UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI TRIESTE
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA ELETTRONICA
A.A. 2004 / 2005
Tesi di Laurea Triennale
SVILUPPO DI UN PROTOTIPO PER IL RILEVAMENTO DELLE
ACCELERAZIONI DEL CAPO DURANTE L’ACQUISIZIONE DEI
MOVIMENTI OCULARI SACCADICI
Relatore: Chiar.mo Prof.Accardo Agostino
Candidato: Manganelli Massimo
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INTRODUZIONE
Lo scopo di questo progetto di tesi è quello di
realizzare un sistema per il rilevamento di
eventuali artefatti introdotti dal movimento della
testa sulle misure di movimenti oculari durante
stimolazioni visive.
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I movimenti oculari sono rilevati dal
sistema I.R.I.S. che li registra basandosi
sulla riflessione di radiazioni infrarosse
sulla sclera dell’occhio.
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In prossimità dell’occhio vengono posizionati
dei piccoli emettitori all’infrarosso.
Mentre due componenti sensibili
all’infrarosso vengono colpiti dalla radiazione
riflessa dall’occhio.
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I
movimenti
saccadici
sono
movimenti rapidi volontari seguiti da
pause di fissazione.
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PROBLEMA
Erronea registazione oculare determinata
da movimenti del capo;
Possibile Soluzione
Monitoraggio dei movimenti della testa;
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SCHEMA A BLOCCHI
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Il
PROGETTO
dispositivo
principale
è
costituito
principalmente dall’accelerometro dell’ analog
device ADXL 202 JQC poggiato direttamente
sul capo del soggetto.
ADXL 202
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ADXL 202
accelerometro a 2 assi X – Y;
misura accelerazioni e vibrazioni con un
range di ±2 g.
Le uscite sono segnali digitali in duty
cycle (rapporto tra la durata della parte
alta, T1, del segnale e il periodo T2).
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CONFIGURAZIONE ADXL 202
Il periodo dei segnali digitali è possibile settarlo
inserendo in un apposito pin una resistenza che
ne regola la durata da 0,5ms a 10 ms.
A 0g T1 è pari al 50% del duty cycle.
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PROGETTO
 Delle porte AND
comandano
il
segnale di clock di
1MHz, che pilota i
due contatori binari
a 12 bit.
 Il contatore conterà
fino ad un massimo
di 2000 conteggi
(2ms/1μs).
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DIAGRAMMA TEMPORALE
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I multivibratori
 fanno acquisire ai convertitori il conteggio fornito dai contatori;
 resettano i contatori nel periodo T2 –T1, che può variare in
conseguenza del movimento;
 il tutto utilizzando opportune durate selezionate tramite coppie
R,C:
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I
DAC
convertitori digitale – analogici (DAC),
forniscono in uscita un segnale analogico in
tensione, proporzionale al valore del dato
digitale presente in ingresso.
Piedinatura IC
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Configurazione DAC
 I DAC sono stati configurati in
modo da ottenere in uscita una
tensione bipolare di ± 5V
seguendo le specifiche della
tabella sottostante.
 I due trimmer da 100Ω servono per
regolare la tensione bipolare al
valore sopra citato.
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GRAFICI
Mediante scheda di acquisizione sono state
prelevate alcune misure su entrambi gli assi .
La risposta mostrata è stata ottenuta muovendo
il sensore lungo la direzione x.
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ASSE Y
Analogamente alla risposta sull’asse X,
questa risposta è stata ottenuta muovendo
il sensore nella direzione ortogonale alla
precedente
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CIRCUITO
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Misure sull’Accelerometro
 Posto sulla fronte del soggetto, sono state
acquisite varie misure sia a fronte libera che
fissata mediante elmetto porta sensori.
Y
X
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I.
Testa libera con accelerazione sul piano orizzontale
per movimenti della testa sul piano orizzontale di ±
30° acquisiti ogni 5 sec.
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Accelerazione
Velocità
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Posizione
II.
Testa libera con accelerazione sul piano
orizzontale per movimenti della testa sul piano
orizzontale di ± 15° acquisiti ogni 5 sec.
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Accelerazione
Velocità
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Posizione
III.
testa libera con movimenti verso l’alto/basso
sul piano verticale di ± 30° acquisiti ogni 5 sec.
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Accelerazione
Velocità
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Posizione
IV.
Testa fissa con stimolo visivo sul piano orizzontale ; 1
canale I.R.I.S. utilizzato per movimenti orizzontali occhio
Dx e un altro per movimenti accel. della testa sul piano
orizzontale .
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Accelerazione
Velocità
Posizione
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CONCLUSIONI
 Il sistema è capace di rilevare abbastanza bene le
accelerazioni sia orizzontali che verticali del capo
per spostamenti di parecchi gradi (±15°, ±30°) ;
 quando la testa è costretta a movimenti di piccola
ampiezza , non sembra più sufficiente per offrire
una stima adeguata delle accelerazioni presenti
che diventano dell’ordine del rumore del sistema;
 Il sistema realizzato costituisce un primo passo
da perfezionare mediante i suggerimenti acquisiti.
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