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Bioingegneria della riabilitazione: sensori, elettrodi ed attuatori

Appunti del corso di Bioingegneria della riabilitazione con dettagli su sensori biomedici (sensori di spostamento, circuito di condizionamento, ...), elettrodi per acquisizione di biopotenziali ed attuatori (motori elettrici, muscoli artificiali, ...)

Esame di Bioingegneria della riabilitazione docente Prof. M. Gazzoni

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per misurare forze applicate tangenzialmente (la fibra si deforma e cambiano gli angoli di uscita) o

come sensore di temperatura.

2.2 – Circuito di condizionamento

Dopo il sensore ci sono il circuito di condizionamento (amplificazione, filtro, rimozione di offset…),

convertitore A/D e visualizzazione/salvataggio.

2.2.1 – Amplificazione

Un amplificatore operazionale ideale ha resistenza di ingresso infinita e resistenza di uscita nulla,

in realtà non lo sono. Come ulteriore non idealità, l’amplificazione A non è infinita e la massima

uscita è determinata dall’alimentazione V (la relazione ingresso-uscita è una retta con pendenza

cc

tanto più elevata quanto maggiore è A). Per aumentare la zona di linearità, si mette una rete di

resistenze intorno all’amplificatore per ottenere un amplificatore invertente o non invertente:

l’amplificatore invertente ha resistenza di ingresso R e non si può usare dopo un ponte di

1

Wheatstone o un potenziometro, mentre il non invertente ha resistenza di ingresso infinita e si

usa per amplificare l’uscita di un potenziometro.

L’amplificatore differenziale amplifica la differenza di potenziale tra due punti non a riferimento

e, per poterlo usare in cascata ad un ponte di Wheatstone (serve ingresso differenziale) si devono

aggiungere due inseguitori di tensione per poter avere resistenza di ingresso infinita. Per poter

avere un guadagno variabile si usa un amplificatore da strumentazione, che può essere usato

dopo un ponte di Wheatstone.

2.2.2 – Filtraggio

Serve per ridurre le parti di segnale non utile per evitare che le componenti fuori banda possano

portare a saturazione gli amplificatori. Per realizzare filtri con guadagno in banda (filtri attivi) si

usano amplificatori operazionali: il filtro passa-basso in versione invertente, per esempio, non ha

impedenza di ingresso infinita, non si può attaccare direttamente all’uscita di un trasduttore, ma si

può mettere dopo un amplificatore da strumentazione (in versione non invertente ha resistenza di

ingresso infinita). Esistono anche filtri del secondo ordine passabanda, in cui i valori di resistenze e

condensatori devono essere scelti in modo da avere la frequenza di taglio adeguata.

Se si aggiunge un condensatore ad un amplificatore da strumentazione si può amplificare molto la

parte di segnale a destra del polo, mentre non si amplifica la continua (utile per il segnale EMG,

dove non interessa la continua): se la continua non interessa si può collegare al trasduttore un

amplificatore da strumentazione con condensatore e guadagno non troppo alto per non eccedere

l’alimentazione e non saturare, poi si usa un filtro che tagli le componenti fuori banda ed abbia

guadagno più elevato per coprire tutta la dinamica del convertitore A/D senza superare

l’alimentazione.

2.2.3 – Convertitore A/D

Il segnale analogico è quantizzato in N livelli che dipendono dal numero di bit (r)


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AlbertoL

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in ingegneria biomedica
SSD:
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher AlbertoL di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Bioingegneria della riabilitazione e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Torino - Polito o del prof Gazzoni Marco.

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