Aquisição de sinal de sensor

[Sérgio Lembo]

Se pretende medir a capacitância por frequência e esta varia demais pode condicionar o valor medido entre um mínimo e um máximo. Não coloquei valores na minha sugestão por não conhecer os valores que o lençol apresenta nas diversas situações e quais são a serem utilizados como limiar para diferenciação de status.

O circuito abaixo faz que a capacitância equivalente fique entre 2 valores conhecidos na proporção de 1 para 11 mas também pode ser em outra proporção, veja o que lhe é mais conveniente. Isto lhe permitirá condicionar a resposta entre uma frequência máxima aceitável e uma mínima que não torne a leitura tão lenta.

C2 é a sua capacitância mínima quando a do lençol tender a zero. C1 que está em série por ser  muito maior que C2 fará que a capacitância resultante seja de 90% de C2. Temos uma capacitância mínima e uma frequência máxima determinada por C2. 

A medida que capacitância do lençol cresce o valor dela se soma à de C2 e altera a capacitância equivalente para maior e por consequência a frequência sofre queda mas o valor equivalente final jamais será maior que o valor de C1. Assim sendo, o valor que o lençol apresenta no ponto a ser detectado determina o valor máximo de C1 para que a variação de frequência em torno do ponto de medição seja significativa. 

 

 

A proporção é (C1 / C2) +1.

[alexandre.mbm]

1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

o valor [de capacitância] que o lençol apresenta no ponto a ser detectado determina o valor máximo de C1 para que a variação de frequência em torno do ponto de medição seja significativa

 

Este lençol oferece terminais de leitura elétrica para o todo, sem a possibilidade de se localizar espacialmente a origem físico-química dos sinais.

 

 

Os algoritmos levarão em consideração diferenças os três "arames" funcionando cada um como entrada ou saída. Estando o tecido entre eles seco ou "molhado".

[Sérgio Lembo]

@alexandre.mbm O ponto a que me refiro é a capacitância que este apresenta quando molhado.

[Mega Blaster]

Em 01/05/2023 às 19:33, ricaardo disse:

O sensor consiste num filamento cosido dentro de um “lençol”

 

Em 01/05/2023 às 19:33, ricaardo disse:

cuja finalidade é detectar a presença e ausência de pessoas e a presença (em percentagem)

No que consiste esse sensor? Do que é feito ou de que material são feitos e como adquirem essas medições? É resistivo, capacitivo, indutivo? Pergunto isso para ver se posso contribuir com uma ideia baseada na minha área de atuação. Obrigado.

[.if]

4 minutos atrás, Mega Blaster disse:

No que consiste esse sensor?

Amigo, ele aparenta ser um simples arame tecido (cosido) no lençol. Claro não é arame literalmente. Tá mais pra uma linha quase condutora.

E Serjão, pela aparência da distribuição das "placas", parece ser de baixíssima capacitância da ordem de pF's. Talvez tenha que oscilar a centenas ou alguns milhares de KHz. Não se se o 555 se sente a vontade em MHz's...

[Mega Blaster]

3 minutos atrás, .if disse:

ele aparenta ser um simples arame tecido (cosido) no lençol. Claro não é arame literalmente. Tá mais pra uma linha quase condutora.

Pois é @.if , entendi essa parte, mas é importante saber do que é feito e como ele faz essa leitura ou como ele se comporta para o fim a que se destina. Ele gera alguma coisa para ser interpretado, certo? O que? É essa informação que preciso, se for possível.

[alexandre.mbm]

@Mega Blaster , pode-se supor que trata-se de uma linha de costura condutiva vestível, destinada a aplicações com Arduino LilyPad e LilyTiny.

 

Se for, segundo o comerciante smartkits.com.br, quem vende o metro dela por R$ 7, é de aço inoxidável de alta qualidade, com textura macia.

 

Citação

Especificações:

- Corrente máxima suportada: 50 mA

- Resistência por metro: 6 a 28 Ohms

- Espessura do fio: 0,2 mm

 

Se for, certamente foi embutida em lençol como medida de segurança adicional contra causar lesões mecânicas na pele do usuário final.

 

3 horas atrás, .if disse:

Amigo, aparenta ser um simples arame tecido (cosido) no lençol. Claro, não é arame literalmente.

 

Existem tabelas de bitola para arames. Mas ser de aço inoxidável torna esse produto mais distinto.

 

PS.: casadarobotica.com também já comercializou algo similar.

 

Update

 

Outra possibilidade é tratar-se do fio elétrico isolado, vestível vendido pela alemã Embro GmbH; provavelmente, componente de seu tecido inteligente flexível.

 

 

Citação

Os tecidos inteligentes (também chamados E-Têxteis) conduzem, aquecem, enviam, recebem, medem... e podem brilhar, mantendo suas características têxteis.

 

Usados para monitorar funções vitais, também podem estimular músculos.

 

Um processo de bordado especial permite tranças tão finas quanto 0,04 mm. É livre a escolha de materiais fibrosos e tecidos de suporte.

 

[Sérgio Lembo]

32 minutos atrás, .if disse:

E Serjão, pela aparência da distribuição das "placas", parece ser de baixíssima capacitância da ordem de pF's. Talvez tenha que oscilar a centenas ou alguns milhares de KHz. Não se se o 555 se sente a vontade em MHz's...

Depende de como for feito. O fio central, o comum, certamente é desencapado. O da esquerda se possuir um esmalte que pode ser o que usamos em motores terá como dielétrico o esmalte. O tecido molhado se comporta como condutor e parte da placa ligada ao comum. Numa "mijada" terás elevados nanofarads a disposição. 

Mesmo não estando urinado, o corpo sobre o lençol por ser condutor "diminui" a distância entre as placas.

[alexandre.mbm]

@Sérgio Lembo , por que os três fios não estariam todos nus?

[Sérgio Lembo]

O da resistência provavelmente é nu. O da capacitância, se nu não funciona como se deseja, estude capacitores (são placas isoladas).

[alexandre.mbm]

@ricaardo, na imagem de ampliação que recortei na mensagem #27 a etiqueta não está nítida. @Sérgio Lembo , até então eu vinha trabalhando com o dado de que são apenas três terminais, sendo um para cada fio-eletrodo. Creio que participantes como @.if e @aphawk também estavam a considerar o tecido "seco" ou "molhado" como dielétrico variável.

[Mega Blaster]

Não pretendo propor esquemas eletrônicos. Não é minha especialidade. Vou expor uma sugestão baseado em um conhecimento específico, só para esclarecer e não ter problemas com sugestões off topic.

 

Na minha área, trabalhamos com conversores, sensores, transdutores e transmissores para tudo. Fluxo, umidade, pressão, temperatura e detecção (fumaça, gases, presença). Li todas as postagens e notei que ninguém cogitou usar temperatura para uma das detecções, que é a presença. Se o lençol estiver ocupado, haverá alteração de calor, o mesmo ocorrendo com a contaminação por dejetos líqüidos ou sólidos, independente da consistência, no momento da eliminação. Se soubermos do que é feito aquele metal, daria para usar esse princípio do sensor de temperatura que é justamente a variação da resistência (que estão postulando), onde a diferença é lida pelo controlador e mostrada no display. Então, é de adaptar-se esse princípio e definir o resultado: uma alarme luminoso/sonoro para fazer o alerta. Isso parece fácil ao Senhores de se implementar.

 

Se o fio é resistivo, há de se conferir se ele é capaz de alterar seu valor na aplicação de calor. Isso já resolve metade do problema. O controle que tem no final (ou início) onde se divide entre comum e esquerdo/direito (o do lado direito parece ser o mesmo condutor), deve ser capaz de "transdutar" o resultado similar a de um controlador de temperatura, por exemplo, onde lê a temperatura e responde com acionamentos, desde operação até a alarmes. De todas as colocações feitas até agora, o pressuposto é sempre não alterar o lençol. Se pudesse mudar isso, inserindo um novo tipo de sensoriamento, o projeto teria êxito mais rápido, a meu ver (que já foi sugerido). 

 

Em automação, a aplicação de sensoriamento é a base (o bloco construtivo) de qualquer aplicação. Em um leito (seja cama hospitalar ou doméstica), não deve ser difícil aplicar um sensor de pressão ou temperatura, por exemplo, e deixar o lençol apenas com a detecção da umidade, que pode ser a alteração da resistência por presença de sais contidos na urina. Então de todas as sugestões, me parece que trabalhar só com a resistência mostra ser o caminho mais fácil. Peço desculpas se estiver errado.

Obrigado.
https://www.secon.com.br/produtos/transdutores.corrente.DC

 

Exemplo de sensor de temperatura (Fullgauge):

[Sérgio Lembo]

Dielétrico variável? Difícil. mesmo que elevado a distância dos eletrodos mataria o projeto. Mais simples ter um dielétrico fixo por cm molhado e a variação pelos cm molhados. 

[alexandre.mbm]

@Sérgio Lembo , num capacitor duas placas condutoras estão "isoladas" e minimamente afastadas uma da outra, é verdade. Nesse lençol, temos dois fios condutores muito afastados um do outro. A coisa que poderia ligá-los seria algo alterando a condutividade do meio: os excrementos. Muda a estrutura mas o conceito se aproveita. A distância deixará de importar na medida em que houver transferência ou não de elétrons entre os dois eletrodos.

 

Começamos a usar a palavra "dielétrico" ofuscando a noção que importa: os níveis de condutividade entre duas placas (nesse caso, dois fios).

 

@Mega Blaster , você reconhece que falar em temperatura é traduzir de resistividade. Os colegas acharam mais simples, e eu também, conversar na brutalidade dos Ohms.

 

37 minutos atrás, Mega Blaster disse:

 

 

Percebam que um sensor tem a ida e a volta. No meu entendimento do lençol em questão, cada par de fios (par de terminais) constitui um sensor.

 

Update

 

A não ser que o seguinte esteja a constituir o capacitor visto ou presumido por @Sérgio Lembo.

 

 

Então o lençol, na realidade, teria cinco terminais. Acho difícil. O desenho ainda não faz sentido (no meu entendimento).

[.if]

2 horas atrás, Mega Blaster disse:

é importante saber do que é feito e como ele faz essa leitura ou como ele se comporta para o fim a que se destina. Ele gera alguma coisa para ser interpretado, certo? O que? É essa informação que preciso, se for possível.

É isso aí amigo. Aqui ...

https://www.texible.com/smart-textiles/sensors/

não tem muita coisa mas é um norte. Minha teoria é que este em específico lê mesmo a resistência e isso lhe é suficiente.   Mas de fato pode haver sim variação de capacitância, temperatura e etc. Torna o projeto mais completo e complexo. Pra tcc ou do gênero tubo bem mas pra algo real o bicho pega. Uma alternativa é comprar um e chupar na cara de pau.

[alexandre.mbm]

51 minutos atrás, .if disse:

https://www.texible.com/smart-textiles/sensors/

não tem muita coisa mas é um norte

 

Atualizei a mensagem #32 mas na verdade são diversas as abordagens tecnológicas possíveis para e-têxteis.

 

Um dos produtos que encontrei é o EeonTex. A loja aponta datasheet e tutorial. Nesse caso são microfibras não-entrelaçadas utilizáveis em e-têxteis ou aplicações eletromagnéticas (cf. "Update" a seguir) e de resistência ao calor.

 

Citação

Características:
 – filamento: Polyester/Nylon 6 (70/30)
 – resistência da trama: 170 g/m²
 – espessura: 0,80 mm
 – tamanho da peça: 304,8 x 330,2 mm
 – resistência à tração: >450N
 – alongamento na ruptura: 40%
 – resistência a rompimento: 12N
 – resistividade de superfície: ajustável entre 20,32 e 266,0 Ω·cm

 

Update 

 

Por exemplo, outra abordagem e-têxtil é magnetizar padrões binários em tecidos condutíveis, depois lê-los com sensores externos.

 

 

A magnetização fica retida no tecido mesmo que ele seja lavado, secado e passado.

 

Enquanto leitores de RFID podem chegar a custar milhares de dólares, magnetômetros podem não passar de centavos de dólar, assim como a tira de tecido condutivo que for requerida.

 

Fonte: Olhar Digital

 

Update 2

 

Por sua vez, o e-têxtil Eleksen implementa uma tela de toque muito resistente, dobrável, lavável, que pode ter o tamanho de um selo postal ou de uma coberta de cama. Ele fornece as coordenadas cartesianas do toque, e o nível de pressão — chamam-no "coordenada" Z.

[Mega Blaster]

@aphawk @rmlazzari58 @Sérgio Lembo @.if Então, o princípio do sensor de temperatura se aplica? Pode dar o resultado desejado? Abaixo foto de um sensor que tenho em casa. Tirei a primeira camada de proteção. Um emborrachado resistente. Já o encapsulamento do sensor propriamente dito, não tenho como abrir sem danificar. Reparem no tamanho. Se me fiz entender, esse sensor lê pelo diferencial de temperatura, onde o resistor muda a condutividade pela mudança do índice de calor. Logo, o filamento no lençol é resistivo. Se aplicado calor, pode-se usar essa lógica?

[Sérgio Lembo]

Deve ser um PTC ou NTC e a borracha retirada deve ter uma baixa resistência térmica.

[Mega Blaster]

@Sérgio Lembo Exatamente. NTC.

[aphawk]

Deve ser um NTC ou um PTC como o Sérgio citou.

 

Problema : só mede a temperatura no corpo do termistor, o fio não participa de nada. E precisa de um modelo mais adequado para a temperatura do corpo humano, algo que varie bem a resistência entre 35 e 40 graus .

 

Paulo

 

 

[Sérgio Lembo]

No desenho abaixo foi omitido o resto da polarização do 555. Dá sim para medir a capacitância e resistência ao mesmo tempo com uso de uC. 

[Mega Blaster]

@aphawk Vai de -50ºC a  +105ºC

[aphawk]

@Mega Blaster ,

 

Pois é, tem de pegar um modelo mais adequado para a faixa de temperatura humana.... algo que se variar a temperatura de 36 para 40 graus a resistência tenha uma boa mudança !

 

Paulo

[Mega Blaster]

@aphawk Não entendi Paulo. Esse sensor, usado junto com um dos controladores deles, varia de grau em grau. Refere-se a pequenas variações menores do que essa?

[aphawk]

@Mega Blaster ,

 

Olha a curva típica de um NTC comum de uso geral :

 

 

Reparou que a partir de 25 graus a curva tende a ser quase uma reta ? Pela inclinação você percebe que para uma variação grande de temperatura a partir dos 25 graus você terá uma variação de resistência pequena.....

 

Imagine um termistor NTC que tivesse essa curva deslocada uns 30 graus : para uma variação pequena de temperatura você teria uma variação grande de resistência, e seria uma medição bem mais simples de se fazer, com pouco ruído envolvido.

 

Existem dezenas de materiais diferentes que podem ser utilizados em um NTC, dependendo do material podemos ter uma curva diferente, e creio que nesse seu caso onde a temperatura de uso fica sempre entre 30 e 40 graus vale a pena procurar pelo NTC mais adequado.

 

Paulo