Entendiendo un circuito para leer la corriente que pasa a través de cuerpos humanos

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Encontré en Instructables este circuito que se usa para detectar cuando dos las almohadillas conductoras son tocadas al mismo tiempo por una persona (o, en ese ejemplo particular, una cadena de personas).

UtilizadojuntoconestecroquisdeArduinofuncionaperfectamente,produciendounvalorestablecuandonosetocanlosdospadsydiferentesvaloresproporcionalesalacantidaddecontactocuandosetoca:

voidsetup(){Serial.begin(9600);}voidloop(){intr=analogRead(A0);Serial.println(r);delay(200);}

Funcionaperfectamenteparamí,peronoentiendocuáleselprincipiodetrásdeestoy el artículo no lo explica.

Normalmente esperaría tener una fuente de voltaje presente en un pad, y bajar la resistencia en el otro pad, y la persona que completa el circuito. Sin embargo, en este caso no hay fuente de voltaje y uno de los parches está conectado al pin de referencia analógico en su lugar.

    
pregunta Ugo Riboni

3 respuestas

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El principio básico es este:

Aquí, desde una perspectiva de ingeniería, es un humano -

Elvalordeunserhumanoesmuchomásfácildemediroestimarparaestemodelo.Lasesperanzasylossueñosnoentranenlaecuación,sinoqueessololasudoracióndesupiel.Elvalordeunhumanopuedeoscilarentre1kΩy100kΩ.

Tenemosunhumanosudoroso,son5kΩ.

Cuandoagregamosunhumanoalcircuitoqueproporcionaste-

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Nuestro humano crea un divisor de voltaje con R1. El diseñador de circuitos modeló su resistencia humana promedio en 39kΩ. Podemos inferir esto porque el cambio máximo en un divisor de voltaje es cuando las resistencias son iguales. Por lo tanto, para maximizar el cambio en la señal que se está midiendo, ajustan R1 a 39kΩ.

Sin humanos, el voltaje en \ $ A0 \ $ simplemente será igual a AREF y el condensador se cargará al mismo. Cuando se agrega el humano y se completa el circuito, el voltaje es ahora:

$$ A0 = AREF * \ frac {(Human + 1kΩ) \; \ | \; 1kΩ} {39kΩ + ((Human + 1kΩ) \; \ | \; 1kΩ)} $$

El capacitor también está allí, pero si consideramos que tiene una resistencia de CC infinita, no entrará en la ecuación. Está ahí para suavizar el cambio de voltaje.

Es posible que no haya reconocido de inmediato esto como un divisor de voltaje debido a las resistencias de la serie 1k. Esos están ahí para proporcionar aislamiento al ser humano y, junto con el condensador, como un circuito de rebote . Adicionalmente el AREF para la tensión de 'suministro'. Estamos realizando una medición analógica, por lo que la tensión de referencia analógica (AREF) es una buena opción. Se requiere muy poca corriente para cargar el condensador en el tiempo suficiente.

    
respondido por el Samuel
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Se basa en la conductividad del cuerpo humano permitiendo que una pequeña corriente pase a través de R1, a través del cuerpo y luego a través de R3 a tierra. Esto crea un cambio en el voltaje en la entrada al ADC. Esto, presumiblemente se mide por la MCU y se le da alguna forma de retroalimentación visual o audible, el operador de la MCU.

    
respondido por el Andy aka
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Samuel tiene razón, pero hay dos cosas que creo que están mal con su respuesta.

Primero, asumiendo que la entrada del ADC consume una corriente despreciable, el voltaje de salida es realmente:

$$ A0 = AREF * \ frac {(Humano + 1kΩ) \;} {39kΩ + (Humano + 1kΩ)} $$

Esto coincide con la simulación.

Segundo, el divisor de voltaje no muestra "cambio máximo" cuando el humano \ $ = 39kΩ \ $. En realidad, es el que más cambia a valores bajos de resistencia, como se puede ver en este gráfico de la ecuación del divisor de voltaje.

LarazónrealparaestablecerR1enelvaloresperadode"humano" (más 1kΩ) es para que la resistencia humana esperada esté en el centro del rango de voltaje, desde entonces:

$$ A0 = AREF * \ frac {39kΩ \;} {39kΩ + 39kΩ} = \ frac {1} {2} AREF $$

Excelente respuesta de lo contrario!

    
respondido por el Greg Bell

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