Simple low-power demodulator for the measurement of basal and physiological changes of electrical bioimpedance

Wearable sensors constitute a growing trend both as a research tool as well as an end-consumer products. In the physiological signal monitoring fields, the changing signals have a low bandwidth hence most sensing techniques are not powerhungry. Electrical bioimpedance is a non-obtrusive sensing technique and is an interesting choice as it can recover both breathing and pulse rate signals. However, it works at comparatively higher frequencies and usually need demodulation circuitry, meaning higher power consumption. In this work, we show an alternative technique to demodulate the impedance response that need very few components and whose power consumption can be tailored as needed. We show that, by using a 24-bit ADC, the respiration and pulse rate signals as well as the basal impedance are recovered from the demodulated signal and further digital band-pass filters that are easily implemented with currently available low-power microcontroller technology. Further, it constitutes a compact solution, as the sensor needs not to change location to measure these signals.Peer ReviewedObjectius de Desenvolupament Sostenible::3 - Salut i BenestarPostprint (published version

A design method for active high-CMRR fully-differential circuits

Postprint (published version

Non-contact video-based assessment of the respiratory function using a RGB-D camera

A fully automatic, non-contact method for the assessment of the respiratory function is proposed using an RGB-D camera-based technology. The proposed algorithm relies on the depth channel of the camera to estimate the movements of the body’s trunk during breathing. It solves in fixed-time complexity, O(1), as the acquisition relies on the mean depth value of the target regions only using the color channels to automatically locate them. This simplicity allows the extraction of real-time values of the respiration, as well as the synchronous assessment on multiple body parts. Two different experiments have been performed: a first one conducted on 10 users in a single region and with a fixed breathing frequency, and a second one conducted on 20 users considering a simultaneous acquisition in two regions. The breath rate has then been computed and compared with a reference measurement. The results show a non-statistically significant bias of 0.11 breaths/min and 96% limits of agreement of -2.21/2.34 breaths/min regarding the breath-by-breath assessment. The overall real-time assessment shows a RMSE of 0.21 breaths/min. We have shown that this method is suitable for applications where respiration needs to be monitored in non-ambulatory and static environments.This research was funded by Ministerio de Ciencia e Innovación with grant number PID2020-116011.Postprint (published version

EVEA: espai virtual d'electrònica analògica

El projecte Espai Virtual d’Electrònica Analògica (EVEA) constitueix un entorn virtual, accessible des d’internet, que integra els continguts d’electrònica analògica presents en diferents assignatures de la titulació d’Enginyeria Tècnica i Superior de Telecomunicació, així com la titulació d’Enginyeria Tècnica en Aeronàutica de l’Escola Politècnica Superior de Castelldefels. Aquesta plataforma virtual engloba els continguts de les assignatures mitjançant animacions dinàmiques, qüestionaris interactius i exemples il•lustratius en forma d’applet. El propòsit d’aquest entorn és múltiple: i) disposar d’una eina que faciliti l’aprenentatge actiu i cooperatiu dels alumnes, ii) dotar d’un suport bibliogràfic multimèdia complet a professors i alumnes, iii) disposar d’uns sistema de seguiment de l’aprenentatge, iv) millorar la coordinació entre professors i assignatures i v) tenir un marc dinàmic que permeti adaptacions ràpides a modificacions de plans d’estudi, com pot ser la imminent convergència vers l’EEES

A novel low-cost smart leaf wetness sensor

Peer ReviewedPostprint (published version

A design method for active high-CMRR fully-differential circuits

A simple method for designing instrumentation fully-differential (FD) circuits based on standard single-ended (SE) operational amplifiers (OAs) is presented. It departs from a SE prototype that verifies the desired differential-mode transfer function, thereby leading to FD versions of the circuit. These circuits have a high common mode rejection ratio (CMRR), independent of component imbalances, and a unity common-mode gain. The proposed method does not allow the design of common-mode response, but it does verify common-mode stability, thus ensuring stable FD circuits. It is intended for instrumentation applications in which high CMRRs are required. The proposed approach makes it possible to design and implement inverter and non-inverter topologies as well. Design examples and experimental data are presented. Using general-purpose OAs and 5%-tolerance components, the CMRR of these circuits easily exceeds 90 to 100 dB.Facultad de IngenieríaInstituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señale

Mouse for Computer Control from the Joystick of the Wheelchair

Becoming autonomous is one of the biggest challenges for many people with disabilities. Increasing their autonomy usually involves the use of a wheelchair and any kind of digital assistant, such as a computer or a tablet, to communicate, to work or even for leisure. In such a situation, those people are obliged to use two different human interfaces to move a pointer and to drive the wheelchair. A joystick is the most common option to control a wheelchair. On the other hand, there are many different adapted interfaces to emulate the use of a mouse. This paper presents a system, BJoy Ring mouse, which captures the motion of the joystick on a wheelchair. The captured signal is used to move the cursor or the pointer of any digital device including an USB port. This system avoids any mechanical or electronic change in the joystick to keep its original safety and warranty. Communication between the device and the computer (or any other digital assistant) uses the USB protocol, although it could be easily improved to a Bluetooth wireless connection. Validation tests with real users proved this system to be useful aid for people with motor disabilities

Mòduls per l’aprenentatge experimental de sistemes electrònics de mesura i control enfocats a sistemes biològics utilitzant Programmable Systems-on-Chip

L’objectiu principal és l’elaboració de material de pràctiques de laboratori que permetin que els estudiants d’Enginyeria dels Sistemes Biològics utilitzin sistemes electrònics de mesura i control, amb aplicacions adequades al seu context. Per facilitar que les pràctiques vagin evolucionant en el futur amb un mínim d’inversió posterior, s’ha escollit sistemes basats en microcontroladors i sistemes reconfigurables com ara els PSoC (Programmable System-On-Chip) i els sistemes d’adquisició de dades. Específicament, el material de pràctiques elaborat permet implementar i entendre les característiques de les tècniques de mesura de paràmetres comuns a l’àmbit industrial (temperatura, humitat, pressió), entendre els conceptes bàsics de l’adquisició de dades (fons d’escala, mostreig, resolució, marge dinàmic) i observar el comportament de les estratègies de control bàsiques (PID, on-off). És important remarcar que, en ser un grau de nova implantació, l’objectiu docent no és tant la millora de resultats (no n’hi ha, d’antecedents) com proveir els estudiants amb pràctiques que defugin les orientacions més tradicionals d’assignatures de Sistemes Electrònics. Els resultats obtinguts son, d’una banda, materials didàctics en forma de kits de sistemes electrònics capaços de rebre senyals de diverses sondes i controladors comercials, i d’altra banda les guies de laboratori que suggereixen un ús per aquest material.Peer Reviewe

Espacio Virtual de Electrónica Analógica (EVEA): Experiencias multimedia en el Aula

El proyecto Espacio Virtual de Electrónica Analógica (EVEA) constituye un entorno virtual, accesible desde internet, que integra los contenidos de electrónica analógica presentes en diferentes asignaturas de la titulación de Ingeniería Técnica de Telecomunicación de la Escuela Politécnica Superior de Castelldefels (EPSC) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC). Esta plataforma virtual engloba los contenidos de las asignaturas mediante animaciones dinámicas, cuestionarios interactivos, ejemplos ilustrativos en forma de applets además de un laboratorio virtual. El propósito de este entorno es múltiple: i) tener una herramienta que facilite el aprendizaje activo y cooperativo de los alumnos, ii) dotar de un soporte bibliográfico multimedia completo a profesores y alumnos, iii) disponer de un sistema de seguimiento del aprendizaje, iv) mejorar la coordinación entre profesores y asignaturas y v) tener un marco dinámico que permita adaptaciones rápidas a modificaciones de planes de estudio, como puede ser la inminente convergencia hacia el Espacio Europeo de Educación Superior (EEES). En este trabajo se proponen dos métodos para emplear el EVEA en el aula: uno como soporte a la explicación del profesor mediante su proyección en una pantalla y el segundo como material de estudio para el trabajo en grupo de los alumnos. Se analizan las ventajas y desventajas de cada uno de ellos en dos asignaturas, así como las reacciones del profesorado y alumnado. En general, los alumnos han valorado favorablemente la introducción de estrategias complementarias al desarrollo convencional de clases expositivas, la vez que serían partidarios, no ya de tenerlo como material únicamente de soporte, sino que fuese un material básico de aprendizaje. Desde el punto de vista del profesorado, el uso de EVEA ha facilitado, a través del uso de animaciones, la explicación de conceptos difíciles de transmitir, a la vez que ha permitido un mejor seguimiento del aprendizaje de los alumnos.Postprint (published version

ELECTRICITAT (Examen parcial, 2n quadrimestre)

2022/20232n quadrimestr