neurGAI-ren muinak

(en castellano)

Orri honetan azaltzen dugu, xehetasun gehiago emanez, neurGAI-ren funtzionamendua. Hala ere, testu honen irakurketa ez da beharrezkoa gure telefono mugikorrean neurGAI aplikazioa ondo erabili ahal izateko.

SCT013 zunda anperimetrikoa

SCT013 zunda anperimetrikoak (ikusi (a) irudia) barruan material ferromagnetikoko nukleo bat dauka. Nukleo horrek gure kontsumo elektrikoari lotutako korronte elektrikoa eroaten duen kablea inguratzen du, zunda itxita geratzen denean. Zunda anperimetrikoaren barruan beste harilketa txiki bat dago, nukleoaren inguruan. Akoplamendu magnetikoaren eraginez, gure etxebizitzara sartzen den korronte elektrikoak bigarren harilketa horretan beste korronte elektriko txiki bat eragiten du, proportzionala kontsumoko korrontearekiko. neurGAIk erabiltzen duen zunda anperimetrikoak, beraz, sare elektrikoaren maiztasuna duen tentsio-seinale bat ematen du (50 Hz-ekoa; ikusi eskema elektriko baliokidea (b) irudian). neurGAIk tentsio-seinale hori erregistratzen du, ANDROID telefonoaren kanpoko mikrofono-sarreraren bidez.

Pantaila-argazkia 2015-04-13 12:00:22

Android telefonoaren mikrofono sarrera

Mikrofono sarrerak (ikusi (c) irudia) honako ezaugarri hauek ditu:

  1. Funtzionamendu egoki baterako, telefono batzuek gutxienez 15 kΩ-eko irteera-inpedantzia duen mikrofono bat behar dute. Mikrofonoaren irteera-inpediantziako gutxiagoko balioak telefonoari hainbat agindu kodetzeko erabiltzen direnez (bolumena igo/jaitsi, erreprodukzioa gelditu, eta abar) zundak ere gutxieneko irteera-inpedantzia hori izan behar du, sarrerako etaparen funtzionamenduan interferentziarik ez sortzeko.

  2. Sarrerako anplifikazio-etapak duen banda-zabalera normalean kanpoko mikrofono batekin sor daitezkeen audioko seinaleen banda-zabalerari egokitzen zaio. Banda zabalera horren behe-miaztasuneko ebakidurak ((c) eskeman agertzen den Cin kondentsadoreak sortzen duena) zunda anperimetrikoaren sarreran agertzen den seinalearen atenuazio garrantzitsu bat sor dezake, horren maiztasuna 50 Hz-ekoa baita. Beste alde batetik, kontuan hartu behar dugu sare elektrikoaren seinalearen itxura sinusoidala izan arren, gure etxebizitzan kontsumitzen dugun korronteak 50 Hz-eko osagai harmonikoak izan ditzakeela (100 Hz, 150 Hz, 200 Hz,…). Osagai harmoniko horiek, maiztasun altuagokoak izango direnez, atenuazio txikiagoak jasango dituzte, 50 Hz-eko funtsezko harmonikoak baino.

  3. Android telefonoaren sarrerako anplifikazio-etapak irabazi zehatz bat, eta desberdina telefono bakoitzean, izango du.

  4. Anplifikazio-etapak, gainera, irabaziaren kontrol automatikoa inplementatu ahal du (Control Automático de Ganancia delakoa, CAG); horrela gertatuz gero, telefonoaren kanpoko mikrofonoaren sarreran erregistratzen diren anplitude handiagoko seinaleak gutxiago anplifikatuko dira, anplitude gutxiagoko seinaleak baino.

barrukoak-1

Android telefonoen kanpoko mikrofono-sarreraren ezaugarri horiek irtenbide zehatz eta espezifikoak eskatzen dituzte, neurGAIren ikuspegitik. Honako hauek dira:

  1. Zunda anperimetrikoak 15 kΩ-eko erresistentzia bat dauka, seriean konektatuta, 4 poloko konektorearen barruan. Horrela, Android telefonoak zunda anperimetrikoaren aldetik ikusten duen gailua 15 kΩ-eko erresistentzia baino pixka bat gehiago duen kanpoko mikrofono moduko bat izango da. Erresistentzia horren eraginez, telefono mugikorrera sartzen den seinalea atenuatzen da. (d) irudiak 50 Hz-eko eta 30,4 A efikazeko seinale batek zunda anperimetrikoaren irteeran sortzen duen seinale elektrikoa erakusten du, zunda konektatu barik dagoenean. Baldintza horietan, zundaren irteeran agertzen den seinalearen anplitude efikaza 1,65 V da. Zunda telefonora konektatzen denean, berriz, anplitudea 74,1 mV efikazera jaisten da (ikusi (e) irudia). Atenuazio horri A1 [Vef/Vef] deituko diogu, eta telefono mugikor bakoitzaren araberakoa izango da, anplifikazio-etaparen sarrerako inpedantziak baldintzatuta egongo baita.Pantaila-argazkia 2015-03-26 17:11:03

  2. Kontuan hartuta Cin kondentsadoreak sortzen duen distortzioa saihetsezina dela, neurGAIren kalibrazio-prozesuan sarrera-etapa horren ezaugarritze frekuentziala egingo da, geroago distortzio hori konpentsatu ahal izateko, kontsumo elektrikoen neurketak egiten direnean. Adibide moduan, (f) irudian JIAYU markako JY-G4SA telefono baten sarrera-etaparen transferentzia-funtzioaren modulua erakusten da.Pantaila-argazkia 2015-03-26 17:11:12

    neurGAIk sarrera-etaparen ezaugarritze hori kalibrazio-prozesuan egiten du, mikrofonoaren kanpoko sarreran 4 poloko beste konektore bat jarrita. Konektore horretan, (g) irudian ikus daitekeenez, mikrofono sarrera eskuineko audioko irteerara konektatuta dago. Aldi berean, 15 kΩ-eko Rs erresistentziak inpedantzia-maila egokia ezartzen du zirkuituan. Kalibrazio prozesuak anplitude ezaguneko seinale sinusoidalen segida bat bidaltzen du audioko aurikularren irteeren bidez, aldi berean mikrofono-sarreran jasotzen dena. Seinale hauek telefono mugikorraren mikrofono-sarreran erregistratzen dira, eta haien anplitudeak gero eta handiagoak dira sortutako seinalearen maiztasuna handitzen den heinean. Horrela erregistratzen den maiztasunaren araberako atenuazioari A2(f) [Vef/Vef] deitzen diogu.

    barrukoak-2

  3. Irabaziaren kontrol automatikoaren sistemaren (CAG) balizko existentzia (g) irudian erakusten den eskema beraren bidez egiaztatzen da, ezaugarritze frekuentziala egiteko erabiltzen dena. Android sistemak software bidezko CAG sistema bat inplementatzen du 16. mailatik aurrera (android.media.audiofx.AutomaticGainControl). neurGAIk software bidezko inplementazio hori desgaitzen duen arren, egiaztatu dugu azken belaunaldiko Android telefono askok CAG sistema elektroniko bat ekartzen dutela euren baitan, desgaitu ezin dena. Beraz, CAG sistema hori ezaugarritu behar da, geroago bere efektua konpentsatu ahal izateko, neurketak egiten ari direnean. CAG sistemaren eragina (h) irudian erakusten da, JIAYU arkako JY-G4S telefono batean neurtua. Ardatz horizontalean aurikularretara bidalitako seinalearen anplitudea erakusten da, eta ardatz bertikalean mikrofonoko sarrerak erregistratzen duen seinalearen anplitudea. Ikus daitekeenez, aurikularren irteeretatik ateratzen den seinalaren anplitudea handitzen den heinean, mikrofono sarreratik jasotzen den seinalearen anplifikazioa gero eta motelagoa da. Sarrerako anplitudearen araberako anplifikazio honi A3(P) deitzen diogu, P neurtutako seinalearen potentzia izanik.Pantaila-argazkia 2015-03-26 17:11:42

Seinale-prozesatzea neurGAI-n

Zunda anperimetrikoak ematen duen seinaleak jasotako prozesatzea (i) irudian erakusten da, non x(t) zunda anperimetrikoak ematen duen seinalea den, eta z(n) neurGAI aplikazioak jasotzen dituen digitalizatutako laginak diren.

procesado-1

(i)

neurGAI aplikazioak z(n) laginak prozesatzen ditu; horretarako CAG-ren ezaugarritzea kontuan hartzen du, eta baita sarrerako etapak maiztasunaren arabera sortutako distortzioa ere. Seinaleen prozesatzeak (j) irudian erakusten den eskemari jarraitzen dio.

procesado-2 (j)

Hasteko, z(n) laginen anplitudea zuzentzen da, CAG sistemak sartzen duen distortzioa konpensatzeko. Horretarako, kontuan hartzen da z(n) seinalearen anplitude efizkaz bera duen beste seinale sinusoidal batek CAG sisteman jasotzen duen anplifikazioa. Horrela, y(n) seinalea lortzen da.

Segidan, y(n) seinalearen Fourier-en transformatu azkarra (FFT) burutzen da. Y(Ω) seinalearen laginak y(n) seinalearen osagai frekuentzialei lotuta daude. Osagai frekuentzialen (Y(Ω)-ren laginak) eta sarrerako etaparen ezaugarri-funtzioaren alderantsizkoaren ([A2(Ω)]-1) biderketak X(Ω) seinalea ematen du; seinale horren laginak x(n) seinalearen osagai frekuentzialei dagozkie, beste koefiziente baten bidez biderkatuta.

Zunda anperimetrikoak neurtzen duen korrontea, beraz, x(t) seinaleren balio efikazarekiko proportzionala, xef deituko dioguna. Parseval-en teorema kontuan hartuz:

parseval

Horrela, zunda anperimetrikoak neurtzen duen korrontearen balio efikaza, xef, honako adierazpen honen bidez kalkulatu ahal dugu:

FFT

non Z(n) neurGAIk erregistratzen dituen laginen (z(n)) Fourier-en transformatu azkarraren laginak diren.

Kontuan hartu behar dugu sarrera-etaparen ezaugarritze-prozesuak bakarrik erantzun frekuentzialaren modulua ezaugarritzea ahalbidetzen duela, |A2(Ω)|. Horregatik, z(n)-ren FFT-rekin maiztasunaren eremuan egindako prozesatzeak ez du ahalbidetzen z(n) seinalearen laginak berreskuratzea, baizik eta bakarrik haren potentziako espektro-dentsitatea. Baina hori nahikoa da, azken batean neurGAIk zunda anperimetrikoak ematen duen seinalearen balio efikaza kalkulatzea baino ez baitu bilatzen.

neurGAIk kalkulatzen duen emaitzaren eta zunda anperimetrikoak neurtzen duen korrontearen balioaren arteko proportzio-koefizientea kalibrazio-prozesuan kalkulatu eta ezartzen da, neurGAIk ematen duen emaitza kalibratutako beste neurgailu baten emaitzarekin erkatuz. Proportzionaltasun konstante hori Android-telefono bakoitzaren araberakoa izango da, eta /neurGAI/calibracion/coeficienteAjuste.csv artxiboan erregistratuta geratzen da, kalibrazio-prozesuan.

neurGAI-ren kodea eta lizentziak

neurGAI aplikazioak GNU GENERAL PUBLIC LICENSE Version 2 lizentzia dauka.

Kodea GitHub zerbitzarian dago eskuragarri: https://github.com/gorkabueno/NeurGai

neurGAI aplikazioa garatu ahal izateko oso baliagarriak izan dira beste programatzaile askoren lanak, lizentzia irekien bidez komunitarearen eskuragarri jarritakoak. Bereziki eskertzekoak dira honako ekarpen hauek, neurGAIn erabiltzen ditugun liburutegiak:

GraphView – open source graph plotting library for Android http://www.android-graphview.org/

JTransforms – open source, multithreaded FFT library https://sites.google.com/site/piotrwendykier/software/jtransforms

 

Deje una respuesta

 

 

 

Puedes utilizar estos tags HTML

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Junio 2020
L M X J V S D
« May    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930