CLASE # 9 EL FILTRO NOTCH O RECHAZABANDAS Y SU IMPORTANCIA
CLASE # 9
EL FILTRO NOTCH O RECHAZABANDAS Y SU IMPORTANCIA
Filtro Notch o Rechazabandas
Hola alumnos, el día de hoy vamos a hablar de otro filtro activo muy importante que llevan algunos de sus prototipos para la obtención de algunos de los biopotenciales, en este caso vamos a ver el filtro activo Notch o rechazabandas que se debe diseñar de acuerdo con los requerimientos de las instalaciones eléctricas de cada zona geográfica y que normalmente puede estar en 50 o 60 Hz según la zona geográfica. Favor de no olvidar que en la mayoría de los países Europeos se utilizan suministros de alimentación eléctrica de 220 V (AC) y 50 Hz y en el caso de Norteamérica la mayoría de las lineas de alimentación se manejan en 120 V (AC) y 60Hz.
Razón por la cual los buenos Ingenieros de cada país que deseen internacionalizarse deben conocer de este tipo de situación y más si se piensa hacer, diseñar o instalar un equipo de obtención de biopotenciales como ECG, EEG, EOG, EMG o cualquier otro dispositivo médico que pueda ir conectado a un paciente.
Y también las personas que viajan entre distintos países pues si llevan secadoras para el pelo, rasuradoras, planchadoras de pelo, planchas para arreglar su ropa y otros implementos eléctricos de los que se utilizan para viajar muy probablemente requerirán de la ayuda de convertidores para poder adaptarlos a lugares diferentes y si piensan en radicar en otro país y planean la mudanza a lo mejor sería más económico el vender sus electrodomésticos en el país donde viven y comprar nuevos electrodomésticos más adecuados para el país a donde van a radicar :D.
(a)
(b)
Figura 1 (a) contacto de 120 V (AC) americano y (b) contacto de 220 V(AC) Europeo
Video 1: Interesante video que nos hace ver la diferencia entre los distintos tipos de contactos a 220 V (AC) que son de tipo Europeo y que también son utilizdos en países de latinoamérica como Perú, es interesante también hacer notar que la normatividad para poder comercializar un equipo de uso médico u hospitalario a nivel internacional debe tomar en consideración este punto tan importante, sobre todo en el caso de las áreas críticas de un hospital que son las que muchas veces cuentan con una mayor cantidad de equipos médicos conectados a los pacientes.
Figura 2: Mapa de distintos tipos de contactos según la región geográfica de cada país, les anexo el link del hipervínculo de wikipedia para que lo vayan estudiando.
Algunos me dirán que no siempre se necesita saber esto en la actualidad, pero yo considero que si es un tema importante porque en la práctica usual y en los hospitales muchas veces aunque existan equipos muy modernos, se utilizan las conexiones del hospital para conectar los equipos médicos y sacar los ECG y si el equipo que estás diseñando debe ser conectado a un contacto eléctrico y quieres que tu prototipo pueda ser comercializado o utilizado en muchos países es un tema relevante que debes considerar y además respetar la normatividad vigente en cada país acerca de este importante tema, les aconsejo que analicen y estudien con cuidado el material del webinar que aparece en el siguiente link o hipervínculo:
(a)
(b)
Figura 3 (a) y (b) Otro aspecto muy importante en algunas instalaciones como es el caso de las hospitalarias es que se debe considerar también en la instalación el contar con las instalaciones de tierra física adecuadas para garantizar la seguridad de los pacientes y contactos de grado hospitalario. Este tema es tan importante que dedicaremos algunas clases específicas para profundizar más en ello les anexo un catálogo interesante acerca de esto.
Por ello es muy importante para ustedes que están estudiando Ingeniería Biomédica (IB) el trabajo y práctica de laboratorio para que puedan aprender a diseñar y construir prototipos y diseños seguros para los pacientes y uno de los puntos de seguridad muy importantes es el incluir en algunos de sus diseños el filtro Notch, favor de estudiar con cuidado los siguientes dos videos que explican como se diseñan y calculan los filtros activos rechazabandas.
Video 1: Análisis del Filtro activo Rechaza-Banda
Video 2: Explicación descriptiva de ¿Cómo se analiza un circuito de filtros activos para obtener la función de transferencia?
Video 3: Explicación del diseño de un filtro Rechazabanda Sallen Key.
Y nuevamente a la hora de hacer su diseño deben analizar detenidamente la tarjeta que les pedí que enmicaran con la tabla 1.1 del libro de Webster porque para saber cuando si y cuando no se necesitará el filtro Notch dentro de tu diseño necesitas ver las frecuencias de trabajo que lleva tu filtro pasabandas para saber si dentro de la banda de trabajo está o no contemplada la frecuencia de 50 o 60 Hz para considerar si le pones o no este filtro adicional y esto lo puedes revisar en la columna 3 de la tabla que dice Signal Frequency Range y sus unidades son Hz.
CLASE # 9
TAREAS Y ACTIVIDADES A REALIZAR
En el caso de Bioinstrumentación I todas las actividades deben realizarse de forma individual por favor.
1. Favor de hacer el análisis y cálculo del valor de las resistencias para que el filtro Notch rechace la señal deseada (uno para 50 Hz y otro para 60 Hz) el siguiente circuito:
Filtro Notch activo de Sallen Key
2. Favor de probar su diseño en el laboratorio mediante un barrido de frecuencias apropiado y anexar la tabla de los valores prácticos obtenidos así como el gráfico de Bode de Amplitud del diseño de su filtro.
3. Favor de indicar si se requiere o no el filtro Notch rechazabandas en el diseño de los prototipos de aparatos para la obtención de los siguientes biopotenciales mediante una tabla como la que se sugiere:
4. (Este trabajo si puede ser en EQUIPOS pero respetando los mismos que van a trabajar en el LAB) Favor de hacer una MAQUETA CON MATERIAL RECICLADO en la que con cajas se ilustren c/u de los Bloques que deben ser considerados para el diseño de un prototipo de ECG, que cuando se abra la caja se pueda ver el dibujo del circuito electrónico calculado, probado y diseñado hasta ahorita para la obtención de la señal de ECG en base a la información de las clases previas y la actual, incluyendo las etapas de interfaz paciente-a su diseño, amplificador de Instrumentación, filtro pasa banda y rechazabanda y en caso de ser posible mostrar la documentación con imágenes de las señales de ECG obtenidas en el osciloscopio a la salida de c/u de estas etapas y medidas de seguridad.
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Ejemplo útil para de diagrama a bloques para hacer la maqueta
cada etapa o bloque lo pueden poner dentro de una cajita de cartón y ilustrar todo el proceso, las cajitas que se puedan abrir para ver el contenido de cada bloque e incluso si quieren pueden poner una ilustración con el seguimiento de las salidas de la señal de ECG en el osciloscopio, lo pueden hacer todo con material reciclado y para presentarlo lo pueden fotografíar y poner en power points y hacerlo o presentarlo como un video *.mp4
pueden ilustrar lo que llevan hasta ahorita y si desean adelantar un poco más pueden ir viendo lo que contendrían las cajas de los bloques adicionales el trabajo es con puro material reciclado :D
otras sugerencias para las maquetas las pueden ver en el siguiente link
5. Favor de hacer un análisis y estudio bien documentado en base a las imágenes de las figuras 1, 2 y 3 y explicar las causas razones y motivos de que exista tanta variedad de contactos y fuentes distintas a nivel mundial y agregar un análisis de las específico de las de uso y grado hospitalario.
Nota: cabe aclarar que se volverá a tocar este tema a profundidad más adelante en clases posteriores, pero ahorita es importante que conozcan y aprendan algo para considerarlo dentro del diseño de su primer prototipo pues sus profesores desean que sea un diseño bien hecho :D y que incluya algunos puntos importantes como la seguridad eléctrica debido a que están probando sus diseños de forma práctica y ustedes mismos son los que se están conectando para probar dichos prototipos y como son experimentales es importante el trabajo en equipo por su propia seguridad.
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