INFORME FINAL

SEÑALES ELECTROMIOGRAFICAS

PRESENTADO POR:

JUAN SEBASTIÁN VIVAS MERA

JUAN DAVID MENDEZ

WALTER ANDRES LEGARDA

PRESENTADO A:

ING. VLADIMIR TROCHEZ

TALLER DE SISTEMAS ELECTRONICOS

PROGRAMA DE INGENIERÍA EN AUTOMÁTICA INDUSTRIAL

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

UNIVERSIDAD DEL CAUCA

POPAYÁN

DICIEMBRE DE 2009

I. Introducción:

En la vida cotidiana de un ser humano es fundamental la utilización de su cuerpo en una forma eficiente; una de las extremidades mas importantes es la mano, y el hombre ha tratado de imitar los movimientos de esta, de la manera mas exacta posible valiéndose de artefactos y artilugios para reemplazarla en caso de perderla, aunque la implementación de un instrumento como este es en extremo complejo debido a que no solo intervienen los músculos sino también el cerebro, los ojos, los nervios y muchos otros factores difíciles de imitar de una forma adecuada; nuestro proyecto pretende ayudar en la creación de un dispositivo que imite la mano humana contribuyendo para ello en la codificación de algunas señales recibidas por la mano en las pruebas que se realizaran.

II. ANALISIS DE PROBLEMAS Y SOLUCIONES DADAS.

*Un problema a solucionar es muestrear una serie de cambios de voltaje emitidos por electrodos, ya que se necesitara mucha exactitud y precisión para lograr obtener una señal lo suficientemente fuerte y robusta para ser analizada, ya que de lo contrario tendríamos una misma señal.

La solución basada en el muestreo del microcontrolador que registre 250 muestras, las almacene y luego las envíe al ordenador.

*Encontrar la forma para que el microcontrolador muestre la cantidad suficiente de datos y los envíe a la memoria de almacenamiento que en este caso sería la memoria RAM.

*Encontrar la forma de aislar el circuito montado inicialmente en la protoboard, para que funcione adecuadamente sin ruido exterior, debido a que este altera la señal de salida.

Una de las soluciones fue cubrir el circuito con una caja envuelta con aluminio para minimizar el ruido.

Otra solución fue de colocar condensadores en las señales de salida de cada parte del circuito.

*Consecución de los materiales necesarios para montar el circuito

La solución fue basada en la compra de integrados equivalentes mas económicos para reducir costos.

*Problemas acerca del código e inquietudes presentadas a lo largo de la creación de este

La solución basada en asesorías con el profesor centrada en la solución de estos

Determinación del tiempo límite de entrega del proyecto.

Se diseño un cronograma donde se especifica cada tarea a realizar al igual que el orden a llevarse a lo largo del proceso.

III. MANUAL DE USUARIO.

La interfaz diseñada para la manipulación del sistema por parte del usuario, esta basado en una conexión USB y los siguientes botones:

CONECTAR: conecta el sistema al ordenador.

DESCONECTAR: desconecta el sistema del ordenador.

VERIFICAR: verifica si existe una conexión óptima del sistema.

TOMAR 1 MUESTRA: toma una nuestra de 256 datos y las muestra en una lista.

GRAFICAR: grafica continuamente la señal hasta que el usuario la detenga.

Una barra horizontal indica la recepción de los datos, llenándose de izquierda a derecha y tornándose de color verde; la conexión se hace por medio del puerto USB.

IV. DIAGRAMA FINAL PIN A PIN

FIRMAWARE DEL MICROCONTROLADOR

#include "sEMG LAST.h"

#include "USB_definiciones.h"

#include <stdlib.h>

#include "lcd.c"

int muestra=0;

int16 resultado= 0;

#int_TIMER1

void TIMER1_isr(void)

{

set_timer1(64286);

read_adc(ADC_START_ONLY);

}

#int_AD

void AD_isr(void)

{

if(muestra<256){

resultado=read_adc(ADC_READ_ONLY);//Guardo el resultado de la conversión

output_toggle(PIN_B5);

muestra++;

}

else

{

muestra=0;

}

}

void inicializar()

{

usb_init(); //Inicializamos el dispositivo USB

usb_task(); //Controla la conexión USB

usb_wait_for_enumeration(); //Esperamos a ser Enumerados por el sistema

}

void main()

{

enable_interrupts(INT_TIMER1);

enable_interrupts(INT_AD);

enable_interrupts(GLOBAL);

output_low(PIN_B5);

output_low(PIN_B6);

output_low(PIN_D2);

//----------------------------------------------------------------------------------

setup_adc_ports(AN0);

setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_32); //configura un tad de 1.6us*****

set_adc_channel(0);

//------------------------------------------------------------------------------------

set_timer1(64286);

setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_4);

//----------------------------------------------------------------------------------------

inicializar();

//----------------------------------------------------------------------------------------

while(1){

if (usb_enumerated()){ //Conectados al PC?

if (usb_kbhit(DESTINO_USB)){ //Dato recibido?

char recibe[12]="\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0";

usb_get_packet(DESTINO_USB, recibe, 16); // Leer hasta 15 Bytes del DESTINO_USB en Recibido

if (recibe[0]=='@'){

char envio[12]="\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0\0";

itoa(resultado,10,envio);//convierto a ascii para enviar vía bus USB

usb_puts(DESTINO_USB,envio,16,0); //La envío al PC

output_toggle(PIN_B6); //Data I/O USB - LED FLASHING

recibe[0]=" ";

}

if(recibe[1]=='$'){

output_toggle(PIN_D2);

recibe[1]=" ";

}

}

}

}

}

Bloque Eliminador de Componentes DC: La función básica de este bloque es reducir componentes DC en la señal proveniente de los electrodos de canal, manteniendo un alto CMRR para los amplificadores que suceden este bloque.Esta reducción permite el uso de altas ganancias en la etapa de procesamiento de señal sin riesgos por saturación en la salida.

Las señales ELEC1, ELEC2 corresponden a las señales de voltaje provenientes de los electrodos pertenecientes al canal 1. En el esquema de medición diferencial un canal procesa la diferencia entre los potenciales en dos electrodos referidos a un electrodo REF. En la salida se obtienen las señales V01 y V02 como señales de voltaje con componente DC reducido.Las señales de entrada (V01, V02) corresponden a las salidas del bloque Eliminar Componentes DC. En la salida se obtienen las señales V11 y V12.

Impulsor: este bloque se encarga de impulsar las señales recibidas con el fin de dotarlas de suficiente corriente para que sean procesadas por las etapas subsiguientes

Resta: Este bloque se encarga de calcular la señal diferencial de un canal, mediante resta de los voltajes sEMG correspondientes al mismo canal. La señal de entrada corresponde a los voltajes de canal impulsados y con bajo componente DC (V11, V12). En la salida se obtiene la señal diferencial (V2) como resultado de la resta entre las señales de entrada.

Circuito DRL: Este circuito se encarga de calcular dos señales de realimentación:• La señal VSHIELD encargada de reducir las interferencias provocadas por la línea de potencia. Esta se conecta a la malla protectora del conductor que transporta las corrientes provenientes de los electrodos de canal y fue calculada con un seguidor de voltaje.• La señal VDRL útil para reducir el voltaje en modo común y con éste las posibles interferencias de señal. Esta señal es calculada con un inversor de voltaje.

Bloque Filtro Pasa Altas: Este bloque se encarga de cortar los componentes de frecuencias por debajo de los 10 Hz en la señal impulsada. Dichas componentes se encuentran fuera del ancho de banda de las señales sEMG..

Bloque Amplificación:La amplificación obedece a dos necesidades: (1) Se requieren señales de amplitud en el orden de los voltios para que el procesamiento sea adecuado. (2) Se ha de modificar el rango de variación de la señal sEMG amplificada a fin de hacerlo coincidir con el rango de entrada del convertidor A/D en la etapa de Acondicionamiento Digital.

Bloque Filtro Pasa Bajas: Este bloque se encarga de cortar los componentes de frecuencias por encima de los 500 Hz. Dichas componentes se encuentran fuera del ancho de banda de las señales sEMG y generalmente se originan en fuentes externas o como resultado colateral de los componentes de la cadena de procesamiento de señal.

V. ANALISIS Y RESULTADO DEL PLAN DE PRUEBAS.

Las señales de salida se obtienen en la interfaz de usuario según el muestreo, entre un rango de 10mV y –10mV.

VI. EXTENSION Y POSIBILIDADES DE OPTIMIZACION DEL SISTEMA.

Lograr digitalizar las señales que producen los músculos para poder utilizar estas en la producción de una mano robótica.

Lograr compatibilizar el sistema operativo con otras plataformas minimizando así el costo del sistema.

Aumentar su velocidad de muestreo al doble de velocidad muestreada por el pic18f4550 desarrollando así un sistema más eficiente.

La mayor comodidad posible en el manejo del sistema por parte del usuario, al igual que su instalación y desinstalación.

VII) RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES

Conclusiones:

La aplicación del lenguaje de bajo nivel ccs implementado en el microcontrolador, tuvo un alto nivel de análisis ya que no fue fácil lograr una interfaz adecuada para las tareas que requeríamos de dicho elemento.

La elaboración del proyecto requirió tanto de destreza como de sentido de responsabilidad al momento de seguir los procedimientos estrictamente establecidos en una guía y su respectiva entrega en el tiempo establecido.

Muchas cosas sobretodo en lo referente al circuito de filtrado parecían sencillas pero al momento de trabajar se volvieron tediosas.

El ruido del ambiente puede causar serios cambios en la señal de salida, particularmente el ruido del salón de taller de sistemas electrónicos debido a que es un ambiente un poco diferente a cualquier otro por la cantidad de instrumentos que hay.

Una forma muy eficaz y sencilla de evitar dichos ruidos es aislar el circuito del exterior, lo cual es fácil de conseguir cubriéndolo con una caja de metal o envuelta en aluminio, aunque también es posible aislarlo de forma eficaz montando el circuito en una tarjeta

Recomendaciones:

Para evitar ruido del ambiente en el circuito que pueda alterar la señal de salida es necesario montarlo en un circuito impreso siempre y cuando estén correctamente insertados los integrados, así como también para la prueba aislarlo con una caja envuelta en aluminio.

Revisar paso a paso los circuitos para evitar el potencial daño de alguno de ellos.

Para montar el circuito de filtrado correctamente es recomendable ir probando cada componente inmediatamente después de su montaje e ir haciéndole un seguimiento a la señal para detectar posibles problemas y poder resolverlos con eficacia y prontitud.

VIII) BIBLIOGRAFIA

Manual del usuario de ccs compiler

Wikipedia Enciclopedia Libre

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