Práctica EOGVersionbuena

Ayala Torres Luis Guillermo | Garibay Sánchez Rigoberto | 09 de noviembre de 2015

ElectrooculogramaBIOINSTRUMENTACIÓN II

RAMOS GUTIERRES IRENECASTILLO ROA PEDROPAIS MARTÍNEZ IBETH

SANTOS MARTINEZ SHARON LIZETH

Objetivos Diseñar e implementar un electrooculograma con base a los conocimientos

teóricos de la fisiología visual.

Introducción

ELECTROOCULOGRAMAEl electrooculograma (EOG) es un método de registro de los movimientos oculares basados en la diferencia de potencial entre la córnea y la retina, que muestra los cambios en el potencial eléctrico que se suceden con este movimiento.

BASES FISIOLÓGICASEl epitelio pigmentario de la retina (EPR) es una capa de células, situada por fuera de los fotorreceptores, que contribuye a mantener la retina externa. Entre sus funciones está absorber la luz sobrante para evitar que los fotorreceptores se reestimulen, transportarles el retinol en el ciclo de los fotopigmentos, fagocitar los discos que se desprenden del segmento externo de los fotorreceptores, transportar fluidos y metabolitos, regular el contenido del cytosol y, también, forma parte de la barrera hemato-retiniana externa.

El EPR es responsable de la diferencia de potencial existente entre la córnea y el fondo del ojo, formando un dipolo en el eje óptico, positivo en la córnea y negativo en el fondo. Este potencial se puede registrar mediante electrodos colocados en la piel cerca del ojo ya que varía según el ángulo de rotación del ojo, hecho que se utiliza para estudiar la motilidad ocular. Además, el potencial córneo-fundal del ojo a oscuras se modifica considerablemente con la luz. El registro del potencial y su comportamiento en oscuridad y con luz es la base del electrooculograma.

El valor de amplitud de voltaje del EOG varía entre 50 y 3500 µV, con un rango de frecuencias entre DC (0Hz) y 100Hz, además su comportamiento es casi lineal para ángulos de mirada de 40 grados y permite detectar movimientos con una precisión inferior a 2 grados.

En el globo ocular normal existe una diferencia de potencial entre la córnea y el polo posterior del ojo. Este potencial recibe el nombre de potencial de reposo del ojo y varía según las condiciones de iluminación. Normalmente tiene un valor entre 0,4 y 1 mV.

El potencial puede ser representado como un dipolo entre la córnea (corresponde a la parte positiva) y la retina (parte negativa). Éste variará siempre que el ojo se mueva, ya que cambiará la dirección del vector del dipolo.

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Se pueden clasificar los movimientos oculares voluntarios tal y como sigue a continuación:

Movimientos sacádicos: movimientos reflejos, voluntarios y rápidos, que permiten el desplazamiento de la mirada de un punto de fijación a otro dentro del campo visual. La duración es normalmente entre 30 ms y 120 ms. La velocidad es de alrededor de los 700 grados por segundo.

Movimientos suaves de persecución: estos movimientos se realizan en el seguimiento con la mirada de un objeto en movimiento.

Movimientos vestibulares: se producen cuando se pretende fijar la mirada en un punto estático mientras se realizan movimientos con la cabeza.

Movimientos de convergencia: aparecen cuando se enfoca la mirada en objetos cercanos a los ojos.

Por otro lado, existen movimientos oculares involuntarios, tales como:

Movimientos de vibración: pequeñas vibraciones en los ojos entre 30-80 Hz. Movimientos de saltos lentos: aunque el objeto que se observe esté estático, la

imagen salta a través de la fóvea. Movimientos microsacádicos: una vez la imagen salta a través de la fóvea,

causa un reflejo de salto del glóbulo ocular, proyectándose nuevamente hacia la fóvea.

REGISTRO DEL MOVIMIENTO OCULARA partir de lo conocido del funcionamiento del sistema motor ocular y sus movimientos se puede hacer una estimación ideal inicial sobre las formas de señal que esperamos obtener.

En la figura 2, se muestra el registro donde se observa la señal EOG resultante, cuando la visión de los ojos se fija sobre un objeto (por ejemplo un punto) en reposo. La variación de la amplitud de la señal se da si el movimiento de los ojos es de un lado, lado positivo, o para el otro lado, lado negativo.

Si se observa el registro para una persona normal, se puede observar que la señal esperada será de una señal cuadrada (caso ideal) ya que después del movimiento inicial de sacada (movimiento involuntario e impredecible) que mueve el ojo,

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centrando la fóvea en la posición del objeto muy rápidamente tendremos una línea totalmente plana que representa el período de fijación y el ojo se encuentra fijo en una posición angular final. Cuando el objeto se cambia a una posición opuesta, obtendremos la misma respuesta pero en posición invertida.

Figura 2. Tipos de registro EOG idealizado

CARÁCTERÍSTICAS DE LA SEÑAL EOGTrabajar con señales fisiológocas EOG implica conocer sus características más importantes que son:

Los movimientos oculares oscilan entre ±70° La linealidad se pierde en forma progresiva conforme el ángulo sobrepasa los

30°, especialmente en el registro vertical. La precisión que se obtiene con el uso de electrodos de superficie son de

±1.5° a ±2°. Las fuentes principales de error son los artefactos eléctricos, movimientos

musculares, la interferencia del parpadeo y las variaciones en el potencial córnea-retina debidas a la adaptación a la luz y la estado de alerta.

La relación señal/ruido del EOG puede mejorarse utilizando electrodos de aguja de platino en la piel alrededor de la órbita o utilizando electrodos de

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plata-cloruro de plata en miniatura implantado de manera permanente en los huecos de la órbita ósea.

La detección del potencial puede ser mejorado cuando se integra el amplificador al electrodo y se ensambla directamente a la piel para eliminar la susceptibilidad al ruido.

La amplitud de la señal varía entre 50 y 3500 µV El espectro de frecuencias se encuentra distribuido entre DC y 100Hz.

TÉCNICA ELECTROOCULOGRÁFICALas derivaciones del EOG pueden obtenerse colocando dos electrodos en la parte lateral de los ojos para la derivación horizontal, y otro par de electrodos arriba y debajo de los ojos para la derivación vertical.

El electrodo de referencia se coloca en la frente, utilizándose un total de 5 electrodos. En la figura se muestra la colocación de ellos.

Figura 3. Técnica de EOG. a) Colocación de electrodos. b) Estimulación en el campo visual.

La diferencia de potencial entre los electrodos situados arriba y debajo de los ojos respectivamente está directamente relacionada a la desviación horizontal de la mirada.

Con la colocación de los electrodos de esta forma, se puede detectar las derivaciones horizontal y vertical respectivamente. Sin embargo, ambas mediciones no son independientes, por lo que siempre es de interés tomarlas al mismo tiempo y estudiar su correlación.

Por otro lado, una de las interferencias sobre la EOG es la generada por el acoplamiento de la señal de la red de alimentación de energía eléctrica sobre el sistema de adquisición a las variaciones de potencial de la interfaz electrodo-piel y a otros biopotenciales o sistemas fisiológicos.

El principal problema de la EOG es la variabilidad de la misma, la que se refleja sobre el desplazamiento de la componente continua de dicha señal. Los principales factores que ocasionan esta variación son: otros biopotenciales, luminosidad del ambiente, colocación de los electrodos y el movimiento de la cabeza o cuerpo. Para solucionar este problema, se utilizan técnicas de filtrado pasa-alto con una frecuencia de corte muy pequeña (0.05Hz)

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De todas eta interferencias, las que más afectan son las introducidas por el interfaz electrodo-piel, por otros biopotenciales y los movimientos faciales (parpadeos, acción de hablar, etc.) También se debe tener en cuenta los posibles acoplamientos capacitivos.

Diagrama a bloques

Diagrama eléctricoA continuación se muestra el diagrama eléctrico de los circuitos utilizados.

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Electrodos

5 electrodos

Canal vertical y horizontal

Amplificador de Instrumentación

Ganancia:250

CMRR:80-90

Filtros

Pasa altas: 1Hz

Pasa bajas: 50Hz

Gráfica

Voltaje máximo en cada punto de estimulación

Memoria de cálculo

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓNPara el uso del circuito más simplificado de Instrumentación, se usó el INA114 el cual nos permite el uso de una sola resistencia que permite modificar la ganancia.

Para nuestro caso se eligió una ganancia de 1000 por lo tanto, sustituyendo este valor en la formula, la cual es otorgada en el datasheet, tendremos que el valor de nuestra resistencia de ganancia es:

G=50 kΩRg

+1Rg=50k ΩG−1

Rg= 50k Ω250−1

=200.80Ω

Por otra parte para el cálculo del CMRR, se necesitan saber 2 parámetros que son la Ganancia en Modo Diferencial y la Ganancia en Modo Común.

Como ya se sabe, la Ganancia tanto en Modo Común como en Diferencial es:

G=V SV E

Para la Ganancia en Modo Diferencial se tuvo un voltaje de entrada de 20mV con una salida de 18.527V, por lo tanto si se hace uso de la fórmula de Ganancia, tendremos que nuestra ganancia es igual a:

GD=V S

V E= 5.800.020

=290

Por otro lado para el cálculo de la Ganancia en Modo Común, se introdujo una entrada de 10V y se obtuvo una salida de 0.02, siendo nuestra ganancia igual a:

GC=V SV E

=0.420

=0.02

Una vez obtenidos estos dos parámetros, se hace uso de la fórmula general del CMRR:

CMRR=20 ∙ log ¿

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Y sustituyendo los valores obtenidos se tiene que el CMRR de nuestro amplificador es igual a:

CMRR=20 ∙ log ¿

FILTRO PASA ALTASPara la etapa de filtrado se usaron amplificadores operaciones en configuración de filtros Sallen Key, Butterworth de segundo orden cada filtro (revisar la introducción). En el diseño de filtro pasa altas con frecuencia de corte (fc) a 20 Hz de Sallen Key se usó la siguiente fórmula:

f c=1

2πRC

Usando C=0.1µf y fc=20 Hz podemos sustituir en la fórmula y despejar:

R= 1fc 2πC

= 1(1Hz ) (2π ) (0.1µf )

=1.6MΩ

Dicha resistencia es la ubicada en retroalimentación positiva y a tierra en la entrada positiva.Con lo que se obtiene una R=1.6MΩ aunque en la práctica se utiliza un trinpot de 10MΩComo se desea una configuración Butterworth de segundo orden, el filtro debe tener una ganancia de aproximadamente 1.58, donde R2 es la resistencia a tierra de la entrada inversora y R1 es la resistencia de retroalimentación negativa

G= R2R1

+1

Proponemos los valores de R2 y R1R2=30kΩR1=56kΩ

G=30 kΩ56 kΩ

+1=1.54

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Figura 4. Filtro pasa altas configuración Sallen Key

FILTRO PASA BAJASSe tiene la misma configuración del filtro pasa altas, de configuración Sallen Key Butterworth de segundo orden, por lo que los cálculos con son similares siguiendo la fórmula

f c=1

2πRCY sustituyendo C=0.1µF y fc=500Hz

R= 1fc 2πC

= 1(50Hz ) (2π ) (0.1µf )

=31.8kΩ

Las resistencias R van en serie a la entrada positiva del amplificador.

Como igualmente se tiene una configuración Butterworth de segundo orden entonces se ocupa la siguiente formula:

G= R2R1

+1

Proponiendo los mismos valores de R2 y R1R2=30kΩR1=56kΩ

G=30 kΩ56 kΩ

+1=1.54

En este caso R2 va conectada como retroalimentación negativa, y R3 se conecta del nodo de R2 y el capacitor y a tierra.

Figura 5. Filtro pasa bajas configuración Sallen Key

Debido a que la frecuencia de corte superior es de 50Hz se ahorra la implementación de un filtro Notch, ya que la frecuencia de línea no produciría una interferencia.

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Resultados

ESTIMULADOR DE EOGPara la técnica del EOG se requiere usar una estimulación a ciertos grados de mirada. Primeramente se debe encender el led central, que es el de referencia, después se deben encender los leds de los extremos derecho e izquierdo respectivamente de forma horizontal, vuelve a encenderse el led de referencia y posteriormente comienza una secuencia hacia la derecha cada 10º, a 10º, 20º … hasta 50º, se vuelve a encender la referencia y después comienza la secuencia hacia La izquierda, vuelve a encenderse el led de referencia y vuelve a repetirse el proceso anterior pero Ahora de forma vertical.

Para realizar lo anterior, se hizo uso de la placa y plataforma de Arduino Uno, de acuerdo al siguiente código:

//Asignación de cada puerto a su respectivo led

//o boton segun corresponda

int buttonPinG = 31 ;

int buttonStateG=0;

//seccion horizontal

int ledPinE = 53 ;

int ledPinD = 51 ;

int ledPinC = 49 ;

int ledPinB = 47 ;

int ledPinA = 45 ;

int ledPinRE = 43 ;

int ledPinAA = 41 ;

int ledPinBB = 39 ;

int ledPinCC = 37 ;

int ledPinDD = 35 ;

int ledPinEE = 33 ;

//seccion vertical

int ledPin5 = 52 ;

int ledPin4 = 50 ;

int ledPin3 = 48 ;

int ledPin2 = 46;

int ledPin1 = 44 ;

int ledPin11 = 40 ;

int ledPin22 = 38 ;

int ledPin33 = 36 ;

int ledPin44 = 34 ;

int ledPin55 = 32 ;

void setup()

// Establecemos los puesrtos como entrada o salida

pinMode(ledPinE, OUTPUT);

pinMode(ledPinD, OUTPUT);

pinMode(ledPinC, OUTPUT);

pinMode(ledPinB, OUTPUT);

pinMode(ledPinA, OUTPUT);

pinMode(ledPinRE, OUTPUT);

pinMode(ledPinAA, OUTPUT);

pinMode(ledPinBB, OUTPUT);

pinMode(ledPinCC, OUTPUT);

pinMode(ledPinDD, OUTPUT);

pinMode(ledPinEE, OUTPUT);

pinMode(buttonPinG, INPUT);

pinMode(ledPin1, OUTPUT);










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void loop()

buttonStateG = digitalRead(buttonPinG);//estado del boton

if (buttonStateG == HIGH)

//secuencia horizontal

//Enciende la referencia

delay(3000);

digitalWrite(ledPinRE, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinRE, LOW);

//enciende el ultimo led del extremo der.

digitalWrite(ledPinE, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinE, LOW);



delay(5000);


//enciende el ultimo led del extremo izq.

digitalWrite(ledPinEE, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinEE, LOW);



delay(5000);


//Encienden leds cada 10° a la der.

digitalWrite(ledPinA, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinA, LOW);

digitalWrite(ledPinB, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinB, LOW);

digitalWrite(ledPinC, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinC, LOW);

digitalWrite(ledPinD, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinD, LOW);

digitalWrite(ledPinE, HIGH);

delay(5000);




delay(5000);


//Encienden leds cada 10° a la izq.

digitalWrite(ledPinAA, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinAA, LOW);

digitalWrite(ledPinBB, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinBB, LOW);

digitalWrite(ledPinCC, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinCC, LOW);

digitalWrite(ledPinDD, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPinDD, LOW);

digitalWrite(ledPinEE, HIGH);

delay(5000);



delay(5000);


delay(5000);

//secuencia vertical


delay(5000);


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digitalWrite(ledPin5, HIGH);

delay(5000);

digitalWrite(ledPin5, LOW);


delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);



delay(5000);


delay(2000);

else

//turn LED off:

digitalWrite(ledPinA, LOW);

digitalWrite(ledPinAA, LOW);

digitalWrite(ledPinB, LOW);

digitalWrite(ledPinBB, LOW);

digitalWrite(ledPinC, LOW);

digitalWrite(ledPinCC, LOW);

digitalWrite(ledPinD, LOW);

digitalWrite(ledPinDD, LOW);














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Diagrama del estimulador

10°

50°

Fig. Estimulador para EOG

COLOCACIÓN DE ELECTRODOS

FIGURA. COLOCACIÓN DE ELECTRODOS

Como se puede observar en la figura, se colocaron los electrodos del canal horizontal y vertical tal como lo reporta la literatura, para poder observar el potencial de interés.

FILTRO PASA BANDASLa frecuencia de corte en lo filtros se da a un 70% de la amplitud total de la señal de entrada, es decir, si tenemos una entrada de una señal senoidal con un 1 Vpp la frecuencia de corte se da cuando la señal de salida sea de 700mVpp.

Filtro P.A. #1

Filtro P.A. #2

% Error #1

% Error #2

Fc teórica 1Hz 1Hz 0% 10%

Fc normal 1Hz 900mHz

Voltaje teórico

0.70 V 0.70 V 8.5% 8.5%

Voltaje normal

0.76 V 0.76 V

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Tabla 1. Resultados y % de error en los filtros pasa altas

Filtro P.B. #1

Filtro P.B. #2

% Error #1

% Error #2

Fc teórica 50Hz 50Hz 4% 8%

Fc normal 48Hz 46Hz

Voltaje teórico

0.70 V 0.70 V 8.5% 5.7%

Voltaje normal

0.76 V 0.74 V

Tabla 2. Resultados y % de error en los filtros pasa bajas

SEÑAL EOGPrimero de probaron los canales verticales y horizontales del EOG, como se muestra en la siguiente figura, viendo la salida de ambos en un rango de 0 a 10 Votls.

A continuación se muestran los resultados en voltaje del EOG vertical y horizontal, con y sin estimulación.

Grados

Voltaje de salida

-50 -7.8-40 -7.4-30 -5.2-20 -4-10 -2.60 010 1.8420 3.3630 5.2

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40 6.650 8.6

Tabla 3. Resultados del EOG Horizontal sin estimulación

-60 -40 -20 0 20 40 60

-10

-6

-2

2

6

10

Respuesta del Electrooculo-grama Horizontal sin estimu-

lación

Grados [°]

Am

plit

ud [

Vol

ts]

Gráfica de la respuesta del EOG Horizontal sin estimulación (oscuro)

Se puede obsevar que sin estimulación la respuesta del EOG es líneal.

Grados

V de salida

-50 8.2-40 7.8-30 5.6-20 4-10 2.60 010 220 2.830 4.640 6.650 8.6

Tabla 4. Resultados del EOG Horizontal con estimulación

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-60 -40 -20 0 20 40 60

-10

-6

-2

2

6

10

Respuesta del Electrooculo-grama Horizontal con estimu-

lación

Grados [°]

Am

plit

ud [

Vol

ts]

Gráfica de respuesta de EOG Horizontal con estimulación

Grados

Voltaje de salida

-50 -7.4-40 -5.8-30 -5.6-20 -4.4-10 -3.40 010 3.220 4.830 5.640 6.850 8.4

Tabla 5. Resultados del EOG Vertical sin estimulación

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-60 -40 -20 0 20 40 60

-10

-5

0

5

10

Respuesta del Electroocu-lograma Vertical sin estimu-

lación

Grados [°]

Am

plit

ud [

Vol

ts]

Gráfica de la respuesta del EOG vertical sin estimulación

Grados

Voltaje de salida

-50 -7.8-40 -6.6-30 -6-20 -3.8-10 -2.60 2.210 420 4.830 6.440 7.450 7.8

Tabla 6. Resultados del EOG vertical con estimulación

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-60 -40 -20 0 20 40 60

-10-8-6-4-202468

10

Repuesta del Electrooculograma Vertical con estimulación

Grados [°]

Ampl

itud

[Vol

ts]

Gráfica de respuesta del EOG vertical con estimulación

Como podemos observar también cambia el valor de voltaje de la repuesta del EOG con estimulación a comparación del EOG sin estimulación.

INTERFAZ CON LA COMPUTADORAPara la adquisición de las señales se realizar la interfaz con la computadora se hizo uso de Arduino y de MatLab, de la siguiente forma:

CODIGO EN ARDUINO

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Por medio de Arduino se obtienen las dos señales analógicas del EOG y posteriormente se envían a MatLab.

CODIGO EN MATLAB

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%borrar previos

delete(instrfind('Port','COM7'));

%crear objeto serie

s = serial('COM7','BaudRate',9600,'Terminator','CR/LF');

warning('off','MATLAB:serial:fscanf:unsuccessfulRead');

%abrir puerto

fopen(s);

% parámetros de medidas

tmax = 90; % tiempo de captura en s

rate = 33; % resultado experimental (comprobar)

ADQUISICIÓN DE DATOS A continuación se muestra una prueba de la interfaz hecha, tomando y variando el

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% ejecutar bucle cronometrado

tic

while t<tmax

t = toc;

% leer del puerto serie

a = fscanf(s,'%d,%d')';

v1(i)=a(1)*5/1024;

v2(i)=a(2)*5/1024;

% dibujar en la figura

x = linspace(0,i/rate,i);

set(l1,'YData',v1(1:i),'XData',x);

set(l2,'YData',v2(1:i),'XData',x);

drawnow

% seguir

i = i+1;

end

% resultado del cronometro

clc;

fprintf('%g s de captura a %g cap/s \n',t,i/t);

%savefigure('captura_multi','s',[4.5 3],'po','-dpdf')

%% Limpiar la escena del crimen

fclose(s);

delete(s);

clear s;

%borrar previos

delete(instrfind('Port','COM7'));

%crear objeto serie

s = serial('COM7','BaudRate',9600,'Terminator','CR/LF');

warning('off','MATLAB:serial:fscanf:unsuccessfulRead');

%abrir puerto

fopen(s);

% parámetros de medidas

tmax = 90; % tiempo de captura en s

rate = 33; % resultado experimental (comprobar)

valor de dos potenciómetros.

Análisis de resultados

ACOPLE GALVÁNICOPara el acople galvánico usamos un amplificador de aislamiento (ISO124P), el cual es alimentado por una pila de 9 Volts.

El amplificador de aislamiento está compuesto por un amplificador de entrada, un modulador, una barrera de aislamiento, un demodulador y un amplificador de salida.

FIGURA . CONFIGURACIÓN BÁSICA DE UN AMPLIFICADOR DE AISLAMIENTO.

Para acoplar la entrada y salida del amplificador de aislamiento, existen tres métodos principales: aislamiento inductivo, óptico y capacitivo. En nuestro caso el ISO124P usa el método capacitivo, el cual consta de un condensador en serie.

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FIGURA . ESQUEMA INTERNO DEL ISO124P.

Debido a que la terminal de tierra, o común, entre la entrada y salida son diferentes, están eléctricamente aisladas en el orden de millones de ohms. El amplificador de aislamiento es en realidad un convertidor de energía; la energía eléctrica a la entrada del modulador es convertida a “algún tipo de energía no conductiva” en la barrera de aislamiento y posteriormente convertida nuevamente en energía eléctrica en la salida del demodulador. Los amplificadores de aislamiento realmente operan bajo el principio de atenuación. La alta impedancia de la barrera se presenta en serie entre la entrada y la salida. Por lo tanto, un voltaje de ruido de modo aislado (IMV) debe ir a través de la alta resistencia de la barrera antes de que se pueda mezclar con la señal de salida. Así la mayoría de los voltajes de interferencia o ruido se abaten en su paso a través de la barrera, añadiéndose muy poco a la señal de salida. Debido a que la barrera no tiene una impedancia infinita se produce cierto voltaje, decimos que un voltaje de modo aislado (IMV).

La medida de que tan bien un amplificador de aislamiento atenúa o rechaza el voltaje de modo aislado (IMV) es llamado rechazo al modo aislado (IMR), en nuestro caso nuestro IMR es de 140 dB. El amplificador de aislamiento rechaza voltajes de interferencia de bajo nivel que aparecen a través de la barrera de aislamiento en la misma forma en que rechaza los kilovolts.

La configuración que se usó para el amplificador de aislamiento ISO124P fue la expresada en su datasheet, la cual es la requerida para cumplir su funcionamiento.

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FIGURA . ESQUEMA DE CONEXIÓN DEL ISO124P.

Finalmente, el amplificador de aislamiento nos ayuda a cumplir con 3 propósitos principales:

Rompe los lazos de tierra permitiendo conectar circuitos incompatibles. Amplifica señales y atenúa el ruido. Evita que altos voltajes puedan producir daño a personas, circuitos y equipos.

Una técnica para saber si nuestro amplificador de aislamiento está funcionando es probar con un multímetro, en la función de continuidad, si existe continuidad entre los dos circuitos, observando claramente que la salida obtenida por el amplificador sea la que nosotros esperábamos.

AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓNPara el desarrollo de esta práctica se utilizó el Amplificador INA144 el cual por medio de una sola resistencia se puede configurar la ganancia, es de bajo costo por así decirlo y tiene una protección contra daño de +/- 40 V cosa que otros no cuentan al igual que la característica importante para este caso es una CMRR de 115dB.

Tal como se puede ver en la memoria de cálculo, la resistencia Rg se puede calcular con la formula mostrada simplemente se conectan los dispositivos y será todo, cabe recalcar que esta Rg es la que variara la ganancia del dispositivo (como se dijo anteriormente), dicha ganancia para este caso se recomienda que no sea tan grande, por dicha razón se eligió una igual a 250 dando como resultado una Rg= 200.80Ω (mostrado en la memoria de cálculos).

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FILTROS PASA BANDALos resultados en frecuencia de los filtros pasa bajas pueden mostrarse en las siguientes tablas, así como la gráfica del barrido de frecuencias.

Frecuencia

Amplitud

0.7 0.60.9 0.721 0.763 1.015 1.017 1.019 1.01

11 1.0113 1.0115 1.0120 1.0125 0.9230 0.9235 0.8840 0.8442 0.844 0.846 0.848 0.7650 0.7652 0.7254 0.656 0.558 0.460 0.4

PÁGINA 12

0 10 20 30 40 50 60 700

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Respuesta del filtro pasa bandas #1

Frecuencia [Hz]

Am

plit

ud [

Vol

ts]

Frecuencia

Amplitud

0.7 0.630.9 0.761 0.853 0.995 0.997 1.019 0.98

11 0.9813 0.9615 0.9520 0.9325 0.9130 0.8735 0.8440 0.7942 0.7744 0.7646 0.7448 0.7350 0.7252 0.754 0.6456 0.658 0.560 0.4

Se decidió utilizar la topología Sallen Key para los filtros por las siguientes características:

Dichos filtros tienen estructura de fuente de tensión. La exactitud de la ganancia es importante Se utiliza un filtro con ganancia unidad La Q del par de polos es baja (p.e. Q < 3)

Las ventajas de implementar un filtro Butterworth son las siguientes:

Máxima uniformidad de amplitud en la respuesta en frecuencia en la banda de paso.

Buen comportamiento en general. Mejor respuesta a entrada de pulsos que Chebyshev. Mejor pendiente de atenuación que Bessel.

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0 10 20 30 40 50 60 700

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Respuesta del filtro pasa bandas #2

Frecuencia [Hz]

Am

plit

ud [

Vol

ts]

Aunque tiene un sola desventaja con respecto a los otros tipos de filtros.

Ligeros sobrepasamientos y oscilaciones en la respuesta a entrada de pulsos

Conclusiones.

RAMOS GUTIÉRREZ IRENEEn esta práctica teníamos como objetivo diseñar e implementar un Electrooculograma vertical y horizontal, lo cual significa la utilización de dos canales. Al principio del desarrollo práctico tuvimos problemas con los electrodos, ya que éstos eran muy grandes y pesados, sin embargo resolvimos el problema utilizando electrodos pediátricos y caimanes. Otro problema que tuvimos fue en el amplificador de instrumentación, en el que en un principio teníamos una ganancia de 1000, sin embargo la señal de salida nos daba en un rango de mili volts; por lo tanto cambiamos la amplificación a 250, agregando una amplificación final de 75. Además de la implementación del Electrooculograma, se realizó un estimulador visual del tipo dámero, con el cual se encendía un LED por cada grado de visión a un metro de distancia el paciente, o alumno prueba.

Podemos concluir que la señal electroculográfica es una señal de fácil adquisición, aunque se tiene que implementar un aislamiento para evitar descargas en una zona tan sensible como son los ojos.

SANTOS MARTÍNEZ SHARON LIZETHEn la realización de esta práctica podemos decir que obtuvimos muy buenos resultados, desde la realización de la pre amplificación, ya que fue correcta y suficiente para poder observar la señal en el osciloscopio, se implementó una amplificación con ganancia en 250, esto permitió una mejor visualización de la señal; en cuanto a los filtros podemos decir que tienen una respuesta muy buena de acuerdo a la tabla y la gráfica obtenida, además de que la señal presenta ruido de forma mínima, es decir, que no interviene con la visualización de la señal. Así mismo desarrollar el estimulador ocular fue una gran herramienta con la cual se realizó la prueba encendiendo el led correspondiente cada 5 segundos, esto permitió visualizar el cambio de voltaje en la señal de acuerdo a los grados en que el paciente mirara, si observamos los datos de la prueba, podemos ver que es muy significativo el cambio de voltaje de acuerdo tanto a los grados de la mirada, así como también la influencia de realizarlo en obscuridad y con iluminación.

CASTILLO ROA PEDRO ANTONIOTras llevar acabo esta práctica, se pude decir que se obtuvieron los resultados esperados, sin embargo durante el proceso se tuvieron algunas dificultades, tales como la amplificación del INA114, en un principio esto resulto un problema, ya que al inicio se tenía una amplificación demasiado grande y esto no permitía una visualización adecuada de la señal, por lo que se optó por disminuir la amplificación a 250 lo cual ayudo mucho, otro problema que se tuvo fue que a la salida de los filtros la señal resultante no tenía una amplificación suficiente, por lo que se decidió

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poner una última amplificación de 75 para poder visualizarlo mejor (lo cual si resulto útil).

Finalmente cabe resaltar que al llevar a cabo el estudio, los voltajes obtenidos con luz resultaron ser más grandes que al hacerlo sin luz, lo cual es muy coherente pues el ojo humano tiene una respuesta agresiva a los cambios de iluminación, siendo esta mayor cuando la luz que incide en el ojo es muy intensa.

IBETH PAISLa señal del EOG es de gran importancia para el estudio de los movimientos oculares. . El desarrollo fue muy similar a la señal de ECG en cuanto procedimiento por lo que la parte interesante que resaltamos es la caracterización de la señal envolvente. Cabe mencionar que desde la parte adquisición de la onda encontramos problemas ya que la señal tenía una amplitud pequeña, por lo que nos fue difícil realizar una correcta caracterización de la señal para el desarrollo de la gráfica y así poder analizar la respuesta de los movimientos oculares con y sin estimulación visual.

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Date post:	13-Nov-2023
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