Projektiranje nove generacije sustava za površinsku elektromiografiju visoke prostorne razlučivosti

master's thesis

• Title (english): Development of new generation system for high-density surface electromyography
• Author: Gašpar Dončević
• Mentor: Mario Cifrek (mentor)
• Committee member: Mario Cifrek (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Hrvoje Džapo (član povjerenstva)
• Committee member: Željka Lučev Vasić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2024-07-17, Croatia

Abstract

Cilj diplomskog rada je ponuditi cjelovito rješenje i realizaciju bežičnog sustava za površinsku elektromiografiju visoke prostorne razlučivosti. Proučeni su postojeći sustavi i razmotrena su moguća poboljšanja. Među postojećim sustavima uočena je visoka cijena izvedbe sustava i odlučeno je dizajnirati sustav s nižim cijenama komponenti uz očuvanje pune funkcionalnosti sustava. Za realizaciju sustava odabrani su ESP32-S3 mikrokontroler, AD pretvornik AD7761 i diferencijsko pojačalo AD4945 s diferencijskim izlazom. Za mjerno polje elektroda predloženo je ulančavanje AD pretvornika korištenjem SPI protokola. Realizirani su: ulazno pojačalo s pasivnim anti-aliasing filtrom i diferencijskim pojačalom s diferencijskim izlazom te programska podrška na razvojnom sustavu s ESP32-S3 za upravljanje AD pretvornicima i za bežičnu komunikaciju putem ESPNOW protokola, temeljenog na WI-FI protokolu. Projektirani podsustav za pojačanje i filtraciju signala i programski kôd za bežični prijenos, upravljanje i prikupljanje uzoraka s AD pretvornika su testirani, te je razvijena shema sustava za 16 kanala uz mogućnost proširenja na 24 i 32 kanala.

Abstract (english)

The goal of this master’s thesis is to offer a complete implementation of a wireless system for high-density surface electromyography. Research into pre-existing systems was performed and potential improvements were considered. A lack of low cost systems has been noted and a low-cost design without loss of functionality has been chosen as a key improvement for the system. The components chosen for the implementation of the system are the ESP32-S3 microcontroller, AD7761 AD Converter and the AD4945 fully differential amplifier. A modular system for electrode arrays was proposed, using daisy-chained AD Converters and the SPI protocol. An amplifier circuit with a passive anti-aliasing filter and ESP32-S3 development board firmware for analog front-end control and wireless communication using the Wi-Fi based ESPNOW protocol were developed. Both implemented subsystems for signal amplification and filtering and the firmware for wireless communication, system control and ADC Daisy-Chain sample gathering were tested. Finally, a schematic of a 16-channel system with a possibility of scaling up to 24 and 32 channels has been made.

• Keywords: ugradbeni računalni sustavi; dizajn tiskanih pločica; biomedicinsko inženjerstvo; HDsEMG
• Keywords (english): embedded systems; PCB design; biomedical engineering; HDsEMG
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:964909
• Study programme: Title: Electrical Engineering and Information Technology; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (magistar/magistra inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2024-10-12 20:27:06