Amplificador de señal analógico basado en conceptos biomiméticos. Desarrollo de modelos computacionales y validación experimental

La presente tesis doctoral estudia las características de un transductor acústico bioinspirado en la estructura del maxilar inferior de un Zifio de Couvier (Ziphius cavirostris). El mecanismo de funcionamiento del sensor se basa en las características de un sistema acoplado formado por los distintos componentes acústicos identificados en el maxilar. Para analizar las características del sensor se propone un modelo simplificado 2D que consta de una cavidad cerrada con forma de bocina acoplada a una lengüeta. Una parte de la lengüeta se encuentra dentro de la cavidad y otra en el exterior. Dicha lengüeta detecta los cambios de presión acústica y las vibraciones generadas por el sonido y las transmite con ondas de flexión al interior de la cavidad. La excitación prolongada sobre la placa puede provocar la activación de los modos propios del sistema acoplado. Dichos modos se caracterizan porque presentan un máximo de presión en el cono de la bocina la cual a su vez actúa como un amplificador acústico. Mediante el Método de los elementos Finitos se analizan las características acústicas del sensor y se construye un prototipo experimental para validar los resultados evaluados en el modelo numérico. Se propone una metodología numérica que permite desarrollar y validar un elemento tetraédrico para caracterizar el comportamiento isotrópico de los medios porosos. La metodología permite construir elementos de línea y bidimensionales. A partir de esta metodología se desarrolla un elemento plano ortotrópico. Se realiza un modelo de la cavidad en el que una de las paredes de la bocina está constituida por material poroso y se une la parte exterior de la lengüeta a dicho material para que constituya una viga sobre un apoyo elástico. Se calcula la respuesta modal y se discuten los efectos del material poroso en la eficiencia del transductor y las posibles mejoras a introducir en el mismo. SUMMARY This Thesis studies the characteristics of an acoustic transducer bioinspired by the structure of the lower maxilla of an odontoceto. In this case a Cuvier’s beaked whale (Ziphius cavirostris). The transducer working mechanism is based in a coupled system, with components identified in the maxilla. To analyze the transducer a simplified 2D model composed by a horn shaped closed cavity is modeled. The cavity is coupled with a flat belt. The belt has one part inside the cavity and the other part outside of it. The belt traverses the cavity wall and it is in charge to pick the vibrations from outside and introduce it inside the cavity. The transmission is obtained through the belt bending. A sustained external load with the right frequency contents will allow the system to reach a stationary pressure intensity distribution inside the cavity. Frequencies with modal shapes that show an important intensity increase at the horn tip are of special interest because of the signal amplification. A finite element model is constructed to study the transducer coupled modes and a prototype is constructed to validate the numerical results. A numerical methodology to construct and validate a tetrahedral finite element for isotropic porous materials is presented. The methodology allows constructing linear and 2D elements. It is extended to model orthotropic porous materials behavior. At the end, one of the horn walls is made of an orthotropic material and the external belt is glued to it in order to configure a belt over an elastic foundation. Modal response is evaluated and the porous material effects in the transducer efficiency and further improvements are discussed.

Diseño e implementación de un sintetizador analógico modular

Este documento desarrolla todas las consideraciones, decisiones y acciones que se han llevado a cabo para diseñar y construir desde cero un sintetizador musical analógico y modular, similar en comportamiento al primer sintetizador existente (Moog Modular) pero aprovechando las ventajas de los nuevos componentes electrónicos y circuitos integrados, con el fin de mejorar las características, rendimiento y tamaño del producto final. El proyecto repasará los conceptos básicos de síntesis musical y las distinta partes (módulos) que conforman un sistema de estas características, a continuación empieza la toma de decisiones necesarias en cualquier proyecto electrónico, con el fin de poner limitaciones al comportamiento de cada parte y del sistema en conjunto, obteniendo un objetivo a cumplir. Una vez decidido ese objetivo se procederá al diseño electrónico del interior del aparato. Se complementa el documento con capítulos adicionales en los que se desglosan los resultados obtenidos en distintas medidas y un posible presupuesto de construcción. Se incluyen además anexos con los resultados de algunos de los resultados intermedios obtenidos (placas de circuito impreso y diseños de los frontales) para ser usados en el caso de que este proyecto sea continuado en el futuro.

Sintetizador analógico en Arduino

Este proyecto consiste en el diseño y construcción de un sintetizador basado en el chip 6581 Sound Interface Device (SID). Este chip era el encargado de la generación de sonido en el Commodore 64, ordenador personal comercializado en 1982, y fue el primer sintetizador complejo construido para ordenador. El chip en cuestión es un sintetizador de tres voces, cada una de ellas capaz de generar cuatro diferentes formas de onda. Cada voz tiene control independiente de varios parámetros, permitiendo una relativamente amplia variedad de sonidos y efectos, muy útil para su uso en videojuegos. Además está dotado de un filtro programable para conseguir distintos timbres mediante síntesis sustractiva. El sintetizador se ha construido sobre Arduino, una plataforma de electrónica abierta concebida para la creación de prototipos, consistente en una placa de circuito impreso con un microcontrolador, programable desde un PC para que realice múltiples funciones (desde encender LEDs hasta controlar servomecanismos en robótica, procesado y transmisión de datos, etc.). El sintetizador es controlable vía MIDI, por ejemplo, desde un teclado de piano. A través de MIDI recibe información tal como qué notas debe tocar, o los valores de los parámetros del SID que modifican las propiedades del sonido. Además, toda esa información también la puede recibir de un PC mediante una conexión USB. Se han construido dos versiones del sintetizador: una versión “hardware”, que utiliza el SID para la generación de sonido, y otra “software”, que reemplaza el SID por un emulador, es decir, un programa que se comporta (en la medida de lo posible) de la misma manera que el SID. El emulador se ha implementado en un microcontrolador Atmega 168 de Atmel, el mismo que utiliza Arduino. ABSTRACT. This project consists on design and construction of a synthesizer which is based on chip 6581 Sound Interface Device (SID). This chip was used for sound generation on the Commodore 64, a home computer presented in 1982, and it was the first complex synthesizer built for computers. The chip is a three-voice synthesizer, each voice capable of generating four different waveforms. Each voice has independent control of several parameters, allowing a relatively wide variety of sounds and effects, very useful for its use on videogames. It also includes a programmable filter, allowing more timbre control via subtractive synthesis. The synthesizer has been built on Arduino, an open-source electronics prototyping platform that consists on a printed circuit board with a microcontroller, which is programmable with a computer to do several functions (lighting LEDs, controlling servomechanisms on robotics, data processing or transmission, etc.). The synthesizer is controlled via MIDI, in example, from a piano-type keyboard. It receives from MIDI information such as the notes that should be played or SID’s parameter values that modify the sound. It also can receive that information from a PC via USB connection. Two versions of the synthesizer have been built: a hardware one that uses the SID chip for sound generation, and a software one that replaces SID by an emulator, it is, a program that behaves (as far as possible) in the same way the SID would. The emulator is implemented on an Atmel’s Atmega 168 microcontroller, the same one that is used on Arduino.

Dos nuevas tipologías por la inmersión de lo digital y la pérdida de lo analógico: arquitectura diagrama y arquitectura fenómeno.

En un tiempo de mezclas y deslizamientos, la producción arquitectónica actual se genera en base a unos lenguajes multidisciplinares alejados de los habituales. La arquitectura moderna fue consecuencia natural de las investigaciones de las vanguardias pictóricas motivadas por unas condiciones emocionales concretas a raíz de eventos trascendentales. La arquitectura contemporánea responde a paradigmas de su tiempo también, siendo el más importante y contenedor de todos: la inmersión masiva de lo digital. Los mecanismos con que afronta sus procesos beben del aprendizaje de otras disciplinas. Periferias arquitectónicas como el pensamiento, el arte visual o la ciencia ofrecen a la arquitectura nuevas metodologías y lenguajes. La información está sumamente digitalizada y tras la pérdida progresiva de lo analógico en nuestro mundo, la arquitectura activará dos mecanismos proyectuales que determinan el carácter arquitectónico desde el uso de lo digital: por un lado la arquitectura diagrama como compresión de información, formada desde parámetros sintetizados en los que ya no podemos relacionar contenido y continente; por otro lado, la arquitectura fenómeno como interfaz de información, respuesta tangible a las condiciones de merma sensorial y las nuevas naturalezas que habitamos.

De cómo lo analógico y lo digital se imbrican en comunicaciones ópticas

Estudio histórico de las comunicaciones analógicas y digitales. Se señalan igualmente algunas de las ventajas que ofrece la comunicación digital sobre la analógica

Utilização de recurso digital (internet) e utilização de recurso analógico (manual escolar) no 1ºCEB : implicações no processo de ensino/aprendizagem

Relatório de Estágio apresentado à Escola Superior de Educação do Instituto Politécnico de Castelo Branco para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Educação Pré-Escolar e Ensino do 1º Ciclo do Ensino Básico.

Implementação em FPGA de compensadores de desvios para conversor analógico digital intercalado

This work presents the modeling and FPGA implementation of digital TIADC mismatches compensation systems. The development of the whole work follows a top-down methodology. Following this methodology was developed a two channel TIADC behavior modeling and their respective offset, gain and clock skew mismatches on Simulink. In addition was developed digital mismatch compensation system behavior modeling. For clock skew mismatch compensation fractional delay filters were used, more specifically, the efficient Farrow struct. The definition of wich filter design methodology would be used, and wich Farrow structure, required the study of various design methods presented in literature. The digital compensation systems models were converted to VHDL, for FPGA implementation and validation. These system validation was carried out using the test methodology FPGA In Loop . The results obtained with TIADC mismatch compensators show the high performance gain provided by these structures. Beyond this result, these work illustrates the potential of design, implementation and FPGA test methodologies.

Limiar ventilatorio e comportamento do sinal eletromiografico durante exercicio incremental no cicloergometro

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Validação de escalas para avaliação do amor patológico

CONTEXTO: Diversas metodologias foram desenvolvidas para validar instrumentos psicométricos. No entanto, na literatura científica, há escassez de instrumentos para avaliar os relacionamentos amorosos. OBJETIVO: O presente trabalho tem como objetivo validar para o português o conteúdo dos instrumentos autoaplicáveis Love Attitudes Scale (Escala de Atitudes do Amor - Hendrick et al., 1998), Relationship Assessment Scale (Escala de Avaliação do Relacionamento - Hendrick, 1988) e Adult Attachment Types (Tipos de Apego do Adulto - Hazan et al., 1987), levando em consideração o contexto cultural brasileiro e, consequentemente, possibilitando que o estudo do amor patológico seja viável na população brasileira. MÉTODOS: Tal processo envolveu quatro etapas: (1) tradução para o português, (2) retrotradução, (3) apresentação da versão corrigida para profissionais de saúde mental e estudantes universitários e (4) aplicação da versão final em amostra da população-alvo utilizando uma escala analógico-visual. RESULTADOS: As escalas foram facilmente compreendidas e discriminaram significativamente indivíduos com amor patológico de voluntários saudáveis. CONCLUSÃO: Nossos resultados mostram que a versão brasileira desses instrumentos é válida e pode ser usada em investigações envolvendo relacionamentos amorosos.

Avaliação assistida informatizada : indicadores do potencial cognitivo de crianças com deficiência

A identificação e a avaliação de crianças com desenvolvimento atípico configuram um processo muito importante para subsidiar as estratégias de ensino voltadas para a promoção do potencial de aprendizagem. O interesse em relação ao prognóstico de crianças com deficiência tem impulsionado o desenvolvimento de novas tecnologias e pesquisas relacionadas à avaliação, prevenção e intervenção. Nesse contexto, torna-se relevante verificar com instrumentos adequados indicadores linguísticos, cognitivos e comportamentais, para assim traçar metas a partir daquilo que as crianças podem aprender. Dessa forma, esta pesquisa teve por objetivo verificar se a avaliação assistida informatizada se apresenta como uma modalidade de diagnóstico mais prescritivo do desenvolvimento cognitivo, quando comparada à avaliação psicométrica, na aplicação em crianças com deficiência. Na modalidade assistida há ajuda do examinador para conduzir a criança a um melhor nível de desempenho cognitivo. Participaram 11 crianças que frequentam uma instituição de atendimento clínico, em saúde, para crianças com deficiência, na Grande Vitória. Na avaliação psicométrica foram utilizados a Escala de Maturidade Mental Colúmbia computadorizada – Colúmbiacomp e o Teste de Vocabulário por Imagens Peabody - TVIPcomp. Na avaliação assistida informatizada foram aplicadas três provas voltadas para as habilidades de classificação e raciocínio analógico: Exclusão de Objetos, Exclusão de Figuras Geométricas e Jogo de Analogia de Figuras, no ambiente informatizado SINDAPSI. Protocolos de registro de fatores afetivo-motivacionais e de operações cognitivas foram utilizados durante as tarefas assistidas. Na avaliação do comportamento, o Child Behavior Checklist – CBCL foi respondido pelas mães. Dados documentais e dos instrumentos foram submetidos à análise estatística descritiva para verificar o desempenho das crianças nas duas formas de avaliação informatizada (psicométrica e assistida). Nos testes psicométricos, 64% das crianças alcançaram índice “abaixo da média” no TVIPcomp, e 55% “médio-inferior” no Colúmbiacomp. Em relação ao perfil de desempenho cognitivo, na Prova de Exclusão de Objetos computadorizada 55% das crianças foram avaliadas como “não-mantenedoras”. Na Prova de Exclusão de Figuras Geométricas computadorizada 55% da amostra foi classificada no perfil “alto-escore”, e no Jogo de Analogias de Figuras computadorizado 45% apresentou o perfil “ganhador”. A amostra demonstrou níveis de dificuldade na realização dos testes,tanto na modalidade psicométrica quanto assistida. Contudo, o desempenho nos testes assistidos foi relativamente melhor, evidenciando que o grupo se beneficiou da mediação,implementada na fase de assistência, para melhorar as habilidades cognitivas. Além disso, a apresentação informatizada dos testes apresentou-se como fator motivador para a realização e persistência nas tarefas.

Arreflexia pós-calórica bilateral: aplicabilidade clínica da reabilitação vestibular

A perda bilateral da função vestibular é rara em pacientes com vertigem e desequilíbrio, porém os sintomas muitas vezes são incapacitantes e seu tratamento é tema controverso na literatura. OBJETIVO: Nosso objetivo foi avaliar e descrever a resposta clínica de pacientes com distúrbio do equilíbrio corporal secundário à arreflexia vestibular pós-calórica bilateral, documentada pela eletronistagmografia, submetidos à Reabilitação Vestibular. FORMA DE ESTUDO: Retrospectivo, inclui um desenho de descrição de casos. MÉTODO: Foram avaliadas as respostas de 8 pacientes portadores de arreflexia pós-calórica bilateral submetidos à Reabilitação Vestibular, observando-se a relação entre os resultados de exame e sintomas pré e pós-tratamento. A avaliação da resposta clínica foi feita por meio de escala analógico-visual. RESULTADOS: Após a Reabilitação Vestibular, 7 (87,5%) dos 8 pacientes submetidos à terapia apresentaram melhora clínica. CONCLUSÃO: embora não seja esperada melhora completa do equilíbrio corporal, a Reabilitação Vestibular é uma terapia eficaz na recuperação desses pacientes.

Telefones celulares: influência nos sistemas auditivo e vestibular

Os sistemas de telecomunicações emitem radiofreqüência, uma radiação eletromagnética invisível. Telefones celulares transmitem microondas (450900 MHz no sistema analógico e 1,82,2 GHz no sistema digital), muito próximo à orelha do usuário. Esta energia é absorvida pela pele, orelha interna, nervo vestibulococlear e superfície do lobo temporal. OBJETIVO: Revisar a literatura sobre influência dos telefones celulares na audição e equilíbrio. FORMA DE ESTUDO: Revisão sistemática. METODOLOGIA: Foram pesquisados artigos nas bases Lilacs e Medline sobre a influência dos telefones celulares nos sistemas auditivo e vestibular, publicados de 2000 a 2005, e também materiais veiculados na Internet. RESULTADOS: Os estudos sobre radiação do telefone celular e risco de neurinoma do acústico apresentam resultados contraditórios. Alguns autores não encontram maior probabilidade de aparecimento do tumor nos usuários de celulares, enquanto outros relatam que a utilização de telefones analógicos por 10 anos ou mais aumenta o risco para o tumor. A exposição aguda às microondas emitidas pelo celular não influencia a atividade das células ciliadas externas da cóclea, in vivo e in vitro, a condução elétrica no nervo coclear, nem a fisiologia do sistema vestibular em humanos. As próteses auditivas analógicas são mais suscetíveis à interferência eletromagnética dos telefones celulares digitais. CONCLUSÃO: Não há comprovação de lesão cocleovestibular pelos telefones celulares.

Avaliação da dose glandular média (MGD) em três sistemas mamográficos

Este estudo tem por objectivos determinar a Dose Glandular Média - Mean Glandular Dose (MGD) - em 3 sistemas de Mamografia e comparar os valores obtidos com os referenciais internacionais. O estudo foi realizado num sistema analógico de Écran-Película (EP) e em dois sistemas de imagem digital (CR e DR). Foi efectuado o cálculo da Entrance Surface Air Kerma (ESAK) e da MGD em três equipamentos a partir de uma amostra de dados referentes a 30 mulheres assintomáticas, com idades compreendidas entre os 40 e 64 anos. Em cada equipamento objecto de análise, foram recolhidos os dados referentes a 10 mulheres. Foram consideradas as projecções crânio-caudal (CC) e oblíqua médio-lateral (MLO). A análise de resultados revelou que o valor de MGD varia quando se compara os três sistemas. Nas incidências CC os valores de MGD obtidos foram de 1,54 mGy (EP), 1,78 mGy (CR) e 0,82 mGy (DR). Nas incidências MLO o valor de MGD foi de 1,53 mGy no sistema EP, de 1,78 mGy no CR e 0,87 mGy no sistema DR. Constata-se que o valor de MGD na incidência de CC é inferior ao valor de MGD na incidência MLO, excepto para o sistema EP. Verifica-se também que o sistema EP apresenta maior variabilidade nos dados de MGD comparativamente com os restantes sistemas. O sistema DR é o que apresenta a menor variabilidade de valores MGD e também valores de MGD mais baixos. Comparando os resultados deste estudo com as referências internacionais, verifica-se que a MGD se encontra abaixo do limite de 2 mGy recomendado. ABSTRACT - This study aims to estimate the Mean Glandular Dose (MGD) associated with three different mammographic systems and compare the results with recommended international reference values. The systems included in the study included a conventional Screen-Film (SF) system and two digital mammography systems (CR and DR). Entrance Surface Air Kerma (ESAK) and MGD associated with each equipment were calculated. A sample of 30 healthy women (age ranging from 40 to 64 years old) undertaking screening mammography was considered in this study. The mammographic exam includes two projections, cranio-caudal (CC) and medio-lateral oblique (MLO). The MGD results obtained for CC projection were 1,54 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,82 mGy (DR). MGD values for the MLO projection were 1,53 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,87 mGy (DR). Results show that MGD value is slightly lower in the CC projection than in MLO, except for the SF system (1,54 mGy; 1,53 mGy). In addition the MGD for the SF system varied more than that associated with the digital systems. The DR system allows a narrow variation of MGD values and also lower MGD values. Comparing this study results with the international references we concluded that MGD values are below the 2 mGy recommended value for the three systems evaluated.

Comparative analysis of the ground reaction forces, during the support phase, in a group of pregnant women on their 3rd trimester of pregnancy and in a group of not pregnant women

PURPOSE: To analyze and compare the Ground Reaction Forces (GRF), during the stance phase of walking in pregnant women in the 3rd trimester of pregnancy, and non pregnant women. METHODS: 20 women, 10 pregnant and 10 non pregnant, voluntarily took part in this study. GRF were measured (1000 Hz) using a force platform (BERTEC 4060-15), an amplifier (BERTEC AM 6300) and an analogical-digital converter of 16 Bits (Biopac). RESULTS: The study showed that there were significant differences among the two groups concerning absolute values of time of the stance phase. In what concerns to the normalized values the most significant differences were verified in the maximums values of vertical force (Fz3, Fz1) and in the impulse of the antero-posterior force (Fy2), taxes of growth of the vertical force, and in the period of time for the antero-posterior force (Fy) be null. CONCLUSIONS: It is easier for the pregnant to continue forward movement (push-off phase). O smaller growth rates in what concerns to the maximum of the vertical force (Fz1) for the pregnant, can be associated with a slower speed of gait, as an adaptation strategy to maintain the balance, to compensate the alterations in the position of her center of gravity due to the load increase. The data related to the antero-posterior component of the force (Fy), shows that there is a significant difference between the pregnant woman’s left foot and right foot, which accuses a different functional behavior in each one of the feet, during the propulsion phase (TS).

Aplicação de dispositivos analógicos reconfiguráveis

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores