Dispositivo de captura de movimiento basado en sensores inerciales con comunicación inalámbrica

Aparicio Pérez, Miguel Ángel
Casas Nebra, Roberto (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2015
Departamento de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, Área de Electrónica

Máster Universitario en Ingeniería Electrónica

Resumen: El objetivo de este proyecto es disponer de un prototipo de sistema que permita capturar datos de movimiento y enviarlos de modo inalámbrico a otro dispositivo abordando los siguientes temas: Captura de movimiento, protocolos de comunicación inalámbrica (bajo consumo), programación de sistemas embebidos y desarrollo de prototipos electrónicos. Este nuevo prototipo puede ser de gran utilidad para el desarrollo de nuevas aplicaciones relacionadas con el análisis del movimiento en varias ramas, como por ejemplo, la medicina, el deporte, la vigilancia inteligente, etc. El dispositivo recibe los datos del sensor BNO055 de Bosch mediante comunicación I2C. Este sensor integra un acelerómetro, un magnetómetro y un giroscopio e incluye algoritmos de integración capaces de calcular diferentes representaciones de posición como ángulos de Euler. Los datos obtenidos por el sensor son recibidos en una placa para posteriormente ser procesados y enviados a otro dispositivo mediante comunicación inalámbrica. El protocolo de comunicación inalámbrica utilizado en este trabajo para enviar los datos recibidos por el sensor ha sido Bluetooth 4.0 y para ello, este dispositivo ha sido desarrollado en la placa nRF51-DK de Nordic Semiconductors. Para llevar a cabo este dispositivo, se ha programado la placa en lenguaje C para recibir los datos del sensor mediante comunicación I2C y enviarlos simultáneamente mediante comunicación Bluetooth. Para ello, se ha creado un perfil Bluetooth con un servicio personalizado que contiene dos características. Mediante la primera característica se envían los datos del acelerómetro, magnetómetro y giroscopio en los tres ejes en una cadena de 18 bytes (2 bytes por sensor y eje) y mediante la segunda, los ángulos de Euler en una cadena de 6 bytes (2 bytes por eje). Adicionalmente, se han integrado cuatro servicios estándar con el fin de enviar el porcentaje de carga de la batería e información sobre el dispositivo y los parámetros de conexión. Por último, se ha diseñado una PCB integrando dos módulos. Uno de ellos contiene el SoC (System on a Chip) nR51822 (el mismo que integra la placa nRF51-DK) y el otro integra el sensor BNO055. Para realizar las pruebas se ha utilizado la aplicación Master Control Panel de Nordic, una herramienta que permite escanear y explorar los dispositivos Bluetooth y comunicarse con ellos. Para comunicar la placa con la aplicación en el PC se ha utilizado el dispositivo nRF51 Dongle.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master