prototipo de magnetoterapia aplicada en paciente con...
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“PROTOTIPO DE MAGNETOTERAPIA APLICADA EN PACIENTE
CON PROBLEMAS DE LUMBALGIA ASOCIADA A SIGNOS DE
RADICULOPATÍA CON DESGASTE DISCAL”
Proyecto de Grado para optar al título de Ingeniería en Control
Modalidad Monografía
Autores: David Santiago Hernández Alfonso Daniel Fernando Roa Ávila
Director: Ing. Aldemar Fonseca Velásquez
Grupo de investigación INTEGRA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS Facultad Tecnológica, Ingeniería en control
Bogotá, Colombia 2019
Hoja de Aceptación
PROTOTIPO DE MAGNETOTERAPIA APLICADA EN PACIENTE CON PROBLEMAS DE LUMBALGIA ASOCIADA A SIGNOS DE RADICULOPATÍA CON DESGASTE DISCAL
Observaciones.
_________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________ _________________________________________________________
_______________________________ Director del Proyecto Ing. Aldemar Fonseca Velásquez
Fecha de presentación: agosto de 2019
Resumen
El atraso tecnológico y económico del país en los equipos y procesos de
magnetoterapia, han dificultado el tratamiento para pacientes que requieren este
tipo de terapia, en especial aquellos que no cuentan con la disponibilidad logística
o económica. Este proyecto se realizó con el objetivo de crear un prototipo de
magnetoterapia capaz de generar campo magnético con intensidad y frecuencia
variables, esto con el fin de tratar el problema puntual de una paciente con signos
asociados a lumbalgia y además permitir el tratamiento de otro tipo de
enfermedades. Para la realización del proyecto se usó una PSoC 5LP encargada
de generar una señal senoidal a diferentes frecuencias según se requiera (entre
0Hz y 100Hz), además varia una resistencia digital la cual configura la ganancia del
circuito de potencia. Se diseñaron una serie de bobinas las cuales son el foco del
campo magnético generado, dichas bobinas fueron controladas por un amplificador
de simetría complementaria con amplificación variable, además de ello se
implementó un sensor de efecto hall para medir la intensidad de campo magnético
en todo momento. Con la creación de este prototipo se logra mejorar la calidad de
vida del paciente y además prevenir los efectos causados a raíz de esta patología,
gracias a que el paciente puede hacer uso de estas terapias en cualquier hora y
lugar al ser un dispositivo portátil.
Palabras clave: Magnetoterapia, campo magnético, frecuencia, terapia.
ABSTRACT The technological and economic backwardness of the country in magnetotherapy
equipment and processes have made treatment difficult for patients who require this
type of therapy, especially those who do not have logistic or economic availability.
This project was carried out with the objective of creating a prototype of
magnetotherapy capable of generating magnetic field with variable intensity and
frequency, this in order to treat the specific problem of a patient with signs associated
with low back pain and also allow the treatment of other types of diseases. For the
realization of the project a PSoC 5LP was used to generate a sinusoidal signal at
different frequencies as required (between 0Hz and 100Hz), in addition a digital
resistance varies which configures the gain of the power circuit. A series of coils
were designed which are the focus of the generated magnetic field, said coils were
controlled by a complementary symmetry amplifier with variable amplification, in
addition to this a hall effect sensor was implemented to measure the magnetic field
intensity at all times.. With the creation of this prototype it is possible to improve the
patient's quality of life and also prevent the effects caused by this pathology, thanks
to the fact that the patient can use these therapies at any time and place as it is a
portable device.
Key words: Magnetotherapy, magnetic field, frequency, therapy.
Agradecimientos
Los autores de este proyecto agradecen al grupo de investigación INTEGRA de la
Universidad Distrital Francisco José de Caldas por permitir la utilización de sus
espacios para la realización de las tareas de implementación y pruebas. A demás a
la paciente por la cual fue desarrollado este proyecto, permitiendo el uso y
aprobación del prototipo. El agradecimiento al ingeniero Aldemar Fonseca
Velásquez por su constante dedicación en las asesorías que dieron paso al
desarrollo del proyecto.
6
TABLA DE CONTENIDO
Agradecimientos ........................................................................................................................... 5
1. Introducción ......................................................................................................................10
1.1 Problema ................................................................................................................... 10
1.2 Justificación ............................................................................................................. 12
1.3 Objetivos...................................................................................................................... 13
1.3.1 General ....................................................................................................................... 13
1.3.2 Específicos .................................................................................................................. 13
2. Marco de referencia .............................................................................................................14
2.1 Estado del arte ............................................................................................................. 14
2.1.1 Efectos de la magnetoterapia en el cuerpo .................................................................. 14
2.1.2 Estudios e investigaciones con base en magnetoterapia .............................................. 18
2.2 Marco Teórico .............................................................................................................. 22
2.2.1 Lumbalgia .................................................................................................................... 22
2.2.2 Magnetoterapia ........................................................................................................... 23
2.2.3 Campo Magnético ....................................................................................................... 23
2.2.4. Efecto Hall .................................................................................................................. 25
3. Metodología .........................................................................................................................26
3.1 Etapa de potencia .................................................................................................... 26
3.1.1 Preamplificación .......................................................................................................... 27
3.1.2 Acondición de Señal..................................................................................................... 27
3.1.3 Amplificador de Simetría Complementaria. .................................................................. 28
3.1.4 Reguladores de Potencia. ............................................................................................ 30
3.2 Diseño embobinado ................................................................................................ 31
3.2.1 Bobina Bifilar ............................................................................................................... 31
3.2.2 Bobina de Helmholtz ................................................................................................... 33
3.3 Etapa de control ....................................................................................................... 33
3.3.1 Visualización ........................................................................................................... 34
3.3.2 Potenciómetro digital ............................................................................................ 37
3.3.3 Sensor de efecto Hall ................................................................................................... 40
7
3.3.4 Generador de señales .................................................................................................. 41
3.3.5 Control de campo magnético ....................................................................................... 43
3.4 Diseño estructura .................................................................................................... 44
3.4.1 Diseño de PCB´s .............................................................................................. 44
3.4.2 Diseño parte exterior ....................................................................................... 45
3.4.3 Accesorios y conexiones ............................................................................... 46
4. Resultados ............................................................................................................................48
4.1 Pruebas del circuito electrónico ........................................................................... 48
4.2 Pruebas de campo magnético ............................................................................... 50
4.3 Pruebas en el paciente ........................................................................................... 53
4.3.1. Pruebas en funcionamiento ................................................................................... 54
5. Conclusiones y recomendaciones .........................................................................................56
6. Bibliografía ...............................................................................................................................59
7. Anexos ......................................................................................................................................61
8
TABLA DE FIGURAS
Figura 1 Evolución final del tratamiento del dolor por artrosis cervical .................. 19
Figura 2 a) Onda concéntrica divergente b) Visualización del campo magnético . 20
Figura 3 (a)Multimag (b)Configuraciones de campo magnético. .......................... 21
Figura 4 Líneas de campo para un solenoide de espiras separadas .................... 24
Figura 5 Etapa de Potencia ................................................................................... 26
Figura 6 Amplificador configuración no inversor .................................................... 27
Figura 7 Distorsión por caída de voltaje ................................................................ 28
Figura 8 Conducción transistores en configuración simetría complementaria ...... 29
Figura 9 Variación en torno al punto de operación ................................................ 29
Figura 10 Señal de salida en corte por descarga de baterías ............................... 31
Figura 11 Bobina monofilar Vs Bifilar .................................................................... 31
Figura 12 Distribución de la densidad de corriente: a) configuración de una capa y
b) configuración de dos capas. ....................................................................... 32
Figura 13 Bobinas de Helmholtz ........................................................................... 33
Figura 14 Lista de comandos pantalla OLED ........................................................ 35
Figura 15 Imagen caracteres a binarizar ............................................................... 36
Figura 16 Distribución bytes en imagen a binarizar ............................................... 36
Figura 17 Potenciómetro Digital conexión ............................................................. 37
Figura 18 Distribución bits MCP41010 .................................................................. 38
Figura 19 Bites de comando MCP41010 ............................................................... 38
Figura 20 bits de datos MCP41010 ....................................................................... 39
Figura 21 Configuración SPI ................................................................................. 39
Figura 22 Sensor Efecto Hall conexion ................................................................. 40
Figura 23 Voltaje vs Campo magnetico (mT) ........................................................ 41
Figura 24 Configuración ADC PSoC .................................................................... 41
Figura 25 Configuración generador de señales..................................................... 42
Figura 26 Configuración PWM .............................................................................. 43
Figura 27 Lectura sensor de efecto Hall ................................................................ 44
Figura 28 Diseño PCB´s ........................................................................................ 45
Figura 29 Diseño parte exterior ............................................................................. 46
Figura 30 Faja Zona Lumbar ................................................................................. 46
Figura 31 Banda Región Carpal ............................................................................ 47
Figura 32 Conexión Conectores Din ..................................................................... 47
Figura 33 Parte interior Prototipo terminado ......................................................... 48
Figura 34 Lumbalgia10 Gs -20Gs ......................................................................... 49
9
Figura 35 Artrosis 10 Gs – 20Gs ........................................................................... 49
Figura 36 Fracturas 10Gs – 20Gs ......................................................................... 49
Figura 37 Sensor de Campo Magnetico (524 0382) LD Didactic GmbH ............... 50
Figura 38 Sensado de Campo magnético en faja ................................................. 51
Figura 39 Mapeo campo magnético ...................................................................... 51
Figura 40 Promedio de error campo magnético calculado vs practico .................. 52
Figura 41 Encuesta al paciente ............................................................................. 56
10
1. Introducción
Actualmente se pueden encontrar diferentes equipos de magnetoterapia a nivel
mundial, pero a pesar de esto, un tratamiento de este ámbito en Colombia es
bastante costoso, en parte gracias a que los principales productores de estos
equipos tienen patentes de comercialización exclusivas para su país. El objetivo
principal del desarrollo de este proyecto es crear un prototipo de magnetoterapia
portable que este en la capacidad de mantener el tiempo de duración de una terapia
común, una intensidad de campo magnético con frecuencia variable por medio de
una serie de bobinas ubicadas estratégicamente en la zona lumbar o zona carpal
(muñecas) del paciente, esto permitirá proveer una terapia en cualquier lugar y
momento a un bajo costo comparado a los equipos presentes actualmente en el
mercado.
A lo largo del documento se encontrará la descripción del problema, la justificación
que mostrara los aspectos que hacen importante la investigación y los objetivos de
esta. También se encontrará un marco de referencia en el cual aparecen
investigaciones similares o relacionadas a la planteada y un marco teórico que
contiene los fundamentos requeridos para la investigación. Posteriormente se
describirá la metodología que se llevó a cabo para el cumplimiento de los objetivos:
el uso de sensores, circuito de potencia, embobinados etc. Los resultados obtenidos
en este proyecto se obtuvieron gracias a diversas pruebas realizadas como
medición de campo magnético, autonomía energética y pruebas en el paciente que
permitieron verificar el funcionamiento y resultado del prototipo. En la parte final del
documento se encontrarán las conclusiones y recomendaciones a las cuales se
llegó después de varias pruebas realizadas seguido por la bibliografía en donde
estarán referenciados todos los artículos que fueron un soporte esencial en la
elaboración del prototipo.
1.1 Problema
La radiculopatía lumbar se define como el dolor que se irradia desde la espalda baja
hacia uno o más dermatomas lumbares. Esta lesión compromete uno o más nervios
y de sus raíces nerviosas que atraviesan la columna vertebral, causando el
surgimiento de síntomas como dolor, hormigueo, sensación de shock y debilidad de
11
los miembros como ocurre por ejemplo en el dolor por el comprometimiento del
nervio ciático.
Los nervios y las raíces nerviosas forman parte del sistema nervioso, y son
responsables de llevar la información entre el cerebro y las extremidades del
cuerpo como la sensibilidad, la fuerza y el movimiento. Los trastornos de las raíces
nerviosas (radiculopatías) son precipitados por la presión aguda o crónica sobre una
raíz nerviosa o adyacente a la columna vertebral, que puede surgir debido a causas
como inflamación, isquemia, traumatismo en la columna o infiltración por un tumor.
[1]
En el caso particular se desarrolla en una mujer de 16 años de edad acudiendo al
hospital a raíz de un dolor de cabeza fuerte, en donde se procede a realizar una
punción lumbar, con el fin de detectar la existencia de un tumor en el cerebro.
La punción lumbar consiste en la extracción de una pequeña cantidad de líquido
cefalorraquídeo, este líquido está presente en el sistema nervioso, tanto a nivel de
encéfalo como de médula espinal, inyectando una aguja en la columna vertebral.
Como consecuencia de un mal proceso medico realizado por un aprendiz, punza
repetidamente la columna vertebral del paciente dañando el tejido y produciendo un
daño en el sistema nervioso.
Esto causa en la persona diferentes problemas, como la irritación en sus huesos o
inflamaciones que en el momento que hace frío, baños con agua fría, cambios de
temperatura rápidos, el sistema nervioso entra en “corto circuito” creando tirones
fuertes por todo su cuerpo produciendo, convulsiones, entumecimiento, desmayos
en incluso parálisis total. Estos “cortos circuitos” suelen durar minutos y depende al
ambiente que este expuesto la persona.
Reportes médicos, recomiendan al paciente hacer uso de equipos de
magnetoterapia, ya sea para tratar la zona lumbar, además de generar calor en el
cuerpo con el fin de evitar dichos ataques cuando se está expuesta a ambientes
fríos, equipos que debido al atraso tecnológico y económico del país (en el ámbito
de la bioingeniería) presentan elevados costos y únicamente es posible obtenerlos
de otros países que incluso tienen patentes de comercialización exclusivo en su
país, dificultando aún más su adquisición.
12
1.2 Justificación
El cuerpo humano es una máquina electromagnética, cuya fuente energética
principal se origina en el magnetismo terrestre, aunque esta no es la única vía. El
oxígeno, los alimentos, la propia actividad celular, la actividad física y mental, el
fluido de los líquidos y los factores bioquímicos constituyen una producción
constante de "energía biomagnética". Por todo ello, resulta comprensible que la
aparición o cura de muchas enfermedades tengan como causa o como
consecuencia, cambios en el potencial biomagnético del organismo.[2]
Por ello ha sido un tema de desarrollo el comprender los efectos terapéuticos de los
campos magnéticos de baja frecuencia e intensidad, en patologías como la artrosis,
consolidación ósea, cicatrización, artrosis cervical, entre otros.
El objetivo de esta revisión es implementar un prototipo con frecuencias de 10Hz a
100Hz y diferentes intensidades de campo de exposición. En contraste con otras
revisiones, nuestra investigación se centra en el comportamiento de un caso
particular, y de una patología especifica no común en otros pacientes ya que
después de 8 años este problema no presenta avances o equipos que mejoren su
calidad de vida. Este equipo tiene como objetivo reducir o suprimir los
comportamientos inestables del sistema nervioso de la paciente.
13
1.3 Objetivos 1.3.1 General
- Desarrollar un equipo de magnetoterapia de baja frecuencia e
intensidad, para el tratamiento de lumbalgia, asociada a signos de
radiculopatía con desgaste discal.
1.3.2 Específicos
- Diseñar un sistema inductivo capaz de generar un campo magnético
para ser aplicado a una distancia de entre 0cm y 3cm.
- Desarrollar un sistema de control de intensidad de campo magnético
entre 0 y 100 Gauss.
- Implementar una fuente de potencia portable, suministrando la
energía necesaria para el correcto funcionamiento del sistema.
- Realizar pruebas del sistema desarrollado, llevando un registro del
funcionamiento del sistema en un paciente.
14
2. Marco de referencia 2.1 Estado del arte
En la actualidad se ha demostrado que el tratamiento a partir de campos magnéticos
producidos mediante corriente eléctrica, produce poderosos efectos de
regeneración debido a los cambios fisiológicos que provoca en el organismo
humano. Dichos tratamientos utilizan campos magnéticos de baja frecuencia y de
baja intensidad. La magnetoterapia ofrece tratamientos en múltiples patologías del
sistema nervioso, circulatorio, en patologías de la piel, en el aparato locomotor y sus
efectos regeneradores hacen del magnetismo terapéutico un tratamiento optimo,
que además de ser fácil su aplicación ayuda de manera eficaz ante los procesos
inflamatorios, como también las múltiples patologías que cursan con dolor local[3].
Es de vital importancia conocer de qué modo influye el campo magnético y
electromagnético sobre los seres vivos en primer lugar, pero también cómo el
hombre puede manipularlo y obtener beneficios de sus propiedades, ya sea por
aplicación directa o por el desarrollo de sistemas y equipos que mejoren la calidad
de la vida en general[4].
2.1.1 Efectos de la magnetoterapia en el cuerpo La magnetoterapia, ofrecen múltiples efectos, sobre los tejidos y los diferentes
órganos del cuerpo, dentro de los principales tenemos:
Efecto Analgésico
No se da de manera inmediata, pero es duradero. Es considerado uno de los más
importantes, porque liberan la presión y compresión de nuestro organismo,
especialmente en una lesión. Gracias a la actuación del magnetismo sobre las
terminaciones nerviosas que provocan la inflamación y por tanto el dolor, este se ve
disminuido, presentando una duración elevada que se mantiene más allá del
tratamiento[3].
No cabe duda que el efecto analgésico de los campos magnéticos se deriva en gran
medida de los efectos antiflogísticos, una vez se libera la compresión a que son
15
sometidos prácticamente todos los receptores sensitivos en el lugar de la lesión.
Además, el efecto de regular el potencial de membrana ayuda a elevar el umbral de
dolor en las fibras nerviosas sensitivas, de este modo se puede decir que tiene una
intervención indirecta y también directa sobre los mecanismos del dolor[5][6].
Los campos magnéticos producen un efecto calmante del dolor por múltiples vías,
la Magnetoterapia pulsátil tiene demostrado un efecto antiinflamatorio y por tanto
liberará el exceso de presión a que se encuentran sometidos los receptores
sensitivos locales. Produce un efecto de relajación sobre la musculatura induciendo
un estado de relajación lo que hace que esta terapia se indique para tratamientos
contra el insomnio, dolores de cabeza, así como del estrés y sus efectos
secundarios[3].
Vasodilatación
Los efectos del magnetismo sobre la dilatación de los vasos sanguíneos se
encuentran más que demostrada, produciéndose de forma local un aumento de la
circulación y levemente la temperatura, en tal sentido los campos magnéticos
pulsantes facilitan la acción de vénulas y arteriolas aumentando el riego local de los
tejidos. De manera directa favorece la nutrición de las células, asimismo disminuye
la inflamación; en conjunto reequilibra la circulación de los tejidos en los que se es
aplicado[3].
Cuando se aplica un campo magnético, se produce una apertura del número de
capilares o pequeños vasos sanguíneos que funcionan, por unidad de volumen
hística; esto provoca hiperemia o aumento de la circulación en la zona tratada. No
solo ocurre la vasodilatación por acción sobre la pared del vaso, sino que actúa
sobre la columna circulatoria[7].
La magnetoterapia produce una importante vasodilatación con dos consecuencias
fundamentales, una de ellas es la hiperermia o aumento de la circulación en la zona
tratada y la otra, si se tratan zonas amplias del organismo, una hipotensión más o
menos importante. Como es conocido en la vida diaria, una gran parte de nuestro
árbol circulatorio permanece de reserva para momentos de alarma o de emergencia
del organismo; en este sentido se ha demostrado que el campo magnético es capaz
de abrir el número de capilares o pequeños vasos sanguíneos que funcionan por
unidad de volumen tisular[5].
16
Efecto Antiinflamatorio
Este es el efecto que puede manifestarse más precozmente. Ya se expresaron los
cambios circulatorios inducidos y sus beneficios. Todo esto es apoyado, además,
por el efecto de regulación del transporte de la membrana celular y la activación de
diferentes proteínas y/oenzimas, a nivel plasmático, que repercuten de forma
efectiva en la disminución de la hipoxia y el edema, incluso, y específicamente, en
pacientes con microangiopatía[7].
Tiene como base fisiológica los efectos a nivel circulatorio, de restauración del flujo
sanguíneo del extremo arterial al extremo venoso del capilar, esto permite por una
parte la llegada de oxígeno, nutrientes, y otras materias primas del metabolismo
celular, además del arribo de células del sistema defensivo al lugar de lesión; por
otra parte ayuda a eliminar todas las sustancias y elementos de desecho del
metabolismo celular, así como los elementos retenidos derivados del proceso
inflamatorio que muchas veces son responsables de complicaciones y mayores
molestias para el paciente[5].
Efecto Metabólico
Es el responsable de todos los procesos tróficos estimulantes y de reparación
celular. Se ha comprobado que los campos magnéticos producen un aumento en
los niveles de mediadores químicos tanto catecolaminas (adrenalina, noradrenalina)
como de la acetilcolina. Igualmente, y en dependencia de la orientación que se le
da al ganglio nodular y nervio vago en un campo magnético, se observa una
facilitación o una inhibición de la transmisión del impulso nervioso[8].
Acción sobre el tejido Óseo
Un efecto trascendental de la magnetoterapia es su capacidad demostrada para el
estímulo trófico del hueso y del colágeno. Lo anterior está vinculado con la
producción local de corrientes inducidas de muy débil intensidad, que estimulan la
osteogénesis por activación del mecanismo de la piezoelectricidad, o también
llamada, en este caso, magnetostricción [3].
17
Dado que el colágeno forma la substancia intercelular, es posible encontrarlo, en
distintas proporciones, en todo el organismo. Los ligamentos, las fascias
musculares, el estroma de la membrana sinovial presentan fibras colágenas en
disposición laxa. El cartílago articular muestra una trama de fibras colágenas en una
matriz de substancia fundamental de proteoglicanos. En los huesos, el colágeno
junto con los mucopolisacaridos y mucoproteínas constituyen la materia orgánica, y
representan un 25% del tejido óseo[9].
Relajación de la musculatura
La Magnetoterapia es muy eficaz como relajante muscular y lo es tanto en la
musculatura de fibra lisa como la de fibra estriada, los campos magnéticos actúan
sobre el sistema simpático disminuyendo el tono muscular. Este efecto relajante al
comienzo puede ser puramente local pero conforme se continúa el tratamiento llega
a generar un efecto amplio sobre sistema nervioso central debido a la disminución
del tono simpático lo cual provocará un efecto generalizado de relajación. Un mejor
descanso facilitará una recuperación más consistente, una vivencia de la situación
personal con menos estrés facilita enfocar el momento en que se encuentra la
patología de una forma más clara y permite ver los procesos evolutivos evitando
enfocar nuestra mente siempre hacia los aspectos más negativos del tratamiento o
de la evolución [3].
Esta acción sobre la fibra estriada supone un efecto relajante o, en su caso,
descontracturante sobre el músculo esquelético. En su actuación sobre la fibra lisa,
la magnetoterapia presenta un efecto relajante y antiespasmódico en espasmos
digestivos, de las vías biliares y de las vías urinarias, así como en el asma. Para
influir en estas acciones se producen efectos tanto a nivel local en el sitio de lesión,
como a nivel central lo que trae consigo de modo general una disminución del tono
simpático y un efecto de relajación o de sedación global[10].
Regeneración de los tejidos
A través de los campos magnéticos, el efecto regenerador se puede lograr a
cualquier nivel de profundidad, y no solo limitado a la piel. A diferencia de otros
agentes terapéuticos, que a menudo encuentran barreras biológicas, los campos
magnéticos se transforman en la energía propia del organismo, oponiendo este
18
último, poca resistencia. Su efecto está limitado solo por las posibilidades físicas del
imán con que se cuenta al hacer la terapéutica, su radio de acción, su potencia y su
frecuencia, entre otros parámetros[7].
Se destaca aquí el papel de los campos magnéticos demostrado en la estimulación
de los fibroblastos hacia la producción de fibra colágena para la matriz del tejido, e
incluso la diferenciación de células madres o mesenquimales en la dirección de
fibroblastos, y en la dirección de la angiopoyésis o neoformación de vasos
sanguíneos. Está descrita también la estimulación de los sistemas antioxidantes del
organismo lo que tendría un papel significativo en la explicación de la creencia
popular y milenaria de que los campos magnéticos contrarrestan el envejecimiento
y son una fuente permanente de juventud[11].
2.1.2 Estudios e investigaciones con base en magnetoterapia
Al pasar de los años se han realizado diferentes investigaciones con el fin de
cuantificar y dar resultados científicos, de los efectos de la magnetoterapia en el
cuerpo.
Magnetoterapia para alivio del dolor por artrosis cervical
El objetivo del estudio es con el fin de evaluar la efectividad de la magnetoterapia
para aliviar dolor en pacientes que padecen artrosis cervical.
El presente estudio se realiza de manera experimental, aleatorizado y controlado
para ver la eficiencia de los campos magnéticos a baja frecuencia e intensidad. Con
una muestra de 40 pacientes con el diagnóstico clínico de artrosis cervical, se
procede a dividir en dos grupos en donde 20 pacientes tomaron el tratamiento
convencional combinados de campos magnéticos de baja frecuencia e intensidad,
a través, de un solenoide de 50 cm controlado por un equipo alemán Magnetomed
7200, y los 20 restantes únicamente con el tratamiento convencional. Estudio que
comprende un tiempo de 5 meses.
Realizando distintas muestras, análisis (edad, sexo, ocupación, esfuerzo físico) y
control del proceso. Se obtiene que ninguno de estos factores infiera en la
efectividad del tratamiento. Una vez tomado los datos se muestran los resultados
19
finales, que representan de una manera global la evolución satisfactoria de los
pacientes en términos de efectividad. (Ver figura 1)
Figura 1 Evolución final del tratamiento del dolor por artrosis cervical
Después del estudio comprobado, y por medio de una serie de análisis de
efectividad terapéutica se encuentra que la magnetoterapia combinada, garantiza
mejores niveles de recuperación en escala de dolor, e incluso en un tiempo más
corto[12].
Magnetotherapy Biotechnical System for Rapid Wound Healing
Este artículo analiza las diferentes configuraciones de campos magnéticos a través
de pulsos magnéticos en diferentes nodos con el fin de la curación rápida de heridas
quirúrgicas y úlceras de larga cicatrización.
Se diseñó un generador de señales para alimentar el inductor, y también se
propusieron circuitos de conmutación de inductor de la matriz para crear campos
magnéticos de diferentes configuraciones.
Al momento de exponer estos campos magnéticos es posible lograr la normalización
de los procesos metabólicos en las cicatrices, el efecto biológico que se desarrolla
es una fuerza electromotriz que produce la diseminación por el torrente sanguíneo
y la linfa.
El sistema desarrollado tiene alrededor de 50 bobinas formando un campo
magnético de exposición plano, Los inductores cambian en su fuerza de campo
gracias a la unidad de control. Desde los bordes hasta el centro del foco patológico.
20
Creando condiciones favorables para la concentración de leucocitos, fibroblastos,
necesarios para la curación rápida de los defectos de la herida.
La figura 2 se observa una configuración de exposición, en donde, cada circulo es
un inductor y el número del circulo es el número de conmutación para intensidad de
campo.
Figura 2 a) Onda concéntrica divergente b) Visualización del campo magnético
Como resultado de este trabajo, se desarrolla el campo magnético del pulso de
interferencia magnética del nodo para acelerar la cicatrización de las heridas
quirúrgicas y las úlceras de cicatrización prolongada. El uso de frecuencias bajas
es capaz de acelerar la cicatrización de heridas reduciendo en gran medida los
costes económicos del tratamiento de heridas postoperatorias y úlceras
crónicas[13].
DSP Controlled Generator of Spatial Magnetic Field for Magnetotherapy
El documento considera un Generador de campo magnético espacial para fines
medicinales. Uno de los bloques esenciales allí es la fuente de corriente de tres
canales de precisión de la electrónica de potencia, el conjunto de bobinas de
inducción (electroimanes) que son fuentes de campo magnético. El módulo de
control es un microordenador basado en DSP para aplicaciones de electrónica de
potencia. Este microordenador está integrado con un PC industrial como tarjeta PCI.
Los módulos de potencia son tres puentes H por controlados por PWM. Las
secciones individuales de este documento describen los fundamentos de los
algoritmos de control de la fuente de corriente, la estructura eléctrica y los resultados
de las pruebas del modelo de laboratorio del generador.
Los resultados de la investigación muestran que el objetivo establecido del trabajo
depende del diseño y el proceso en el Generador de campo magnético para
propósitos específicos de medicina, se ha logrado.
21
Parece necesario continuar investigando este tipo de fuentes avanzadas de
electrónica de potencia. La razón simple es sus altas ventajas y posibilidades de
utilización directa en equipos de electrónica de potencia moderna como: filtros
activos energéticos, controladores de flujo de potencia (UPFC), accionamientos
eléctricos y amplificadores de potencia silenciosos de precisión para fines
especiales[14].
Technology and methods for Formation of the Complex Magnetotherapy
Impact by the Inductor Array
Este artículo considera una tecnología y métodos de formación de impacto de
magnetoterapia compleja en coordenadas intensidad-tiempo-espacio-frecuencia
con características completas de configuración y ajuste de un gran número de
parámetros biotrópicos que permiten aumentar la eficacia del tratamiento debido a
la capacidad de adapte el impacto a los parámetros individuales del paciente y tome
en consideración un carácter específico de la enfermedad.
Figura 3 (a)Multimag (b)Configuraciones de campo magnético.
La combinación del impacto del electromagnetismo con las respuestas fisiológicas
y funcionales del organismo del paciente se ha convertido en una tarea principal del
desarrollo de la magnetoterapia ahora. Gracias a un vector multidimensional el
tratamiento no solo se desarrolla dependiendo de la enfermedad sino también de
las características del individuo. Los instrumentos sugeridos por este documento
permiten detectar una matriz de correlación de conexión entre el paciente y las
respuestas del organismo del paciente[15].
22
2.2 Marco Teórico
2.2.1 Lumbalgia El término lumbalgia hace referencia a un síntoma y no una enfermedad o
diagnóstico. Se define a la lumbalgia como un dolor localizado en la región lumbar,
que frecuentemente se acompaña de dolor irradiado o referido a otras zonas
próximas. Se trata de un término descriptivo que no implica connotaciones acerca
del origen o fisiopatología de la enfermedad. Puede ser la manifestación de
entidades muy diversas, con substratos patológicos distintos y con repercusiones y
gravedad variables[16].
La lumbalgia es una contractura dolorosa y persistente de los músculos que se
encuentran en la parte baja de la espalda, específicamente en la zona lumbar,
siendo muy común en la población adulta. Esta contractura es de etiología
multicausal. Una vez instaurada, se produce un ciclo repetido que la mantiene
debido a que los músculos contraídos comprimen los pequeños vasos que aportan
sangre al músculo, dificultando así la irrigación sanguínea y favoreciendo aún más
la contractura, dificultando su recuperación[17].
Existen múltiples procesos que pueden producir lumbalgia y en muchos casos tiene
un origen multifactorial. La mayoría de las veces (90%) responde a causas
vertebrales y paravertebrales, siendo difícil identificar con exactitud la causa
originaria. El 10% de ellos
se cronifican y pueden originar importantes repercusiones personales, familiares,
laborales y económicas. En el 80% de los casos los hallazgos son inespecíficos y
sólo en el 20% de las ocasiones puede determinarse la causa etiológica; de éstos
entre un 3 y un 5% presentan una patología subyacente grave[16].
Suele manifestarse en personas que están sometidas a sobrecargas continuadas
de la musculatura lumbar, ya sea por su actividad laboral o por otros motivos no
laborales. También existen personas que en su actividad laboral permanecen largos
periodos de tiempo sentados en mala posición o bien mantienen posturas forzadas
prolongadamente. La lumbalgia puede ser causada también por un traumatismo
intenso, como un accidente o como un esfuerzo muscular importante en donde se
pueden lesionar las estructuras blandas o duras de la columna. Otra causa puede
ser por trastornos degenerativos de la columna lumbar como la artrosis de las
23
vértebras lumbares, la discopatía o protrusiones discales, las cuales pueden
favorecer la aparición de contracturas en la zona[17].
2.2.2 Magnetoterapia La magnetoterapia se define como la acción en la que se utilizan imanes
permanentes o equipos generadores de campos electromagnéticos, para lograr un
objetivo terapéutico. Cuando el campo magnético es generado a partir de la
circulación de electricidad por un conductor, se denomina campo electromagnético.
Denominamos magnetoterapia al tratamiento mediante campos magnéticos.
Podemos diferenciar la aplicación de campos magnéticos producidos mediante
corriente eléctrica (magnetoterapia propiamente dicha) de los campos magnéticos
obtenidos mediante imanes, naturales o artificiales (imanterapia)[3].
La magnetoterapia viene a ser un método terapéutico mediante el cual va a actuar
campos magnéticos constantes o variables de baja frecuencia sobre el organismo.
Se aplica a través de imanes permanentes o electroimanes, los electroimanes
pueden ser constantes o variables y esto va a depender de acuerdo a la corriente
que va a alimentar al equipo, a su vez pueden aplicarse de una forma continua o
pulsada [18].
Igualmente se indicó que, la magnetoterapia es el método mediante el cual actúan
sobre el organismo campos magnéticos constantes o variables de baja frecuencia;
esta posee múltiples efectos generales: analgésico, antiinflamatorio, regenerador
tisular e inmunológico, por citar algunos [7].
2.2.3 Campo Magnético
El conocimiento del magnetismo se mantuvo limitado a los imanes hasta que, en
1820 Hans Christian, profesor de la Universidad de Copenhague, descubrió que un
hilo conductor sobre el que circulaba una corriente que ejercía una perturbación
magnética a su alrededor, que llegaba a poder mover una aguja magnética situada
en ese entorno[19].
Las fuerzas características de los imanes se denominan fuerzas magnéticas. El
desarrollo de la física amplió el tipo de objetos que sufren y ejercen fuerzas
24
magnéticas. Las corrientes eléctricas y, en general, las cargas en movimiento se
comportan como imanes, es decir, producen campos magnéticos. Siendo las cargas
móviles las últimas en llegar al panorama del magnetismo han permitido. El hecho
de que las fuerzas magnéticas sean fuerzas de acción a distancia permite recurrir a
la idea física de campo para describir la influencia de un imán o de un conjunto de
imanes sobre el espacio que les rodea[20].
Un solenoide está formado por el arrollamiento de un alambre muy largo sobre un
cilindro, generalmente un cilindro circular: los arrollamientos o vueltas del alambre
forman una bobina helicoidal, cuya longitud, medida a lo largo del eje del solenoide,
es generalmente mayor que el diámetro de cada vuelta. Un parámetro importante
de un solenoide es el número de vueltas que tiene por unidad de longitud[20][21].
La figura 4 muestra las líneas de campo para un solenoide de espiras separadas,
se puede observar que las líneas de campo magnético en el espacio rodeado por
las bobinas son casi paralelas y distribuidas en forma uniforme y muy cercanas entre
sí, esto implica que el campo es esa región es uniforme. En cambio, las líneas de
campo entre las vueltas tienden a anularse unas con otras, además, se puede
observar que en el exterior el campo es débil[22]
Figura 4 Líneas de campo para un solenoide de espiras separadas
Se observa que en el caso de vueltas muy próximas las líneas de campo dirigen en
un extremo y convergen en el otro, se puede inferir que un extremo se comporta
como polo Norte y el otro como polo Sur[22].
25
2.2.4. Efecto Hall Básicamente el efecto hall consiste en la aparición de un campo eléctrico en un
conductor cuando es atravesado por una corriente estando dentro de un campo
magnético, a este campo eléctrico se le llamo campo hall[23]. Se destaca que el
experimento pudo catalogar una nueva acción, lo que se conoce hoy como la
tensión Hall, la cual se produce en los extremos de una placa metálica y donde se
detecta el aumento de la resistencia en el conductor debido a un campo magnético,
idea que ya había sido especulada y trabajada por diferentes científicos, entre los
cuales se destaca, por ejemplo, William Thomson [24].
El sensor de efecto Hall o simplemente sensor Hall o sonda Hall (denominado según
Edwin Herbert Hall) se sirve del efecto Hall para la medición de campos magnéticos,
corrientes, o para la determinación de la posición. Los sensores Hall se producen a
partir de finas placas de semiconductores u otros materiales conductores, ya que
en ella el espesor de los portadores de carga es reducido y por ello la velocidad de
los electrones es elevada, para conseguir un alto voltaje de Hall. Los elementos de
los sensores Hall se integran mayoritariamente en un circuito integrado en los que
se produce una elevación de señal y una compensación de la temperatura [25].
Si fluye corriente por un sensor Hall y se aproxima a un campo magnético que fluye
en dirección vertical al sensor, entonces el sensor crea un voltaje saliente
proporcional al producto de la fuerza del campo magnético y de la corriente. Si se
conoce el valor de la corriente, entonces se puede calcular la fuerza del campo
magnético (o la densidad de flujo magnético); si se crea el campo magnético por
medio de corriente que circula por una bobina o un conductor, entonces se puede
medir el valor de la corriente en el conductor o bobina[26].
26
3. Metodología Para el correcto funcionamiento del equipo de magnetoterapia es de vital
importancia la selección de los componentes a trabajar, ya que de ellos depende
la estabilidad y el óptimo funcionamiento de nuestro equipo, entre las
características generales más importantes a evaluar se presenta la corriente y
voltajes de alimentación de cada uno de los circuitos, por ser un dispositivo
portátil también se evaluó el tamaño y peso resultante de cada uno de los
componentes, a continuación se mostrara a detalle cada uno de los
procedimientos realizados y los elementos usados
La metodología será dividida en 2 etapas, la etapa de potencia la cual contiene
la mayoría de circuitos electrónicos tales como la alimentación del equipo,
amplificadores, acoples, entre otros y la etapa de control cuya función es
procesar datos de sensores, visualización, control entre otros.
3.1 Etapa de potencia
El diseño de potencia se divide en cuatro partes como se observa en la figura 5,
el primero en preamplificación, segundo acondicionamiento y control de señal,
tercero etapa de potencia al embobinado y cuarto la fuente de alimentación.
Figura 5 Etapa de Potencia
27
3.1.1 Preamplificación
El nivel de voltaje introducido por la PSoC es de +5 Voltios, por lo que la señal
de excursión en el dispositivo siempre será positiva. Se implementa un circuito
configurado no-inversor o entrada no inversora, esta configuración permite
amplificar la señal entregada por el controlador sin alterar su fase.
Figura 6 Amplificador configuración no inversor
1 12
2 1 ΩΩ (1)
La señal generada por el controlador es de cuatro voltios, Por medio de la
ecuación (1) se implementan resistencias de 1KΩ con el fin de obtener una
ganancia de dos. El propósito final es conseguir una señal de mayor rango,
dando mayor potencia al sistema y un control más óptimo, llegando a corrientes
de trabajo de hasta 2 amperios, en estos niveles de voltaje se mueve
directamente el campo electromagnético.
3.1.2 Acondición de Señal En el proceso de adecuación de la señal de voltaje, la configuración push-pull
existe una distorsión de salida debido a que los transistores no conducen
inmediatamente, si no, hasta sobrepasar el umbral BBE de 0.6 Voltios como se
ven en la figura 7, impidiendo la salida de una señal sinusoidal perfecta.
28
Figura 7 Distorsión por caída de voltaje
Es por ello que se dispone de un lazo de realimentación con el amplificador
operacional en la unión de los emisores de los dos transistores Q1, Q2
configurados con el objetivo de eliminar la distorsión.
Además, se cuenta con la resistencia R1 (Ver figura 5) conectada a los emisores
del circuito de potencia. En este bloque es donde se realiza el control por medio
de un potenciómetro digital de 10kΩ controlado por la PSoC.
3.1.3 Amplificador de Simetría Complementaria. Para el correcto funcionamiento del sistema es necesario implementar un
amplificador que soporte la potencia necesaria que requieran las bobinas y
además poder trabajar correctamente a la entrada senoidal producida por el
controlador.
En este sentido se selecciona un amplificador en simetría complementaria o
push-pull. Al trabajar en dos fases se requieren dos transistores para producir la
onda completa. Como se muestra en la Figura 8 cada transistor se polariza en
al punto de corte en lugar del punto medio del intervalo de operación. Si el voltaje
de entrada es positivo, Q1 conduce y Q2 está en corte. Si el voltaje de entrada
es negativo Q1 entra en corte y Q2 conduce. Permitiendo a la salida de la
potencia una onda senoidal completa.
29
Figura 8 Conducción transistores en configuración simetría complementaria
A partir de las relaciones clase B es posible encontrar la eficiencia entregado por
el circuito. De acuerdo a la figura (9) la corriente de colector es cero cuando la
señal de entrada es cero, por lo tanto, el transistor no disipa potencia en reposo.
Figura 9 Variación en torno al punto de operación
Al considerar señal positiva en la base, el VCE disminuye a partir de VCC como
se muestra en la Figura 9, donde se obtiene.
/ (2)
Luego, la potencia en la carga está indicada en (2). Para este circuito cada
transistor opera durante un semiciclo, por lo tanto, el valor efectivo de la onda
será , de esta manera la potencia en la carga () de cada transistor es
(3)
30
Donde, la potencia total en la carga suministrada por ambos transistores es
!
8
Para determinar la potencia entregada por la fuente , es necesaria la corriente
media consumida llamada y se tiene que
2 #
Donde
2!
4#
Finalmente se obtiene el rendimiento
ɳ !
82!
4# 4
# 0.785
Que corresponde a un 78.5% de eficiencia en la conversión
3.1.4 Reguladores de Potencia. Al estar trabajando con altas corrientes y con el objetivo de ser un equipo
portable se implementaron batería de Litio con una capacidad de 3V y 1 amperio
hora.
La señal de trabajo del bloque de control es de 9V es por ello que se
implementan 6 baterías en serie y un regulador de voltaje con el fin de que, con
el tiempo de descarga, no impida el correcto funcionamiento de la onda, que
como se ve en la figura 10 entraría en corte teniendo como resultado un mal
tratamiento terapéutico.
31
Figura 10 Señal de salida en corte por descarga de baterías
Además, se implementa un regulador de voltaje a 5V exclusivamente para
alimentar la etapa de control, entre lo cual va incluido el microcontrolador,
pantalla OLED, resistencia digital y botones de usuario.
3.2 Diseño embobinado
3.2.1 Bobina Bifilar En el desarrollo de generación de campo magnético en la zona lumbar es necesario
analizar puntos importantes para un buen tratamiento del paciente, en el que la
distribución de campo debe ser correcta sin perder la ergonomía y comodidad.
Utilizando la bobina bifilar de tesla, es posible generar un campo magnético ideal en
la columna vertebral y el punto específico.
Figura 11 Bobina monofilar Vs Bifilar
32
En la figura 11 muestra la diferencia en el método de devanado de una bobina
monofilar y bifilar en forma helicoidal. Considerando que ambas bobinas tengan las
mismas características, espaciado de cables, diámetro y numero de vueltas, la
capacitancia mutua que surge entre los devanados de bobina bifilar es
significativamente mayor que la auto capacitancia[27]. Esto se debe al hecho de
que el voltaje promedio entre vueltas adyacentes en la bobina bifilar es mayor que
en la bobina monofilar en una proporción de proporcionalidad que es función del
número de vueltas. Por lo tanto, cuanto mayor sea el número de vueltas, mayor será
la tasa de proporcionalidad entre estas dos capacitancias. Obteniendo una
frecuencia de autoresonancia en la bobina bifilar significativamente más pequeña
que la de una bobina monofilar.
En aplicación biológica es una gran ventaja ya que la señal recibida por una bobina
desde un sensor implantado en un tejido tiende atenuarse menos con la reducción
de frecuencia [28]
Ahora bien la distribución de campo magnético en este tipo de devanado en una
capa (Ver figura 12) tiene dos desventajas, la primera se tiene grandes pérdidas de
campo en sus extremos y la segunda el devanado se hace bastante largo[29].
Figura 12 Distribución de la densidad de corriente: a) configuración de una capa y b) configuración de dos capas.
Con la presencia de una segunda capa se evitan las grandes pérdidas cerca de los
extremos del dispositivo. Esta configuración reduce el componente perpendicular
del campo y permite un dispositivo más compacto para la misma cantidad de
devanado.
33
3.2.2 Bobina de Helmholtz Además de tratar el área lumbar, se implementan unas bobinas de helmholtz en el
área de las muñecas, con el fin de brindarle calor al paciente en los ambientes fríos,
evitando de esta manera las probabilidades de crisis que le provocan estos cambios
de temperatura.
Figura 13 Bobinas de Helmholtz
Para el diseño del par de bobinas de Helmholtz, se estimo un diámetro de 2 cmts,
donde el campo máximo alcanzado debe tolerar corrientes de 3Amp, sin embargo
con un rango de trabajo de de 500mA a 1.5Amp, con alambre de cobre esmaltado
calibre 19.
3.3 Etapa de control
Su función principal es controlar la intensidad del campo magnético generada
por las bobinas además de controlar todos los procesos digitales tales como
visualización, lectura de sensores y procesamiento de datos. Para suplir estas
necesidades se usó un microcontrolador PSoC 5LP, gracias a que posee un
conversor análogo-digital (ADC) para lectura de sensores, un conversor digital-
análogo (DAC) para generar una onda senoidal con frecuencia programable que
será enviada a la etapa de potencia y su amplia gama de pines programables
para uso de diferentes protocolos de comunicación.
34
3.3.1 Visualización
Para la interfaz de usuario se usó un display OLED de 0.96” controlable por
comunicación I2C debido a su peso, tamaño y tipo de comunicación compatible
con el microcontrolador. La pantalla tiene una resolución de 128 columnas de 64
pixeles, La imagen de la pantalla se modifica enviando bytes de datos (1 byte =
8 bits). Cada bit del byte de datos se corresponde al estado de uno de los píxeles
de la pantalla. Como la pantalla es monocromática, cada píxel sólo puede tener
uno de dos estados: encendido (bit 1) o apagado (bit 0).
Para programar correctamente la pantalla OLED se deben enviar ciertos
comandos por el bus I2C que se especifican en la hoja de datos de la pantalla,
para ello es de vital importancia saber que la dirección de la pantalla es 0x3C ya
que a esta dirección será a la que se enviaran todos los comandos.
Para establecer la comunicación se configura el microcontrolador como maestro,
para ello se usa el bloque I2C master de la psoc, el cual solo tiene 2 pines
digitales de salida (SDA y SCL).
La configuración de la pantalla requiere de una serie de comandos antes de
visualizar en la pantalla, entre esta configuración se incluyen comandos como
limpiar, configurar los ejes, contraste, entre otros. Como cada una de estas
configuraciones se debe hacer cada que se enciende la pantalla se crea una
función que se llamara en el código principal. A continuación, se da a conocer
una tabla que contiene cada uno de los comandos utilizados y su función, estos
comandos deben ser ejecutados en el orden mostrado, de lo contrario podría
presentar fallos.
35
Figura 14 Lista de comandos pantalla OLED
Una vez configurada la pantalla, se debe buscar la manera de escribir texto en
ella, para ello lo que se hace es convertir la siguiente imagen en un array de
datos en formato hexadecimal para que sea compatible con la comunicación de
la pantalla y luego se busca lograr identificar los datos hexadecimales que
representan cada carácter en la imagen.
36
Figura 15 Imagen caracteres a binarizar
En primera instancia se crea una función tendrá como argumento un número
entero entre 0 y 127, correspondiente a un carácter ASCII, y su posición X-Y en
la pantalla.
Cada “casilla” con un carácter mide ocho píxeles, por tanto, si se quiere leer el
primer carácter (el carácter 0) se tendrá que leer el array de la fuente desde la
posición 0 a la posición 7. De igual forma, si se quiere leer el carácter 32
(correspondiente al signo ‘!’), se debera leer de la posición 32*8 =256 a la
posición 32*8+8=264, el carácter C a pintar lo indica la matriz de texto, y hay que
leer desde la posición C*8 a la posición C*8+8 de la imagen de la fuente, para
ello se plantea el siguiente algoritmo en una función que llama la matriz
resultante de la función vista anteriormente.
Figura 16 Distribución bytes en imagen a binarizar
Para terminar, en el programa principal, se debe llamar la función de iniciar la
pantalla, seguido de los 3 argumentos que se quieran imprimir con el nombre de
la función (carácter ASCII, posición X, posición Y) y por último, en el ciclo infinito
se llama la función escribir que es la encargada de buscar y enviar los datos
hexadecimales correctos. Se debe tener en cuenta que antes de enviar los datos
se debe enviar el número 0x40 el cual activa el modo escritura de la pantalla.
37
3.3.2 Potenciómetro digital
Debido a que fue necesario implementar un amplificador análogo controlable, se
optó por usar una resistencia digital la cual reemplazara la resistencia R##
mostrada en el circuito amplificador de la figura ###, que es la encargada de
controlar la ganancia del amplificador. Para ello se usó un integrado de
referencia MCP41010, es un potenciómetro digital de 10KiloOhms y 8 bits,
controlable por medio de comunicación SPI y tensión de alimentación de 2.7V a
5.5V lo cual lo hace ideal para ser controlado por medio del bus SPI de la PSoC
5LP.
Figura 17 Potenciómetro Digital conexión
El datasheet nos da a conocer la trama de datos necesaria para lograr una
correcta comunicación con el integrado, es una trama de 16 bits de los cuales
los 8 bits más significativos corresponden al byte de comandos y los 8 bits menos
significativos corresponden al Byte de datos en el cual se enviará un valor de 0
a 256.
En el byte de comandos se encuentran 2 bits nombrados P1 y P0, estos bits son
los encargados de seleccionar que potenciómetro será usado en caso de tener
2, esto solo aplica para los potenciómetros digitales de serie MCP42XXX, como
no es el caso se configuran estos bits de tal manera que se active el
potenciómetro número 1, para ello el bit P1 y P0 tendrán un valor de 0 y 1
respectivamente.
También se encuentran 2 bits nombrados C1 y C0, estos bits corresponden al
modo de operación del integrado, como son 2 b
its tenemos 4 posibilidades de las cuales solo 2 configuran un modo de
operación, para el caso en que los 2 bits tienen el mismo valor (00 y 11) no se
ejecutara ninguna acción, el integrado entrara en “modo apagado” en el
momento en que C1=1 y C0=0, caso contrario, cuando C1=0 y C1=1 el integrado
38
entrara en modo de escritura y será cuando establezca la resistencia digital en
el valor dado en el byte de datos.
Figura 18 Distribución bits MCP41010
Luego de tener la trama de datos en formato binario, se debe acoplar está a
formato hexadecimal para poder ser enviada por el microcontrolador, para el
byte de comando se tiene una configuración fija como se explicó anteriormente,
la configuración resultante se muestra a continuación la cual corresponde a un
valor “11” en formato hexadecimal.
Figura 19 Bites de comando MCP41010
Como el byte de datos varía según el valor de ohm que queramos, este byte
puede configurarse entre un valor de 0 y 256 lo que es equivalente a 0ohms y
10Kohms respectivamente, así, si se quiere una resistencia de 10Kohms debe
configurarse el byte de datos de la siguiente manera, lo que corresponde a un
valor de FF en hexadecimal.
39
Figura 20 bits de datos MCP41010
Para concluir el envió de datos, se debe enviar un valor hexadecimal que inicie
en 11 seguido de un valor entre 0 y FF (formato hexadecimal), por ejemplo, si se
requiere una resistencia de 10Kohms el microcontrolador deberá enviar la
instrucción 0x11FF.
Para controlar el MCP41010 por medio de la PSoC se usó el bloque “SPI Master”
el cual debe configurarse con una trama de 16 datos para seguir el protocolo de
comunicación necesario explicado anteriormente, se usa el comando
SPIM_WriteTxData(); para enviar el dato hexadecimal por el bus SPI habilitado.
Figura 21 Configuración SPI
40
3.3.3 Sensor de efecto Hall Para sensar la intensidad de campo magnético se usó un sensor de efecto hall
de referencia 49E, seleccionado por ser un sensor muy estable, inmune al ruido
y de respuesta lineal, este sensor requiere una alimentación mínima de 2.3V lo
cual lo hace óptimo para ser alimentado directamente desde la PSoC. Este
sensor es capaz de reconocer cambios tanto positivos como negativos de campo
magnético y tiene un rango entre -1000 Gauss y 1000 Gauss.
Figura 22 Sensor Efecto Hall conexion
El sensor tiene una respuesta de trabajo de 18mV(miliVoltio) por cada
mT(MiliTesla) y un comportamiento lineal como ya se había mencionado, a partir
de la gráfica se realiza una interpolación y se obtiene la ecuación (Ecuacion #1)
que describe el comportamiento de trabajo en mT vs Voltaje de salida,
adicionalmente se hace una conversión de miliTeslas a Gauss por comodidad y
para tener una relación directa con los objetivos propuestos.
* 53.33 ∗ ! - 133.3
1./ 10 0
41
Figura 23 Voltaje vs Campo magnetico (mT)
Para que el controlador sea capaz de detectar la variación de voltaje del sensor
se usó el conversor análogo digital de la PSoC configurado en su mayor
resolución (20 bits) para tener una mayor precisión.
Figura 24 Configuración ADC PSoC
3.3.4 Generador de señales Uno de los puntos clave del proyecto es el lograr generar una onda sinusoidal con
frecuencia variable y muy estable, para ello se hace uso del generador de señales
de la PSoC 5lp, el cual nos permite generar hasta 2 señales diferentes con una
amplitud de 0V a 1.020V o 0V a 4.080V, para este caso se usó una única señal con
42
amplitud de hasta 4.080V, además, este generador nos permite controlar el desfase
de la señal, el offset y el número de muestras.
Figura 25 Configuración generador de señales
También es posible usar un reloj externo que influye directamente sobre la
frecuencia de la señal y es aquí donde está la clave para obtener un mayor rango
de trabajo con la señal, se usa una señal PWM que hará el trabajo del reloj, con la
gran diferencia de que esta señal PWM se puede controlar como se requiera, con
una resolución de 16 bits.
43
Figura 26 Configuración PWM
3.3.5 Control de campo magnético
Uno de los factores importantes para generar un buen tratamiento terapéutico, es el
hecho de que el campo que incide en el paciente sea siempre constante, ya que el
dispositivo es portátil y puede usarse en exteriores se da la necesidad de
implementar un control de campo de circuito cerrado con el fin de reducir la
influencia de factores exteriores en el campo generado por el dispositivo.
Es importante recalcar que el control implementado no es el único agente encargado
de llevar la intensidad de campo magnético a los valores deseados, se usa
exclusivamente para reducir la influencia de agentes externos por lo cual no es
necesario un control robusto.
44
Figura 27 Lectura sensor de efecto Hall
Gracias a las pruebas realizadas nos es posible conocer que campo magnético se
genera según la ganancia del amplificador que a su vez corresponde directamente
con el valor resistivo del potenciómetro digital, de esta manera, según el tipo de
terapia que se use, se establece un valor por defecto de ganancia y el control
empieza a actuar una vez el campo magnético se salga de los rangos establecidos,
gracias a que el control empezara a actuar cuando la señal está muy cerca al
setpoint establecido y las afectaciones por factores externos son mínimas se
implementó un control on/off con el fin de que las variaciones no sean relativamente
altas.
3.4 Diseño estructura
Se pensó en un diseño que fuera pequeño, modular e intuitivo para ser manipulado
por cualquier tipo de usuario, por ello se creó una prototipo con un panel de control
simple de 3 botones, con los cuales basta para navegar en todo el menú de usuario
mostrado en la pantalla de visualización, cuenta con un botón de encendido general
del sistema y 2 puertos de conexión para el sistema de bobinado según si se quiere
usar el dispositivo portátil o para terapias en casa. 3.4.1 Diseño de PCB´s
De igual manera en que se estructuro el proyecto a rasgos generales, se dividió la
parte del diseño de las PCB’s, se crearon 2 circuitos uno correspondiente a la parte
de potencia y otro para la parte de control. Esto permite en caso de ocurrir una falla
probar cada etapa independientemente o si es necesario reprogramar el programa
principal del microcontrolador, aislarlo de la parte de potencia para evitar aumentos
45
no deseados en la corriente del sistema. A continuación, se da a conocer el diseño
de cada uno de los circuitos en el software proteus.
Figura 28 Diseño PCB´s
3.4.2 Diseño parte exterior
Se optó por hacer el diseño un recubrimiento para todos los elementos a medida,
ya que al ser un dispositivo portátil es de gran importancia el asegurar todas las
piezas del sistema, además se diseña una tapa a medida para dejar visibles las
partes a las cuales el usuario tiene acceso como los son los botones, la pantalla y
los puertos de conexión.
El diseño fue hecho con ayuda del software sketch up, en el cual se pueden hacer
diseños de piezas en tamaño real, exportarlas con una extensión .stl para luego
descargarlas en el software CURA y poderlas imprimir en una impresora 3D
genérica.
46
Figura 29 Diseño parte exterior
Las medidas finales del dispositivo son 9cm de ancho, 4.7cm de alto y 18cm de
largo, al interior de este diseño caben a la perfección el circuito de control, circuito
de potencia y las baterías de alimentación del sistema.
3.4.3 Accesorios y conexiones
El dispositivo cuenta con dos modos de uso. La primera configuración contiene dos
bandas para las muñecas y la segunda configuración una faja especial para la zona
lumbar.
Figura 30 Faja Zona Lumbar
Las bandas cuentan con una bobina a cada lado de la muñeca para concentrar el
campo y dar calefacción al cuerpo. En el área lumbar se fabricó una faja con
configuración de ajuste, para el fácil transporte y uso diario.
47
Figura 31 Banda Región Carpal
Se usaron conectores DIN de 5 hilos para facilidad de conexión configurados de la
siguiente manera.
Figura 32 Conexión Conectores Din
48
4. Resultados
Figura 33 Parte interior Prototipo terminado
Luego de realizar las actividades descritas en el apartado anterior es necesario
realizar una serie de pruebas para comprobar que cada uno de los sistemas
funciona correctamente, una vez se comprueban todas las funcionalidades
electrónicas del sistema se procede a hacer las pruebas correspondientes con el
paciente.
4.1 Pruebas del circuito electrónico
Una de las características principales para la buena incidencia de la terapia en
ciertas patologías es la frecuencia, por lo cual es de vital importancia el asegurar
que la señal de salida sea una señal senoidal pura con la frecuencia requerida para
la terapia, para efectos del presente documento se presentara el resultado para la
frecuencia de la patología puntual seleccionada (Lumbalgia), para artrosis y para
fracturas.
En cada una de las pruebas mostradas a continuación se presenta la señal de salida
con la frecuencia requerida para cada patología y dos amplitudes de voltaje lo cual
se da como resultado de la amplificación y corresponden a un campo magnético de
10 Gauss y 20 Gauss respectivamente.
49
Figura 34 Lumbalgia10 Gs -20Gs
Figura 35 Artrosis 10 Gs – 20Gs
Figura 36 Fracturas 10Gs – 20Gs
50
Se puede observar que a pesar de que se encuentra un poco de ruido en la señal,
la señal permanece con frecuencia y amplitud constantes, lo cual comprueba que el
circuito implementado funciona correctamente.
4.2 Pruebas de campo magnético
Para el desarrollo de esta prueba se gestionó la adquisición de un sensor de campo
magnético facilitado por el departamento de Física de la Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, Facultad tecnológica.
El sensor Axial BS (524 0382) de la marca LD Didactic GmbH, nos permite medir el
componente del campo magnético en la dirección axial con respecto al eje del
sensor. El sensor cuenta con una computadora asistida CASSY, desplegando el
campo magnético en mT(Militestas), además de un modo de calibración.
Figura 37 Sensor de Campo Magnetico (524 0382) LD Didactic GmbH
Este sensor permitió en primera instancia comprobar los datos arrojados por el
sensor de efecto hall 49E, como el mapeo de campo en la bobina, en cuyo foco
tenemos una intensidad de campo magnético de 20Gauss.
51
Figura 38 Sensado de Campo magnético en faja
En segunda instancia se realizó un mapeo de campo magnético en cuatro zonas
radiales de la bobina, mostradas en la figura 38.
Figura 39 Mapeo campo magnético
Adicionalmente, se realizó el cálculo teórico de la bobina usada para hacer una
comparación con el dato obtenido por el sensor y el dato calculado y así mismo
determinar el % de error de la medición.
Para realizar los cálculos del campo magnético generado se tomó como base la ley
de ampere la cual determina el campo magnético generado por medio de una
relación entre la intensidad de corriente en la bobina, el número de vueltas, la
longitud y la permeabilidad magnética del material del núcleo de la bobina, a
continuación, se muestra la ecuación que permite conocer el campo magnético:
52
* 1 ∗ 2 ∗ 345
Donde:
• B = Intensidad de campo magnético
• I = Intensidad de corriente
• N = Numero de espiras de la bobina
• L = Longitud de la bobina en metros
• u = Permeabilidad magnética del material inducido en la bobina
Como se usó una bobina fija los datos de número de espiras (N) y longitud de la
bobina (M) son los mismos, para este caso la cantidad de vueltas fueron 100 y se
trabajó con una longitud de 0.02m, además al usar bobina sin núcleo se usa la
permeabilidad del aire la cual equivale a 4# ∗ 1067 89: ∗ . , dando así la siguiente
ecuación en la cual el campo magnético dependerá exclusivamente de la corriente
usada.
* 1 ∗ 100 ∗ 4# ∗ 1067 /
.; ∗ . 0.03.
A Continuación, se presenta una tabla con datos calculados y medidos a diferentes
corrientes, así como el porcentaje de error que presenta cada dato.
Figura 40 Promedio de error campo magnético calculado vs practico
Corriente(A) Dato calculados (G) Dato practicos (G) % Error
3,45 134,04129 144,44 7,757840886
2,82 118,12388 123,53 4,576652917
2,15 90,00589 93,28 3,637661935
1,63 68,27728 70,67 3,50441611
1,1 46,07669 48,16 4,521396828
0,86 36,0236 37,04 2,821483694
Promedio Error 4,469908728
53
4.3 Pruebas en el paciente
El dispositivo fue configurado de tal manera que el usuario pueda seleccionar
diferentes tipos de patologías para la terapia, lo cual equivale a seleccionar
diferentes tipos de frecuencia, a continuación, se da a conocer una tabla en la cual
se especifica el tipo de patología y a que frecuencia trabaja dicha patología.
Adicionalmente, se dispone de 2 modos de operación adicionales los cuales son el
barrido de frecuencia, el cual consiste en una variación constante de la frecuencia
entre 0 y 100Hz lo cual es usado en algunos tratamientos como la regeneración de
tejidos, el segundo modo de operación (representado por la letra p) consiste en
activar y desactivar repetidamente la señal de frecuencia lo que dará una sensación
de pulsaciones.
Una vez terminado el prototipo, se deja a disposición del paciente previo a las
indicaciones e instrucciones de uso del dispositivo, además de datar los
comportamientos en su cuerpo y del funcionamiento del equipo. Durante el tiempo
de uso se evidencio que el equipo presento óptimos índices de fiabilidad y de fácil
interacción con el usuario además de la satisfacción expresada en su portabilidad
gracias a su peso y tamaño.
Patologia Frecuencia(Hz) Tiempo(Min)
Inflamacion 50 30
Artritis 50p 30
Artrosis 100p 30
Asma 100 30
Calambres 50 30
Dermatitis 20 30
Dolor Articular 100 30
Lumbalgia 60 30
Neuralgia 80 30
Osteoporosis 100p 30
Quemaduras Barrido de F 30
Regeneracion Tejidos Barrido de F 30
Tunel Carpiano 50 30
54
4.3.1. Pruebas en funcionamiento
En el momento de acción del sistema, el rango de trabajo del embobinado se
encuentra entre 500mA a 1500mA, haciendo que el flujo de corriente aumente la
temperatura de las bobinas, esto genera satisfacción en el usuario, debido a que
por su contextura corporal es difícil producir o mantener calor, de esta manera se
reducen las probabilidades de activación de los “cortos circuitos” que desarrolla su
cuerpo, reduciendo afecciones y daños por estos episodios.
En las pruebas realizadas se encontró que el dispositivo se encuentra a una
temperatura estable, cómoda y segura para el paciente, obteniendo resultados
mediante la medición de temperatura con un sensor termopar posicionado en el
centro del embobinado.
Tabla 1 Prueba en funcionamiento terapia Tiempo VS Temperatura
Tiempo[min] Temperatura[°C]
0 22
5 30
10 37
15 40
20 42
25 44
30 45
Para llevar un registro de las pruebas realizadas se le proporciono al paciente una
bitácora en la cual se registra cada vez que se usa el dispositivo y la duración de
uso (ver anexo), se le recomendó al paciente hacer una terapia diaria con una
duración de media hora a cualquier hora del día.
Al finalizar el periodo de prueba, se realizaron una serie de preguntas generales
para evaluar que impacto genero el dispositivo en el paciente, asi mismo ver el punto
de vista del paciente en pro de mejoras a futuro.
55
56
Figura 41 Encuesta al paciente
En el desarrollo terapéutico es difícil tener certeza de los avances, en las dos
semanas de tratamiento el paciente no presenta cambios significativos, por tal
motivo se requiere de un mayor tiempo para dar un diagnóstico acertado.
5. Conclusiones y recomendaciones
La utilización de campos magnéticos como herramienta auxiliar de las técnicas
terapéuticas convencionales, abre un marco de oportunidades en los procesos de
investigación y desarrollo biológico; siendo un campo poco explorado y de baja
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implementación en la medicina convencional. Es posible lograr resultados positivos
observando detenidamente tres puntos claves del biomagnetismo clínico, alrededor
de las frecuencias aconsejables para cada patología, la consecución de un
ambiente magnético optimo en la zona de tratamiento y la orientación espacial de
los generadores magnéticos.
Cabe mencionar que en el requerimiento de equipos costosos con alta potencia e
intensidad no es un problema de primer orden. En el tratamiento de campos tenues
para enfermedades degenerativas ha sido el punto clave en el progreso de la
enfermedad, encaminándose en el proceso de nuevas investigaciones.
La aplicación terapéutica de campos magnéticos pulsantes en la zona lumbar, es
un procedimiento no invasivo, las ondas que se trabajaron son del tipo no-ionizantes
en el espectro de las extremas bajas frecuencias desde los 10Hz hasta 100Hz.
Siendo una alternativa versátil sin causa de molestias o traumatismos en el
paciente.
Mediante la realización de este proyecto se demostró que para la realización de
tratamientos de magnetoterapia de baja intensidad no es necesario el uso directo
de la corriente trifásica, es posible generar el campo necesario a partir de baterías
portátiles, de pequeño tamaño y de bajo costo.
Se implementaron dos maneras de usar el equipo, en dependencia de la
alimentación del mismo, la primera opción es usar el equipo de manera portátil por
medio de las baterías y la segunda es usar el equipo de manera local por medio de
una alimentación directa de la red, esta doble funcionalidad genera una mayor
eficiencia e incrementa en gran medida el tiempo de duración y vida útil de las
baterías.
Gracias al microcontrolador usado es posible realizar un dispositivo que abarque
una gran cantidad de patologías por el amplio rango de frecuencias que maneja el
generador de señales interno.
Se recomienda al usuario el no hacer uso del modo de alimentación por batería si
se encuentra en un lugar estático y con acceso a una toma de corriente directa.
58
59
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61
7. Anexos
REGISTRO DE DATOS
62
Diseño PCB´s de potencia y control
63
Esquemático programa PSoC 5LP
Programa principal /* ======================================== * * Copyright YOUR COMPANY, THE YEAR * All Rights Reserved * UNPUBLISHED, LICENSED SOFTWARE. * * CONFIDENTIAL AND PROPRIETARY INFORMATION * WHICH IS THE PROPERTY OF your company. * * ======================================== */ #include "project.h" #include <stdio.h> uint32 status; int j; int i; //--------------------------------PANTALLA----------------------------------------- //------------MATRIZ PARA LAS LETRAS-------------- const unsigned char atascii [] = 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x18, 0x1C, 0xF6, 0x83, 0x83, 0xF6, 0x1C, 0x18, 0x18, 0x38, 0x6F, 0xC1, 0xC1, 0x6F, 0x38, 0x18, 0x3C, 0x24, 0x24, 0xE7, 0xC3, 0x66, 0x3C, 0x18,
64
0x18, 0x3C, 0x66, 0xC3, 0xE7, 0x24, 0x24, 0x3C, 0x3E, 0x1C, 0x49, 0x63, 0x63, 0x49, 0x1C, 0x3E, 0x7F, 0x7F, 0x7F, 0x3F, 0x1F, 0x4F, 0x67, 0x73, 0x77, 0x63, 0x49, 0x1C, 0x1C, 0x49, 0x63, 0x77, 0x18, 0x30, 0x60, 0x30, 0x18, 0x0C, 0x06, 0x03, 0x7E, 0xFF, 0x81, 0x9D, 0x91, 0x81, 0xFF, 0x7E, 0x00, 0x10, 0x5E, 0xFF, 0x5F, 0x1E, 0x10, 0x00, 0x40, 0xE0, 0xE0, 0x7F, 0x03, 0x06, 0x04, 0x00, 0x1F, 0x1F, 0x05, 0x7D, 0x7C, 0x14, 0x14, 0x00, 0x1F, 0x1F, 0x11, 0x7D, 0x7C, 0x34, 0x7C, 0x5C, 0x00, 0xC0, 0xC0, 0xE0, 0x78, 0x1F, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x1F, 0x78, 0xE0, 0xC0, 0xC0, 0x00, 0x36, 0x77, 0x41, 0x41, 0x41, 0x77, 0x36, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x77, 0x77, 0x00, 0x30, 0x79, 0x49, 0x49, 0x49, 0x4F, 0x06, 0x00, 0x00, 0x49, 0x49, 0x49, 0x49, 0x7F, 0x36, 0x00, 0x07, 0x0F, 0x08, 0x08, 0x08, 0x7F, 0x77, 0x00, 0x06, 0x4F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x79, 0x30, 0x00, 0x36, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x79, 0x30, 0x00, 0x00, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x77, 0x76, 0x00, 0x36, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x7F, 0x36, 0x00, 0x06, 0x4F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x7F, 0x36, 0x00, 0x00, 0x30, 0x74, 0x54, 0x54, 0x7C, 0x38, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x1F, 0x75, 0x75, 0x50, 0x50, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFC, 0x5E, 0xC7, 0xC7, 0x87, 0x07, 0x87, 0x47, 0xC3, 0x46, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xE0, 0xC1, 0xE6, 0x3C, 0x3A, 0x57, 0x54, 0x54, 0x4A, 0x34, 0x0E, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x5F, 0x5F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0x07, 0x00, 0x00, 0x07, 0x07, 0x00, 0x24, 0x7E, 0x7E, 0x24, 0x7E, 0x7E, 0x24, 0x00, 0x00, 0x24, 0x2E, 0x6B, 0x6B, 0x3A, 0x12, 0x00, 0x00, 0x66, 0x36, 0x18, 0x0C, 0x66, 0x62, 0x00, 0x30, 0x7A, 0x4F, 0x5D, 0x37, 0x72, 0x50, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x07, 0x07, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x63, 0x41, 0x00, 0x00, 0x41, 0x63, 0x7F, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x2A, 0x3E, 0x1C, 0x1C, 0x3E, 0x2A, 0x08, 0x00, 0x08, 0x08, 0x3E, 0x3E, 0x08, 0x08, 0x00, 0x00, 0x80, 0xE0, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x60, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x60, 0x30, 0x18, 0x0C, 0x06, 0x03, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x49, 0x45, 0x7F, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x40, 0x42, 0x7F, 0x7F, 0x40, 0x40, 0x00, 0x00, 0x42, 0x63, 0x71, 0x59, 0x4F, 0x46, 0x00, 0x00, 0x21, 0x61, 0x45, 0x4F, 0x7B, 0x31, 0x00, 0x00, 0x18, 0x1C, 0x16, 0x7F, 0x7F, 0x10, 0x00, 0x00, 0x27, 0x67, 0x45, 0x45, 0x7D, 0x39, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x79, 0x30, 0x00, 0x00, 0x01, 0x71, 0x79, 0x0D, 0x07, 0x03, 0x00, 0x00, 0x36, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x7F, 0x36, 0x00, 0x00, 0x06, 0x4F, 0x49, 0x69, 0x3F, 0x1E, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x36, 0x36, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x40, 0x76, 0x36, 0x00, 0x00, 0x00,
65
0x00, 0x00, 0x08, 0x1C, 0x36, 0x63, 0x41, 0x00, 0x00, 0x24, 0x24, 0x24, 0x24, 0x24, 0x24, 0x00, 0x00, 0x41, 0x63, 0x36, 0x1C, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00, 0x02, 0x03, 0x51, 0x59, 0x0F, 0x06, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x41, 0x5D, 0x57, 0x5E, 0x00, 0x00, 0x7C, 0x7E, 0x13, 0x13, 0x7E, 0x7C, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x7F, 0x36, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x63, 0x22, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x41, 0x63, 0x3E, 0x1C, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x49, 0x49, 0x49, 0x41, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x09, 0x09, 0x09, 0x01, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x41, 0x49, 0x79, 0x79, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x08, 0x08, 0x7F, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x41, 0x7F, 0x7F, 0x41, 0x00, 0x00, 0x00, 0x20, 0x60, 0x40, 0x40, 0x7F, 0x3F, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x1C, 0x36, 0x63, 0x41, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x06, 0x0C, 0x06, 0x7F, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x0E, 0x1C, 0x7F, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x7F, 0x3E, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x09, 0x09, 0x0F, 0x06, 0x00, 0x00, 0x3E, 0x7F, 0x51, 0x21, 0x7F, 0x5E, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x09, 0x19, 0x7F, 0x66, 0x00, 0x00, 0x26, 0x6F, 0x49, 0x49, 0x7B, 0x32, 0x00, 0x00, 0x01, 0x01, 0x7F, 0x7F, 0x01, 0x01, 0x00, 0x00, 0x3F, 0x7F, 0x40, 0x40, 0x7F, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x1F, 0x3F, 0x60, 0x60, 0x3F, 0x1F, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x30, 0x18, 0x30, 0x7F, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x63, 0x77, 0x1C, 0x1C, 0x77, 0x63, 0x00, 0x00, 0x07, 0x0F, 0x78, 0x78, 0x0F, 0x07, 0x00, 0x00, 0x61, 0x71, 0x59, 0x4D, 0x47, 0x43, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x41, 0x41, 0x00, 0x00, 0x03, 0x06, 0x0C, 0x18, 0x30, 0x60, 0x00, 0x00, 0x41, 0x41, 0x7F, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x0C, 0x06, 0x03, 0x06, 0x0C, 0x08, 0x00, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x40, 0x00, 0x02, 0x06, 0x0C, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x20, 0x74, 0x54, 0x54, 0x7C, 0x78, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x44, 0x44, 0x7C, 0x38, 0x00, 0x00, 0x38, 0x7C, 0x44, 0x44, 0x44, 0x00, 0x00, 0x00, 0x38, 0x7C, 0x44, 0x44, 0x7F, 0x7F, 0x00, 0x00, 0x38, 0x7C, 0x54, 0x54, 0x5C, 0x18, 0x00, 0x00, 0x04, 0x7E, 0x7F, 0x05, 0x05, 0x00, 0x00, 0x00, 0x98, 0xBC, 0xA4, 0xA4, 0xFC, 0x7C, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x04, 0x04, 0x7C, 0x78, 0x00, 0x00, 0x00, 0x44, 0x7D, 0x7D, 0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x80, 0xFD, 0x7D, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x7F, 0x7F, 0x10, 0x38, 0x6C, 0x44, 0x00, 0x00, 0x00, 0x41, 0x7F, 0x7F, 0x40, 0x00, 0x00, 0x7C, 0x7C, 0x0C, 0x18, 0x0C, 0x7C, 0x78, 0x00, 0x00, 0x7C, 0x7C, 0x04, 0x04, 0x7C, 0x78, 0x00, 0x00, 0x38, 0x7C, 0x44, 0x44, 0x7C, 0x38, 0x00, 0x00, 0xFC, 0xFC, 0x44, 0x44, 0x7C, 0x38, 0x00, 0x00, 0x38, 0x7C, 0x44, 0x44, 0xFC, 0xFC, 0x00, 0x00, 0x7C, 0x7C, 0x04, 0x04, 0x0C, 0x08, 0x00, 0x00, 0x48, 0x5C, 0x54, 0x54, 0x74, 0x24, 0x00,
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0x00, 0x04, 0x04, 0x3E, 0x7E, 0x44, 0x44, 0x00, 0x00, 0x3C, 0x7C, 0x40, 0x40, 0x7C, 0x7C, 0x00, 0x00, 0x1C, 0x3C, 0x60, 0x60, 0x3C, 0x1C, 0x00, 0x1C, 0x7C, 0x60, 0x30, 0x60, 0x7C, 0x1C, 0x00, 0x00, 0x44, 0x6C, 0x38, 0x38, 0x6C, 0x44, 0x00, 0x00, 0x9C, 0xBC, 0xA0, 0xA0, 0xFC, 0x7C, 0x00, 0x00, 0x44, 0x64, 0x74, 0x5C, 0x4C, 0x44, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x3E, 0x77, 0x41, 0x41, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x41, 0x41, 0x77, 0x3E, 0x08, 0x00, 0x00, 0x0C, 0x06, 0x06, 0x0C, 0x18, 0x18, 0x0C, 0x00, 0x00, 0x60, 0x78, 0x5E, 0x46, 0x58, 0x60, 0x00 ; char caracteres_pantalla [128]; void anadir_caracter(int letra, int posX, int posY) //Comprobar que el caracter no se salga del rango if(127 < letra || 0 > letra) letra = 127; //Hay 8x16 posiciones para los caracteres caracteres_pantalla[(posX)+(posY*16)] = letra; void escribir() //Recorre la matriz de caracteres //y los va mostrando en pantalla char c; for( i = 0; i < 128; i++) c = caracteres_pantalla[i]; //Guardar el caracter que hay que escribir //Buscarlo en la imagen de la fuente y dibujarlo for (j=c*8; j<(c*8)+8; j++) status = I2C_MasterSendStart(0x3C, I2C_WRITE_XFER_MODE); if(I2C_MSTR_NO_ERROR == status) /* Check if transfer completed without errors */ status = I2C_MasterWriteByte(0x40); status = I2C_MasterWriteByte(atascii[j]); I2C_MasterSendStop(); //if(status != I2C_MSTR_NO_ERROR)break; int Inicializar_Pantalla() status = I2C_MasterSendStart(0x3C, I2C_WRITE_XFER_MODE); if(I2C_MSTR_NO_ERROR == status) /* Check if transfer completed without errors */
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//Le decimos a la pantalla que viene una lista de comandos de configuracion status = I2C_MasterWriteByte(0x00); //Apagar la pantalla status = I2C_MasterWriteByte(0xAE); // Establecer el maximo de filas a 0x3F = 63 status = I2C_MasterWriteByte(0xA8); status = I2C_MasterWriteByte(0x3F); //Poner el offset a 0 status = I2C_MasterWriteByte(0xD3); status = I2C_MasterWriteByte(0x00); //Poner el comienzo de linea a 0 status = I2C_MasterWriteByte(0x40); //Invertir el eje X de pantalla, por si esta girada.Puedes cambiarlo por 0xA0 si necesitas cambiar la orientacion status = I2C_MasterWriteByte(0xA1); //Invertir el eje Y de la patnalla //Puedes cambiarlo por 0xC0 si necesitas cambiar la orientacion status = I2C_MasterWriteByte(0xC8); //Mapear los pines COM status = I2C_MasterWriteByte(0xDA); status = I2C_MasterWriteByte(0x12); //Configurar el contraste status = I2C_MasterWriteByte(0x81); status = I2C_MasterWriteByte(0x7F); //Este valor tiene que estar entre 0x00 (min) y 0xFF (max) //Este comando ordena al chip que active el output de la pantalla en funcion del contenido //almacenado en su GDDRAM status = I2C_MasterWriteByte(0xA4); //Poner la pantalla en modo Normal status = I2C_MasterWriteByte(0xA6); //Establecer la velocidad del Oscilador status = I2C_MasterWriteByte(0xD5); status = I2C_MasterWriteByte(0x80); //Activar el 'charge pump' status = I2C_MasterWriteByte(0x8D); status = I2C_MasterWriteByte(0x14); //Encender la pantalla status = I2C_MasterWriteByte(0xAF); //Como extra, establecemos el rango de columnas y paginas status = I2C_MasterWriteByte(0x21); //Columnas de 0 a 127 status = I2C_MasterWriteByte(0x00); status = I2C_MasterWriteByte(0x7F); status = I2C_MasterWriteByte(0x22); //Paginas de 0 a 7 status = I2C_MasterWriteByte(0x00); status = I2C_MasterWriteByte(0x07); //Modo de escritura horizontal //en mi modelo no haria falta enviar este comando (por defecto utiliza este modo) status = I2C_MasterWriteByte(0x20); status = I2C_MasterWriteByte(0x00); I2C_MasterSendStop(); status = I2C_MasterSendStart(0x3C, I2C_WRITE_XFER_MODE);
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for (j=0; j<1024; j++) if(I2C_MSTR_NO_ERROR == status) /* Check if transfer completed without errors */ status = I2C_MasterWriteByte(0x40); status = I2C_MasterWriteByte(0x00); I2C_MasterSendStop(); //----------------------------------------------------------------------------------- int Intro_Pantalla() anadir_caracter('D', 2,1); anadir_caracter('i', 3,1); anadir_caracter('r', 4,1); anadir_caracter('A', 6,1); anadir_caracter('l', 7,1); anadir_caracter('d', 8,1); anadir_caracter('e', 9,1); anadir_caracter('m', 10,1); anadir_caracter('a', 11,1); anadir_caracter('r', 12,1); anadir_caracter('F', 13,1); anadir_caracter('D', 2,3); anadir_caracter('a', 3,3); anadir_caracter('n', 4,3); anadir_caracter('i', 5,3); anadir_caracter('e', 6,3); anadir_caracter('l', 7,3); anadir_caracter('R', 9,3); anadir_caracter('D', 2,4); anadir_caracter('a', 3,4); anadir_caracter('v', 4,4); anadir_caracter('i', 5,4); anadir_caracter('d', 6,4); anadir_caracter('H', 8,4); int G50() anadir_caracter('5', 2,6); anadir_caracter('0', 3,6); anadir_caracter('G', 4,6); escribir(); int G80() anadir_caracter('8', 2,6); anadir_caracter('0', 3,6); anadir_caracter('G', 4,6); escribir();
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int G100() anadir_caracter('1', 2,6); anadir_caracter('0', 3,6); anadir_caracter('0', 4,6); anadir_caracter('G', 4,6); escribir(); int Encendido() anadir_caracter('e', 2,7); anadir_caracter('n', 3,7); anadir_caracter('c', 4,7); anadir_caracter('e', 5,7); anadir_caracter('n', 6,7); anadir_caracter('d', 7,7); anadir_caracter('i', 8,7); anadir_caracter('d', 9,7); anadir_caracter('o', 10,7); escribir(); int main(void) CyGlobalIntEnable; /* Enable global interrupts. */ I2C_Start(); Inicializar_Pantalla(); for(i = 0; i < 128; i++) caracteres_pantalla[i] = 32; Intro_Pantalla(); escribir(); CyDelay(1000); for(i = 0; i < 128; i++) caracteres_pantalla[i] = 32; escribir(); int32 out; char8 str[12]; char strHall[12]; float ADCVoltaje; float Hall; ADC_Start(); ADC_StartConvert(); ADC_IsEndConversion(ADC_WAIT_FOR_RESULT); WaveDAC8_Start(); PWM_Start(); Clock_1_Start(); Clock_Start(); SPIM_Start(); int x = 0; int anterior =0; int actual=0; int cambiar =0; int menu = 1; int y=0; int anterior1 =0; int actual1=0; int anterior2 = 0; int bandera = 0;
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char8 caso[12]; uint8 q[1000]; SPIM_WriteTxData(0x11FF-255); int seleccionar =0; for(;;) //WaveDAC8_Wave1Setup(q,1000); anadir_caracter('M', 2,1); anadir_caracter('a', 3,1); anadir_caracter('g', 4,1); anadir_caracter('n', 5,1); anadir_caracter('e', 6,1); anadir_caracter('t', 7,1); anadir_caracter('o', 8,1); anadir_caracter('t', 9,1); anadir_caracter('e', 10,1); anadir_caracter('r', 11,1); anadir_caracter('a', 12,1); anadir_caracter('p', 13,1); x=Arriba_Read() ; CyDelay(100); y=Abajo_Read() ; CyDelay(100); if (x ==1 && anterior == 0) cambiar = 1; anterior = x; if (y ==1 && anterior2 == 0) seleccionar = 1; anterior2 = y; // --------Principales----------------- if (cambiar == 1 && menu ==1) menu = 5; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu ==5) menu = 9; cambiar =0; if (cambiar == 1 && menu ==9) menu = 13; cambiar =0; if (cambiar == 1 && menu ==13) menu = 17; cambiar =0; if (cambiar == 1 && menu ==17) menu = 21; cambiar =0; // ------Secundarios 1 ------------ if (cambiar == 1 && menu == 2) menu = 3; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu ==3) menu = 4; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 4) menu = 2; cambiar = 0; // ------Secundarios 2 ------------ if (cambiar == 1 && menu == 6) menu = 7; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 7) menu = 8; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 8) menu = 6; cambiar = 0; // ------Secundarios 3 ------------ if (cambiar == 1 && menu == 10) menu = 11; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 11) menu = 12; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 12) menu = 10; cambiar = 0;
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// ------Secundarios 4 ------------ if (cambiar == 1 && menu == 14) menu = 15; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 15) menu = 16; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 16) menu = 14; cambiar = 0; // ------Secundarios 5 ------------ if (cambiar == 1 && menu == 18) menu = 19; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 19) menu = 20; cambiar = 0; if (cambiar == 1 && menu == 20) menu = 18; cambiar = 0; // ------- Seleccionar Secundarios--------- if (seleccionar == 1 && menu ==1) menu = 2; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==5) menu = 6; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==9) menu = 10; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==13) menu = 11; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==17) menu = 18; seleccionar=0; // ------- Seleccionar intensidad.-------- if (seleccionar == 1 && menu ==2) menu = 21; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==3) menu = 22; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==4) menu = 23; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==6) menu = 24; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==7) menu = 25; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==8) menu = 26; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==10) menu = 27; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==11) menu = 28; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==12) menu = 29; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==14) menu = 30; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==15) menu = 31; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==16) menu = 32; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==18) menu = 33; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==19) menu = 34; seleccionar=0; if (seleccionar == 1 && menu ==20) menu = 35; seleccionar=0; if (menu==1) anadir_caracter('d', 2,4); anadir_caracter('e', 3,4); anadir_caracter('r', 4,4); anadir_caracter('m', 5,4); anadir_caracter('a', 6,4); anadir_caracter('t', 7,4); anadir_caracter('i', 8,4); anadir_caracter('t', 9,4); anadir_caracter('i', 10,4); anadir_caracter('s', 11,4); escribir(); if (menu==2) G50(); if (menu==3) G80(); if (menu==4) G100(); if (menu==5) anadir_caracter('T', 2,4); anadir_caracter('c', 4,4); anadir_caracter('a', 5,4); anadir_caracter('r', 6,4); anadir_caracter('p', 7,4); anadir_caracter('i', 8,4); anadir_caracter('a', 9,4);
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anadir_caracter('n', 10,4); anadir_caracter('o', 11,4); escribir(); if (menu==6) G50(); if (menu==7) G80(); if (menu==8) G100(); if (menu==9) anadir_caracter('a', 2,4); anadir_caracter('r', 3,4); anadir_caracter('t', 4,4); anadir_caracter('r', 5,4); anadir_caracter('i', 6,4); anadir_caracter('t', 7,4); anadir_caracter('i', 8,4); anadir_caracter('s', 9,4); escribir(); if (menu==10) G50(); if (menu==11) G80(); if (menu==12) G100(); if (menu==13) anadir_caracter('l', 2,4); anadir_caracter('u', 3,4); anadir_caracter('m', 4,4); anadir_caracter('b', 5,4); anadir_caracter('a', 6,4); anadir_caracter('l', 7,4); anadir_caracter('g', 8,4); anadir_caracter('i', 9,4); anadir_caracter('a', 10,4); escribir(); if (menu==14) G50(); if (menu==15) G80(); if (menu==16) G100(); if (menu==17) anadir_caracter('D', 2,4); anadir_caracter('a', 4,4); anadir_caracter('r', 5,4); anadir_caracter('t', 6,4); anadir_caracter('i', 7,4); anadir_caracter('c', 8,4); anadir_caracter('u', 9,4); anadir_caracter('l', 10,4); anadir_caracter('a', 11,4); anadir_caracter('r', 12,4); escribir(); if (menu==18) G50(); if (menu==19) G80(); if (menu==20) G100();
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if (menu==21) PWM_WritePeriod(255); SPIM_WriteTxData(0x11FF-240); Encendido(); if (menu==22) PWM_WritePeriod(255); SPIM_WriteTxData(0x11FF-225); Encendido(); if (menu==23) PWM_WritePeriod(255); SPIM_WriteTxData(0x11FF-210); Encendido(); if (menu==24) PWM_WritePeriod(100); SPIM_WriteTxData(0x11FF-195); Encendido(); if (menu==25) PWM_WritePeriod(100); SPIM_WriteTxData(0x11FF-180); Encendido(); if (menu==26) PWM_WritePeriod(100); SPIM_WriteTxData(0x11FF-165); Encendido(); if (menu==27) PWM_WritePeriod(75); SPIM_WriteTxData(0x11FF-150); Encendido(); if (menu==28) PWM_WritePeriod(75); SPIM_WriteTxData(0x11FF-135); Encendido(); if (menu==29) PWM_WritePeriod(75); SPIM_WriteTxData(0x11FF-120); Encendido(); if (menu==30) PWM_WritePeriod(67); //SPIM_WriteTxData(0x11FF-105); if (ADCVoltaje > 2.6) x = x-1; if (ADCVoltaje < 2.5) x = x+1;
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SPIM_WriteTxData(0x11FF-x); Encendido(); if (menu==31) PWM_WritePeriod(67); SPIM_WriteTxData(0x11FF-90); Encendido(); if (menu==32) PWM_WritePeriod(67); SPIM_WriteTxData(0x11FF-75); Encendido(); if (menu==33) PWM_WritePeriod(60); SPIM_WriteTxData(0x11FF-60); Encendido(); if (menu==34) PWM_WritePeriod(60); SPIM_WriteTxData(0x11FF-45); Encendido(); if (menu==35) PWM_WritePeriod(60); SPIM_WriteTxData(0x11FF-30); Encendido(); out = ADC_GetResult32(); ADCVoltaje= (5.98/1048576)*out; //if (ADCVoltaje > 2.6) // x = x-1; // //if (ADCVoltaje < 2.5) //x = x+1; // // SPIM_WriteTxData(0x11FF-x); /*LCD_Position(1,10); sprintf(str, "%.2f", ADCVoltaje); LCD_PrintString(str); LCD_Position(0,3); Hall = (ADCVoltaje - 2.5) / 0.0019 ; sprintf(strHall, "%.2f", Hall); LCD_PrintString(strHall);*/
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/* [] END OF FILE */