centro federal de educacao tecnologica do parana ... - UTFPR

CENTRO FEDERAL DE EDUCACAO TECNOLOGICA DO PARANA
Programa de Pos-Graduacdo em Engenharia Eletrica e Informatica Industrial
DISSERTACAO
apresentada ao CEFET-PR
para obtencao do titulo de
MESTRE EM CIENCIAS
Por
MARCOS MENDES ALBANO
CIRCUITO TRANSMISSOR BIOTELEMETRICO MONOESTAVEL
COM CONTROLE REMOTO MULTI-FREQUENCIAL PARA
ACIONAMENTO E LEITURA DE TRES PARAMETROS
FISIOLOGICOS SIMULTANEAMENTE
Banca Exam inadora:
Presidente e Orientador:
Prof. Dr. PAULO JOSE ABATTI
CEFET-PR
Exam inadores:
Prof. Dr. MARDSON FREITAS DE AMORIM
Prof. Dr. PEDRO MIGUEL GEWEHR
Prof. Dr. HUMBERTO REMIGIO GAMBA
PUC-PR
CEFET-PR
CEFET-PR
Curitiba, 31 de Outubro de 2001

A326c Albano, Marcos Mendes
Circuito transmissor biotelemetrico monoestavel corn controle
remoto multi-sequencial para acionamento e leitura de tres
parametros fisiologicos simultaneamente / Marcos Mendes Albano.
- Curitiba : CEFET-PR, 2001.
x, 75 f. : il. ; 30 cm
Orientador : Prof. Dr. Paulo Jose Abatti
Dissertacao (Mestrado) - CEFET-PR. Curso de Pos-Graduacao
em Engenharia Eletrica e Informatica Industrial. Curitiba, 2001.
1. Biotelemetria. 2. Engenharia biomedica. 3. Osciladores eletricos.
4. Filtros eletricos ativos. I. Abatti, Paulo Jose. II. CEFET-
PR. Curso de Pos-Graduacao em Engenharia Eletrica e Informatica
Industrial. III. Titulo. CDD : 610.28
CDU : 628

MARCOS MENDES ALBANO
CIRCUITO TRANSMISSOR BIOTELEMETRICO MONOESTAVEL
COM CONTROLE REMOTO MULTI-FREQUENCIAL PARA
ACIONAMENTO E LEITURA DE TRES PARAMETROS
FISIOLOGICOS SIMULTANEAMENTE
Dissertacdo apresentada ao Programa de Ns-
Graduacao em Engenharia Eletrica e Informatica
Industrial do Centro Federal de Educacao TecnolOgica
do Parana, como requisito parcial para a obtencao do
titulo de "Mestre em Ciencias" — Area de
Concentracao: Engenharia Biomedica
Orientador: Prof. Dr. Paulo Jose Abatti
Curitiba
2001

AGRADECIMENTOS
0 autor Agradece a todas as pessoas que de alguma maneira colaboraram com a
realizacao deste trabalho, em especial ao professor Dr. Paulo Jose Abatti, pelos seus
ensinamentos, confianca e a amizade, permitiram-me a visa° mais extensa e profunda da
Engenharia Biomedica e da Biotelemetria; aos estagiarios de iniciacao cientifica Sidarta
Fornari Beltramin (CEFET-PR) e Markus Wahl (SchloBstr. 8a FH Mannheim) pela
significativa colaboracao na implementacao do hardware; ao CNPq, pelo financiamento da
bolsa de estudos durante a realizacao deste trabalho; ao Prof. Dr. Ivan De Conto e ao
medico veterinario Dr. Luis Henrique Agulham Cit, pela grande colaboracao nos testes do
novo sistema biotelemetrico em animais; ao Prof. Dr. Humberto Gamba, Prof. Dr. Pedro
Gewehr e Prof. Dr. Heitor Silveri° Lopes (CEFET-PR) pelo incentivo, apoio tecnico e as
opiniOes construtivas durante o processo de obtencao de creditos; ao Departamento
Academic° de Eletronica que me permitiu interagir no processo de ensino na Disciplina de
Introducao a Eletronica; aos meus Pais Albertina Mendes Voichcoski e Claudio
Voichcoski, que tornaram minha vida academica possivel e, finalmente, a minha esposa
Adriana Pellegrino Albano e filhos Giancarlo e Raphaella por me apoiarem durante esta
j ornada.
MENSAGEM
"Ao termino de um period() de decadencia sobrevem o ponto de mutacao. A luz
poderosa que fora banida ressurge. Ha movimento, mas este nao e gerado pela forca.., 0
movimento e natural, surge espontaneamente. Por essa razao, a transformacao do antigo
torna-se facil, 0 velho a descartado e o novo é introduzido. Ambas as medidas se
harmonizam com o tempo, nao resultando dai, portanto, nenhum dano".
I Ching
iii

SUMARIO
LISTA DE ILUSTRACOES
LISTA DE TABELAS
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
RESUMO
ABSTRACT
CAPITULO 1 - INTRODUCAO 1
1.1 Motivacao do Trabalho 1
1.2 Objetivo 4
1.3 Organizacao do Trabalho 4
CAPITULO 2 - CIRCUITO TRANSMISSOR MONOESTAVEL 7
2.1 Introducao 7
2.2 Circuito Transmissor Operando no Modo Continuo 7
2.3 Circuito Transmissor no Modo de Operando Monoestavel 13
2.4 Conclusaes 19
CAPITULO 3 - CIRCUITO DE CONTROLE E ACIONAMENTO 21
3.1 Introducao 21
3.2 ConsideracOes Gerais Sobre o Circuito de Acionamento 21
3.2.1 Oscilador 22
3.2.2 Filtros 25
3.2.3. Circuito Amplificador de Saida 26
3.2.4. Bobina de Acionamento do Transmissor 27
3.2.5 Seletividade 27
3.3 Conclusdo 28
CAPITULO 4 - RECEPCAO E PROCESSAMENTO DE SINAL 29
4.1 Introducao 29
4.2 Modelamento dos Blocos de Controle do Transmissor Subamortecido de RF 29
4.2.1 Circuito de Acionamento do Transmissor de RF Monoestavel 31
4.2.2 Circuito de Recepcao e Digitalizacao do Sinai Transmitido 31
4.2.3 Interface de Aquisicao e ConyersAo 34
4.2.4 Processamento Digital de Sinais 34
4.3 Medicao de Tres Parametros Simultaneamente 36
4.4 Conclusdo 38
CAPITULO 5 - RESULTADOS 39
5.1 Introducao 39
5.2 Circuito Transmissor Monoestavel Biotelemetrico 39
5.3 Curva de Desempenho do Circuito Transmissor Monoestavel Biotelemetrico 39
5.4 Seletividade entre Circuitos Transmissores Monoestaveis Biotelemetricos 41
5.5 Desempenho do Ajuste de Frequencia Grosso e Fino do Circuito de Acionamento 41
5.6 Desempenho do Circuito de Acionamento em Funcdo da Distancia 42
vi
vii
viii
ix
iv

5.7 Transmissao de Tres Parametros FisiolOgicos Simultaneos 43
5.7.1 Transmissdo de Parametro FisiolOgico pelo Periodo entre Pulsos 44
5.7.2 Transmissao de Parametro FisiolOgico pela Freciiiencia do Pulso Transmitido 45
5.7.3 Transmissao de Parametro Fisiologico pela Largura do Pulso Transmitido 46
47
5.8 Teste In Vitro
49
5.9 Testes In Vivo
54
5.10 ConclusCies
CAPiTULO 6 - CONCLUSAO GERAL
55
6.1 Conclusao Geral do Trabalho
55
6.2 Propostas para Novos Trabalhos
56
ANEXO 1— Software de Controle e Aquisicao de Sinal para o Microcomputador 57
ANEXO 2 — Software de Aquisicao de Sinal Via Microcontrolador 60
ANEXO 3 - Circuito Transmissor Subamortecido de RF Monoestivel 66
ANEXO 4 - Circuito da Fonte de AlimentacAo Simetrica Linear 67
ANEXO 5 - (A) Placa de Circuito Impresso Geral de Todo o Sistema (B) Placa de
Circuito Impresso do Sistema - Vista da Serigrafia dos Componentes 68
ANEXO 6 - (A) Placa de Circuito Impresso do Sistema - Vista da Face de Solda das
ConexOes (B) Placa de Circuito Impresso do Sistema - Vista de Topo das Conexoes.69
ANEXO 7 - (A) Placa de Circuito Impresso do Transmissor de RF Monoestivel (B)
Vista da Serigrafia dos Componentes (C) Vista da Face de Solda das Conexoes 70
ANEXO 8 — Tabela com Caracteristicas eletricas do NTC Keystone D59 71
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
73

LISTA DE ILUSTRACOES
Figura 1 - Esquema eletronico do transmissor biotelemdtrico modo continuo 2
Figura 2 - Forma de onda caracteristica do transmissor biotelemdtrico continuo 2
Figura 3 - (A) Diagrama eldtrico do circuito transmissor, (B) Diagrama em blocos do
receptor e controlador remoto (liga / desliga). 8
Figura 4 — Pulso transmitido sem adicao de resistor serie corn L 1 no circuito tanque. 12
Figura 5 - Ciclo de operacdo do circuito transmissor modo continuo 12
Figura 6 - Ciclo de operacao do transmissor de RF modo monoestavel (14pulsos). 15
Figura 7 - Ciclo de operacao do transmissor de RF modo monoestavel (13 pulsos). 15
Figura 8 - Period° entre pulsos (At2) em funcao do nilmero de ciclos de operacdo 18
Figura 9 - Pulso transmitido corn a adicdo de 470 em serie corn L 1 no circuito tanque 19
Figura 10 - Diagrama em blocos do sistema de acionamento do transmissor. 22
Figura 11 - Circuito eletronico do oscilador Colpitts desenvolvido 23
Figura 12- Circuito completo do oscilador controlado por tensao (VCO) desenvolvido 24
Figura 13- Forma de onda do sinal de acionamento do transmissor (754kHz/1,24V). 26
Figura 14- Curva de seletividade oferecida pelos transmissores Biotelemdtricos
implementados dentro da faixa de interesse (500kHz-1500kHz). 28
Figura 15- Diagrama em blocos do sistema de controle do transmissor monoestavel 30
Figura 16 - circuito de acionamento do transmissor de RF monoestavel 32
Figura 17 - Circuito receptor de sinal do transmissor de RF monoestavel 33
Figura 18 - Interface de aquisicao, conversdo e processamento de sinais. 35
Figura 19 - Forma de onda proveniente do transmissor que d aplicada ao microcontrolador.
37
Figura 20 — Relava° do sinal analogic° transmitido e o sinal convertido a forma digital 37
Figura 21- Desempenho do transmissor biotelemetrico Monoestavel. 40
Figura 22- Esboco do arranjo fisico para o teste da profundidade de acionamento 42
Figura 23- Transmissor monoestavel corn destaque aos parametros eldtricos variantes 44
Figura 24- Grafico do distanciamento entre pulsos em funcdo da resistencia do NTC. 45
Figura 25 - Grafico da freqiiencia do pulso em funcaO da capacitancia do circuito tanque.
45
Figura 27 - Arranjo fisico de aparatos para o teste in vitro. 47
Figura 28- Teste "in vitro", medicdo de temperatura do circuito 48
Figura 29 - Grafico de correlacfto do termometro para o sistema de medicao 48
Figura 30 - Teste in vivo do transmissor monoestavel corn a medicao de dois parametros 52
Figura 31- Arranjo fisico utilizado para efetuar-se o teste in vivo 53
Figura 32 - Detalhe do novo controle de transmissores biotelemdtricos desenvolvido. 53
Figura 33 - Detalhe do transmissor ap6s o encapsulamento corn cera 6ssea 54
vi

LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Modo de operacdo do transmissor subamortecido de RF em funcdo da relacdo
de espiras (L1- L2- L3), fib esmaltado de (1) = 0,404mm (26AWG).. 14
Tabela 2 - Quadro representativo do Desempenho dos ajustes grosso e fino,
implementados. 25
Tabela 3 - Quadro demonstrativo do desempenho da profundidade de acionamento 43
Tabela 4 — Parametros eletricos temporais do transmissor de RF monoestavel 50
Tabela 5 — Dados biometricos temporais do animal submetido ao teste in vivo 50
vii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
RF - Radio Frequency (Radio Freqiiencia)
VCO - Voltage Control Oscillator (Oscilador Controlado por Tensdo)
AWG - American Wire Gage (Unidade de Medida da Bitola de fins)
NTC - Negative Temperature Coefficient (Coeficiente de Temperatura Negativo)
PC - Personal Computer (Computador pessoal)
RS232C - Protocolo de comunicacao serial para a arquitetura PC
viii

RESUMO
Este trabalho descreve as modificacCies implementadas em urn sistema transmissor
biotelemetrico que utiliza pulsos subamortecido de RF. Originalmente o sistema foi
projetado para operar no modo continuo, transmitindo apenas um parametro fisiologico.
Estas modificacCies permitiram operar no modo monoestavel, corn a capacidade de
transmitir ate tees parametros fisiologicos simultaneos. Foram tambem implementados,
utilizando-se filtros ativos, um novo circuito remoto de acionamento de alta precisao,
baseado em urn regulador de tensao corn ajuste fino de tensao, controlando urn oscilador
Colpitts (VCO), e um novo circuito de recepcao corn amplificadores operacionais de alto
desempenho. Todos os novos circuitos desenvolvidos sao descritos e discutidos em
detalhes. Resultados experimentais, incluindo testes in vivo, demonstram o born
desempenho e a viabilidade do novo dispositivo biotelemetrico desenvolvido.
ix

ABSTRACT
This work describes the modifications implemented in a system biotelemetry using
underdamped RF pulses, which was originally designed to operate in a continuous mode,
allowing the transmission of only physiological parameter. These modifications allow the
transmitter circuit to operate in a monostable mode, with the ability to transmit up to three
physiological parameters simultaneously. It was also implemented, using active filters, a
new high accuracy remote activating circuit, founded in a voltage regulator with fine
adjustment taking control of a Colpitts oscillator (VCO), and a new receiving circuit
equipped with high performance operational amplifiers. All the new circuits are described
and argued in details. Experimental results, including in vivo evaluations, show the good
performance and viability of the new biotelemetry device presented.
x

CAPITULO 1
INTRODKAO
1.1 Motivacao do Trabalho
Na Engenharia Biomedica existem muitas areas em pleno desenvolvimento
tecnologico, sendo que dentre estas se pode destacar a Biotelemetria. Um dos objetivos da
Biotelemetria é a avaliacao continua de parametros fisiolOgicos corn um minim() de
perturbacao, tanto nos processor naturais inerentes aos tecidos biolOgicos, quanto no
comportamento psicologico do animal de laboratorio ou ser humano sob observacao. Para
cumprir este objetivo, procura-se desenvolver circuitos transmissores progressivamente
menores, corn consumo de energia reduzido e sem perdas comparativas de informacao
transmitida. Neste aspecto, dispositivos corn habilidade de transmitir mais do que urn
parametro fisiologico ao mesmo tempo mostram-se particularmente interessantes nas
aplicacOes em Biotelemetria, pois apresentam melhores relacties entre informacao
transmitida e consumo de energia total.
Seguindo esta linha de raciocinio, foi desenvolvido um transmissor corn
acionamento remoto, utilizando apenas um transistor, que se mostrou adequado para
aplicacOes em Biotelemetria, particularmente quando construido no formato de capsula
biotelemetrica ingerivel [Abatti & Pichorim 1994; Pichorim & Abatti 1996]. 0 circuito
desenvolvido pelos autores citados esta ilustrado na figura 1.
Para este circuito transmissor de RF, dito capsula biotelemetrica implantavel ou
ingerivel, sao necessarios poucos componentes: apenas urn transistor de use geral, tipo
BC548B; tees bobinas (L1, L2, L3), uma delas (Li) em paralelo corn o capacitor C 1 , de
maneira a gerar um pulso de RF subamortecido quando ligada, urn diodo, dois capacitores
e um sensor resistivo.

2
D1
1N914
— C3
1 uF
/17
/77
Vcc
1,5 V
12
C2
68 nF
0- )
L2
N
nF
—D.
1B
Figura 1 - Esquema eletronico do transmissor biotelemetrico modo continuo.
Em resumo o circuito transmissor produz dois parnmetros independentes entre si: 1)
onda senoidal exponencialmente amortecida cuja frequencia depende dos valores de L i e
C 1 do circuito tanque; 2) Periodo entre pulsos, cuja periodicidade, depende dos valores
nominais de R (NTC) e C2. Na figura 2, pode-se observar a forma de onda produzida pelo
circuito transmissor subamortecido de RF operando no modo continuo. 0 sinal foi captado
por uma bobina externa.
0,8
0,4
44" 0
-0,4
0 20 40 80 80 100
Tempo (Ns)
Figura 2 - Forma de onda caracteristica do transmissor biotelemetrico continuo.

3
No projeto do transmissor corn acionamento remoto mencionado [Abatti &
Pichorim 1994; Pichorim & Abatti 1996], utilizou-se urn sinal chaveado (onda quadrada),
para ligar o mesmo de forma remota. Especificamente, por meio de um multivibrador
monoestavel, aciona-se um rele que, por sua vez, energiza uma bobina, e o trem de pulsos
gerado (spikes') aciona o transmissor biotelemetrico. Este processo alem de apresentar urn
consumo elevado, pode produzir resultados nem sempre satisfatOrios, visto que muitas
vezes mais do que urn trem de pulsos gerado pela comutacdo dos contatos de rele
necessario para ligar o transmissor.
Ressalta-se que, pelo exposto anteriormente, a partir do momento que o transmissor
biotelemetrico esta energizado, o interior de seu circuito, que consiste ern um oscilador de
bloqueio, emite urn pulso senoidal exponencialmente amortecido de RF (burst2) em
intervalos regulares, que dependem essencialmente de R e C2. Desta forma, usando-se
sensores resistivos ou capacitivos, o periodo entre os pulsos pode ser utilizado para
transmitir informacOes fisiologicas de interesse. Observa-se que, em principio, a propria
freqiiencia do pulso subamortecido de RF poderia ser utilizada para enviar uma segunda
informacao que se desejasse transmitir.
Finalmente, o transmissor pode ser desligado, por exemplo, saturando-se o nude()
do transformador, ou seja, interferindo-se no acoplamento entre L 1 — L3. Assim, caso o
acoplamento esteja abaixo de um valor critico, C3 n'ao sera energizado corn urn valor
adequado, encerrando o ciclo de operacao do transmissor. Desta forma pode-se dizer que o
circuito original [Abatti & Pichorim 1994; Pichorim & Abatti 1996], necessita de tres
circuitos externos para sua operacdo: um circuito gerador de sinal de acionamento, urn
circuito capaz de receber o sinal transmitido e processa-lo e/ou envia-lo a uma estacao
remota e um circuito gerador do sinal de desligamento.
Apesar do born desempenho apresentado por este circuito, o mesmo apresenta
algumas desvantagens, dentre elas pode-se citar: 1) falta de seletividade devido as
caracteristicas de projeto do circuito de acionamento remoto (liga/desliga); 2) o circuito de
recepcdo do sinal transmitido riao apresenta versatilidade, sendo util apenas na
determinacao do periodo entre pulsos. Assim, caso dois transmissores biotelemetricos
estejam prOximos, rid° ha maneira de aciona-los de forma independente. Da mesma forma,
spikes — representa uma serie de impulsos gerados no momento que a bobina de acionamento é energizada.
2 burst — pulso subamortecido de RF gerado pelo um transmissor de bloqueio.

4
apesar do sinal transmitido poder propagar informacao atraves da freqiiencia do pulso
subamortecido de RF, este sinal nao poderia ser utilizado como portador de informacao,
pela deficiencia do circuito receptor; 3) o transmissor opera no modo continuo, ou seja,
produz pulsos subamortecidos de RF em intervalos regulares o que implica um maior
consumo da bateria. No caso da pilha utilizada (Eveready n ° 379 de (mid° de prata), a
durabilidade é de cerca de 20 dias.
1.2 Objetivo
0 objetivo principal deste trabalho é o de avaliar urn circuito transmissor
biotelemetrico desenvolvido anteriormente [Abatti & Pichorim 1994; Pichorim & Abatti
1996] modificando-o para operar no modo monoestavel, dispensando desta forma a
necessidade de um circuito especifico para desligar o transmissor. 0 metodo de
acionamento do transmissor (liga) foi tambem modificado passando a utilizar urn sinal
senoidal puro sintonizado na freqUencia natural de oscilacao do circuito transmissor. Corn
esta medida, buscou-se melhorar a seletividade do processo de acionamento, permitindo a
operacao independente de transmissores proximos entre si. Finalmente, o circuito de
recepcdo do sinal foi tambem alterado, permitindo a leitura do periodo entre pulsos, da
freqUencia e da largura do pulso subamortecido de RF.
Como foi observado que urn resistor em serie corn L 1 , do circuito tanque, altera a
largura do pulso subamortecido de RF. Em principio, poder-se-ia transmitir e receber tres
informacoes fisiolOgicas/patolOgicas simultaneamente utilizando-se sensores resistivos,
capacitivos ou indutivos. Ressalta-se que estas modificaceies alem de melhorar a eficiencia
do sistema, reduzem significativamente o consumo da bateria.
1.3 Organizaeao do Trabalho
A dissertacao esta dividida em 6 capitulos e 8 anexos. 0 capitulo 1 apresenta
informacoes gerais sobre a origem do presente trabalho e os objetivos do mesmo. 0
capitulo 2 apresenta o transmissor biotelemetrico operando no modo monoestavel. 0

5
capitulo 3 apresenta o circuito de acionamento (liga) enquanto o capftulo 4 discute o
circuito de recepcdo (medicao) implementado. No capftulo 5, estao apresentados os
principais resultados obtidos corn o sistema de biotelemetria desenvolvido e, finalmente,
no capftulo 6, sao apresentadas as conclust3es deste trabalho, bem como as perspectivas
para trabalhos futuros.

7
CAPITULO 2
CIRCUITO TRANSMISSOR MONOESTAVEL
2.1 IntroducAo
Neste capitulo descreve-se o circuito transmissor no modo de operacao continuo.
Na seqiiencia, apresentam-se as modificaceies necessarias para faze-lo operar no modo
monoestavel juntamente corn outras alteracOes que permitem ajustar a largura do pulso
gerado. Finalmente, discutem-se as vantagens e desvantagens de cada um dos modos de
operacao do ponto de vista de suas aplicactles em biotelemetria.
2.2 Circuito Transmissor Operando no Modo Continuo
0 circuito transmissor operando no modo continuo, ja se encontra descrito na
literatura [Abatti & Pichorim 1994; Pichorim & Abatti 1996], sua apresentacdo aqui tem o
objetivo de facilitar o entendimento das modificacOes implementadas para poder opera-lo
no modo monoestavel. A figura 3(A) mostra o circuito transmissor operando no modo
continuo originalmente desenvolvido e a figura 3(B) as principais formas de onda nos
circuitos de recepcdo e acionamento (liga/desliga), aqui representado na forma de diagrama
de blocos.
0 circuito ilustrado na figura 3(A) consiste de urn oscilador de bloqueio modificado
[Morris, 1976; Strauss, 1977], onde inseriu-se um capacitor C I em paralelo com a bobina
L I de maneira a gerar urn pulso de oscilacOes (na faixa de RF) subamortecidas, passivel de
ser detectado externamente a cada ciclo de operacao do oscilador de bloqueio. 0 period°
do oscilador de bloqueio ( -•:At2) depende diretamente de R e C2. Portanto, o circuito
desenvolvido pode trabalhar como urn modulador por posicao de pulsos quando um sensor
resistivo ou capacitivo é utilizado. Finalmente, o circuito da base do transistor T 1 é

8
alimentado indiretamente por mein de: L3, D1 e C3, permitindo o acionamento remoto
(liga/desliga) do transmissor.
R C3 D 1
1 3
1 itFA 1N914
I
)1+ 2
6811F
1 2
_L -1"
Vcc
ZC4 (1,5 V)
lpF nT7
L 1 C I
• 5,6nF
II 01
I B
(A)
BC 548
IC
T
1 Fonte de Corrente
Figura 3 - (A) Diagrama eletrico do circuito transmissor, (B) Diagrama em blocos do
receptor e controlador remoto (liga / desliga).
A analise basica do circuito [Abatti & Pichorim 1994; Pichorim & Abatti 1996],
permite escrever:
V, = L — dl, +r1'1 1
dt
(1)
V„ =
dl
Vc2 + M12 dt
(2)
d 2 V„, r, # 13.r,
dt 2 L, dt L 1 .C1 C, dt 11 .C,
dVBE Vc3 — VBE = / B /3m ri dlB
R.C 2 C2 dt
12
dt
dl
Vc3 (pico) = M13 11
dt — VD/ — 13 .r3
B
M 12 dV L1
+m C r d2V L1
dt 12. 1 L dt 2
(3)
(4)
(5)

9
onde, VL1 , VL2, VD1, Vc2 e Vo sao as tensOes sobre L 1, L2, D 1 , C2 e C3; r 1 e r3, as
resistencias internas dos indutores L1 e L3; M12 e M13, miltuas indutancias entre L 1 - L2 e L 1
- L3, respectivamente; 13 é o ganho de corrente e VBE a tensao base-emissor do transistor T 1 .
Assumindo-se inicialmente que em t=0, VBE atinge o valor da barreira de potencial
de Ti, VBE = VBEO 0,6 V para transistores de silicio), corn VLI = 0, entao I 1 = 0 e Vc2 =
VBEO (ver EquacOes (1) e (2), respectivamente). Substituindo-se VBEO = Vc2 na Equacao
(4), pode-se demonstrar (Pichorim, 1995) que IB varia de aproximadamente zero (t

10
n 0-Ati )
Tit —e 24
Li — At 1
1,
• • —.sen
11 CI i• C
(8)
Os pulsos de oscilacties subamortecidas (Equacao (8)) sao passiveis de serem
captados individualmente por urn receptor externo, caso a freqUencia das oscilaeOes (f = 1 /
(21c(L1 CO Y)), a amplitude maxima ((Li / CIP.Vcc / r1) e a duracao (proporcional a 2.L 1 /
r 1 ) forem adequadamente especificadas atraves da seleeao de Li, C1, r1 e Vcc. Assim, o
periodo entre os pulsos de oscilaeOes subamortecidas, i = At2 At 1 = At2 (pois At2>> At 1 ),
pode ser usado para transmitir a informacao desejada, desde que um transdutor resistivo ou
capacitivo seja empregado no lugar de R ou C2, respectivamente.
Observa-se que caso o transdutor nao possua uma curva de transferencia linear, a
saida pode ser linearizada em algumas situaeOes transmitindo-se a informacao em
frequencia (f = 1 / t). Por exemplo, se a informacao desejada for a temperatura (T),
empregando-se no lugar de R urn termistor (RT e -T) em serie com um resistor (R 1 )
(Cobbold, 1974), a freqUencia entre os pulsos transmitidos pode ser dada por:
f = T +b
At, k.(RT + R, ).C 2
(9)
onde, k d uma constante do circuito e a e b sao constantes empiricas a serem determinadas
quando da calibracao do sistema.
Entretanto, para que o circuito possa efetivamente operar desta forma, duas
condieOes basicas devem ser satisfeitas. Primeiro, At2 (Equacao (7)) deve ser sempre
positivo, isto d, Vc20 MI2 VL, / LI > VBEO, caso contrario, no instante que At2 torna-se
negativo, T 1 é levado a conducao, iniciando um novo ciclo. Esta condicao pode ser
satisfeita selecionando-se adequadamente Mu, visto que LI, C1, ri e Vcc sao especificados
inicialmente em funeao da amplitude, duracao e frequencia das oscilaeOes subamortecidas.
Segundo, At2 deve ser muito maior que a constante de tempo 2 L1 / r i (ver Equacao (8)) de
forma a evitar a superposicao dos pulsos a serem transmitidos. Assim, de acordo corn o
transdutor utilizado, o valor minimo do produto R C2 deve ser especificado de forma que
tambem esta condicao seja satisfeita.

11
Deve-se observar, ainda, que a primeira oscilacao de Vu (II maximo), corn um
valor adequado de M13, d utilizada a cada ciclo do oscilador de bloqueio para se manter o
circuito de base de Ti alimentado (Vo > V BEO). Portanto, se a eficiencia do acoplamento
L 1 - L3 for perturbada, por exemplo: saturando-se o nUcleo de ferrite corn urn campo
magnetic° constante, o circuito pode ser desligado. De maneira inversa, urn sinal
eletromagnetico externo pode ser usado para carregar C3 (Vc3 > VBEO) ligando o circuito.
Entretanto, o sistema de alimentacao indireto do circuito de base via L3 - D1 - C3,
adotado de forma a permitir o acionamento remoto do transmissor, reduz a exatidao da
informacao transmitida, pois introduz uma ondulacao (ripple3) em Vc3 corn a consequente
influencia em At 2 (ver Equacao (7)). Para aumentar a exatidao do sinal transmitido, C3 deve
ter urn valor tao alto quanto possivel.
Finalmente, d necessario ressaltar que o circuito proposto transmite urn sinal que
pode ser descrito como uma portadora (oscilacdo de RF) sobremodulada em amplitude por
uma subportadora (envoltoria do pulso subamortecido), que, por sua vez, tem sua posicao
relativa (At2) modulada pela informacao a ser transmitida.
Lembrando-se que a modulacao por posicao de pulso é urn caso particular de
modulacao em frequencia, o sinal da subportadora pode ser escrito usando-se a seguinte
expressao (Shanmugan, 1979):
GO
CO CO
M=1 n=-.0N=1
f k f — A mN
COS WCO + N0 ,v )t
\
CO mN
(10)
onde, ACM e cow sao a amplitude e frequencia angular da M-esima componente da
subportadora. AmN e comN sao a amplitude e a frequencia angular da N-esima componente
do sinal transmitido, respectivamente; kf - uma constante indicando o desvio em frequencia
em funcao da amplitude da componente da informacdo a ser transmitida; J„ - sao as
funcoes de Bessel de primeira classe cujos valores sao tabelados, neste caso, de acordo
com kf.AmN / cornN (Spiegel, 1973).
A Equacao (10) demonstra que o transmissor a capaz de enviar uma informacao
desde que sua N-esima componente significativa nao cause sobreposicao entre as raias
3 •
ripple — fator de ondulacao em onda continua.

12
espectrais da subportadora. A figura 4 mostra individualmente um dos pulsos
subamortecidos gerados por urn transmissor operando no modo continuo. Desenvolvido
durante os ensaios iniciais de laboratOrio, utilizando os mesmos valores dos autores
pesquisados [Abatti & Pichorim 1994; Pichorim & Abatti 1996].
plitude (A =1V)
.,
ft
•:': f ?, ., ; , - •
II■
LikAA.i.a.i..tir ( 1'1,i 1 , i I i k l: 1111 ilyk1.1%1,kky4s,1.41.1,4,1.4.).1/4.1.4.1.4,1,1
1‘ .,
> .
:: 7•
• : •
f■■
Periodo (A=11.(s)
H 11.ts f(—
Figura 4 — Pulso transmitido sem adiedo de resistor serie corn L 1 no circuito tanque.
A figura 5 mostra o aspecto de uma seqUencia de pulsos gerados pelo mesmo
circuito transmissor operando no modo continuo.
...
Amplitude (A=
...
-I,
1'
ltI.LOILIII11111 1■
1.ILItt"IdtkittItItit111IIIIwt
Periodo (A=5ms)
—>1 5ms
Figura 5 - Ciclo de operaeao do circuito transmissor modo continuo.

13
2.3 Circuito Transmissor no Modo de Operacao Monoestavel
A analise apresentada no item 2.2 permite verificar que, caso Vc3 > VBEO o circuito
possui condicaes de gerar, quando ativado externamente, pelo menos urn ciclo. Desta
forma, como ja foi destacada, a selecao adequada de M13 garante a condicdo Vc3 > VBEO
nos ciclos subsequentes do transmissor, permitindo que o circuito opere no modo continuo.
De maneira reversa, se M13 for reduzida a zero, por exemplo, o circuito apresentard ciclos
de oscilacao somente enquanto Vc3 > VBEO. A relacao entre M13, L1 e L3 é dada por:
Mo = K 13111, 14 (1 1)
onde, K13 representa o fator de acoplamento magnetico entre L 1 e L3.
Mantendo-se L1 constante, pois L 1 CI determinam a frequencia de oscilacao natural
do circuito, M13 pode ser alterada modificando-se as condicaes de acoplamento magnetico
(x13), variando-se a distancia entre as bobinas ou as caracteristicas magneticas do ntkleo
do transformador. Uma segunda maneira de modificar M13 é alterar o valor da indutancia
L3 (modificando o numero de espiras ou as caracteristicas do nilcleo do transformador).
Como as alteracOes das caracteristicas do nude() afetam tambem o valor de L 1 e,
portanto, a premissa inicial de mante-lo constante, o valor de M13 pode ser, na pratica,
alterado reduzindo-se o numero de espiras de L3 e/ou aumentando-se a distancia L 1 — L3.
Neste trabalho optou-se por alterar o numero de espiras de L3 (ajuste grosso) e a distancia
L1 — L3 (ajuste fino). Evidentemente, a reducao excessiva do numero de espiras certamente
dificultara o acionamento remoto do circuito, pois reduzird o valor da tensdo induzida.
A tabela 1 apresenta os diversos valores de L3 (representado pelo seu numero de
espiras) para os quais o circuito apresenta operacao continua, monoestavel ou se mantem
desligado para urn mesmo valor de sinal de excitacao externo. Observa-se que o valor do
sinal de excitacao externo ndo influencia no modo de operacao continuo para monoestavel
e vice-versa. Nos transmissores implementados foram utilizados diferentes valores para C 1 ,
obviamente esta acao justifica os diferentes valores para a freqiiencia de ressonancia
natural.

14
Tabela 1 - Modo de operacao do transmissor subamortecido de RF em funcdo da relacdo
de espiras (Li— L2 — L3), fio esmaltado de 4) = 0,404mm (26AWG).
Melee,
iv
1 Ferrite
Diametro
Miele°
L 1
(ng espiras)
L2
(nc-' espiras)
L3 0.2 espiras)
continuo monoestavel nao liga
Freqiiencia
Natural
4)=10mm 40 20 80 — 60 59 — 56 55 821,12 kHz
4=10nun 40 20 80 — 62 61 — 59 58 882,25 kHz
4)=10mm 40 20 80 — 56 55 — 53 52 831,74 kHz
4=10mm 80 40 160 — 79 78 — 74 73 877,19 kHz
4=40mm 20 40 80 -- 30 29 — 28 27 682,76 kHz
4)=10mm 10 20 40 — 26 25 — 24 23 721,31 kHz
4=5mm 10 20 40 — 29 28 27 1220,9 kHz
4)=5mm 20 40 80 — 38 37 — 36 35 523,76 kHz
4)=5mm 10 20 40 — 25 24 — 23 22 834,70 kHz
No entanto, o valor nominal do sinal de excitacdo altera a quantidade de pulsos
gerados, devido as caracteristicas prOprias do circuito transmissor e das bobinas
desenvolvidas. Assim, alteracOes no circuito de energizacao das bobinas de acionamento e
recepcdo de sinais, bem como modificacOes significativas na distancia entre elas, implicam
na alteracdo do nnmero de pulsos gerados pelo transmissor subamortecido de RF
monoestavel.
Deve-se ressaltar, ainda, que, a medida que C3 se descarrega, VC3 se modifica,
alterando o period() entre os pulsos gerados, isto é, a medida que Vc3 diminui, Ate aumenta
(ver equacao (7)). A figura 6 mostra o aspecto dos pulsos gerados pelo transmissor
biotelemetrico modo continuo (relacao de espiras 10:20:40 (L1:L2:L3)) modificado para a
operacao no modo monoestavel (relacao de espiras 10:20:28 (LI:L2:L3), gerando 14
pulsos), enquanto que na figura 7 esta apresentado o aspecto dos pulsos gerados por urn
outro transmissor monoestavel desenvolvido (relacao de espiras 10:20:26 (Li :1 ,2:L3),
gerando 13 pulsos). Para a obtencdo destes resultados, utilizaram-se as mesmas bobinas
(recepcao e acionamento) e os mesmos circuitos (filtragem e amplificacao) o unico
diferencial esta na construcdo das bobinas dos transmissores, no primeiro a relacdo
10:20:28 (Li :L2:L3) e no segundo 10:20:26 (Li :L2:L3), deve-se ressaltar que apenas L3 foi
alterada. Outrossim, observa-se que os pulsos deflagrados pelo transmissor biotelemetrico
monoestavel comecam a ser contados a partir do sinal de acionamento indicado na figura 6
(4ms) e na figura 7 (13ms).

15
Amplitude (A =0,5V)
•
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
un
er
-T-- t .
Periodo (A=5ms)
H 5ms
Figura 6 - Ciclo de operacdo do transmissor de RF modo monoestavel (14pulsos).
• •
.L%
11 11 1 111 1111
Periodo (A=5ms)
--->1 5ms
Figura 7 - Ciclo de operacao do transmissor de RF modo monoestivel (13 pulsos).

16
A taxa de variacdo de Vo por ciclo pode ser obtida atraves de:
Vc3(t)—Vc2(t)
R
= i(t)
(12)
em qualquer instante de tempo "t". Da mesma forma, as relaciies entre i(t) e VC3 e VC2
podem ser escritas como:
1
VC 3 (t) = fi(t) dt
C 3
(13)
e
1
Vc 2 (t) = — i(t) dt (14)
C2 f
respectivamente. Observa-se que o sinal negativo na equacao (13) indica que a corrente
esta saindo de C3, isto 6, durante este periodo, C3 esta se descarregando.
Derivando-se as equaceies (13) e (14) e combinando-as corn a equacao (12) tern-se:
dVc 3 (t) = 1 (Vc 3 (t) — Vc 2 (t))
dt RC,
(15)
e
dVc 2 (t) — 1
dt RC 2
(Vc 3 (t) — Vc 2 (t))
(16)
respectivamente. Finalmente, combinando-se as equaceies (15) e (16) e integrando-as,
obtem-se:

17
Vc 3 (t)=— Vc 2 (t)+k, (17)
3
onde, k1 é uma constante de integracao. Dentro de urn ciclo de duracao At2, a equacao (17)
pode ser reescrita como:
Vc 3 (At 2 )— Vc3 (0) = —( Vc 2 (At2 ) — vc2 (0))— c,
C3
(18)
onde, Vc3(At2) e Vc2(At2) Sao os valores das tens'Oes no final do ciclo enquanto que Vc3(0)
e Vc2(0) sao os valores no inicio do ciclo da oscilacao do transmissor. Assumindo-se que
Vc2(At2) = 0,6V, Vc2(0) = OV (C2=68flF e C3=lpF), tern-se:
Vc 3 (At 2 ) = Vc 3 (0) — 0.041 (19)
Da figura 6, tern-se que o oscilador gerou 14 pulsos antes de desligar-se por
completo. Assim, pode-se concluir que para Vc3(0) gerar 14 pulsos deve ser no minimo de
0,6 + 14x0,041= 1,174V.
Finalmente, usando-se 1,174V como valor inicial, para VC3 pode, utilizando a
equacao (7), calcular de maneira aproximada At2, pois se esta assumindo que Vc3 so muda
de forma discreta ao final de cada ciclo (de fato, Vo se altera de maneira continua ao
longo do decorrer do ciclo).
A figura 8 mostra a variacao em At 2 em funcao do niimero de ciclos gerados pelo
transmissor onde os valores teoricos foram obtidos usando-se a equacao (19), corn Vc3(0)
= 1,174V. Nota-se que nos pulsos iniciais (ate o 3' pulso), o erro introduzido pela variacao
em Vc3 é menor que 3,6%, este valor maxim° foi obtido entre os nove transmissores
biotelemetricos monoestaveis implementados e foram apresentados na tabela 1. Portanto, o
periodo entre pulsos pode ser utilizado para transmitir informaceies biolOgicas desde que
erros corn esta magnitude possam ser admitidos.

18
Evidentemente a precisao do sistema vai depender da sensibilidade dos transdutores
a serem utilizados, que deve ser suficientemente elevada para que produza variaeOes
significativas nos parametros eletricos do sinal transmitidos, mascarando desta forma o
erro intrinseco de 3,6% do sistema devido a variaedo em VC3.
Para medidas onde a precisao do sistema deve ser maior, pode-se usar a freqiiencia
das oscilaeoes de cada pulso subamortecido de RF (burst) como portadora da informaedo.
Finalmente, uma terceira maneira de transmitir informaeOes relevantes é atraves da
largura de cada pulso subamortecido de RF (burst) Ati. Para isto, basta observar a equaedo
(8) verificando-se que a largura do pulso é proporcional a r 1 . Assim, aumentando r 1 , a
amplitude dos pulsos diminui, mas o periodo total das oscilaceies subamortecidas de RF
aumenta, desde que r 1 nao seja muito grande, modificando as premissas e,
consequentemente, as conclusoes advindas da analise do circuito apresentado no item 2.1.
4,5 -
4-
3,5 -
3
E 2,5 -
N 2
1,5 -
1-
0,5-
o
0 5 10 15
Ntimero de Ciclos de Operagao Monoestavel
Figura 8 - Periodo entre pulsos (At2) em tuned° do numero de ciclos de operaedo.

19
A figura 9 mostra detalhadamente, urn pulso subamortecido de RF (burst),
transmitido quando urn resistor de 47Q esta em serie corn L1 no circuito tanque. 0 sinal foi
obtido de urn transmissor biotelemetrico modificado para operacao no modo monoestavel
(relacao de espiras 10:20:28 (L i :L2:L3)).
Periodo (A=lpts) H 4as
Figura 9 - Pulso transmitido corn a adicao de 470 em serie corn L i no circuito tanque.
2.4 Conclusoes
Neste capitulo foi apresentado o circuito transmissor inicialmente operando no
modo continuo e, na sua seqUencia, no modo monoestavel. A vantagem da operando do
circuito monoestavel é que neste modo nab ha necessidade de comando externo para
desligar o circuito. A desvantagem deste modo de operando é a dependencia do periodo
entre pulsos da tens -do de alimentacdo do circuito de base do transmissor. Assim, caso a
informacao esteja sendo transmitida atraves do periodo entre pulsos, o modo monoestavel
menos preciso que o correspondente modo continuo.

20
Deve-se ressaltar, entretanto, que a escolha adequada do transdutor, entre outros
cuidados, pode reduzir esta influencia permitindo o use pratico do transmissor operando no
modo monoestavel.
Observa-se ainda que a portadora da informacao pode ser a freqiiencia do sinal
subamortecido e/ou a largura deste pulso, que podem ser ajustados usando-se transdutores
indutivos ou capacitivos, no primeiro caso, e sensores resistivos no segundo.
De qualquer forma, em qualquer modo de operacdo o sinal de comando é
fundamental. No pr6ximo capitulo (3) discutir-se-a o projeto de acionamento remoto, que
sera apresentado em detalhes.

21
CAPITULO 3
CIRCUITO DE CONTROLE E ACIONAMENTO
3.1 Introducao
0 circuito de acionamento (circuito de "liga") sera discutido em detalhes neste
capitulo. Em particular, dar-se-d enfase a circuitos de acionamento que permitam ligar os
circuitos transmissores de maneira seletiva, buscando abrir a possibilidade de se acionar
independentemente transmissores colocados relativamente prOximos.
3.2 Consideracties Gerais Sobre o Circuito de Acionamento
0 objetivo do circuito de acionamento e fornecer urn sinal eletromagnetico (ver
figura 3), capaz de carregar o capacitor C3 atraves de L3 e D 1 . Sendo o circuito transmissor
basicamente um oscilador de bloqueio [Abatti & Pichorim 1994; Pichorim & Abatti 1996],
e por este motivo apresentando uma frequencia natural de oscilacao (f 0), espera-se que a
aplicacao de urn sinal eletromagnetico senoidal externo, corn uma freqiiencia "f o" seja o
mais adequado (melhor acoplamento) para o acionamento do transmissor.
Testes preliminares mostraram precisamente este comportamento, isto é, para sinais
de amplitudes similares aquele que possui frequencia mais prOxima de "f o" sera o mais
efetivo no acionamento do transmissor. Esta constatacAo vem de encontro aos aspectos de
seletividade no acionamento aventados anteriormente.
Desta forma, fica evidenciada a importancia de se entregar a bobina usada para se
transmitir o sinal de acionamento, uma onda perfeitamente senoidal evitando-se o maxim
possivel a formacao de harmonicas. Isto melhora a eficiencia do processo e minimiza
multiplos acionamentos que poderiam ocorrer devido a presenca dos referidos harrnonicos.
0 diagrama em blocos geral do circuito de acionamento esta ilustrado na figura 10.

22
Oscilador
Controlado
por Tensio
(VCO)
Filtros
Ativos
de Pre
Amplificagio
Correcio de
"Off Set"
110
Amplificagio
Bobina de
Acionamento
do
Transmissor
Figura 10 - Diagrama em blocos do sistema de acionamento do transmissor.
3.2.1 Oscilador
Os criterios iniciais de escolha do oscilador, como mencionado, estipulam que este
deveria ter forma de onda de saida senoidal livre de ruidos. De fato, os efeitos de ruidos
interferentes e seus efeitos, foram observados em experimentos subseqiientes, quando foi
constatada a ocorrencia de acionamentos indevidos do circuito transmissor monoestavel,
devido a aplicaedo de sinais de acionamento sem filtragem.
Em funedo da faixa de frequencia de operaedo escolhida devido ao limites de
estabilidade impostos pelo circuito transmissor (500kHz-15001cHz), foram implementadas
varias configuraeCies diferentes. Dentre elas, pode-se destacar os osciladores tipo ponte
(Wien Bridge') que apresentam bons resultados de funcionalidade ate freqiiencias prOximas
de 400k1-1z. Para freqiiencias mais elevadas seria necessario um amplificador operacional
mais sofisticado e de maior custo. 0 oscilador "Hartley" tambem apresenta desempenho
satisfatorio, porem é necessaria a implementaedo de duas bobinas de valores similares, a
serem utilizados no circuito tanque, dificultando assim a implementaedo pratica do mesmo.
Desta forma, optou-se pelo oscilador Colpitts, devido a facilidade de construed°,
faixa de frequencia de operaedo e a reprodutibilidade, pois pode ser construido utilizandose
um &tic° transistor de use geral (BC548B, por exemplo). 0 circuito possui apenas urn
indutor fixo no circuito tanque e pode operar em uma larga faixa de freqiiencia corn pouca
distoredo. 0 oscilador apresenta, no entanto, uma pequena desvantagem devido
interferencia dos capacitores de junedo do transistor no circuito tanque, o que causa uma
pequena alteraedo no valor da freqiiencia de ressonancia. A frequencia de ressonancia
4 Wien Bridge - arranjo especifico de componentes eletronicos que formam urn circuito oscilador senoidal.

23
deste tipo de oscilador [Burian, 1972] pode ser calculada utilizando-se a seguinte
expressdo:
fo=
27z- x
1
1 x (c1 x C2 )
L 1 CI + C2
(13)
A figura 11 apresenta o oscilador Colpitts desenvolvido neste trabalho. No projeto
de polarizacao DC, foi empregado uma tensao de alimentacao de +5V, corrente de coletor
de 3mA e urn fator de estabilidade termica S=5 (procurando-se garantir urn minimo desvio
da freqiiencia de operacao devido a variacties de temperatura).
R1
t+VCC
I
RC
J
CC
Li
•___Irrn____.____
B C5 48Bi
Cl - C2 -
R2
I
RE
CE
/7/
Figura 11 - Circuito eletronico do oscilador Colpitts desenvolvido.
Devido as tolerancias dos componentes eletrOnicos e aos aspectos construtivos, os
circuitos transmissores biotelemetricos implementados apresentam valores de frequencia
natural de ressonancia ligeiramente diferentes entre si. Desta forma, surgiu a necessidade
de que o oscilador fosse variavel para ajustar estes pequenos desvios de frequencia entre os

24
valores calculados e os medidos. Preferiu-se no presente trabalho efetuar este ajuste
usando-se niveis de tensao, isto é, o circuito foi modificado para urn oscilador controlado
por tensao VCO5. A figura 12 mostra o circuito completo do oscilador Colpitts corn ajuste
de freqUencia (VCO) desenvolvido.
OSCILADOR COLPP%TS
TP4
10k
SLNCIDAL
REGULADOR DE PRECISA0
100 R23 100 R26
TP7
5 1 k
N
V
1 IL.. 2 4C)
4
ammo 0
5,6pF C 16
CC
(S)
N
N
YI
2
Figura 12- Circuito completo do oscilador controlado por tensao (VCO) desenvolvido.
Observa-se que o sinal de tensao externo (ajustavel atraves de Tp 7) permite a
variacao da capacitancia de diodos varactores (seis diodos duplos em paralelo) e
conseqiientemente a frequencia de ressonancia do circuito tanque. 0 controlador integrado
de tensao constante LM723 foi escolhido devido a simplicidade do circuito, a alta precisAo
oferecida e ao baixo coeficiente de variacAo corn a temperatura de 0,06V/°C (National,
1989).
5 VCO — Oscilador Controlado por Tensab.

25
Devido as caracteristicas dos varactores empregados, obteve-se na pratica com o
VCO implementado, um ajuste fino na ressonancia do oscilador (Af =70kHz) suficiente
para se fazer a sintonia de circuitos transmissores subamortecidos de RF monoestaveis.
Para se cobrir a faixa de freqUencia estipulada (500kHz-1500kHz), os valores dos
capacitores e indutores do circuito tanque foram alterados de maneira adequada, como
mostra a tabela 2.
Tabela 2 - Quadro representativo do desempenho dos ajustes grosso e fino implementados.
Frequencia Central Pretendida C1 C2 L1 Faixa de FreqUencia Pratica
(Ajuste Grosso, C1—C2 —Li) (pF) (pF) (Intl) (Ajuste Fino, Tp7)
500kHz 680 820 680 (485kHz-555kHz) Af=70kHz
I 000kHz 220 220 270 (991kHz-1072kHz) Af-AlkHz
1500k1-1z 120 100 220 (1485kHz-1582kHz) Af=-97kHz
3.2.2 Filtros
Basicamente foram observados dois tipos de ruidos que influenciam a qualidade do
sinal de acionamento. 0 principal deles é o ruido de 60 Hz oriundo da rede eletrica. 0
outro ruido encontrado foi devido a distorcao harmonica corn freqftencia maior do que 4,5
MHz. Desta maneira, implementou-se urn filtro corta-faixa de 60Hz (notch6 , corn banda de
1,7 Hz e atenuacao de — 37 dB) e urn filtro passa baixa de 2,3 MHz que foram colocados
na saida do oscilador atraves de um circuito casador de impedancias (buffer). Os circuitos
foram implementados usando-se os circuitos integrados CLC414 e CLC411 devido
disponibilidade e a resposta em uma faixa de frequencia superior aos amplificadores
operacionais usuais, enquanto que o amplificador operacional TSH94 foi utilizado devido
ao fato de possuir urn controle digital de ativacao/corte de porta, disponibilizado para o
microcontrolador. Os filtros implementados estao mostrados na figura 16, no proximo
capftulo.
6Notch — tipo especifico de filtro corta-faixa que fiftra sinais de freqiiencia da rede eletrica.

•
•
•
26
3.2.3. Circuito Amplificador de Saida
0 circuito para ajuste de tensao DC de saida residual (off-set) e amplificador de
saida convencionais foram implementados, possibilitando o ajuste da tensao do sinal
entregue a bobina de acionamento em aproximadamente 8 Vpp. Estes circuitos tambem
foram implementados usando-se o Circuito Integrado TSH94. Como este CI possui
controle de acionamento digital pode-se interromper o sinal entregue a bobina de
acionamento quando necessario. Os diagramas esquematicos dos circuitos implementados
estao mostrados na figura 16. A figura 13 mostra o sinal senoidal de saida utilizado para
acionar o circuito transmissor operando no modo monoestavel, quando este esta calibrado
para uma saida de 1,2 Vpp.
Amplitude (4=0,2V)
1111 tt ttl itt t t t t t t It Ili
i
›.
ei . .
k kkkk kkkkk kkkkkkkkkk
... .4
"i
''.
.i
kkkkkkkkkkkkkk ikkik;tlitt;“11
Periodo (A=500T)s)
1500r1sl-
Figura 13- Forma de onda do sinal de acionamento do transmissor (7541(Hz / 1,24V).

27
3.2.4. Bobina de Acionamento do Transmissor
Varias bobinas de acionamento para o circuito transmissor foram implementadas
durante o desenvolvimento do presente trabalho. Empiricamente observou-se que uma
bobina corn 16 espiras, utilizando fib esmaltado de (I) = 0,813mm (20AWG) e corn
diametro de 35 cm, apresentou resultados satisfatorios, sendo utilizada no restante dos
experimentos.
3.2.5 Seletividade
Avaliou-se a seletividade do circuito de acionamento, fixando-se a freqiiencia do
sinal de comando (f0) e verificando-se a capacidade deste sinal (corn uma determinada
amplitude pre-fixada) em acionar (ligar) circuitos transmissores com frequencias de
ressonancia (f0) diferentes de fc. A figura 14 mostra as curvas de seletividade obtidas, para
os tits transmissores monoestaveis implementados, onde o parametro de acionamento
(ligar o transmissor) foi correlacionado corn o numero de pulsos gerados pelo circuito
transmissor. A regiao contida dentro da linha tracejada indica que os transmissores
monoestaveis produzem 14 pulsos antes do desligamento total; na regiao contida entre a
linha cheia e a tracejada indica que os transmissores monoestaveis produzem 9 a 13 pulsos,
observa-se que nas regiOes restantes o transmissor nao produz nenhum pulso mesmo
recebendo um sinal de excitacao externa.
Observa-se que, quando f0= f0, o maior numero de pulsos foi obtido (burst corn 14
pulsos). Como esperado, a medida que a tensao entregue ao circuito transmissor (VL3)
aumenta, a seletividade diminui, isto é, consegue-se liga-lo, gerando 14 pulsos quando a
diferenca entre fo e é comparativamente maior.

28
1,4
Circuito
Transmissor A
Circuito
Transmissor B
• •
Gn
0 •
. •
• 0., •
•zr
Circuito
Transmissor C
• • .0
leg
CA
0,6 •
CI) 0,4 -
Limite da Banda
de Acionamento
0,2 -
0 Transmissor Nio Liga
0
300 450 600 750 900 1050 1200 1350
Freqiiencia (kHz)
Figura 14- Curva de seletividade oferecida pelos transmissores Biotelemetricos
implementados dentro da faixa de interesse (500kHz-1500kHz).
3.3 ConclusAo
Desenvolveu-se urn circuito de acionamento para transmissores cujo sinal de
acionamento é essencialmente senoidal. Corn este circuito observa-se que para sinais de
excitacao com amplitudes iguais, o maior numero de pulsos do trem gerado no modo
monoestavel ocorre quando a frequencia do sinal de acionamento iguala-se a freqUencia
natural do transmissor (fo lc). A seletividade do sistema mostrou-se dependente da
amplitude do sinal de excitacao, porem, nao sendo maior que ±250 kHz, para tensOes de
2,3V, como pode-se observar na figura 21 no capitulo 5. lsto permite, em principio, o
acionamento de diferentes transmissores de forma seletiva localizados relativamente
prOximos entre si, desde que respeitadas as faixas de freqUencia onde multiplos
acionamentos simultaneos poderiam ocorrer.
No pr6ximo capitulo discutir-se-ao os circuitos de leitura e de processamento do
sinal gerado pelo transmissor de pulsos subamortecidos de RF monoestavel desenvolvido.

29
CAPITULO 4
RECEKAO E PROCESSAMENTO DE SINAL
4.1 IntroducAo
A partir do desenvolvimento de urn circuito transmissor que pode atuar de forma
monoestavel (descrita no capitulo 2) e que pode ser acionada externamente atraves do
circuito remoto (capitulo 3), tem-se o deflagrar de uma seqaencia de pulsos que contem as
informacOes dos parametros fisiolOgicos que se deseja avaliar. Neste capitulo, aborda-se os
circuitos necessarios para se extrair estas informacoes. Ressalta-se que, pelas
caracteristicas do sinal transmitido (capitulo 2), pode-se enviar informacOes atraves da
freqUencia natural do pulso subamortecido de RF, da largura total do mesmo e do period()
entre pulsos consecutivos.
4.2 Modelamento dos Blocos de Controle do Transmissor Subamortecido de RF
Devido as caracteristicas do circuito transmissor supra-citadas, procurou-se
desenvolver um circuito que fosse versatil o suficiente para se extrair as informacties
durante a geracao de um burst (periodo entre pulsos, freqaencia da portadora do sinal
transmitido e a largura total do mesmo). Outrossim, observa-se que, como discutido no
capitulo (2), o periodo entre os pulsos depende da tensao VD, a qual muda da deflagracao
do primeiro pulso ate o ultimo , terminando quando a tensao VC3 for menor que VBE
minimo (-0,6V). Dessa forma, foram utilizadas para medicao as medias dos tees primeiros
pulsos (de uma serie de 14), visando minimizar a taxa de erro inerente ao sinal transmitido,
quando o period() entre pulsos é usado como portador de informacao que se deseja
transmitir. Corn estes novos argumentos, foi estabelecido urn circuito, cujo diagrama geral
em blocos esta mostrado na figura 15.

30
INTERFACE DE PROCESSAMENTO DE SINAIS
Data
Acionador
do
Transmissor
Micro
Controlador
Industrial
89C52
Hors
Modulo
Cristal
Liquido
Receptor de
Sinai do
Transmissor
Interface de
Aquisicao e
Conversao
Interface
RS 232
Chaves
de
Controle
Transmissor
Subamortecido
de RF
Monoestavei
L
Micro
Computador
Familia PC
Teclado
Monitor
de Video
Figura 15- Diagrama em blocos do sistema de controle do transmissor monoestavel.
Observa-se que o bloco do acionamento ja foi descrito no capitulo 3. Para a leitura
da freqiiencia do pulso de RF fez-se necessaria a implementacao de urn circuito eletronico
analogico, que recebe, amplifica e filtra o sinal e urn outro que se encarrega de converte-lo
a forma digital. 0 bloco que envolve o microcontrolador envia o sinal de acionamento para
o transmissor, recebe o sinal proveniente do mesmo, faz os calculos e encaminha os
resultados para o modulo de cristal liquid° incorporado ao circuito e tambem para o
microcomputador familia PC, atraves de uma interface RS 232C, sendo que todo este
processo é desencadeado pelo acionamento de chaves conectadas diretamente a seu
barramento.
A seguir todos os blocos individuais sdo apresentados de maneira a permitir uma
melhor compreensab do circuito implementado.

31
4.2.1 Circuito de Acionamento do Transmissor de RF Monoestavel
0 circuito de acionamento do transmissor biotelemetrico de RF modo monoestavel
implementado esta mostrado na figura 16. 0 nficleo deste circuito é urn oscilador Colpitts
operando como VCO na faixa de 500kHz ate 1,5MHz (jd descrito no capitulo 3). 0 sinal de
saida do oscilador a entao amplificado aproximadamente 5 vezes e filtrado atraves de urn
filtro passa baixa de segunda ordem corn frequencia de corte de 2,3MHz reduzindo ao
minimo possiveis distorcOes harm6nicas.
Finalmente, antes de ser aplicado a bobina de acionamento, o sinal é amplificado
atraves de dois circuitos amplificadores inversores simples. Como o nivel do sinal de
excitacAo, para uma determinada distancia da bobina de acionamento ate o circuito
transmissor influencia no nomero de pulsos gerados, os amplificadores de saida possuem
ganhos ajustaveis (atraves de TP2 e TP3). Observa-se que o primeiro destes amplificadores
possui urn ajuste de tensao de offset' de maneira a minimizar possiveis distorc'Oes no sinal
a ser aplicado a bobina de acionamento, caso o limite maxim° de tensao de saida seja
atingido (Vpleo na bobina < Vfonte de ahmentacao )•
Observa-se ainda que em todos estes circuitos foram utilizados amplificadores
operacionais especiais (TSH94), os quais permitem, atraves de um comando digital
externo, o desligamento ou ativacao do amplificador selecionado, particularidade esta que
foi explorada utilizando-se comandos advindos do microcontrolador.
4.2.2 Circuito de Recepcao e Digitalizacao do Sinai Transmitido
0 circuito receptor de sinal do transmissor esta apresentado na figura 17.
Basicamente, d composto de quatro amplificadores inversores, um filtro corta faixa tipo
notch centrado em 60Hz, urn filtro passa baixa de 2,3 MHz e urn circuito amplificador
inversor corn ajuste de offset. 0 ganho total do circuito a ajustavel (atraves de T1 38, TP9,
TP 12, TP13 e TP14), permitindo a captacao de sinais corn amplitude de ate SmVpp. Foram
utilizados amplificadores operacionais especiais (TSH94) que apresentam desempenho
adequado na frequencia maxima de operacao do sistema (1,5MHz).
7 offset — residuo de nivel de tensao DC aplicado a um sinal na saida de urn amplificador operacional.

32
5
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00 1 SV ,
Figura 16 - circuito de acionamento do transmissor de RF monoestavel.

33
3 2
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AMP LIP ICADO R INVER 9:.)
AUPLIPCADOR INVERSOR
Figura 17 - Circuito receptor de sinal do transmissor de RF monoestavel.

34
4.2.3 Interface de AquisicAo e Conversao
A interface de aquisicao e convers'Ao a composta basicamente de um amplificador
inversor e urn circuito disparador Schmitt-trigger 8 (ver figura 18 lado esquerdo superior).
Observa-se que, tipicamente, o sinal a ser entregue a interface de conversao deve ser
ajustado (atraves de TP16) para estar contido entre 1 e 3 Vpp, para facilitar a digitalizacao
do mesmo. Assim, o amplificador inversor foi implementado utilizando-se o amplificador
operacional CLC411 que permite ganhos relativamente elevados (>5), na faixa de
frequencia de operacao do sistema (ate 1,5M1-1z).
Finalmente, foram utilizadas portas logicas dotadas de conversores tipo Schmitttrigger
(74HC 14), para converter o sinal proveniente do circuito de recepcdo, em ondas de
formato quadrado (TTL), passiveis de leitura pelo circuito microcontrolador.
4.2.4 Processamento Digital de Sinais
0 circuito de processamento digital de sinais esta mostrado na figura 18. Devido a
necessidade de automatizar todos os procedimentos de controle e recepcao de sinais
provenientes do transmissor subamortecido de RF monoestavel, alem de permitir a
comunicacao corn urn microcomputador (Familia PC), implementou-se urn cicuito baseado
no microcontrolador industrial 89C52. Este microcontrolador, em particular, foi escolhido
por possuir 4 portas de 8 bits (caracteristica que permite conectar varios dispositivos), ser
facilmente programavel (e reprogramavel), e facilmente encontrado no comercio.
0 ciclo normal de operacao consiste em ligar o circuito de acionamento do
transmissor por 5ms, em seguida habilitar o receptor e converter o sinal recebido do
transmissor para a forma digital, processar os sinais de maneira a obter os tres parametros
fisiologicos desejados e, finalmente, encaminhar, via interface RS232C os resultados a urn
microcomputador arquitetura PC.
8Schmitt-trigger- trata-se de um circuito que faz a conversdo de um sinal generic° em uma onda quadrada.

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Figura 18 - Interface de aquisicAo, conversAo e processamento de sinais.

36
Corn a intencao de permitir uma maior precisao nas medidas em relacao a data e
horario, implementou-se urn relOgio integrado (CI DS1307) que no momento da efetivacao
de cada medida, incorpora hora-minuto-segundo, alem do dia-mes-ano, permitindo uma
avaliacao temporal da evolucao de qualquer parametro biologico desejado.
Utilizou-se urn microcontrolador industrial na sua freqUencia maxima de operacao
(24MHz), mesmo assim nao foi possivel a medicao da freqiiencia do pulso de RF para
transmissores sintonizados em freqiiencias maiores que 730kHz. Para resolver este
problema, houve a necessidade de implementarem-se alguns contadores digitais sincronos
(74HC 164, 74HC 161) no circuito de maneira a permitir que o programa complete todas as
awes em tempo habil sem perda do sinal digitalizado proveniente do transmissor.
Desenvolveu-se o software de controle em linguagem C em quatro etapas: ativacao
do transmissor, recepcao do sinal, processamento do sinal e amostragem de valores. Nesta
etapa implementou-se uma interface RS232C, utilizando-se o CI MAX232C, para enviar
os resultados ao microcomputador de arquitetura PC. 0 software de controle desenvolvido
encontra-se nos anexos (1) e (2).
0 circuito desenvolvido tambem foi dotado de urn modulo de display de cristal
liquido, para que seja possivel uma exibicao dos resultados ou status de qualquer
parametro do sistema de controle. Optou-se por fazer o projeto desta maneira para
possibilitar que o circuito pudesse tornar-se "auto-suficiente", permitindo, por exemplo,
medidas biological em animais em seu habitat natural, sem a necessidade de um
microcomputador externo para controle dos eventos. Observa-se que para melhor
visualizacao implementou-se no modulo de display dois ajustes: urn para controlar a
intensidade do display (TP 1 8), e outro, para a iluminacao da tela do display (TP17).
4.3 Medieao de Tres Parametros Simultaneamente
A figura 19 mostra, em detalhes, os 3 parametros (X, Y, Z) passiveis de serem
medidos. 0 inverso do parametro "X" indica a freqUencia natural do pulso subamortecido
de RF; "Y" o periodo entre bursts consecutivos e "Z" determina a largura do burst.
Para a medicao da freqi,iencia natural do pulso subamortecido de RF monoestavel o
microcontrolador toma o sinal do burst digitalizado (armazenado nos contadores digitais) e

37
calcula a media do intervalo de tempo entre os tres primeiros pulsos de RF deflagrados. 0
inverso deste valor fornece a "freqiiencia natural do pulso de RF" (1/X). Para a medica'o da
largura do pulso subamortecido de RF monoestavel, toma-se a media da quantidade de
pulsos deflagrados entre os tres primeiros pulsos de RF do trem, obtendo-se a "largura do
pulso subamortecido de RF" (Z). Para a medicao do periodo entre pulsos subamortecidos
de RF calcula-se a media entre os tees primeiros pulsos deflagrados, obtendo-se o "period°
entre pulsos subamortecidos de RF".
z
X
Y
Figura 19 - Forma de onda proveniente do transmissor que a aplicada ao microcontrolador.
A figura 20 apresenta a relacao entre a forma analOgica do sinal enviado pelo
transmissor e a conversao do sinal a forma digital, note-se que o numero de pulsos dentro
do burst digital depende do nivel de corte do disparador Schmitt trigger indicado por uma
linha tracejada, este valor pode ser ajustado no circuito de conversao.
Z
Y
Figura 20 — Relacao do sinal analogico transmitido e o sinal convertido a forma digital.

38
4.4 Conclusao
Desenvolveu-se urn circuito de medicao e controle para o transmissor
subamortecido de RF monoestavel, cujo sinal transmitido d uma serie de pulsos
subamortecidos de RF (bursts). Apos a conversdo analogico/digital o sinal é processado
em um circuito baseado no microcontrolador industrial 89C52. Depois do processamento
as informacOes desejadas sac) apresentadas por modulo de display LCD e tambem enviadas
a urn computador familia PC. Observa-se que todos os blocos de medicOo e controle foram
desenvolvidos de forma independente e depois integrados para formar um circuito
eletronico anico.
No proximo capitulo, a partir do sistema completo, apresentar-se-ão os resultados
praticos.

39
CAPITULO 5
RESULTADOS
5.1 Introducao
Neste capitulo apresentam-se os resultados gerais do sistema desenvolvido:
desempenho do circuito transmissor monoestavel (capitulo 2), resposta do circuito de
acionamento remoto (capitulo 3) e o desempenho do circuito de medicao de sinais
(capitulo 4), incluindo testes in vivo.
5.2 Circuito Transmissor Monoestavel Biotelemetrico
Para o levantamento da forma de onda de resposta caracteristica do transmissor de
RF monoestavel biotelemetrico implantavel ou ingerivel, construiu-se urn transmissor corn
nacleo de ferrite com diametro 5mm, fib esmaltado de 4) = 0,404mm (26AWG) e relacao
de espiras 10:20:28 (L1:L2:L3). Observa-se que o sistema apresenta distanciamento
progressivo ate o deflagrar do Ultimo pulso do trem, demonstrado pelo comportamento de
At2 (ver equacao (7)). As figuras 6 e 7 no capitulo 2 mostram a forma de onda de resposta
tipica dos transmissores implementados (sendo que a primeira possui 14 pulsos
deflagrados e a segunda 13, a partir do pulso de acionamento).
5.3 Curva de Desempenho do Circuito Transmissor Monoestavel Biotelemetrico
0 desempenho do circuito transmissor monoestavel depende basicamente da
freqiiencia e do nivel de sinal senoidal aplicado pelo circuito de acionamento. Observa-se
que a medida que aumenta a tensao aplicada, aumenta tambem a faixa de passagem de

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um anOasuoo as apuo `owawguo!or ap sao!23.1 wals!xa anb as-muascio `awawpwA
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-anap `(0DA) ovsloald rim ap orsuoi. ap JopuinBal wn iod opulaquoo su!dioD Jopulloso urn
a temoo owatuala ofno `owatuuuo!ou op wimp op ()Irmo op oquadwasap wog o
oplatueuopv ap onnaiD op ouu a ossoi9 upu,a,nbaag ap aisnry op oquadwasaa g.g
1z1-1100g I-411000 ossaiow! op uxtuj up °mop t!ongisoouow
ap soppopowugns saloss!wsuau stew Jewowaldw! op sapupg!g!ssod Ju -wasaidai apod
anb oluj `o1uawunguotilu2Is !nultulp sowaturuo!ou op lanissud uxtej E uwawnu Joss!wsumu
op maim ulouanbaJj U anb up!pow anb as-umasclo tz wag eu opuwasaidaa a
oguadwasop ofno Joss!wsur.w~ auoutpd op pump!!r opulinsai ou upeasug tpundso uxtuj
weluasoldoi tu!ago suiuno su anb owunbuo `oogrid owoutupodwoo o utuluosaidai suiuno
sup supufoou.0 sound sy - 17 1 -wag eu opausow Also topunbopu owoureuo!ou ap °usual
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ap uwals!s o opoj .rwado noinooid as opuo toluatupodxa saisop opulinsal
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oluautuuo!ou op ousual n nozon as waqwui -sopuznio sowautuuo!ou sawanbasuoo so
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suopspalousuo su as-wuwasaide £ Ulaqul ulcl •(ZZ E1112U) NUOLUMOW01 opuuo!or .10S
ap apuppudeo a as-opuuoupan `anawrIp ap woof ap u0.133 U103 `01U3UJULIO[OU ap uwgog ep
oprisese pi awatuumssaBoid tunb o laArlsaouow Di op oppapowugns Joss!wsuan um
as-nowol tpuejsq3 u woo oluaumuotou ap ol!no.qo op oquadwasap o Juggive as -end
utauutsta up ()Oulu tua otuautuuotav op ounalo op oquadtuasaa 9.s
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ap mgr. up ousuaixa u upol .q.zgoo wed anb as-unlasgo -z uTagel ru sopmasaide
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muituou Jomn o amatuupenbapu iagioasa as-asap oltrupod `onuguoo ap Joss!tusuau tun
otupicud ulsodsai ap mu!s o opuutuol 'opmwsum oppapoure amourmpuouodxo osind
Of ionju op or5unuom rum upupnbasuo3 OW00 zau situ wag Ian) osind op glair' Eu
untmomufl!s op6uagtpout nun znpoRI ap unpupubl op,5rJallu u anb as-unlasqo
. Ez um2g nu opp.usotu uma saiompsuau
spnissod snas so sopol 11103 omicituoo °Imago O -sompsm soN591o!sg so.uatup,xed sail pm
uouujintu!s uttLIOJ op SUIAL13 ap zudro p sopemotualcitut amoumpptap satompsumu sioAjssod
snas so sopoi. WOO oolLuptualajolci ionumaouotu 3J ap Joss!tusumn ol!no.q3
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tt

•
45
5.7.2 Transmissao de Parametro FisiolOgico pela Freqiiencia do Pulso Transmitido
0 comportamento da freqUencia do pulso (burst) em funcao da adicao de um
capacitor variavel simulando um transdutor capacitivo no circuito tanque (C1 corn L1 fixo)
esta mostrado na figura 25.
1.500
1.400
1.300
--; c 1.200
2 1.100
E 1.000
900
,o BOO
t13
o. TOO
600
500
500 700 900 1100 1300 1500
Transdutor Resistivo tipo NTC (
Figura 24- Grafico do distanciamento entre pulsos em funcAo da resistencia do NTC.
1.1 30
1.125 •
▪ 1.120 •
le-
1.115 •
.° 1.110 '
1.105 •
1.100 •
1.095 '
1.090
0 10 20 30 40 50 60
Transdutor Capacitivo Adicionado ao Tang ue (pF)
Figura 25 - Grafico da freqUencia do pulso em funcao da capacitancia do circuito tanque.

46
Desta forma a sensibilidade do circuito quanto a modificacao da freqtiencia do
pulso em fimcao da capacitancia C1 que forma o circuito tanque e de aproximadamente
(valor medio) -700Hz/pF.
5.7.3 Transmissio de Parametro Fisiologieo pela Largura do Pulso Transmitido
0 comportamento da largura do pulso em funcao da adicao de urn resistor em serie
corn o circuito tanque simulando um transdutor resistivo esta mostrado na figura 26.
Observa-se que na medida que o nUmero de pulsos aumenta a amplitude cai, o que limita o
valor do transdutor resistivo a ser utilizado.
26 -
24
22
a 20 -
a
c 18
ci)
16 -
;3 14
12 -
0)
X 10-
a:
8 -
-a
0) 6
4
z 2
0
0 1 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100
O
R es istenci a E I etrica (0)
Figura 26- CorrelacAo entre o rulmero de pulsos do burst e o resistor do tanque.
O
A sensibilidade media do circuito avaliada como namero de pulsos do burst em
funcao da resistencia eletrica do transdutor resistivo e de aproximadamente 1 pulso para
cada 70, indicando que este canal de transmissdo a muito estreito.

47
5.8 Teste In Vitro
Para o levantamento da curva de calibracao de temperatura do sistema, utilizou-se
um copo de Becker contendo 1,8 litros de agua, o qual foi aquecido por meio de chama de
gas (bico de Bunsen). Como elemento de referencia utilizou-se urn term6metro
convencional de mercario devido as suas caracteristicas intrinsecas de precisao e exatida'o.
A figura 27 apresenta o arranjo fisico adotado para o teste in vitro.
A figura 28 mostra o grafico resultante do teste in vitro, as medicOes de temperatura
e freqfiencias foram feitas atraves de um ciclo de aquecimento e posterior resfriamento.
Iniciou-se o ciclo com a insercao do transmissor e do termometro em agua fria
Logo apOs a acomodacao termica, aqueceu-se o copo de Becker ate a temperatura de 55°C.
Neste ponto desligou-se a fonte de aquecimento e a partir do resfriamento natural,
procedeu-se as medicOes, concluindo no termino do ciclo de resfriamento ern um valor
proximo da temperatura ambiente.
Termiimetro
de Merairio
II
Copo de Becker 41
•
Transmissor de RF
Monoestivel
Bobina de
/Acionamento
Bobina de
Recepeao
NN
Bico de Bunsen
Figura 27 - Arranjo fisico de aparatos para o teste in vitro.

48
9.500
9
▪ 8.500
0
g 8.000 -
a
0 7.500
(7) 7.000
ea
• 6.500 -
.0
Tr 6.000 -
5.500
5.000
/ fim do aquecimento
ague a 18,6°C
acomodacio termica
0 50
infcio do cicln de resfriamento
( agua a 49,6 °C )
ciclo de aquecimento
curva de resfriamento natural
100 150 200
Tempo (minutos)
Figura 28- Teste "in vitro", medic -do de temperatura do circuito.
Corn os resultados obtidos no experimento desenvolveu-se a curva de calibraca -o do
circuito apresentada na figura 29, apresentando urn coeficiente de correlacao de 0,9992.
Observa-se que devido a falta de transdutores adequados para a modulacOo do sinal
fisiolOgico na largura do burst ou na freqiiencia do mesmo nao foram utilizados
experimentalmente no teste in vitro.
0
2
E
60
50 -
E -
A n
30-
i-
ce
t. 20 -
co
L
. 10 -
E
I— 0
10 15 20 25 30 35 40 45 50
Temperatura Transmissor ( °C)
Figura 29 - Grafico de correlacdo do termometro para o sistema de medicOo.

49
5.9 Testes In Vivo
Concluidos os testes in vitro, que demonstraram a viabilidade pratica do sistema
biotelemetrico desenvolvido, passou-se a realizar o teste in vivo corn o intuito de avaliar a
funcionalidade e o desempenho do sistema no ambiente real de utilizacao. Apesar do
sistema nao ter sido avaliado in vitro quanto a transmissao de informacao atraves da
largura do burst, o transmissor a ser implantado foi construido utilizando-se um NTC de
em serie corn L 1 (ver anexo 8). Observa-se que corn este procedimento procurou-se
obter uma maneira de comparar a transmissao do parametro temperatura modulando o
periodo entre bursts e a largura do mesmo, embora se saiba de antemao que um NTC de
552 nao sera capaz de alterar significativamente a largura do burst (ver figura 26).
O teste in vivo inclui a avaliacao da interacao dos agentes quimicos nos fluidos
corporais, o efeito gaiola de Faraday9 causado pela cobertura de tecido biolOgico,
contendo solucao ionica (condutora) e o efeito do material biocompativel (cera esteril para
osso, 2,5g, CIRUMEDICA) utilizado para encapsular o transmissor biotelemetrico
monoestavel. 0 teste in vivo foi realizado no Hospital Veterinario da Universidade Federal
do Parana no dia 5 de outubro de 2001 as 11:00 horas, em urn dos laboratOrios utilizados
para procedimentos cithrgicos em animais de pequeno e medio porte. Todas as fases dos
testes foram supervisionadas pelo Prof. Dr. Ivan De Conto corn o auxilio do Medico
Veterinario Dr.Luis Henrique Agulham Cit.
O animal disponibilizado para o teste foi urn cachorro tipo SRD (Sem Raca
Definida) pesando 12,5kg. Os procedimentos medicos e os experimentos corn o novo
sistema biotelemetrico monoestavel foram desenvolvidos por cerca de uma hora e meia.
Antes do procedimento de implantar, e depois ao se retirar, o transmissor do animal
utilizou-se o anestesico pupivacaina (dose recomendada 1,5m1 por kg - dose utilizada
12m1) para a anestesia. Durante a totalidade do teste o animal permaneceu tranqUilizado e
sedado utilizando-se: Acitromazina Maleato de Acitromazina (dose recomendada 0,05m1
por kg - dose utilizada 0,3m1) e os sedativos Cloridrato de Cetamina (dose recomendada
10m1 por kg - dose utilizada 2m1) e Cloridrato de Xilazina (dose recomendada 0,5m1 por
kg - dose utilizada 0,2m1).
9gaiola de Faraday - caixa condutora que nao permite a entrada ou saida de sinais eletromagneticos.

50
Foram feitas medidas de parametros eletricos do circuito transmissor de RF
monoestavel ("X" freqUencia do burst, "Y" period() entre bursts consecutivos e "Z" largura
do burst) e parametros biolOgicos do animal antes, durante e depois do teste in vivo. Os
resultados destas medicoes sao apresentados nas tabelas 4 e 5, respectivamente. Observa-se
que as medicaes de parametros biologicos pos-operatOrios (efetuadas apOs a retirada do
transmissor implantado) foram realizadas ainda sob efeito das drogas injetadas.
Tabela 4 — Parametros eletricos temporais do transmissor de RF monoestavel
Data Hora
(situacao)
04/10/2001 13:OOh
(vespera do teste)
05/10/2001 11:30h
(antes do teste)
05/10/2001 12:30h
(durante o teste)
05/10/2001 13:30h
(pos operatorio)
06/10/2001 15:30h
(o dia seguinte)
Temperatura
Ambiente (°C)
Freqiiencia do
Burst (kHz)
Periodo entre
Pulsos (ps)
Largura do
Burst (ps)
28 845 990 10,65
24 858 985 9,32
24 835 (media) 977 (media) 8,38 (media)
24 828 978 8,45
27 840 984 9,52
Tabela 5 — Dados biometricos temporais do animal submetido ao teste in vivo
Data Hora
(situacao )
04/10/2001 13:OOh
(vespera do exame)
05/10/2001 11:30h
(antes do exame)
05/10/2001 12:30h
(durante o exame)
05/10/2001 13:30h
(pos operatorio)
06/10/2001 15:30h
(dia seguinte)
TC (°C)
Temperatura
Corporal
FR (ppm)
Freciliencia
Respirateria
FC (bpm)
Frequencia
Cardiaca
Peso (kg)
39,2 36 104 12,4
39,5 28 110 12,5
37,3 20 77 12,5
38,7 36 112 12,5
39,5 32 100 12,6
Para efeito de comparacao, durante a realizacao do teste, tomou-se a medida da
temperatura retal corn um termometro convencional a cada 5 mediceies de parametros do
transmissor. Durante o teste a temperatura ambiente ficou em torno de 24°C.

51
No inicio do teste in vivo (cerca de 4 minutos) o sistema biotelemetrico implantado
sofreu varias modificacifies de seus parametros, devido a acomodacao term ica dos
transdutores e a uma pequena transferencia de liquido corporeo para dentro do transmissor.
Logo apos este period() de acomodacao as medidas feitas pelo programa de aquisicfto
digital de sinais comecaram a convergir para valores que podem ser considerados
coerentes, seguindo a variacao da temperatura biolOgica. A figura 30 apresenta o resultado
final sintetizado do teste in vivo corn todos os valores adquiridos durante o teste. Nesta
figura o valor da temperatura medido atraves do period() entre pulsos foi obtido a partir da
curva de calibracdo (figura 24), enquanto que a temperatura medida pela largura do pulso
foi obtida apOs a conversao da resistencia do NTC de 51 ern graus Celsius utilizando-se a
curva do fabricante (anexo 8). Observa-se que a curva da largura do burst indica
claramente o periodo de acomodacdo do circuito transmissor de RF monoestavel
implantado, estabilizando-se, como esperado, durante o decorrer do teste in vivo.
Com o termino do experimento, retirou-se o transmissor de RF monoestavel do
animal sob efeito de anestesico ja mencionado e o cao aos poucos se recuperou dos
procedimentos cirurgicos.
A figura 31 apresenta uma foto do arranjo fisico utilizado para se efetuar o teste in
vivo, enquanto que a figura 32 apresenta em detalhe o equipamento de controle de
transmissores biotelemetricos desenvolvido. Finalmente a figura 33 apresenta o detalhe do
transmissor biotelemetrico desenvolvido encapsulado em cera &sea.

52
SS
(94,
Tes te IN VIVO
04,
6)4
194
dd
d O
SO
110
eel
06,
A
Tempo (m in utos)
Oca
6)/
49/
c'y
O
' 0
00 VelN ,- WOOr.-00VMNI- 01. 00V:(nNOM0t,.00
C')
002A22 c%mmmm mmmm A1802081U2 AmAm2
(3) emmeduiei
Figura 30 - Teste in vivo do transmissor monoestavel corn a mediclo de dois parametros.

53
Figura 31- Arranjo fisico utilizado para efetuar-se o teste in vivo.
Figura 32 - Detalhe do novo controle de transmissores biotelemetricos desenvolvido.

54
Figura 33 - Detalhe do transmissor apos o encapsulamento corn cera &sea
5.10 Conclusoes
Os resultados demonstram que o circuito transmissor monoestavel proposto
apresenta resultados adequados, abrindo possibilidades para a transmissao e leitura de dois,
e, possivelmente, tres sinais fisiolOgicos simultaneamente (por exemplo, freqiiencia
cardiaca, temperatura e freqUencia respiratoria), necessitando-se apenas implementar urn
transdutor adequado. No prOximo e ultimo capitol°, apresentam-se conclusOes gerais do
trabalho, bem como propostas para futuras implementacoes nesta linha de pesquisa.

55
CAPITULO 6
CONCLUSAO GERAL
6.1 Conetusk, Geral do Trabalho
O objetivo principal dessa dissertacao foi avaliar a funcionalidade,
reprodutibilidade e o desempenho de um transmissor de pulsos subamortecidos de RF
modificado, baseado em urn oscilador de bloqueio de comportamento escravo, para
operacao no modo monoestavel. 0 comportamento monoestavel do transmissor foi
demonstrado, explicando os resultados praticos obtidos (capitulo 2) e urn circuito de
acionamento e controle remoto (liga) tambem foi implementado (Capitulo 3). Ressalta-se
que o sinal gerado pelo transmissor pode ser modulado para transmitir ate tress informacOes
simultaneamente, a partir de uma Unica excitacao. Para mostrar a aplicabilidade do circuito
desenvolvido, foram implementados circuitos de medicao e processamento de sinais,
desenvolvidos a base de circuitos analOgicos com amplificadores operacionais, gerenciados
por um microcontrolador 89C59 (Capitulo 4). Os resultados obtidos (Capitulo 5) mostram
que os propOsitos originais deste trabalho foram atingidos.
O novo sistema biotelemetrico construido, quando comparado a versao anterior,
oferece as seguintes vantagens: a) corn a escolha adequada de transdutores, pode-se
transmitir ate tress parametros simultaneamente por burst gerado; b) o circuito de
acionamento opera de maneira mais eficiente, pois transmite apenas um pacote de energia
ao inves de utilizar os spikes gerados pelo chaveamento de uma fonte de corrente sobre
uma bobina; c) o acionamento, utilizando um sinal sintonizado, permite "ligar", de forma
seletiva, transmissores localizados relativamente proximos, ampliando o niunero de
parametros que se pode transmitir; d) operando no modo monoestavel, o consumo da
bateria interim se restringe apenas ao periodo em que o burst é gerado.
O sistema implementado apresenta como desvantagens: a) limite da modulacao da
largura do pulso, pois se provoca a atenuacao gradativa do sinal, ate que o transmissor se
tome desbloqueado; b) a implementacao de um circuito transmissor monoestavel é

56
comparativamente mais complexa, pois os ajustes das bobinas L i - L2 - L3 sdo mais
criticos; c) operando no modo monoestavel, o period() entre bursts (At2) se modifica
gradualmente, aumentando o erro intrinseco neste processo de transmissao
Os testes in vitro e in vivo demonstraram que o sistema biotelemetrico desenvolvido
apresentou resultados que podem ser considerados bastante satisfatorios.
Finalmente, o desenvolvimento desse trabalho mostrou que circuitos simples
podem ser desenvolvidos e utilizados em projetos praticos, resultando em dispositivos de
baixo custo que podem atender a muitas necessidades medico-fisiologicas, beneficiando a
ciencia, a medicina e a populacao como um todo.
6.2 Propostas para Novos Trabalhos
A melhoria dos algoritmos aplicados ao controle de acionamento, medicao e
processamento dos sinais advindos do transmissor diminuiriam o tempo de leitura e
processamento dos sinais. Corn isto, seria possivel o controle quase simultaneo de mais de
urn transmissor.
0 estudo e o desenvolvimento de transdutores adequados a medicao de parametros
medico-fisiolOgicos e adaptaveis ao transmissor desenvolvido ampliaria as possibilidades
de aplicacao pratica do dispositivo.

57
ANEXO 1 — Software de Controle e Aquisicao de Sinal para o Microcomputador
/* Datei: DATACON2.0 */
/* Ver.: 1.5 */
/* Datum: 29.01.2001 */
#include
#include
#include
#define PORT1 0x3F8
/* Defines Serial Ports Base Address *7
/* COM1 0x3F8 *7
/* COM2 Ox2F8 *7
/* COM3 0x3E8 *7
/* COM4 0x2E8 *7
void main(void)
{
int c, a, aux=0, dadook=0,w;
char x;
float j=0;
int i=0;
FILE *arq;
char tc[2];
char memory[24];
outportb(PORT1 + 1 , 0); /* Turn off interrupts - Portl */
/* PORT - Communication Settings */
outportb(PORT1 + 3 , 0x80); /* SET DLAB ON */
outportb(PORT1 + 0 , 0x30); /* Set Baud rate - Divisor Latch Low Byte */
/* Default 0x03 = 38,400 BPS */
/* Ox01 = 115,200 BPS */
/* 0x02 = 56,700 BPS */
/* 0x06 = 19,200 BPS */
/* OxOC = 9,600 BPS */
/* 0x18 = 4,800 BPS */
/* 0x30 = 2,400 BPS */
outportb(PORT1 + 1 , Ox00); /* Set Baud rate - Divisor Latch High Byte */
outportb(PORT1 + 3 , 0x03); /* 8 Bits, No Parity, 1 Stop Bit */
outportb(PORT1 + 2 , OxC7); /* FIFO Control Register */
outportb(PORT1 + 4 , OxOB); /* Turn on DTR, RTS, and OUT2 */
/* Start page *7
strcpy(memory, "000000000000000000000000");
i=0;
clrscrO;
printf("\n Programa Para Leitura de Informacecs do Transmissor Monoestavel");
printf("\nPressione Uma Tecla para Ler os dados....ou ESC para Sair");
printf("\n\n
n);
printf("\nLeitura -- Freq.1 -- D.Pulsosl -- Freq.2 -- D.Pulsos2 --Freq.3 -- D.Pulsos3 ");
printf("\n
\n");
arq=fopen("albano.cap","wt");
c=inportb(PORT1);
do
{

58
do
{
c=inportb(PORT1 + 5); /*check to see if char has */
if (c&1) /* been from the PC */
{
tc[0]=inportb(PORT1);
memory[i]=tc[0];
i=i+1;
dadoolc=1;
/*save value in memory[]*/
if (kbhit())
tc[0]=getch(); /* If key pressed, get Char */
outportb(PORT1,tc[0]);
if (tc[0]-27) x=27;
if (tc[0]-13) w=13;
}
}
while (tc[0]!=27 && i!=24 ); /* Quit when ESC (ASC 27) is pressed */
/* or when PC read 24 information */
a=j;
if(dadook=1)
{
printf("\n %.4d ",a);
putc('\n',arq);
i=0;
while(i!=24 && dadook==1)
{
if (memory[i]==0x0a)
/* suppress leading zero-value
{
}
else
printg" ");
putc('.', arq);
{
II i=8 p i- -16)
i++;
do
{
printf(" ° ");
putt("", arq);
putc(memory[i]+30, arq);
printr%X",memory[i]); /* print value to screen
{
&& memory[0]-0x0A)
{
printf(" ° ");
putc("", arq);
if(i--9 && memory[8]-0x0A)
{
printf(" ° ");

59
putc(", arq);
11(i=17 && memory[16]-0x0A)
{
printf(" ° ");
putt(", arq);
putc(memory[i]+0x30,arq);
printf("%X",memory[i]);
i=i+1;
while(i!=4 && i!=12 && i!=20);
if (memory[i]=0x00)
/* suppress leading zero-value
{
putc('•',arq);
printf(" ");
1
else
{
{ gotoxy(24, wherey());putc(", arq);}
if(i==12) { gotoxy(44, wherey());putc(", arq);}
iffi==20) { gotoxy(64, wherey());putc(", arq);}
printf("%X",memory[i]); /* Print value to screen
putc(memory[i]+0x30,arq);
1
i++;
do
{
if(i=5) { gotoxy(25, wherey()); putt(", arq);)
if(i-=13){ gotoxy(45, wherey()); putt(", arq);}
if(i==21){ gotoxy(65, wherey()); putc(",arq);}
printf("%X",memory[i]);
putc(memory[i]+0x30,arq);
i=i+1;
}
while(i!=8 && i!=16 && i!=24);
aux++;
if(aux=3)
{
dadook=0;
aux=0;
i=0;
}
if(w==13)
{
delay(3000);
outportb(PORT1,0);
while(x!=27);
fclose(arq);
1

60
ANEXO 2 — Software de Aquisicao de Sinai Via Microcontrolador
; Version: 4.8
; Data: 29.01.2001
; File: DAC00053.asm
; variable
off .equ Olh
wait .equ 02h
inter° .equ 03h
hold .equ 04h
; Interrupt definition
ORG 0000h
LJMP START
ORG 0003h
LJMP INTO
ORG 000Bh
LJMP TIMERO
ORG 001Bh
LJMP TIMER!
ORG 0023h
LJMP SERIAL
;definition start
;definition ds INTO
;definition TIMERO
;definition TIMER1
;definition serial communication start
INTO:
SETB inter0
RETI
TIMERO:
SETB wait
RETI
IMER1:
SETB hold
RETI
SERIAL:
RETI
; Mainprogram
START:
initial and prepare the system
SETB P3.5 ;capsule switch off
SETB EA ;interrupt enabel
SETB IE.4 ;prepare serial interface
MOV TMOD,#20h
MOV SCON,#50h
MOV TH1,#E6h ;baude rate 2400
LCALL Inicializa ;display initial
CLR off ;waitpoints reset
CLR wait
CLR inter()
wait of a signal from PC
SETB TR1 ;transfer PC to MC
LOOP: JNB P2.2,EXLOOP ;switch on with circuit or
MOV B,SBUF ;switch on with keyboard
JNB RI,LOOP

61
switch on capsule for 3ms
EXLOOP:
SETB ETO ;prefere timer
MOV TMOD,#10h
MOV RO,#20h
MOV THO,#44h ;load timerregister
MOV TLO,#7fh ;with value for 3ms
SETB TRO
CLR P3.5 ;switch on capsule
WAIT1: JNB wait, WAIT1 ;waitpoint 3ms
CLR wait
SETB P3.5
;switch off capsule
start the measure
CLR TRO
CLR hold
SETB ET1 ;overflow interrupt
MOV TMOD,#11h
MOV TH1,#f9h
MOV TL1,#bfh
MOV THO,#00h
;prefere timer for 100us
;prefere counter
;for the 2nd information
;extern interrupt enabel
;reset the extern counter
MOV TLO,#00h
SETB EXO
CLR P3.3
SETB P3.3
CLR inter()
WAIT2: JNB inter(), WAIT2 ;waitpoint for signal the capsule
LOOP1: SETB TRO ;start the counter
SETB TR1 ;start the timer
STOP: JNB hold,STOP ;waitpoint until timer run down
CLR hold
MOV @RO,P1 ;read extern counter
INC RO ;1st information
CLR P3.3 ;reset the extern counter
SETB P3.3
CLR inter()
WAIT3: JNB inter0, WAIT3 ;waitpoint for signal the capsule
CLR TRO ;stop the counter
MOV @RO,THO ;read the counter
INC RO ;2nd information
MOV @RO,TLO
INC RO
MOV THO,#00h
;prefere counter now with
MOV TLO,#54h ;offsetvaluer 84
MOV TH1,#f9h ;prefere timer for 100us
MOV TL1,#bfh
CJNE RO,#29h,LOOP1 ;routine for 3 time measure
measure-value evaluate
MOV RO,#20h
, 2nd information through 2 divide - H-I-
LOOP2:
INC RO
CLR C
MOV A,@RO
RRC A
MOV @RO,A
INC RO
MOV A,@RO
;divide with rightshift

62
RRC A
MOV @RO,A
INC RO
CJNE R0,#29h,LOOP2
MOV R1,#30h
MOV R0,#20h
, +-H- 1st information change with table +++
LOOP3: AJMP L064
, +++ 2nd information change in decimal value +++
SAIR: INC RO ;prefere the register
MOV A,@R0
INC RO
MOV R2,A
MOV B,#10h
MOV A,@R0
INC RO
DIV AB
MOV R3,A
MOV R4,B
; find out the one-place
MOV A,R2
MOV B,#06h
MUL AB ;Ex. 0 5 D 3 hex
MOV R5,A ; R2 R3 R4
MOV A,R3 ; R5=intermediate result
MOV B,#06h ; R6=intermediate result for 10E1 place
MUL AB ; R7=intermediate result for die 10E2 place
ADD A,R5
ADD A,R4
MOV B,#64h ;value through 100 divide
DIV AB
MOV R6,A
MOV A,B
MOV B,#0Ah ;value through 10 divide
DIV AB
MOV R7,A
MOV @R1,B ;save the one-place
INC 121
; find out the ten-place
MOV A,R2
MOV B,#05h
MUL AB
ADD A,R3
ADD A,R7
MOV B,#0Ah ;value through 10 divide
DIV AB
ADD A,R6
MOV R64
MOV @R1,B ;save the ten-place
INC R1
;find out the hundred-place and thousand-place
MOV A,R2
MOV B,#02h
MUL AB
ADD A,R6
MOV B,#0Ah ;value through 10 divide
DIV AB

63
MOV R5,B ;save the hundred-place
MOV R4,A ;save the thousand-place
DEC RI ;position rotate
MOV A,@R1
MOV R6,A
DEC R1
MOV A,@R1
MOV R7,A
MOV A,R4
MOV @R1,A
INC R1
MOV A,R5
MOV @R1,A
INC RI
MOV A,R6
MOV @RLA
INC RI
MOV A,R7
MOV @RLA
INC R1
CJNE R0,#29h,LOOP3
send the information to the PC
MOV Rl,#30h ;prepare serial interface
MOV R2,#48h
MOV TMOD,#20h
MOV SCON,#50h
MOV TH1,#E6h ;baude rate 2400
SETB TR1
ROUTINE:CLR TI ;send the information
MOV SBUF,@R1
WAIT4: JNB TI,WAIT4 ;Waitpoint until PC response
INC RI
CLR C
MOV A,R2
SUBB A,R1 ;check, if 24 value sended to PC
JNZ ROUTINE
----- send the information to the Display
MOV R1,#30h ;prefere Register
MOV R2,#30h
MOV R3,#03h
MOV R4,#31h
MAINRT: INC R2
INC R2
INC R2
INC R2
MOV A,#01h ;clear Display
LCALL Dsp_i
mov R7, #FFh
mov R6, #FFh
lean delay
, +++ output from the first line +++
MOV A,R4 ;'R4' numer the measure
LCALL Dsp_d
AJMP OUTFRE
INFRE:
INC R4
RT_DSP: MOV A,@R1 ;suppress leading zero-value

64
CJNE A,#OAh,OUT
ADD A,#16h ;change 'a' in '20'
AJMP OUT!
OUT: ADD A,#30h ;information for read in the display
OUT1: LCALL Dsp_d ;use a offset 30h
INC R1
CLR C ;four information send?
MOV A,R2
SUBB A,R1
JNZ RT_DSP
INC R2
INC R2
INC R2
INC R2
;output from the unit
MOV A,#6bh ;'k'
LCALL Dsp_d
MOV A,#48h ;'H'
LCALL Dsp_d
MOV A,#7Ah ;'z'
LCALL Dsp_d
MOV A,#C0h ;new line
LCALL Dsp_i
, +++ output from the second line -H-F
AJMP OUTIEM
1NTEM:
MOV A,@R! ;suppress leading zero-value
CJNE A,#00h,OUT5
MOV A,#20h ;change 'a' in '20'
LCALL Dsp_d
INC RI
RT_DSP2:MOV A,@R1 ;information for read in the display
OUTS: ADD A,#30h ;use a offset 30h
LCALL Dsp_d
INC RI
CLR C
MOV A,R2 ;four information send?
SUBB A,R1
JNZ RT_DSP2
;output from the unit
MOV A,#e4h ;'u'
LCALL Dsp_d
MOV A,#73h ;'s'
LCALL Dsp_d
ENDLOOP:JB P2.2,ENDLOOP ;Waitpoint switch on the key
DJNZ R3,MAINRT ;routine 3 time?
MOV A,#0 1 h
LCALL Dsp_i
JMP $ ;end of the program
OUTFRE:
MOV A,#2Eh , .
LCALL Dsp_d
MOV A,#29h ;')'
LCALL Dsp_d
;II
MOV A,#20h
LCALL Dsp_d
MOV A,#46h ;'F'

65
LCALL Dsp_d
MOV A,#52h ;'R'
LCALL Dsp_d
MOV A,#45h ;'E'
LCALL Dsp_d
MOV A,#51h ;'Q'
LCALL Dsp_d
, •
LCALL Dsp_d
I
MOV A,#20h ;"
LCALL Dsp_d
AJMP INFRE
OUTTEM:
MOV A,#20h ;"
LCALL Dsp_d
MOV A,#20h ;' '
LCALL Dsp_d
;1 /
MOV A,#20h
LCALL Dsp_d
MOV A,#20h ;"
LCALL Dsp_d
MOV A,#54h ;'T'
LCALL Dsp_d
MOV A,#45h ;'E'
LCALL Dsp_d
MOV A,#4dh ;'M'
LCALL Dsp_d
MOV A,#50h ;'P'
LCALL Dsp_d
MOV A,#4Fh ;'O'
LCALL Dsp_d
MOV A,#20h ,-' '
LCALL Dsp_d
AJMP INTEM
END
,
Table
; "as tabelas No foram incluidas nesta listagem"
• +-F-E- Rotine for the delaytime
delay:
push B
push A
mov B, R7
delay_I:
mov A, R6
delay_2:
djnz A, delay_2
djnz B, delay_l
pop A
pop B
ret
-Hh
.end
END

66
ANEXO 3 - Circuito Transmissor Subamortecido de RF Monoestavel
1N914
C3
/77 1 uF
C4
1 uF
/77
Vcc
— 1,5 V
/77
--I>
, C2
1 2
68 nF
7
0)
L2
L4
C1
5,6 nF
Leitura do sinal
capsula
L5
acionamento
capsula

67
ANEXO 4 - Circuito da Fonte de Alimentacao Simetrica Linear
C.) 0
C_.) 0
> >
■11■1•111•
E
MEM...
• Au00 L
I
II
• Ju00 L ZD 93 •
J 110Lt + 0 175— JnOL-17 + g I L0
"i•
Z)1Z L. ?:1 Z>1Z za
cu .2,
rin
,i5 P 2 P
> 2
li
•
5
II
•
JuOZZ 1.0 iu0ZZ II go
+01 +01
dr1 00Lfr AnO0Li7 23
CS)
(S) --
(SD
CD
.4. ,t-
Z X
z
-d- c.0
0 0
Y
{Jo
>
...A.A.A....1.1).,
CNI
X
CNI
0
La_
.4C
CC
I-

68
ANEXO 5 - (A) Placa de Circuito Impresso Geral de Todo o Sistema (B) Placa de
Circuito Impresso do Sistema - Vista da Serigrafia dos Componentes
0 0
O °
O
oc"O
O 0 0
JP1 110
O 0 0
o F5S1 a
CI
127V 220V FUS1
0=il 0 =
.121
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
--
o1 0
o
o ER 0
0 Ella
0 ,E.,1
O O
Ul U2
000 000
7)
0 0 0 0 0
00 0
O g _
0
O
0 110 o et o 0
(0000000000000000)
®® orlue
O opme
O 0
8
0 0
O
ESP
Is m
o
o in0 0
® 0 0 o
0001 °
7P7
0 EMI a (cc, so)
(moo)
o (sclipo
loco
0
0
o
o
44-4,4-0.03
Ga a PM 0
o
0 MI 0
0Mo
(came) o
(coma)
+a s o rRri o
o
(0:1 10)
(acao)
o
o DO a
oxino
fib
(ozo
0 [1!E 0
o
0 WI o 1,3, . 01M0 OrEg10
g 0 pm, 0 0 g 0 MI o 0 lIgg o
0 0 [MI 0 0 0 011M0 orralo
o MB o o 1:gg0
O ° El 13 o-v (cea apa
o flU71 0
o a an o a MI o
EEO
0 0 0 0 0 0 0 0
°MI°
o [1111 o
o EE
000
TP5
° a
o o
a o
cca•zo)
(:0440) (0000 (re47 _ V (■)60 Cr,
, ,,, ov u Ull o (o)
(acre())
LI13
U18
0 ® 0
TESE MESTRADO 206
U11 0 °° 0 g
oaMoorPrlo o[ggo WIRCOS ALEYNO
o
0
(coma)
0 0
VIF
0
(0.0) (cc420) (moo) a o (00190) P3-410
. 0 0 (ppm) O
■■■■
° 0 pm] 0
0-'1- 0 0 TM O o XI
(00240)
(moo)
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a
0 0 U6 0
(23o)
El& 0 0
(Or..4.0) 0 0 Efiti
0 o o
0
(B)
(moo)
0 ln 0
0
0
(=so)
(moo)
uo
0
0 ITM a
0,3
0

69
ANEXO 6 - (A) Placa de Circuito Impresso do Sistema - Vista da Face de Solda das
Conexoes (B) Placa de Circuito Impresso do Sistema - Vista de Topo das Conexoes
(A)
0
O 0
000
0
doo
o
;,_]
S 00 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 0)1(, 13 0
oew
O
0 - 0 00 0 0 0 0 07_0 cr., 00
0
0 0 Olmog 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 OT4“ o•-•
0 0
(B)

70
ANEXO 7 - (A) Placa de Circuito Impresso do Transmissor de RF Monoestavel (B)
Vista da Serigrafia dos Componentes (C) Vista da Face de Solda das Conexiies
(A)
(B)
(C)

71
ANEXO 8 - Tabela eon' Caracteristicas eletricas do NTC Keystone D59
Issue 3
Thermistors NTC/PTC
Keystone D59
3 25/85 4704
/3 37 8/104 4 3129
/3 25/125 2138
8 0/50 3033
Order code
RIL _ _ - _ - 59 - DI
R23IRT Temp Itashrtance table DSO matio501 (013 10
•C 5 10 15 20 25 50 75 100 126 150
2632 -50 .316 263.2 294.8 516 4 154 7316 1914 2532 321113 3648
2004 -45 150.2 2004 300.5 47810 031 ION 1503 2004 25735 3206
15.41 40 77.05 154.1 231.15 308.2 385 25 r70.5 115575 1541 '92625 2311.5
11.98 -30 59.6 1191 179.4 2392 299 508 807 1190 '456 1 7734
9.357 -30 46.785 9157 140.366187.14 233.925 467.85 701.775 93.57 1169.825 1403.56
7 383 25 36.915 73.83 110.745 147.66 184.575 369.15 553.725 738.3 922,875 1107.45
5 81 .20 29 35 58 7 8895 117 4 14175 2935 440 25 5e7 733.75 180 5
4 707 AS 23.51 4702 7053 0404 417.56 735.1 35215 470.2 567.75 705.3
31171 -10 18 96 37.92 58.88 75114 94.8 189 6 284.4 379.2 474 5688
3.075 .5 1539 30.76 46.17 61.56 7695 153.9 230.85 307.8 384.75 481.7
2 514 9 1257 25.14 37 71 50 28 62.85 126.7 188.55 251.4 314.25 377.1
2.067 5 10.335 2161 31,005 41 34 51.875 103.35 155,025 206.7 zsa 375 31005 -
1.709 53 8.645 77.09 25.635 3418 42.726 65. 45 728.175 770.9 213.626 256.35
1.422 75 7.11 14.22 21 33 2844 35.55 711 108.85 142,2 177.75 2131
1 199 20 5 945 11,85 17835 23 78 29 725 59 45 89 175 118.9 149.625 178.36
1 25 5 10 15 29 25 50 75 100 125 150
0.845 30 4.225 8.45 12.675 76.9 21.125 4225 83.375 845 105.625 176.75
0 7175 35 3.5675 7.175 10 7625 14.35 179375 35.875 518125 77.75 139.8575 107.625
0.612 40 3.06 6,12 918 '2.24 15.3 306 45.9 612 75,5 91.8
0.5243 46 2.6215 6243 7.9646 10.488 13.1075 28 218 39.3225 52.43 65.5375 18.616
0.451 50 2.256 4.61 6.785 902 11275 2245 33.625 46.1 56.375 67.65
0.3898 55 1.949 3,13911 5.841 7156 9.746 19.49 29.235 36 98 48.725 58.47
0 3382 60 1401 3 382 5 073 6 764 5456 16 91 25 365 3363 42275 50.73
52e46 85 1 473 2 946 4 419 5.892 / 386 14.73 22 095 2946 36825 44 19
0 2675 70 1 2875 7 575 18625 5.16 6.4375 12 875 19.3125 25 75 32 1875 38 075
0.2259 75 1.1206 2.259 13886 4.518 56175 11.255 16.9425 2249 28.2375 13.685
0.1969 90 09045 1.989 7.9836 3.978 4 9725 9.945 14.9175 19.09 24 8625 29 835
01756 RS 0.878 7.756 2.634 3.512 439 878 13.17 17 55 71.96 28.34
0.1556 90 0 778 1 556 2.111 3.112 159 7.78 11.67 15.56 19.46 23.34
0.1382 96 0 691 7382 2.073 2761 3,465 891 10.386 13.82 17.275 20.73
0.1232 100 0 618 1.232 1.548 2 444 3.03 8.16 9.24 12.32 15.4 16.48
0 1097 105 0 5185 1 097 1.8455 2.194 2. 7475 5.486 8 2275 70 97 ^3 7176 16 456
0 09794 110 0 4817 0.9794 1.4891 1.9568 2 4485 4 597 7 3415 9,794 12.2425 14 691
0.087/6 115 5 4388 0.9776 19164 1 7562 2194 4.388 8.652 8.776 10.97 13.164
0071180 120 019445 0.7889 1 18335 1.5778 1.97225 3 9445 5.91875 7.889 ft 88125 11.8135
0577,4 725 0.3557 07114 1 0671 1 1228 1 7785 3.557 5 9955 7.114 18925 10.671
0.06434 130 0.3217 06434 0.9651 1.2868 1.6065 3.217 4 8255 6434 8.0425 9.651
3/95895 736 0.29175 0.6635 0 87525 1 167 1 45875 2 9175 4 30125 5835 r 20375 8.7525
305306 140 0 2053 0.5906 0.7959 1.0812 I 3265 2.853 19795 5 306 6 6325 7 959
3.04837 145 0.24786 01837 0 72556 0.96674 120925 2 4185 152775 4 837 604625 7.7555
0. 04421 '50 0 271103 0 4421 C 66315 0 8642 1 10525 / 2105 131575 4 421 552625 66315
Part No. R25 % Dam mm 4141111PC T
A B C D V
881
RI (006.a8 1. 44-D1 150
37, 711, 7n 54 2. 7 IS
R11003-82-59.01 125 1.2 7 9.30 2.5
817004.65.6-S9-D1 100 1.02 3.05 2.5 9
811003-49.1.59-D1 75 0.76 2.79 2.5 9
8.1.200142.8.-59-DI 50 20 5.59 1.78 4.06 24 3.96 6.5 JO
RL2004-16.4-59-01 25 1.02 3.30 6.5 20
RL3008-13,1.59-D1 20 20 8.13 2.03 4.32 24 635 8.0 50
It1.3006-9.84-59-01 15 1.52 3 81 7.5 45
11.1.3004-6.56-59.131 10 1.02 1 sn 1 0 71
6L4504-3.28-59.01 5 20 12.19 I 01 ,1 100 no
I■ E ■
DIAWG)
Thermistors NTC/PTC
• Tel +44 1543 416667 • Fax +44 1543 416140 • www.hhv.co.uk • componen1640hv co.uk • 021198

73
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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75
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76
RESUMO
Este trabalho descreve as modificacOes implementadas em urn sistema transmissor
biotelemetrico que utiliza pulsos subamortecido de RF. Originalmente o sistema foi
projetado para operar no modo continuo, transmitindo apenas urn parametro fisiologico.
Estas modificaciies permitiram operar no modo monoestavel, corn a capacidade de
transmitir ate tees parametros fisiologicos simultaneos. Foram tambem implementados,
utilizando-se filtros ativos, um novo circuito remoto de acionamento de alta precisao,
baseado em urn regulador de tens ḏo corn ajuste fino de tensao, controlando urn oscilador
Colpitts (VCO), e um novo circuito de recepcao corn amplificadores operacionais de alto
desempenho. Todos os novos circuitos desenvolvidos sdo descritos e discutidos em
detalhes. Resultados experimentais, incluindo testes in vivo, demonstram o born
desempenho e a viabilidade do novo dispositivo biotelemetrico desenvolvido.
PALAVRAS-CHAVE
Biotelemetria, Oscilador Colpitts, VCO, Filtros Ativos, Transmissor Biotelemetrico.
AREA/SUB-AREA DE CONHECIMENTO
3.13.00.00 — 6 Engenharia Biomedica
2001
N° 226