Eletromiográfo - portal ifsp sjc

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE
SÃO PAULO
CAMPUS SÃO JOSÉ DOS CAMPOS
Mauricio Fernando de Barros
Régio Nogueira da Costa Junior
Rodrigo Ferreira Amaral
Saulo Ricardo Amaral Siqueira
Eletromiógrafo
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao Instituto Federal de
Educação, Ciência e Tecnologia de São
Paulo – Campus São José dos Campos,
como requisito para obtenção do Título de
Técnico em Automação Industrial sob
orientação
do
Professor
Mateus
Fernandes Réu Urban e Co-orientação do
Professor Celso Farnese.
São José dos Campos
2015
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ 2
LISTA DE ABREVEATURAS E SÍMBOLOS ....................................................................... 3
RESUMO .............................................................................................................................. 4
ABSTRACT .......................................................................................................................... 5
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 6
2. OBJETIVO ........................................................................................................................ 7
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................................... 7
3.1 . Geração do Sinal Eletromiográfico ............................................................................. 7
3.3. Aquisição do Sinal Eletromiográfico ........................................................................... 8
4. MATERIAIS E MÉTODOS ............................................................................................. 10
4.1. Circuito de condicionamento de sinais ....................................................................... 10
4.1.1. Circuito de Pré-Amplificação ............................................................................. 13
4.1.2. Amplificador de Instrumentação ......................................................................... 14
4.1.3. Filtro Passa-Alta ................................................................................................. 16
4.1.4. Filtro Rejeita-Faixa (Notch) ................................................................................ 18
4.1.5. Filtro Passa-Baixa............................................................................................... 19
4.1.6. Retificador de Precisão ....................................................................................... 20
4.1.7. Detector de Envelope .......................................................................................... 22
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................................................... 24
6. CONCLUSÃO ................................................................................................................. 30
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................................. 30
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 30
ANEXO 1 – Lista de Componentes ...................................................................................... 31
1
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Posicionamento de Eletrodos de Superfície no Músculo ......................................... 9
Figura 2 - Etapas do Circuito de Condicionamento ............................................................... 11
Figura 3 - Circuito de Condicionamento de Sinais Eletromiográficos. .................................. 12
Figura 4- Circuito amplificador não-inversor. ....................................................................... 13
Figura 5 - Circuito Amplificador não-inversor. ..................................................................... 14
Figura 6 - Amplificador de instrumentação com três operacionais. ....................................... 14
Figura 7 - Circuito Amplificador de Instrumentação ............................................................. 16
Figura 8 – Filtro Passa-Alta.................................................................................................. 17
Figura 9 - Circuito Filtro Passa-Alta..................................................................................... 17
Figura 10 - Filtro Rejeita-Faixa ............................................................................................ 18
Figura 11 - Circuito Filtro Rejeita-Faixa............................................................................... 19
Figura 12 - Filtro Passa-Baixa .............................................................................................. 19
Figura 13 - Circuito Filtro Passa-Baixa ................................................................................ 20
Figura 14 - Retificador de Precisão ...................................................................................... 21
Figura 15 - Circuito Retificador de Precisão ......................................................................... 22
Figura 16 - Detector de Envelope ......................................................................................... 22
Figura 17 - Circuito Detector de Envelope ........................................................................... 23
Figura 18 - Simulação Circuito de Pré-Amplificação............................................................ 24
Figura 19 - Simulação Amplificador de Instrumentação ....................................................... 25
Figura 20 - Simulação Filtro Passa-Alta ............................................................................... 25
Figura 21 - Simulação Filtro Rejeita-Faixa ........................................................................... 26
Figura 22 – Simulação Filtro Passa-Baixa ............................................................................ 27
Figura 23 – Simulação Circuito Retificador ......................................................................... 27
Figura 24 - Simulação Detector de Envelope ........................................................................ 28
Figura 25 - Circuito de Condicionamento de Sinais Eletromiográficos no Protoboard. ......... 28
2
LISTA DE ABREVEATURAS E SÍMBOLOS
AMP-OP
Amplificador Operacional
CMRR
Razão de Rejeição em Modo Comum
SE
Sinal Eletromiográfico
Hz
Hertz
V
Volt
s
Segundo
GND
Ground (Terra)
fc
Frequência de Corte
3
RESUMO
Sabe-se que a Eletromiografia é de um método de registro dos potenciais
elétricos gerados nas fibras musculares em ação. Para isso, têm-se o
Eletromiógrafo, aparelho responsável pela aquisição, tratamento e visualização do
sinal elétrico produzido na musculatura. Este trabalho teve por objetivo a análise em
software e a montagem no protoboard de um circuito de condicionamento de sinais
eletromiográficos. O circuito foi implementado no Laboratório de Automação do IFSP,
Campus São José dos Campos. Tal circuito foi construído por amplificadores,
resistores, capacitores e diodos. Na realização de testes foi utilizado um gerador de
funções, com os valores de amplitude da tensão e frequência semelhantes aos da
eletromiografia. Os resultados obtidos demonstraram um funcionamento satisfatório
do sistema, tornando possível a utilização do circuito para diversas aplicações.
Palavras chave – Eletromiógrafo, Eletromiografia, Sinal Eletromiográfico,
Circuito de condicionamento de sinais.
4
ABSTRACT
It is known that Electromyography is a recording method of electrical potentials
generated by muscle fibers in action. For this, they have been the Electromyograph
that is an equipment for acquisition, processing and displaying the electrical signal
produced by muscles. This study aimed a software analyzis and a breadboard
electromyographic signal conditioning circuit mount. The circuit was implemented in
Automation Laboratory of the IFSP, Campus São José dos Campos. The circuit was
built with amplifiers, resistors, capacitors and diodes. The tests were performed by a
function generator with amplitude voltage and frequency values settle to be similar to
electromyography signal. The results showed a system satisfactory operation,
making it possible to use the circuit for different applications.
Key words – Electromyograph, Electromyography, Electromyographic signal,
signal conditioning circuit.
5
1. INTRODUÇÃO
O Eletromiógrafo (EMG) teve início com finalidade restrita a clínicas e após a
Segunda Guerra Mundial, se tornou uma excelente ferramenta diagnóstica.
Atualmente, o Sinal Eletromiográfico (SE) é utilizado por profissionais nas áreas de
Anatomia,
Reabilitação,
Fisioterapia,
Esportes,
Educação
Física,
Medicina,
Odontologia e Fonoaudiologia, entre outros (CLARYS & LEWILLIE, 1992 citado por
KOZAN, 2010).
O SE pode ser aplicado em vários estudos da função muscular normal,
relacionando ergonomia às atividades muscular, na detecção de esforço muscular
durante atividades físicas e no monitoramento do desenvolvimento muscular em
fisioterapias (ANDRADE, 2007 citado por KOZAN, 2010).
O SE é obtido através do potencial de ação que percorre a fibra muscular
levando-a a contração. Os primeiros registros datam de 1666, no qual o biólogo
Francesco Redi foi responsável pela primeira dedução documentada em que um
músculo gera potenciais elétricos, por meio da suspeita de que o choque de uma
enguia elétrica tivesse origem muscular.
Neste
projeto,
foi
construído
um
circuito
eletromiográfico
utilizando
componentes discretos para implementação de amplificadores e filtros ativos, o sinal
de saída pode ser visualizado por meio de um osciloscópio.
6
2. OBJETIVO
O objetivo do projeto é a análise e construção de um circuito de
condicionamento de Sinais Eletromiográficos.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Nesta revisão bibliográfica serão abordados os aspectos característicos do
projeto, como o processo de geração e aquisição do SE.
3.1 . Geração do Sinal Eletromiográfico
Segundo KOZAN (2010), os Potenciais de Ação da Unidade Motora (MUAPs),
ao percorrerem as fibras musculares, geram um campo eletromagnético nas
redondezas das fibras. Um eletrodo, localizado dentro desse campo, é capaz de
detectar o potencial elétrico referente a uma contração muscular, que é chamado de
Sinal Eletromiográfico (SE).
Este sinal, quando obtido com eletrodos de superfície, pode conter sinais de
vários músculos. Quando este fato ocorre, ele é afetado pelas propriedades de filtro
das camadas epiteliais e da interface eletrodo-pele, de forma que apresenta
componentes espectrais desde DC até cerca de 500 Hz, manifestando maior
concentração de sinal dentro da faixa de 50 a 150 Hz. KREIFELDT & YAO (1974) e
DELUCA (1979), citados por KOZAN (2010).
No sinal estocástico são descritas amplitudes máximas que variam entre 50uV
a 5mV, de acordo com o tipo de músculo analisado, o nível de contração muscular,
além do tipo e localização dos eletrodos utilizados.
O SE é proveniente do potencial de ação que percorre a fibra muscular
levando-a a contração.
No neurônio, podem ser identificadas três porções com funções distintas: o
corpo celular ou soma, os dendritos e o axônio, que é responsável por conduzir os
impulsos nervosos do corpo celular para outros neurônios ou glândulas.
A função básica do axônio é transmitir informações na forma de pulsos
regenerativos, isto é, sem atenuação, para várias partes do sistema nervoso e do
organismo.
7
No sistema nervoso periférico, axônios aferentes conduzem informações
sensoriais para dentro do sistema nervoso e axônios eferentes enviam os comandos
do sistema nervoso central aos efetores do organismo.
3.3. Aquisição do Sinal Eletromiográfico
O SE pode ser obtido por meio de configurações monopolares e bipolares dos
eletrodos.
Na configuração bipolar são obtidos dois sinais em relação a uma referência,
posteriormente, subtraídos. Neste caso, são necessários três pontos de detecção.
De acordo com KOZAN (2010), para as duas configurações, normalmente
utilizam-se eletrodos confeccionados com prata revestidos com cloreto de prata (AgAgCl), pois é um metal nobre não polarizável, evitando assim a indução de um nível
DC nos eletrodos de detecção.
A máxima amplitude do sinal é obtida posicionando-se o eletrodo na parte
ventral do músculo. As entradas diferenciais devem ser posicionadas na direção das
fibras musculares (BASMAJIAN & DELUCA, 1985 citado por KOZAN, 2010).
Devem-se evitar as áreas de inervação localizadas nas extremidades do
músculo, pois as interferências ocasionadas pelo potencial de ação das unidades
motoras reduzem a amplitude do sinal nesta área. (ANDRADE, 2007 citado por
KOZAN,2010). A influência do posicionamento do eletrodo na amplitude do sinal
pode ser visualizada na Figura 1.
As amplitudes típicas e faixas de frequência dos sinais em questão são
apresentadas na Tabela 1.
8
Figura 1 - Posicionamento de Eletrodos de Superfície no Músculo
Fonte: DELUCA (1997), citado por KOZAN (2010).
Tabela 1 - Amplitudes e frequências típicas do sinal de EMG
Sinal
Faixa de Amplitude Faixa de Frequência
Tipo de
(mV)
do sinal (Hz)
eletrodo
EMG interno
0,05 - 5
0,1 - 10000
Agulha/Fio
EMG de Superfície
0,01 – 5
1 - 3000
Superfície
Potenciais de Nervo
0,005 - 5
0,1 - 10000
Agulha/Fio
Fonte: KOZAN (2010).
As mais importantes características dos SEs são a distribuição de energia do
sinal e sua faixa de frequência.
Teoricamente, a frequência do sinal pode ser determinada por técnicas de
micro eletrodos no nível celular. Na prática, diferentes tipos de macro eletrodos são
utilizados.
Na detecção dos sinais eletrofisiológicos na superfície da pele deve-se levar
em conta as propriedades elétricas da pele, do eletrodo, além das características do
sinal.
9
4. MATERIAIS E MÉTODOS
O projeto foi implementado no Laboratório de Automação do Instituto Federal
de São Paulo – Campus São José dos Campos.
Houve a colaboração dos técnicos de Laboratório Danilo Eduardo Braga e
Everson Olegário, além do orientador Professor Mateus Fernandes Réu Urban. O
projeto foi iniciado realizando uma revisão bibliográfica do assunto, utilizando o
Trabalho de Graduação em Engenharia Elétrica do Eng. Renan Fernandes Kozan
(KOZAN, 2010), como base inicial.
Posteriormente,
foi
possível
executar
a
construção
do
circuito
de
condicionamento de sinal para EMG, no software Proteus, Versão Acadêmica.
Após os testes no software, foi dado início às construções do projeto no
protoboard com componentes discretos. Por fim, foram feitos os testes no
Laboratório e os resultados visualizados com o auxilio de um osciloscópio.
4.1. Circuito de condicionamento de sinais
Para a obtenção do SE de superfície confeccionou-se o circuito de
condicionamento de sinais eletromiográficos projetado por ANDRADE (2007) citado
por KOZAN (2010). O esquema do circuito pode ser visto na
, e a Lista de Componentes como ANEXO 1 – Lista de Componentes
Diferente do trabalho de KOZAN (2010), não se utilizou eletrodos ativos com
ganho de 20. Foi construído um circuito não inversor para uma pré-amplificação do
sinal, com ganho de 21.
Para a aquisição do SE, com rejeição em modo comum, foi necessário usar um
amplificador de instrumentação e um filtro passa banda para incrementar a relação
sinal ruído e rejeitar outros sinais fisiológicos e interferências do meio externo.
O amplificador de instrumentação utilizado, o INA 118, apresenta ganho unitário
fixo. Este componente possui alto CMRR (Razão de Rejeição em Modo Comum),
com valor ≥110 dB. A entrada diferencial permite que a componente CC seja
eliminada nos eletrodos.
O filtro passa banda, com um ganho de 150, consiste de um filtro passa-alta,
um rejeita-faixa e um passa-baixa. A frequência de corte do filtro passa-alta é de 50
10
Hz e o do passa-baixa é de 500 Hz. O rejeita-faixa é sintonizado em 60 Hz,
removendo as interferências provenientes da rede elétrica.
Para a construção do filtro passa banda, foi utilizado um circuito integrado
composto de quatro amplificadores operacionais com entrada J-FET, o TL084CN. O
ganho total do circuito pode chegar a 3000 na faixa de frequências de interesse.
Esta faixa de ganho é suficiente para amplificar os sinais de EMG a um nível
adequado para o processamento e subsequente retificação.
Após a filtragem realizada, o retificador de precisão modifica o sinal para conter
apenas pulsos positivos, que são aplicados a um filtro passa-baixa, produzindo o
envelope do sinal, no qual por meio de um osciloscópio é possível visualizá-lo.
Na Figura 2 são esquematizadas as etapas do circuito.
Figura 2 - Etapas do Circuito de Condicionamento
Fonte: Elaborado pelos Autores
11
Figura 3 - Circuito de Condicionamento de Sinais Eletromiográficos.
Fonte: Modificado de ANDRADE (2007) citado por KOZAN (2010).
12
4.1.1. Circuito de Pré-Amplificação
Segundo Malvino e Bates (2007), um amplificador não inversor é um circuito
básico com amplificador operacional. Nesta configuração, utiliza-se realimentação
negativa para estabilizar o ganho de tensão em malha fechada. O Ganho de tensão
G é dado pela equação: G = 1+ (R2/R1). Na Figura 4 pode ser visualizado o circuito
amplificador não inversor.
Figura 4- Circuito amplificador não-inversor.
Fonte: Modificado de Malvino e Bates (2007).
Para se conseguir um ganho de 21 na pré-amplificação do SE, foi utilizado um
amplificador operacional, com dois resistores em paralelo de 33kΩ em R2,
produzindo uma resistência equivalente à 16,5kΩ e um resistor de 330kΩ na malha
de realimentação negativa. A equação do ganho é dada por:
Na Figura 5 pode ser visualizado o diagrama do circuito para simulação.
13
Figura 5 - Circuito Amplificador não-inversor.
Fonte: Elaborado pelos Autores.
4.1.2. Amplificador de Instrumentação
O circuito de um amplificador de instrumentação é representado na Figura 6
Figura 6 - Amplificador de instrumentação com três operacionais.
Fonte: Página da web da UFRJ
Esta topologia apresenta alta rejeição a tensões de modo comum, ganho
elevado, ganho ajustável apenas com um resistor, impedância de entrada
(diferencial e de modo comum) elevada em ambas às entradas. Além disso, se o
amplificador apresentar ganho unitário, somente o offset dos amplificadores de
14
entrada serão significativos na determinação do offset de saída. Nesta configuração,
o primeiro estágio é responsável pelo ganho, enquanto o segundo estágio é
responsável pela razão de rejeição de modo comum (CMRR). Para que o CMRR
seja elevado, o amplificador de instrumentação é comercializado em um único
circuito integrado.
Circuitos integrados com amplificadores de instrumentação alcançam CMRR
maiores do que 100 dB (CMRR > 105 ), mas este valor costuma decair com a
frequência. Exemplos clássicos de amplificadores de instrumentação integrados são
o AD620, AD8221 da Analog Devices, o INA118 e o INA103 da Texas Instruments.
Para o circuito de condicionamento se sinais, o amplificador de instrumentação
escolhido foi o INA118. É muito utilizado em aplicações médicas, possuindo CMRR
mínimo de 110 dB e excelente estabilidade. O ganho pode ser facilmente ajustado,
através de um único resistor ou potenciômetro.
No projeto utilizou-se um ganho unitário. A equação do ganho é dada por:
Na Figura 7, no circuito desenvolvido para simulação é aplicada uma tensão de
entrada de 50 mV.
15
Figura 7 - Circuito Amplificador de Instrumentação
Fonte: Elaborado pelos Autores.
4.1.3. Filtro Passa-Alta
Um filtro passa-alta é constituído por um circuito RC-Série e a tensão de saída
é obtida sobre o resistor (Figura 8). Em baixas frequências o capacitor se comporta
como uma chave aberta e em altas frequências como uma espécie de curto circuito,
permitindo a passagem do sinal.
Um filtro passa-alta bloqueia todas as frequências desde zero até a frequência
de corte (fc) e permite a passagem de todas as frequências acima de fc (MALVINO E
BATES,2007).
A frequência de corte é dada pela equação:
(1)
16
Figura 8 – Filtro Passa-Alta.
Fonte: Malvino e Bates, 2007 (Modificado).
A saída do amplificador de instrumentação é conectada na entrada de um filtro
ativo passa-alta. Utilizou-se um dos amplificadores operacionais do CI TL084CN, um
capacitor de 100 nF e um resistor de 33 kΩ para a montagem do filtro passa alta
com frequência de corte 50 Hz e ganho unitário. A frequência de corte é calculada
pela equação:
Observa-se na Figura 9 o diagrama do circuito para simulação do
funcionamento do filtro.
Figura 9 - Circuito Filtro Passa-Alta
Fonte: Elaborado pelos Autores.
17
4.1.4. Filtro Rejeita-Faixa (Notch)
Segundo Malvino e Bates (2007), este tipo de filtro permite a passagem de
todas as frequências desde zero até a frequência de corte inferior. Em seguida,
bloqueia todas as frequências entre as frequências de corte inferior e superior.
Finalmente, permite a passagem de todas as frequências acima da frequência de
corte superior. A equação (1) é utilizada para determinar a fc inferior ou superior,
uma vez que este circuito se caracteriza pela construção em série de um filtro passa
baixa e um filtro passa alta, conforme Figura 10
Figura 10 - Filtro Rejeita-Faixa
Fonte: Página da web, da Physika.
No projeto, utilizou-se um amp op do CI TL084CN, cinco resistores de 820Ω e
dois capacitores de 3,3 μF. A finalidade de seu uso é eliminar o ruído provocado pela
rede. O ganho deste filtro é unitário. A frequência de corte é determinada pela
equação:
Na Figura 11, no circuito para simulação foi introduzido um sinal senoidal de 5
Hz acrescido de um ruído com frequência de 60 Hz com menor amplitude.
18
Figura 11 - Circuito Filtro Rejeita-Faixa
Fonte: Elaborado pelos Autores.
4.1.5. Filtro Passa-Baixa
Um filtro passa-baixa possui uma concepção semelhante ao filtro passa-alta,
porém a tensão de saída é obtida sobre o capacitor, conforme a Figura 12.
Esse filtro permite a passagem de todas as frequências desde zero até a fc e
bloqueia todas as frequências acima da fc. A equação (1) também é utilizada para
determinar a fc do filtro passa-alta.
Figura 12 - Filtro Passa-Baixa
Fonte: Malvino e Bates, 2007 (Modificado).
No projeto, foi utilizado um amp. op., um capacitor de 1 nF, um resistor de 330
19
kΩ e um resistor de 22kΩ, construindo um filtro passa-baixas ativo com frequência
de corte de 500 Hz e ganho de 150 e taxa de decaindo em −6 dB por oitava, o que
reduz a resposta em frequência para altas frequências e ajuda a eliminar oscilações
no amplificador.
A frequência de corte é determinada pela equação:
O ganho é dado pela equação:
Na Figura 13 apresenta-se uma o circuito do filtro para simulação.
Figura 13 - Circuito Filtro Passa-Baixa
Fonte: Elaborado pelos Autores.
4.1.6. Retificador de Precisão
Os retificadores de precisão são circuitos capazes de retificar um sinal de
amplitude qualquer sem as perdas inerentes aos retificadores convencionais a
20
diodo. São usados para retificação de sinais AC de baixa amplitude. Na Figura 14 é
possível visualizar a configuração de um circuito retificador de meia onda.
Figura 14 - Retificador de Precisão
Fonte: Página da Web DA UFPR
Este circuito é baseado em um amplificador operacional (amp-op), um diodo
retificador e um resistor. O diodo poderá ser analisado como chave, pois o amp-op
fornece a tensão de polarização direta necessária à condução do diodo (quando a
entrada é positiva), de modo que na saída tem-se a mesma tensão da entrada sem
perdas.
Para o circuito de condicionamento utilizou-se ¼ do CI TL084CN, um diodo
1N4007, 2 resistores de 10 kΩ e 1 capacitor de 33μF.
O ganho do circuito é dado pela equação:
Na Figura 15, é possível visualizar o circuito construído no software para
simulação do retificador de precisão de meia onda.
21
Figura 15 - Circuito Retificador de Precisão
Fonte: Elaborado pelos Autores.
4.1.7. Detector de Envelope
O detector de envelope é, basicamente, um retificador de meia onda, capaz de
detectar a amplitude de um sinal de tensão alternada.
Seu circuito base é composto por um diodo, um resistor e um capacitor, e sua
montagem está representada na Figura 16. Ao receber tensão positiva, o capacitor é
carregado até que a tensão da rede atinja seu limite e quando sua amplitude abaixa,
o capacitor alimenta o circuito através do resistor.
Figura 16 - Detector de Envelope
Fonte: Pagina da Web, de st-andrews
No circuito de condicionamento este estágio é construído por um filtro passabaixas passivo, constituído por um resistor de 100Ω em série com um capacitor de
100 nF e em paralelo com a carga, com a função de envelopar o SE retificado.
A frequência de corte é determinada por:
22
Na Figura 17 observa-se o circuito do detector de envelope.
Figura 17 - Circuito Detector de Envelope
Fonte: Elaborado pelos Autores.
23
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Após a montagem dos circuitos para a simulação, foram obtidos os resultados
através de gráficos para a análise da eficácia de cada parte do circuito.
Na Figura 18, observa-se um sinal de entrada com amplitude de 50mV. Como o
ganho é de 21, a amplitude aproximada da saída foi de 1,050 V, conforme obtido.
Figura 18 - Simulação Circuito de Pré-Amplificação
Fonte: Elaborado pelos Autores.
Na Figura 19, como o ganho do amplificador de instrumentação é unitário
(aproximadamente 1,033) a saída não apresenta modificações em seu valor de
amplitude.
24
Figura 19 - Simulação Amplificador de Instrumentação
Fonte: Elaborado pelos Autores.
Na
Figura 20, observa-se a simulação do Filtro Passa-Alta. Como a frequência de corte
é de 50 Hz, o sinal da entrada possui uma frequência de 20 Hz acrescida à
frequência natural, apresentando uma atenuação do sinal. O teste demonstrou-se
satisfatório.
Figura 20 - Simulação Filtro Passa-Alta
Fonte: Elaborado pelos Autores.
25
Na Figura 21, a simulação do Filtro Rejeita-Faixa se mostra satisfatória,
eliminando o ruído provocado pela frequência de 60 Hz, tendo o sinal da saída
apenas a tensão senoidal de 5 Hz.
Figura 21 - Simulação Filtro Rejeita-Faixa
Fonte: Elaborado pelos Autores.
26
Na Figura 22, é possível visualizar a simulação do Filtro Passa-Baixa.
Conforme análise, a tensão de entrada que possui uma frequência de 800 Hz, que é
atenuada. Mas, como esse circuito possui um ganho de 150, acaba saturando em 12
V, que é a tensão de alimentação do amplificador. Como o Sinal Eletromiográfico
tem amplitude muito baixa, mesmo com um ganho de 150, ele não chegará à tensão
de saturação de 3,6 V, que alimenta o CI TL084CN.
Figura 22 – Simulação Filtro Passa-Baixa
Fonte: Elaborado pelos Autores.
Na Figura 23 observa-se a simulação do retificador de precisão de meia onda,
na qual um sinal senoidal na entrada tem uma saída retificada e filtrada.
Figura 23 – Simulação Circuito Retificador
Fonte: Elaborado pelos Autores.
Na Figura 24, é possível visualizar o funcionamento do detector de envelope.
Observa-se que o sinal de saída apresenta apenas os sinais de pico do sinal
27
senoidal de entrada, com a polaridade positiva, devido sua concepção conter um
diodo. Como no circuito ele estará disposto após o circuito retificador, esse circuito
terá a função de captar os pequenos picos de tensão que estarão fora da
linearidade.
Figura 24 - Simulação Detector de Envelope
Fonte: Elaborado pelos Autores.
Com o projeto do circuito elaborado e com as simulações feitas, fez-se a
montagem do circuito no protoboard, Figura 25.
Para a alimentação do circuito foram utilizadas fontes DC simétricas de +3,6 e
-3,6 V, que poderia ser substituída por baterias
Figura 25 - Circuito de Condicionamento de Sinais Eletromiográficos no Protoboard.
28
Fonte: Elaborado pelos Autores.
29
6. CONCLUSÃO
Através da análise dos resultados obtidos com as simulações realizadas
concluiu-se que os circuitos de amplificação e filtragem apresentam uma forma
adequada para o condicionamento de sinais eletromiográficos.
Dessa forma, os sinais eletromiográficos podem ser utilizados como um sinal de
entrada ou comando de diversas aplicações, como controle de robôs industriais
submetidos à ambientes inóspitos ou de alta periculosidade a um ser humano.
7. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Sugere-se que o circuito construído em protoboard seja implementado em
placa de circuito impresso para que possa ser miniaturizado e desenvolvido mais
canais, ou seja, que o circuito seja reproduzido para possibilitar a aquisição do SE
de mais de um músculo.
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
KOZAN, R. F. (2010). Circuitos de Condicionamento e Interfaceamento para
Sinais de Eletromiografia. Trabalho de Graduação em Engenharia Elétrica –
Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista, Ilha Solteira, 2010.
MALVINO, Albert; BATES, David J.. Eletrônica. 7. ed. Porto Alegre: Mc Graw Hill,
2011. (Volume 2).
Página da Web da UFRJ.
Disponível em: http://www.peb.ufrj.br/cursos/eel710/EEL710_Modulo04.pdf.
Acesso em: 13/06/2015.
Página da Web da UFPR.
Disponível em: http://www.eletr.ufpr.br/marlio/te051/parte4.pdf.
Acesso em: 13/06/2015.
Página da Web, de st-andrews
Disponível em:
https://www.standrews.ac.uk/~www_pa/Scots_Guide/RadCom/part9/page2.html
Acesso em: 22/06/2015.
Página da web, da Physika
Disponível em:http://physika.info/physika/javascript/RF-VCVS.htm
Acesso em: 22/06/2015.
30
ANEXO 1 – Lista de Componentes
Resistores
Valor
Quant.
1.5MΩ
1
330KΩ
2
33KΩ
3
10KΩ
2
2.2KΩ
1
820Ω
5
Capacitores
Valor
Quant.
33µF
1
10µF
4
3.3µF
2
100µF
6
1µF
1
Amp. Ops.
Modelo
Quant.
TL084CN
2
INA118
1
31
Diodos
Código Quant.
1N4007
2