Sistema de aquisição de sinais de pressão plantar com base em matriz de sensores

Abstract

Este trabalho consiste no desenvolvimento e avaliação de um sistema com alta resolução espacial utilizando o uma matriz de sensores resistivos de pressão, com o objetivo de medir a pressão plantar dinâmica durante a marcha de uma pessoa. Além disto, o sistema tem como objetivo armazenar os sinais adquiridos em um cartão SD, transmitir os sinais por meio de rádio frequência para um computador externo com o intuito de fazer a análise em tempo real do resultado. A forma de caminhar demonstra várias doenças que possam surgir com o tempo e também já existentes, com isto, este projeto tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento de um sistema para que os médicos acompanhem seus pacientes em atividades diárias por meio da pressão plantar. O sistema desenvolvido consiste em um sistema de multiplexação que seleciona por meio de um microcontrolador, multiplexadores e decodificadores, qual é o sensor resistivo da matriz de sensores a ser lido num dado momento. Este sistema é composto, além dos itens mencionados, por inversores, transmissor e receptor de rádio frequência, módulo de cartão SD e de tempo real, amplificadores operacionais e um diodo zener responsável por proteger o sistema ao limitar a tensão de entrada do microcontrolador. Para avaliação do sistema foi efetuado um conjunto de simulações e análises de sinais reais coletados com o equipamento em funcionamento e comprovou-se que o sensor de pressão utilizado possui resistência superior a 2M quando não está pressionado e chega até 50k quando pressionado. Os sinais adquiridos foram analisados a partir de um software de visualização dos sinais, que apresenta uma representação gráfica de cada pé com a pressão exercida sobre cada sensor, além de gerar gráfico de pressão versus tempo dos valores obtidos. Os ensaios realizados para este projeto mostram a alteração dos sinais quando pressionados cada um dos sensores, quando dois sensores são pressionados simultaneamente e vários sensores são pressionados simultaneamente. Além disto, foram feitos ensaios para calcular a taxa de amostragem em cada modo de operação, a relação sinal-ruído com peso e sem peso sobre os sensores e também foi realizada uma caminhada com todo o sistema. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work describe the development and evaluation of a system with high spatial resolution using an array of resistive pressure sensors, in order to measure the dynamic plantar pressure during a person’s gait. In addition, the system aims to store the signals acquired on an SD card, transmit signals via radio frequency to an external computer in order to do the analysis of the results in real time. The way to walk demonstrates various diseases that may arise over time and also existing with this, this project aims to contribute to the development of a system for physicians to monitor their patients in daily activities through the plant pressure. The system developed consists of a multiplexing system that selects by means of a microcontroller, multiplexers and decoders, which is resistive sensor of the sensor array to be read at a given time. This system consists in addition to the above items, for inverters, transmitter and radio frequency receiver, SD card module and real-time, operational amplifiers and a zener diode responsible for protecting the system by limiting the microcontroller input voltage. For evaluation of the system was made a set of simulations and real signal analysis collected with the equipment in operation and it was found that the pressure sensor used has superior resistance to 2M when not pressed and reaches 50k when pressed. The acquired signals were analyzed from a software signs of view, which displays a graphical representation of each foot with the pressure on each sensor and generate pressure graph versus time values ??obtained . Tests conducted for this project show the alteration of signals when pressed each of the sensors, when two sensors are pressed simultaneously and multiple sensors are pressed simultaneously. Furthermore, tests were performed to calculate the sampling rate in each mode of operation, the signal to noise ratio without weighing and weight on the sensors and was also performed with a walk the entire system.