Messung und Analyse myoelektrischer Signale - Communications ...

5. Entwicklung und Aufbau eines Mess- und Erfassungssystems
5.7. Zusammenfassung
Kapitel 5 beschreibt die Entwicklung und Realisierung eines Mess- und Erfassungssystems
für myoelektrische Signale.
Eine Sensoreinheit, bestehend aus einem metallischen Elektrodenpaar und einem Vorverstärker,
wird entwickelt. Die Verstärkerschaltung arbeitet als Instrumentationsverstärker
mit einem integrierten Operationsverstärkerbaustein.
Eine zweite Verstärker- und Filterstufe wird entwickelt. Sie ermöglicht eine einstellbare
Gesamtverstärkung des Systems und verhindert durch Tiefpassfilterung Aliaseffekte
bei der Digitalisierung des Signals. Die Schaltung arbeitet mit Standardoperationsverstärkerschaltungen
und nutzt als Filterbaustein einen integrierten Switched Capacitor-
Filterschaltkreis.
Das Mess- und Erfassungssystem wird umfassend messtechnisch untersucht. Bei inaktiver
zweiter Verstärkerstufe und folglich einer Gesamtverstärkung mit dem Faktor V=500
zeigen sich Unregelmäßigkeiten im Frequenzgang des Systems (siehe Abbildung 5.13(f)).
Eine weitergehende Untersuchung der Problematik ist notwendig, um diese Gesamtverstärkungsstufe
zu nutzen 12 . Der in Abbildung 5.12(a) erkennbare Offsetversatz wird
durch die hohe Verstärkung des systeminherenten Rauschens verursacht. Eine schwache
Unregelmäßigkeit in der Linearität bei einer Verstärkung mit dem Faktor V=5000 (siehe
Abbildung 5.12(c)) ist bei der Durchführung von Messungen zu berücksichtigen. Die
Unregelmäßigkeit ist aus Sicht des Verfassers vernachlässigbar.
Die Analog/Digital-Wandlung des Signals wird mit einem portablen, via USB angesprochenen
Analog/Digital-Konverter realisiert. Die Implementierung der Steuersoftware in
LabVIEW wird erläutert, sowie eine einfache Regelaufgabe implementiert. Sie zeigt in
Abschnitt 5.6 die Möglichkeit, anhand des gemessenen Signals einfache Steuerungsaufgaben
in Abhängigkeit der Muskelkontraktion zu realisieren.
12 Im Laufe der Diplomarbeit wurden nur Gesamtverstärkungen ab dem Faktor V=1000 genutzt. Aus
diesem Grund findet eine weitere Fehlersuche und Behebung des Problems im Rahmen dieser Arbeit
nicht statt.
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