TdE Strum 31 01 2022

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Tema d’esame 31/01/2022 – Versione A Si vuole progettare un dispositivo di valutazione dello stress e della risposta emozionale per pazienti che interagiscono con un esoscheletro robotico durante sedute di riabilitazione motoria. Il dispositivo – che viene inteso a sé stante – è basato sull’acquisizione dell’impedenza cutanea tramite elettrodi superficiali in configurazione differenziale. In particolare, si è interessati all’attività elettrodermica e, nello specifico, alla risposta galvanica della pelle (Galvanic Skin Response – GSR). Il segnale GSR è dato da un contributo pressoché costante, ovvero la componente tonica, dovuta all’impedenza di base della pelle (banda utile: 0-0,1 Hz) e da una componente fasica, che risponde a stimoli esterni di stress e di carattere emozionale (banda utile: 0,1-10 Hz). 1. Il segnale GSR misura il contributo dato dalla risposta delle ghiandole sudoripare tramite elettrodi superficiali. Dato l’equivalente elettrico dell’interfaccia elettrodo-pelle, si descriva cosa rappresentano i singoli blocchi mostrati in figura. Si considerino trascurabili i contributi specifici della pelle (epidermide, derma e ipoderma). 2. Sia 𝑍(𝑠) l’impedenza equivalente dell’interfaccia elettrodo-pelle. Calcolare 𝑍(𝑠=0). 3. Si vuole amplificare il segnale GSR (𝑣!=𝑣"−𝑣#) ottenuto dagli elettrodi in configurazione differenziale con un amplificatore da strumentazione, come mostrato in figura, dove gli elettrodi sono rappresentati dalla loro impedenza equivalente 𝑍(𝑠). Calcolare il rapporto segnale/rumore in ingresso all’INA sapendo che 𝐸"=2,013 𝑉,𝐸#=2,007 𝑉,𝑖=1 𝑛𝐴. Si consideri come unico rumore la tensione di modo comune. 4. Si vuole avere in uscita dallo stadio di amplificazione un rapporto segnale/rumore pari a 40 dB. Avendo a disposizione Op-Amp con 𝐶𝑀𝑅𝑅=60 dB,…