2ª Reunião do projecto Ciência Viva P-IV-1994
“Acções Integradas sobre o Sentido da Audição”
Local: Gabinete I325 da FEUP
Data: 9 de Março de 2001
Participantes:
Aníbal
Ferreira (coordenador, INESC Porto / FEUP)
Gabriel
Fernandes (INESC Porto)
António
M. L. Silva Pereira (E.S. Fontes Pereira de Melo)
Guilherme
E. O. Resende Silva (Colégio Internato Carvalhos)
Angelo
da Costa Cabral (Colégio Internato Carvalhos)
João
Carlos (Colégio Internato Carvalhos)
Introdução
A reunião foi convocada pelo coordenador com o objectivo
de discutir os seguintes tópicos:
·
comentários ao relatório da última reunião de
projecto,
·
informação sobre o fórum Ciência Viva,
·
desenvolvimentos relativos aos demonstradores
previstos no projecto.
Após a recepção dos parceiros passou-se de imediato
à discussão dos tópicos em agenda.
Discussão
A coordenador começou por inquirir os parceiros
sobre eventuais críticas ao relatório da última reunião de projecto. Não
havendo comentários significativos, o coordenador informou sobre a
carta-convite enviada pelo gabinete do Programa Ciência Viva, a propósito do 5º
Fórum Ciência Viva, a decorrer nos dias 11 e 12 de Maio de 2001.
O propósito deste fórum é a divulgação dos
projectos Ciência Viva em curso através de comunicações, posters ou interacção
experimental na “Oficina Ciência Viva”. O portal www.cienciaviva.mct.pt
contém informação detalhada sobre a 5ª edição deste fórum assim como informação
relativa a edições anteriores.
Os parceiros concordaram que dado o início efectivo
das actividades do projecto ser muito recente, a nossa participação neste fórum
é algo prematura pelo que os esforços dos parceiros concentrar-se-ão no
projecto e construção dos demonstradores. Não obstante, o coordenador sublinhou
a conveniência de uma visita a esta edição do fórum como forma de iniciar a
discussão sobre a nossa participação na 6ª edição.
Na sequência deste relatório, faz-se referência a
alguns aspectos abordados na reunião pelos parceiros e relativos
especificamente a cada uma das actividades previstas no projecto.
Actividade
A
(projecto e construção do demonstrador ilustrativo dos princípios de funcionamento da região periférica do sistema auditivo humano, INESC Porto, ESFPM)
Não houve grandes avanços no âmbito desta
actividade uma vez que, como referido no relatório anterior, ainda está em fase
de definição o dispositivo mecânico que induzirá oscilações no sistema físico
simulador da cóclea. A base de partida para este sistema físico é a estrutura
descrita pelo coordenador no documento de ante-reflexão para a primeira reunião
de projecto. Dado que todo o sistema irá ser desenvolvido pelo INESC e pela
E.S.F.P.M. o Prof. Silva Pereira entendeu que seria conveniente trabalhar-se
simultaneamente com dois modelos semelhantes pelo que ficou na posse da
estrutura atrás referida a fim de criar uma réplica e de efectuar experiências.
Entretanto, na sequência de contactos que o coordenador estabeleceu com um
colega do Deptº de Mecânica da FEUP, concluiu-se que a excitação mecânica do
tipo sinusoidal obtida através de um dispositivo hidráulico e com regulação
eléctrica, não seria totalmente eficaz dado não ser fácil atingir frequências
de oscilação superiores a 5 Hz, como se pretende para o demonstrador. Neste
momento e para obviar a dificuldade de projecto do sistema de excitação, a
intenção é construir um sistema totalmente mecânico, com accionamento manual,
de modo a efectuar alguns testes permitindo concluir sobre as frequências de
interesse para excitação do demonstrador. Neste âmbito, o coordenador espera
apresentar alguns resultados na próxima reunião.
Actividade
B
(projecto e
implementação de um dispositivo compacto e apelativo para a monitorização de
níveis e exposições sonoros, INESC Porto, CIC)
Durante a última reunião, ficou acordado que cada
um dos parceiros envolvidos neste demonstrador iria procurar definir sugestões
para o seu projecto. Concretamente, o CIC sugeriu a medida do valor RMS do sinal
áudio para posterior conversão na escala de intensidade sonora. Para tal
identificou o circuito integrado CIAD636 (“RMS to DC converter”) cujo preço
ronda os 3900$00 por unidade.
O INESC sugeriu a utilização de um processador
digital de sinal (DSP) para processamento digital do sinal áudio, sua análise
em frequência e sinalização por oitavas, medida da sua intensidade instantânea
incluindo ponderação fisiológica, com afixação numérica num LCD de três dígitos
e sinalização qualitativa em diversos LEDs. Após uma avaliação comparativa de
alternativas, o INESC apontou o processador TMS320C5402 da Texas Instruments como a alternativa mais interessante para o
demonstrador, tratando-se de um processador de vírgula fixa, de grande
capacidade de cálculo (é por exemplo utilizado em telemóveis) mas de baixo
consumo e baixo custo (cerca de 2100$00 por unidade). Este processador permite
uma alimentação de 3V, usando por exemplo duas pilhas do tipo AA. Numa
avaliação preliminar, admitindo um consumo de 20 mA para o DSP, funcionamento
contínuo de seis LEDs de alto rendimento (6´3 mA) e
100% de margem para os restantes componentes electrónicos, concluiu-se que é
possível, com duas pilhas AA, ter um funcionamento contínuo do sistema portátil
durante cerca de 13 horas. Esta duração foi considerada aceitável.
Debateram-se de seguida alguns argumentos sobre a complexidade do demonstrador, atendendo ao orçamento do projecto e à conveniência de construir um grande número de sistemas para oferecer a todos os alunos que participem activamente nas acções de campo e muito em particular, nos testes audiométricos previstos. Apontou-se o receio de ao dispôr de poucas unidades de um sistema sofisticado mas dispendioso, as expectativas de muitos alunos poderão ficar defraudadas o que poderá reduzir o impacto das acções de campo previstas no projecto.
Estabeleceu-se de seguida um consenso sobre a
seguinte estratégia de desenvolvimento: desenvolver-se-á, em primeiro lugar, o
sistema mais complexo, que afirmará para o exterior a competência tecnológica
dos parceiros. Numa segunda fase e após uma análise de custos deste sistema
tecnologicamente mais complexo, projectar-se-á um sistema de capacidades mais
limitadas mas também de mais baixo custo que permita a sua replicação em grandes
quantidades (i.e. na ordem de poucas
centenas). Eventualmente, este sistema poderá ser de processamento totalmente
analógico e composto pelos seguintes blocos fundamentais: microfone,
amplificador, detector de RMS, comparador e LEDs. Neste sentido, o INESC
afirmou conhecer um circuito integrado detector de RMS mais barato do que
indicado acima neste relatório e que poderá ser interessante avaliar desde já.
Trata-se de integrado THAT2252 cujo custo é inferior a 1000$00 e que fornece
uma saída proporcional ao logarítmo do verdadeiro valor RMS do sinal medido.
Será fornecido o “data sheet” deste integrado aos parceiros, na próxima reunião
de projecto (a informação encontra-se contudo disponível em www.thatcorp.com).
A arquitectura da versão tecnologicamente mais
complexa do sistema esboça-se na figura seguinte.
Destacam-se nesta figura os seus blocos
fundamentais:
·
microfone de baixo ruído e grande gama dinâmica,
·
amplificador de microfone de baixo ruído,
·
conversor analógico-digital com resolução superior
a 14 bits,
·
processador de sinal onde se fará toda a análise de
sinal e de que resultará a informação a afixar, nomeadamente nos LEDs de
análise de frequência, nos de intensidade sonora e no mostrador de cristais
líquidos que afixará o valor numérico em dBs da intensidade sonora.
Partindo do pressuposto de que a alimentação de
todo o sistema se fará a 3 Volt, ficou pré-acordado que o projecto dos blocos
de microfone, amplificador, conversor A/D e mostrador de cristais líquidos
ficará a cargo do CIC, contando contudo
com o apoio do INESC. Este apoio passou já pela sugestão de:
·
um mostrador de LCDs de três dígitos e de
utilização geral cuja informação se encontra em www.dmetechnologies.com
, falta averiguar o seu custo, se já inclui microcontrolador ou não, desenho de
eventual interface de controlo,
·
informação sobre várias alternativas de circuitos
para a conversão A/D.
Numa avaliação posterior à reunião, concluiu-se que
o DSP que comunicará com o conversor A/D por porta série, não admite todos os
formatos comummente usados. Por esta razão, a selecção do conversor A/D passará
a ficar a cargo do INESC.
A cargo do INESC ficará também todo o projecto do
bloco de DSP do sistema e respectivas interfaces. Espera-se que na próxima
reunião de projecto haja já lugar a uma demonstração preliminar do
processamento em DSP, usando contudo um sistema diferente do previsto para o
demonstrador.
Actividade
D
(projecto,
construção e manutenção de uma página na “Internet” sobre o projecto, suas
realizações tecnológicas inovadoras e acções integradas de formação,
demonstração tecnológica e sensibilização, todos os parceiros)
Relativamente a esta actividade, o coordenador
mostrou aos presentes uma apresentação em Macromedia
disponível na Internet (http://www.syntrillium.com) e sobre áudio
digital. Trata-se de um curso didáctico sobre a natureza do som, a noção de
frequência, a sua manifestação física e relação com transdutores (microfones e
altifalantes), a sua gravação, o processo de digitalização e o processo de
reprodução. Dado o seu interesse para os objectivos desta actividade, é
seguramente um modelo interessante a reter.
Actividades
E e F
(planeamento,
preparação e condução das acções pedagógicas incluindo as componentes de
demonstração/experimentação, apresentações/debate e testes audiométricos, todos
os parceiros)
Não houve discussão sobre estas actividades.
Por último e dado que neste momento a participação
de cada parceiro está já razoavelmente estabelecida pelo menos para os próximos
meses de actividades do projecto, o coordenador solicitou a cada um dos parceiros
a elaboração de um plano de actividades com base no qual se sustentasse,
perante o Gabinete do Programa Ciência Viva, a aquisição no imediato de
equipamento específico (e a cargo de cada parceiro) necessário para o projecto,
prototipagem e construção dos demonstradores.
Os parceiros podem contudo efectuar pequenas
despesas havendo lugar a posterior reembolso pelo INESC Porto. Deverão para
este efeito solicitar factura da despesa, em nome do INESC Porto, e mencionando
o seu nº de contribuinte: 504441361.