Codigo de Colores
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FACULTAD DE INGENIERIA, BIOINGENIERIA I, FEBRERO 2014 1 C´ odigo de Colores Para la Posici´ on de los Electrodos en un ECG Gefry A. Castro Resumen—En este documento se pretende mostrar de manera breve el c´ odigo de colores utilizado para identificar la posici´ on que llevan los electrodos en el cuerpo humano durante un ECG. Palabras Claves—C´ odigo de colores, ECG. I. I NTRODUCCI ´ ON E STE documento pretende mostrar algunos aspectos generales en el funcionamiento y configuraci´ on de los elementos utilizados para la digitalizaci´ on de audio. En primer lugar, el PsoC cuenta con un conversor Anal´ ogico digital Delta-Sigma que provee medidas de precisi´ on para aplicaciones que requieran bajo ruido. El ADC esta compuesto por tres bloques: un amplificador de entrada, un modulador delta-sigma de tercer orden y un decimador como se aprecia en la figura ??. para mayor informaci´ on sobre el funcionamiento del ADC se invita al lector dirigirse a [3]. Otro componente de gran importancia en el procesamiento y reproducci´ on de se˜ nales de audio, es el DAC, que en este caso es un conversor anal´ ogico a digital predefinido de 8 bits, que cuenta con dos modos de velocidad y resoluci´ on,salida de voltaje o corriente y que puede ser manejado ya sea por software, hardware o una combinaci´ on de ambos. En la figura ?? se muestra un diagrama de bloques del componente y en [4] se encuentra mayor informaci´ on sobre su funcionamiento. II. DESARROLLO Y RESULTADOS II-A. Planteamiento del problema Dise˜ nar e implementar un sistema de digitalizaci´ on de se˜ nales de audio, el cual debe tomar una se˜ nal de audio, digitalizarla con el ADC interno del PSoC y reconstruirla con el DAC interno del PSoC para luego reproducirla. Se deben incluir todos los elementos necesarios para adaptar la se˜ nal de entrada al PSoC. Para la salida si fuera necesario se deben implementar filtros, se requiere adem´ as un amplificador para la reproducci´ on del audio, para esto se puede utilizar uno ya implementado (parlante de un PC, entrada auxiliar de un reproductor de audio comercial, etc.). Gefry A. Castro, Estudiante Ingenier´ ıa Electr´ onica, Universidad Dis- trital Francisco Jos´ e de Caldas C´ odigo: 20092005059, e-mail: gacas- [email protected] II-B. Soluci´ on del Problema El primer paso en el dise˜ no es tener en cuenta los diferentes aspectos que hacen parte de la configuraci´ on del ADC y brindan un mejor desempe˜ no, los cuales son de gran importancia y debido a que son un poco extensos, se invita al lector a consultar [2] con el fin de revisarlos. Debido a que la se˜ nal de audio que recibe el ADC se encuentra dentro de unos niveles de tensi´ on manejables, no se hace necesario la amplificaci´ on de la se˜ nal por lo cual el buffer de entrada del ADC sera deshabilitado (Bypass Buffer) lo que ayudar´ a a reducir el ruido, pero eso no significa que la se˜ nal no deba ser tratada al momento de ingresar al ADC. Para esto, la se˜ nal pasara por un sumador no inversor (ver figura ??) , el cual permite modificar el nivel DC que se le este sumando mediante un potenci´ ometro (salida VR de la placa de desarrollo del PSoC) con el fin de corregir futuras modificaciones. Esto debido a que el ADC estar´ a trabajando en modo no diferencial (single ended mode) y el nivel DC perimite que la lectura de la se˜ nal de audio se haga dentro del rango de entrada del ADC. Por otra parte, la resoluci ´ on ser´ a de ocho bits debido a que el DAC cuenta con esa misma propiedad, el modo de conversi´ on sera continuo, ya que en el caso de procesamiento de se˜ nales de audio es lo ideal. La frecuencia de muestreo, la cual debe cumplir la condici´ on de Nyquist se escogi´ o a una frecuencia muy por encima del doble de la frecuencia m´ axima del rango audible (20 KHz). Adicionalmente, para la entrada se tiene un rango de voltajes que van desde cero voltios hasta el doble del voltaje de referencia (Vref = Vdda/4 = 1.25 V) con el fin de aprovechar mejor la resoluci´ on y mantener un limite aceptable en caso del incremento en la amplitud de la se˜ nal. A continuaci´ on se muestra una imagen con la configuraci´ on del ADC: El siguiente paso en el dise˜ no es la configuraci´ on del DAC, cuya resoluci´ on viene fija a ocho bits, y cuyos par´ ametros se muestran en la figura ??. Una vez la se˜ nal haya salido del DAC, se puede implementar un filtro pasabajos, pero en este caso debido a la calidad de audio y a que las frecuencias superiores no presentan inconvenientes, se opto por usar a la salida un amplificador operacional en modo buffer como se muestra en la figura ??. En la figura ?? se muestra el esquema completo. Una vez realizado el esquema y la configuraci´ on del circuito, el paso a seguir es escoger los pines que se har´ an
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FACULTAD DE INGENIERIA, BIOINGENIERIA I, FEBRERO 2014 1
Codigo de Colores Para la Posicion de losElectrodos en un ECG
Gefry A. Castro
Resumen—En este documento se pretende mostrar de manerabreve el codigo de colores utilizado para identificar la posicionque llevan los electrodos en el cuerpo humano durante un ECG.
Palabras Claves—Codigo de colores, ECG.
I. INTRODUCCION
ESTE documento pretende mostrar algunos aspectosgenerales en el funcionamiento y configuracion de los
elementos utilizados para la digitalizacion de audio.
En primer lugar, el PsoC cuenta con un conversor Analogicodigital Delta-Sigma que provee medidas de precision paraaplicaciones que requieran bajo ruido. El ADC esta compuestopor tres bloques: un amplificador de entrada, un moduladordelta-sigma de tercer orden y un decimador como se aprecia enla figura ??. para mayor informacion sobre el funcionamientodel ADC se invita al lector dirigirse a [3].
Otro componente de gran importancia en el procesamientoy reproduccion de senales de audio, es el DAC, que en estecaso es un conversor analogico a digital predefinido de 8 bits,que cuenta con dos modos de velocidad y resolucion,salidade voltaje o corriente y que puede ser manejado ya sea porsoftware, hardware o una combinacion de ambos. En la figura?? se muestra un diagrama de bloques del componente y en[4] se encuentra mayor informacion sobre su funcionamiento.
II. DESARROLLO Y RESULTADOS
II-A. Planteamiento del problema
Disenar e implementar un sistema de digitalizacion desenales de audio, el cual debe tomar una senal de audio,digitalizarla con el ADC interno del PSoC y reconstruirla conel DAC interno del PSoC para luego reproducirla.
Se deben incluir todos los elementos necesarios para adaptarla senal de entrada al PSoC. Para la salida si fuera necesario sedeben implementar filtros, se requiere ademas un amplificadorpara la reproduccion del audio, para esto se puede utilizar unoya implementado (parlante de un PC, entrada auxiliar de unreproductor de audio comercial, etc.).
Gefry A. Castro, Estudiante Ingenierıa Electronica, Universidad Dis-trital Francisco Jose de Caldas Codigo: 20092005059, e-mail: [email protected]
II-B. Solucion del Problema
El primer paso en el diseno es tener en cuenta losdiferentes aspectos que hacen parte de la configuracion delADC y brindan un mejor desempeno, los cuales son de granimportancia y debido a que son un poco extensos, se invitaal lector a consultar [2] con el fin de revisarlos.
Debido a que la senal de audio que recibe el ADC seencuentra dentro de unos niveles de tension manejables, nose hace necesario la amplificacion de la senal por lo cual elbuffer de entrada del ADC sera deshabilitado (Bypass Buffer)lo que ayudara a reducir el ruido, pero eso no significa quela senal no deba ser tratada al momento de ingresar al ADC.Para esto, la senal pasara por un sumador no inversor (verfigura ??) , el cual permite modificar el nivel DC que se leeste sumando mediante un potenciometro (salida VR de laplaca de desarrollo del PSoC) con el fin de corregir futurasmodificaciones. Esto debido a que el ADC estara trabajandoen modo no diferencial (single ended mode) y el nivel DCperimite que la lectura de la senal de audio se haga dentrodel rango de entrada del ADC.
Por otra parte, la resolucion sera de ocho bits debido a que elDAC cuenta con esa misma propiedad, el modo de conversionsera continuo, ya que en el caso de procesamiento de senalesde audio es lo ideal. La frecuencia de muestreo, la cual debecumplir la condicion de Nyquist se escogio a una frecuenciamuy por encima del doble de la frecuencia maxima del rangoaudible (20 KHz). Adicionalmente, para la entrada se tiene unrango de voltajes que van desde cero voltios hasta el dobledel voltaje de referencia (Vref = Vdda/4 = 1.25 V) con elfin de aprovechar mejor la resolucion y mantener un limiteaceptable en caso del incremento en la amplitud de la senal.A continuacion se muestra una imagen con la configuraciondel ADC:
El siguiente paso en el diseno es la configuracion del DAC,cuya resolucion viene fija a ocho bits, y cuyos parametros semuestran en la figura ??.
Una vez la senal haya salido del DAC, se puedeimplementar un filtro pasabajos, pero en este caso debidoa la calidad de audio y a que las frecuencias superiores nopresentan inconvenientes, se opto por usar a la salida unamplificador operacional en modo buffer como se muestra enla figura ??. En la figura ?? se muestra el esquema completo.
Una vez realizado el esquema y la configuracion delcircuito, el paso a seguir es escoger los pines que se haran
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cargo de las diferentes tareas, en la figura ?? se tienen lasentradas Signal y Level, que corresponden a la senal deaudio de entrada y al nivel DC variable respectivamenteque ingresan al sumador, y el pin V L que se conecta a lasresistencias de tierra y realimentacion. Tambien se encuentranlos pines V OUT 1, ADC IN y DAC OUT que se encarganen ese orden de entregar la senal sumada con el nivel DC,obtener dicha senal y entregarla al sistema de reproduccionde audio. Esta distribucion de pines se aprecia en la figura??.
Como siguiente paso, se escribe el codigo que realizara latarea, el cual se muestra a continuacion:
int main(){
OPAMP_1_Start();ADC_Start();ADC_StartConvert();DAC_Start();OPAMP_2_Start();for(;;){
DAC_SetValue(ADC_GetResult8());}
}
El codigo muestra la inicializacion de todos los componen-tes, y el ciclo infinito donde se estara pasando el valor que leael ADC directamente al DAC.
III. CONCLUSIONES
En todo proceso de diseno, es conveniente descomponer elproblema en multiples problemas de menor dificultad, esto conel fin de poder observar en cada etapa las ventajas, desventajasy limitaciones que puedan tener sobre el comportamiento totaldel sistema. En este caso, el acondicionamiento de la senalde entrada, la configuracion del ADC y la senal de salida setuvieron en cuenta para formar la solucion al problema.
El acondicionamiento de la senal de entrada y de salidaes un factor de gran importancia a la hora de realizar laconversion y reproduccion, ya que estas etapas definen engran parte la calidad de la senal de entrada y su posteriorprocesamiento, por lo que a la entrada en vez de emplear unsumador conformado por resistencias, que incrementa en granparte el ruido, se opto por implementar un sumador utilizandolos amplificadores operacionales internos del PSoC, y a lasenal de salida un buffer.
REFERENCIAS
[1] Camargo Julian, Guia de Laboratorio 2, Universidad Distrital, 2013.[2] Cypress Application Note, Accurate Measurement Using
PSoC 3 and PSoC 5LP Delta-Sigma ADCs, AN84783http://www.cypress.com/?docID=44512
[3] Cypress Component Datasheet, Delta Sigma Analog to Digital Converter(ADC DelSig) http://www.cypress.com/?rID=48916
[4] Cypress Component Datasheet, 8-Bit Voltage Digital to Analog Converter(VDAC8) http://www.cypress.com/?rID=49054
