Uma Unidade de Microcontrolador (MCU) de alta precisão de 12 bits gerencia 126 nós de detecção por meio de um sofisticado processo de multiplexação por divisão de tempo. Em vez de conectar cada nó individualmente, o MCU cria uma grade onde ele energiza ciclicamente 16 eletrodos horizontais enquanto simultaneamente lê dados de 8 canais analógicos verticais.
A lógica central deste sistema depende do isolamento rápido de interseções específicas da grade do sensor. Ao energizar apenas uma linha horizontal por vez, o MCU evita a diafonia elétrica entre nós adjacentes, garantindo que os mapas de calor de pressão plantar resultantes sejam precisos e confiáveis.
A Arquitetura da Grade de Detecção
A Estrutura Matricial
Para gerenciar uma alta densidade de 126 nós sem a necessidade de 126 entradas separadas, o sistema utiliza uma arquitetura matricial.
Este layout é composto por 16 eletrodos horizontais e 8 canais analógicos verticais.
Energização Cíclica (Fase de Acionamento)
O MCU não energiza todos os sensores de uma vez.
Em vez disso, ele realiza a energização cíclica, ativando os 16 eletrodos horizontais um por um em uma sequência rápida.
Leitura Simultânea (Fase de Detecção)
Enquanto uma única linha horizontal está energizada, o MCU realiza a leitura simultânea dos 8 canais verticais.
Isso captura os dados de pressão para essa linha específica antes que o sistema passe instantaneamente para a próxima linha horizontal.
Garantindo Precisão e Exatidão
Eliminando a Diafonia Elétrica
Um grande desafio em arranjos de sensores densos é o "ghosting" ou diafonia, onde sinais de um sensor se espalham para outro.
A estratégia de multiplexação por divisão de tempo resolve isso garantindo que nós horizontais adjacentes nunca estejam ativos simultaneamente. Isso garante a independência de detecção de cada nó.
Alta Precisão de 12 Bits
A especificação "12 bits" refere-se à resolução do Conversor Analógico-Digital (ADC) do MCU.
Isso permite que o sistema distinga entre 4.096 níveis de pressão distintos em cada nó, resultando em mapas de calor de pressão plantar altamente detalhados e suaves, em vez de dados binários "ligado/desligado".
Compreendendo os Compromissos
Taxa de Amostragem vs. Contagem de Nós
Embora a multiplexação por divisão de tempo economize complexidade de fiação, ela introduz um custo de tempo.
Como o MCU precisa varrer 16 ciclos para construir um "quadro" completo de dados, a taxa de atualização geral é menor do que se todos os sensores fossem lidos em paralelo.
Sobrecarga de Processamento
Essa abordagem exige que o MCU tenha uma lógica de temporização precisa para sincronizar as fases de acionamento e leitura.
Qualquer dessincronização na sequência de energização cíclica resulta em mapas de dados corrompidos, exigindo um controlador robusto e de alta precisão.
Fazendo a Escolha Certa para o Seu Objetivo
- Se o seu foco principal é a simplicidade de hardware: A arquitetura de multiplexação 16x8 reduz significativamente a contagem de pinos e a complexidade da fiação física em comparação com o mapeamento direto.
- Se o seu foco principal é a fidelidade dos dados: A resolução de 12 bits combinada com a prevenção de diafonia garante que os mapas de calor de pressão sejam precisos o suficiente para análise médica ou biomecânica.
Ao equilibrar a varredura sequencial com a conversão de alta resolução, essa arquitetura oferece detecção de nível profissional em um formato compacto.
Tabela Resumo:
| Recurso | Especificação/Método |
|---|---|
| Arquitetura de Detecção | Matriz 16x8 (16 Horizontais, 8 Verticais) |
| Método de Varredura | Multiplexação por Divisão de Tempo (Energização Cíclica) |
| Resolução | ADC de 12 bits (4.096 níveis de pressão distintos) |
| Integridade do Sinal | Prevenção de diafonia via isolamento de nó |
| Resultado Chave | Mapas de calor de pressão plantar de alta fidelidade |
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Referências
- Shubham Gupta, Arnab Chanda. Diabot: Development of a Diabetic Foot Pressure Tracking Device. DOI: 10.3390/j6010003
Este artigo também se baseia em informações técnicas de 3515 Base de Conhecimento .
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