Projecto em Eng. Electrotécnica – Mestrado Integrado em Eng. Electrotécnica e Telecomunicações...

Projecto em Eng. Electrotécnica – Mestrado Integrado em Eng. Electrotécnica e Telecomunicações

Autor(a), [email protected]

Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007

11

IMCÍndice de Massa Corporal

E4 2011/2012 – Grupo 9

Projecto em Electrónica IV – Mestrado Integrado em Eng. Electrónica e Telecomunicações

Autores:Autores:Alcídia Duarte - 43733Alcídia Duarte - 43733Roberto Magueta – 45572Roberto Magueta – 45572P6/G9P6/G9

Trabalho efectuadoTrabalho efectuadona disciplina na disciplina dede

Electrónica IVElectrónica IV

DocenteDocenteresponsável:responsável:

Paulo PedreirasPaulo Pedreiras

01 de Junho de 201201 de Junho de 2012



Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Introdução• Motivação

• Preocupação com a saúde das pessoas

• Objectivo• Medição do IMC para determinar se uma pessoa está

saudável ou tem um desvio do peso ideal

• Problema• Medição da Massa• Medição da Altura (e Temperatura)

• Solução• Elaboração de hardware que permite representar a massa e

a temperatura por tensões• Determinar via software a massa e a temperatura através

dessas tensões• Determinar altura via software através de ultra-sons

22E4 2011/2012 – Grupo 9




Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Hardware (diagrama de blocos)

33


Balança

Amplificador(Para pequenas tensões)

Acondicionamento

de sinal

Microprocessador

Acondicionamentode sinal

Medidor de temperatura

Emissor deUltra - sons

Receptor deUltra - sons

Amplificador + filtro passa banda

Amplificador (Em ponte)

Amplificador

Detetor de envolvente

Comparador

Acondicionamentode sinal

Vbalança = 0.86 ~ 5,45 mV

Vamp1 = 9.59 ~ 60 mVVtemp = 2,3V ~ 3,9V

Vb = 0V ~ 3.3V

Vt = 0V ~ 3.3V

Vemis = -10V/10V

V pic = 0V/3.3V

Vsq = -5V/5V

PWM + ruído

Vamp2 = 1,2 ~ 4.96 V

Vamp3 = 0.4 ~ 4.96 V

Vdet = 0 ~ 2,23 V

Valt = 0V/5V

Mediçãodo

Peso

Mediçãodo

Temperatura

Emissor ReceptorMedição

daAltura

E4 2011/2012 – Grupo 9



Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Hardware (Sensores) [1]• Ultra sons

• Sensor piezoeléctrico: dispositivo que usa o efeito piezoeléctrico (capacidade de alguns cristais gerarem corrente eléctrica, quando sujeitos a uma tensão externa) para medir pressão, aceleração, tensão ou força, convertendo-os num sinal eléctrico

44E4 2011/2012 – Grupo 9




Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Hardware (Sensores) [2]

• Balança• Extensómetros em Ponte de Wheastone

55E4 2011/2012 – Grupo 9




Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Hardware (Sensores) [3]

• Sensor de temperatura• LM335

66E4 2011/2012 – Grupo 9


25 ºC , IR1 = 1mA

Vo = 2,98



Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Software (ideia base)

• É necessário:• Ler o valor do peso (através de uma tensão lida da ADC)

• Descobrir a altura (através da contagem de ciclos do PWM do receptor)

• Ler o valor da temperatura (através de uma tensão lida da ADC)

77E4 2011/2012 – Grupo 9


• Tratamento dos valores determinados:• Aplica-se uma expressão matemática, obtida

experimentalmente, para converter as tensões em peso ou temperatura

• Aplica-se uma expressão teórica, tendo em conta o período de cada ciclo

• Através do IMC, determinar as classes



Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Software (diagrama de fluxo)

88E4 2011/2012 – Grupo 9


Gerar PWM

Recebeu PWM?

Parar PWM

Zero?Dentro do tempo?

Um?

Dentro do tempo? Calcular tempo

Ler e calculartemperatura

Medição da Altura

Ler e calcular peso

Somar 1/10 damedição da altura

Somar 1/10 damedição do peso

10vezes?

Calcular IMC

Alguém naBalança?

Imprimirresultados

Calcular vel_som

SimNão

SimNão

Não

SimSim

Não

Não

Sim

Sim

Não



Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Software (aproximações)

99E4 2011/2012 – Grupo 9


Não era possível recorrer-se à biblioteca matemática, então houve necessidade de se recorrer a aproximações

260 270 280 290 300 310 320 330325

330

335

340

345

350

355

360

365

Temperatura (K)

Azul – expressão exactaVermelho – aproximação

Erro máximo:0.125 %




Animação da

medição da altura

1010E4 2011/2012 – Grupo 9




Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Validação (receptor US)

2424E4 2011/2012 – Grupo 9




Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Validação (medição do peso)

2525E4 2011/2012 – Grupo 9




Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Validação (medição da temperatura)

2626E4 2011/2012 – Grupo 9




Centro de Estudos Ibéricos, Guarda, 6 de Julho de 2007Considerações finais:

• Conseguiu-se medir o IMC• A temperatura deu correctamente

• O valor do peso deu ligeiramente abaixo do real• O valor da altura deu significativamente menor

2727E4 2011/2012 – Grupo 9


• Aspectos a melhorar• Calibrar os valores do peso e da altura• Substituir a técnica de polling por interrupções para poupança

de energia• Arranjar um suporte para fixar o ultra-sons a 2,20m da base da

balança

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