Piel electrónica termosensible para prótesis de falanges
Date
2022-08-17Director
Martín Santamaría, Luis Enrique
Palabras clave
Velostat, Temperatura, Sensor, Piel Electrónica, PrototipoMaterias
Ingeniería Electrónica - Tesis y disertaciones académicas, Velostat, Termosensible, Prótesis de falange, Piel - Piel electrónicaTipo de publicación
Trabajo de grado Pregrado / TesisMetadata
Show full item recordDocuments PDF
Abstract
En este proyecto se realizó la caracterización del material velostat como sensor de temperatura, determinando primero el rango de operación (20 °C a 50 °C) y posteriormente evidenciando la presencia de un porcentaje de error significativo en los parámetros de histéresis (9.61 %) y de repetitividad (6.27 %), lo cual limita su aplicación. De modo que se estableció la fabricación de la piel electrónica termosensible con un sensor comercial (termistor NTC) tras realizar su caracterización respectiva y compararla con la del sensor velostat. La fabricación de la piel electrónica termosensible se realizó con materiales flexibles de bajo costo como lo son la cinta aislante y la cinta de cobre. Se compone por tres capas, cada una con una función específica. La primera determina el nodo común de los sensores, la segunda proporciona las señales de salida de estos, y la tercera brinda un aislamiento eléctrico. Seguido a esto se construyó una matriz de motores de vibración con la cual se probaron varias formas de modulación para la interpretación posterior de temperaturas. La modulación por tiempo sobresalió respecto a la modulación PWM y a la modulación por frecuencia, ya que esta permite identificar de mejor manera la ubicación de los motores y a partir de la duración de su vibración, el nivel de temperatura. Para establecer la relación entre los sensores de temperatura y los actuadores (motores de vibración) se diseñó e implementó un circuito capaz identificar la temperatura que afecta al sensor a partir de su resistencia. Finalmente se realizó la construcción de un prototipo que integra la piel electrónica, los circuitos impresos y un guante diseñado que contiene la red de actuadores. Adicionalmente este cuenta con un sistema de batería para hacerlo portable. Las pruebas en tres usuarios brindan resultados satisfactorios, puesto que tras el entrenamiento el porcentaje de acierto más bajo en la identificación del punto de mayor temperatura fue de 83.3 %, y en la prueba de duración del pulso para identificar 5 temperaturas especificas el error máximo fue de 2 °C.
Abstract
In this project, the characterization of the velostat material as a temperature sensor was carried out, first determining the operating range (20 °C to 50 °C) and subsequently evidencing the presence of a significant error percentage in the hysteresis (9.61 %) and repeatability (6.27 %) parameters, which limits its application. So the fabrication of the thermosensitive electronic skin with a commercial sensor (NTC thermistor) was established after performing its respective characterization and comparing it with that of the velostat sensor. The fabrication of the thermosensitive electronic skin was carried out with low-cost flexible materials such as insulating tape and copper tape. It is composed of three layers, each with a specific function. The first determines the common node of the sensors, the second provides their output signals, and the third provides electrical insulation. Following this, a vibration motor array was constructed with which various forms of modulation were tested for subsequent temperature interpretation. Time modulation stood out with respect to PWM and frequency modulation, since it allows to better identify the location of the motors and from the duration of their vibration, the temperature level. To establish the relationship between the temperature sensors and the actuators (vibration motors), a circuit capable of identifying the temperature that affects the sensor from its resistance was designed and implemented. Finally, a prototype was built that integrates the electronic skin, the printed circuits and a glove designed to contain the actuator network. Additionally, it has a battery system to make it portable. The tests on three users provide satisfactory results, since after training the lowest percentage of success in the identification of the highest temperature point was 83.3%, and in the pulse duration test to identify 5 specific temperatures the maximum error was 2 °C.
Collections
- Ingeniería Electrónica [496]
The following license files are associated with this item:
Except where otherwise noted, this item's license is described as Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internacional