Previamente à realização das medições é necessário estabelecer critérios e metodologias de teste.
O primeiro teste consistiu na verificação da autonomia efetiva do sistema. Este teste apenas foi possível para os modos de funcionamento contínuo e intermédio, dada a duração do mesmo.
Em seguida foi realizada a medição direta da corrente média exigida à bateria durante o funcionamento do sistema. Para efetuar esta tarefa foi introduzido um amperímetro digital em série com a mesma, registando-se os valores da corrente consumida nos modos de funcionamento contínuo e power-down.
O instrumento de medição utilizado foi o multímetro Keithley 2000 com uma resolução de 10 nA. Encontram-se, em anexo, algumas fotografias que permitem comprovar os valores obtidos bem como mostrar o instrumento utilizado.
As tabelas 6.1 e 6.2 contêm quatro colunas nas quais se apresentam aos seguintes valores:
Consumos teóricos – valores teóricos da corrente consumida extraídos das tabelas
2.15, 2.17, 5.1 e 5.3;
Autonomia teórica – valores da autonomia calculados com base nos consumos teóricos;
Autonomia real – valores da autonomia obtidos experimentalmente;
Autonomia calculada – valores da autonomia calculada usando os valores obtidos
experimentalmente da corrente consumida.
Os resultados foram registados com uma tensão de 3.7 V nos terminais da bateria e os valores apresentados na tabela representam a média dos obtidos experimentalmente.
Tabela 6.1: Comparação dos resultados teóricos com os obtidos experimentalmente para a versão 1. Modo de Funcionamento Consumos teóricos Consumos reais Autonomia teórica Autonomia real Autonomia calculada Contínuo 71.351 mA 71.898 mA 2.3 h 2.3 h 2.3 h
Power-down 142 µA - - - 48 dias Tabela 6.2: Comparação dos resultados teóricos com os obtidos experimentalmente para a versão 2.
Modo de Funcionamento Consumos teóricos Consumos reais Autonomia teórica Autonomia real Autonomia calculada Contínuo 30.988 mA 31.298 mA 5.3 h 5.3 h 5.3 h Intermédio 7.752 mA - 21.3 h 21.2 21.1 h
Esporádico 1.942 mA - 3.5 dias 3.4 dias 3.5 dias
Power-down 6 µA 5.800 µA 1145 dias - 1185 dias A visualização de ambas as tabelas permite verificar que os valores obtidos estão relativamente próximos dos previstos.
A diferença entre ambas as versões é notória, verificando-se um aumento da autonomia em mais do dobro na versão 2.
A título de curiosidade foram também aferidos os valores máximos em ambos os sistemas, obtendo-se os valores de 119.061 e 39.401 mA, respetivamente nas versões 1 e 2. Neste caso os valores reais são inferiores aos previstos, o que não é de todo anormal uma vez que os cálculos teóricos têm em consideração os consumos máximos para todos os componentes, o que na prática é difícil de se verificar.
6.2. Implementação do algoritmo de compressão
Do ponto de vista prático, foi realizada a implementação das técnicas de compressão da transformada discreta de Fourier (FFT) e da transformada discreta dos cossenos (DCT), recorrendo à ferramenta Matlab. Esta implementação consiste na realização da compressão e posterior reconstrução do sinal e tem o objetivo de determinar os valores das taxas de compressão e PRD alcançáveis.
De modo a verificar a existência de perda de informação, obtiveram-se os sinais antes da compressão e o reconstruído, os quais estão representados nas figuras 6.1, 6.2 e 6.3.
O primeiro método utilizado (fig. 6.1) foi a FFT na qual se obteve uma taxa de compressão de 89.57:1 e um valor de PRD de 1.166.
O segundo método implementado (fig.6.2) foi a transformada DCT na qual se obteve uma taxa de compressão de 90.43:1 e um valor de PRD de 0.938.
Por fim, foi usada a versão DCT-II da transformada discreta dos cossenos a qual permitiu obter taxas de compressão de 91.50:1 e um valor de PRD de 1.299.
Figura 6.2: Resultado da aplicação da transformada dos cossenos.
Como se pode comprovar qualquer um dos métodos apresenta resultados satisfatórios coerentes com os existentes na literatura.
Capítulo 7
Conclusões e Trabalho Futuro
O presente documento expôs de uma forma geral o trabalho desenvolvido ao longo de toda a dissertação. A pesquisa efetuada permitiu verificar que o sistema Kshirt apresentava algumas limitações funcionais em particular a sua autonomia. Para combater estas desvantagens face a soluções homólogas existentes no mercado, procedeu-se à análise cuidada de todo o sistema, principalmente o seu circuito eletrónico, tendo-se verificado que os dois principais blocos do sistema (microcontrolador e módulo Bluetooth) eram os contribuintes fundamentais no consumo total de energia.
Depois de avaliado todo o circuito eletrónico, de identificados os principais consumidores e após a análise de alternativas com tecnologia mais recente, procedeu-se à seleção dos novos componentes e melhorias a implementar, tendo em consideração os requisitos da IncreaseTime no que diz respeito às funcionalidades desejadas, nunca esquecendo o fator económico e tendo presente a limitação das dimensões físicas da placa PCB do Kshirt.
Ao nível do software procedeu-se à análise das técnicas de compressão de dados eletrocardiográficos mais utilizadas, bem como de metodologias de gestão de funcionamento do sistema, da qual resultou a aplicação de dois novos modos que permitiram evoluir o sistema funcional e energeticamente.
Seguiu-se a fase de desenho do novo circuito eletrónico, assim como da nova placa PCB. Com o objetivo de se comparar o estudo teórico realizado para a versão 1, procedeu-se ao estudo dos consumos teóricos dos principais componentes da versão 2 do Kshirt o qual permitiu, à partida, verificar uma significativa melhoria face à versão anterior.
De modo a contabilizar o custo total da nova versão foi efetuado um estudo ao custo de ambas as versões, no qual se verificou um acréscimo justificado pelas melhorias implementadas. Como fase final de todo o trabalho realizaram-se alguns testes laboratoriais, embora simples, mas muito conclusivos os quais permitiram verificar as melhorias previstas.
Perante os resultados obtidos pode afirmar-se que os objetivos principais desta dissertação foram alcançados e cumpridos.
7.1. Trabalho Futuro
Após a realização desta dissertação e análise das principais conclusões é possível afirmar que existe trabalho futuro possível, o qual se pode novamente separar nas suas duas vertentes
hardware e software.
A constante evolução do mercado adiciona regularmente novas soluções cada vez mais eficientes energética e funcionalmente, constituindo assim possíveis melhorias de implementação. Dois casos concretos são o controlador de carga BQ25101 e o regulador de tensão STLQ015, encontrados numa fase avançada do trabalho, que se mostram superiores aos implementados no sistema.
Seguindo o estudo das várias técnicas de compressão de dados, existem duas possíveis fases de trabalho posterior. A primeira consiste na implementação do método proposto a fim de se verificar o ganho efetivo nos consumos energéticos e a necessidade da sua utilização no novo sistema. Numa segunda fase seria interessante a implementação de outros métodos de compressão para se comparar efetivamente o desempenho destes em aplicações portáteis, em particular no sistema Kshirt.