 0,4SERVOMOTOR MICRO SG9 TOWERPRO

PIEZACOMPLETA 9 2 $ 18,0

CAJA DE PASO ELCTRICAPIEZACOMPLETA 15 1 $ 15,0

SENSOR ULTRASNICO HC-SR04PIEZACOMPLETA 14 1 $ 14,0

ACELERMETRO ADXL335PIEZACOMPLETA 8 1 $ 8,0

PILAS 9VPIEZACOMPLETA 4,5 4 $ 18,0

KIT ADAPTADOR DE BATERIASPIEZACOMPLETA 0,5 2 $ 1,0

CAJA METALICAPIEZACOMPLETA 5 1 $ 5,0

PERNOS M4X2" CON TUERCA YARANDELA

PIEZACOMPLETA 0,05 8 $ 0,4

VELCRO METRO 0,5 2 $ 1,0

BARRA DE SILICONAPIEZACOMPLETA 0,5 3 $ 1,5

REMACHESPIEZACOMPLETA 0,1 6 $ 0,6

TUBO RECTANGULAR DE ALUMINIO METRO 2,5 1 $ 2,5MICRO VARILLAS ACERADAS METRO 0,5 1 $ 0,5

ACRILICOMETROCUADRADO 5 1 $ 5,0

BAQUELITA PCBCENTIMETROCUADRADO 0,6 70 $ 42,0

DSPIC 30F3014PIEZACOMPLETA 10,5 1 $ 10,5

ARDUINO MEGAPIEZACOMPLETA 33 1 $ 33,0

SOLDADURA DE ESTAO 1MM METRO 0,25 20 $ 5,0

PASTA PARA SOLDAR PIEZACOMPLETA 2,5 1 $ 2,5

TOTAL COSTO DE MATERIALES $ 358,5

COSTO DE DISEO EIMPLEMENTACIN HORA 5 320 $ 1.600,0COSTO DE MOVILIZACIN PORCOMPRA DE MATERIALES YTRASLADO DE LA SILLA DIA 2 65 $ 130,0

Total $ 2.098,5


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CAPITULO 4

4. CONCLUSIONES

4.1 Conclusin de resultados

Se concluye que bajo un sistema electromecnico cualquier silla de ruedaselctrica puede adaptarse a las necesidades de un usuario con problemas seos,parapljico o tetrapljico que requiera una movilidad con seales bioelctricas desu cuerpo, no tan slo las EOG/EMG sino las EEG o cualquier tipo de seal quenicamente requiera de instrumentacin y procesamiento.

Se concluye que los costos de materiales resultaron accesibles para un mercadosocio-econmico medio alto, por lo que se debe abaratar costos para que puedallegar a cualquier estrato social. Para este fin, el diseo debe quedar mssimplificado ya que en este prototipo se colocaron algunas funcionalidades queincrementan los costos de materiales. Si bien el costo de diseo e implementacines alto, este slo se amortiza si el producto es fabricado en masa y adaptado alas necesidades que lo exigen. Se puede comparar que los costos de materialesde $358 haran relativamente asequible este producto respecto a una silla deruedas elctrica, que normalmente cuesta alrededor de $2000. Dejando claro que

este producto es universal, es decir adaptable a cualquier silla de ruedas elctricacon joystick.

Se concluye que los potenciales usuarios no estn muy interesados en lasfuncionalidades extras, por lo que para ellos una simple movilidad es suficiente ysu principal inters es la seguridad, y como segundo plano la ergonoma de lasilla, esto permite abaratar costos en el caso de una fabricacin en masa.

La silla elctrica controlada por la vista cumple con los cuatro movimientos

primarios: adelante, reversa, izquierda y derecha; no obstante puede agregarseun sinnmero de movimientos o caractersticas, patrones de movimiento, seguidorde lneas, con el fin de automatizar rdenes en caso de que un usuario hagamovimientos peridicos o repetitivo. Incluso es posible modificar totalmente lafilosofa del algoritmo ya que esta parte es pura programacin. Entonces seconcluye que existe una alta disponibilidad de movimiento y una oportunidad decrear bajo cdigo abierto, rutinas sencillas que permitan lo anterior expuesto.

Debido a que la seguridad es ante todo una prioridad en sistemas como estos,

una caracterstica que no puede pasarse por alto son las seales de ultrasonidoque brindan una retroalimentacin con el entorno que rodea al usuario. Otro granrequerimiento es la confiabilidad del producto, o sea que funcione exactamente


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como se espera (tal como se lo ha programado), para lo cual se necesita una altaatenuacin o filtrado del ruido ambiental, ya sea por seales celulares, WiFi, luzelctrica, etc. que podran alterar el correcto sensado y procesamiento de lasseales mioelctricas.

Una de las debilidades de este sistema de control es que el

diseño e implementación de un sistema de control de una silla de ruedas eléctrica mediante...

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