En este documento se muestran tres montajes (uno alámbrico y dos inalámbricos) para la toma de señales biomédicas y su traslado a equipos dispuestos a distancia, vía telemetría. Para ello, se recurre a las placas Arduino y Bitalino así como a el DAQ de NI (Labview). Contiene fotografías guía.

1. UNIVERSIDAD CENTRAL
MAESTRÍA EN BIOINGENIERÍA Y NANOTECNOLOGÍA
CURSO INSTRUMENTACIÓN Y TELEMETRÍA
Profesor: Ing. William Daniel Moscoso
LABORATORIO 2. TELEMETRIA CON SEÑALES BIOMÉDICAS
1. OBJETIVOS
- Identificar los distintos campos de aplicación de la telemetría.
- Aplicar los fundamentos de telemetría en la captura de señales biomédicas
2. ASPECTOS TEÓRICOS
2.1 Telemetría
El concepto de telemetría engloba un conjunto de procedimientos para medir magnitudes físicas y químicas
desde una posición que dista del lugar donde se producen los fenómenos a analizar. Aparte de eso, la telemetría
también comprende el posterior envío de la información hacia el sistema de recepción.
Un sistema de telemetría está constituido usualmente por un transductor que cumple la función de dispositivo
de entrada, un medio de transmisión, ya sea cableado o inalámbrico, dispositivos de procesamiento de señal, y
dispositivos de almacenamiento o visualización de datos.
El dispositivo de entrada puede desglosarse en dos elementos fundamentales. El primero de estos elementos es
el sensor, que es el elemento sensible que mide las variaciones de estado de las magnitudes bajo estudio. El
segundo es el transductor, que es el encargado de convertir el valor de la magnitud medida en la señal eléctrica
correspondiente.
El medio de transmisión puede ser establecido de forma cableada o de forma inalámbrica. Dentro del primer
grupo podríamos encontrar desde el cableado de cobre típicamente usado en telefonía hasta uniones de fibra

2. óptica, pasando por uniones de par trenzado como las usadas en redes de computadoras. Dentro del segundo
grupo podemos encontrar las ondas de radio o las comunicaciones basadas en estándares de comunicación tan
conocidos como Bluetooth o Wi-Fi.
Los dispositivos de procesamiento de señal son la parte principal del sistema de recepción. Son los encargados
de realizar el análisis de los datos recibidos y su posterior transformación a la magnitud que más convenga, según
si el destino final de la información es ser almacenada o ser visualizada.
2.2 Aplicaciones de la Telemetría
2.2.1 Medicina
En el campo de la medicina, la telemetría es utilizada en numerosas y muy variadas situaciones. Está
basada en distintas técnicas y tiene el objetivo fundamental de monitorizar constantes vitales u otros
parámetros del paciente, de la forma menos invasiva posible, sobre todo cuando el período de
observación dura días, semanas o incluso meses.
2.2.2 Domótica
La domótica hace referencia al conjunto de sistemas que cumplen la función de automatizar una vivienda
en sus distintos ambientes, es decir, se automatiza el sistema de energía, telecomunicaciones, seguridad,
entre otros. Esto se logra gracias a distintas redes de comunicación tanto internas como externas,
logrando controlar la vivienda inclusive desde una posición lejana.

3. 2.2.3 Robótica
Es la rama de la electrónica y la mecánica encargada del diseño, construcción e implementación de los
robots, para ello en la actualidad la telemetría ocupa un papel muy importante debido a que uno de los
principales objeticos es poder darle autonomía a los robots y que su control se realice a distancia.
2.3 Principales sistemas de comunicación utilizados
Teniendo en cuenta que la finalidad de la telemetría es la adquisición de un dato a distancia, los sistemas de
comunicación más utilizados son inalámbricos, a continuación, encontramos algunos de ellos:
- Wifi
Es un estándar de comunicación internacional pensado en reemplazar Ethernet, por
esta razón su protocolo de comunicación es muy similar a este. Es posible transmitir
datos con una velocidad de hasta 600 Mbps y usa una frecuencia de transmisión de
2.4GHz y 5 GHz.
- Bluetooth
Corresponde a un estándar de comunicaciones inalámbricas basado en radiofrecuencia,
su consumo energético es bajo al igual que su costo. Opera en la banda libre de 2.4GHz,
su capacidad máxima de transmisión es de 3 Mbps, puede tener un alcance de hasta 100
metros.
- Radio Frecuencia
RFID (Radio Frecuency Indetification) se trata de un método de almacenamiento y
recuperación remota de datos, basado en el método de etiquetas en las cuales se
almacena la información, dependiendo del fabricante o la aplicación de los módulos se
pueden identificar las siguientes frecuencias de transmisión: 125 KHz, 13.56 MHz, 433
MHz y 2.45 GHz.

4. 2.4 Arduino
Arduino es una plataforma de creación de electrónica de código abierto, la cual está basada en hardware y
software libre, flexible y fácil de utilizar para los creadores y desarrolladores. Esta plataforma permite crear
diferentes tipos de microordenadores de una sola placa a los que la comunidad de creadores puede darles
diferentes tipos de uso.
El hardware libre son los dispositivos cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público, de manera que
cualquiera puede replicarlos. Esto quiere decir que Arduino ofrece las bases para que cualquier otra persona o
empresa pueda crear sus propias placas, pudiendo ser diferentes entre ellas, pero igualmente funcionales al
partir de la misma base.
El software libre son los programas informáticos cuyo código es accesible por cualquiera para que quien quiera
pueda utilizarlo y modificarlo. Arduino ofrece la plataforma Arduino IDE (Entorno de Desarrollo Integrado), que
es un entorno de programación con el que se pueden crear aplicaciones para las placas Arduino, de manera que
se les puede dar todo tipo de utilidades.
2.4.1 Funcionamiento
El Arduino es una placa basada en un microcontrolador ATMEL. Los microcontroladores son circuitos integrados
en los que se pueden grabar instrucciones, las cuales se escriben con el lenguaje de programación que puedes
utilizar en el entorno Arduino IDE. Estas instrucciones permiten crear programas que interactúan con los circuitos
de la placa.
El microcontrolador de Arduino posee lo que se llama una interfaz de entrada, que es una conexión en la que se
puede conectar en la placa diferentes tipos de periféricos. La información los periféricos conectados se trasladará
al microcontrolador, el cual se encargará de procesar los datos que le lleguen a través de ellos.
El tipo de periféricos a utilizar para enviar datos al microcontrolador depende en gran medida de qué uso le estés
pensando dar. Pueden ser cámaras para obtener imágenes, teclados para introducir datos, o diferentes tipos de
sensores.
También cuenta con una interfaz de salida, que es la que se encarga de llevar la información que se ha procesado
en el Arduino a otros periféricos. Estos periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que reproducir los
datos procesados, pero también pueden ser otras placas o controladores.
3. DESARROLLO PRÁCTICO
3.1 Materiales
- Protoboard
- Arduino Uno
- Generador de señales
- Modulo Bluetooth HC - 06

5. - Dispositivo Android
- Bitalino
- Osciloscopio
3.2 Procedimiento
3.2.1 Análisis con Arduino
1. Configure el generador de señales para obtener una señal con una amplitud de 1V, una frecuencia
de 100Hz y un offset de 1.5V, verifique la señal con ayuda del osciloscopio.
2. Introduzca la señal al puerto análogo A0 de la tarjeta de desarrollo Arduino Uno.
3. Verifique la señal con ayuda del serial plotter en la plataforma de Arduino.
4. Varié amplitud y frecuencia de la señal en el generador para identificar los cambios en el serial
plotter (el Arduino soporta voltajes de entrada entre 0V y 3V).
5. Conecte el modulo bluetooth como se indica a continuación:
6. Instale la aplicación que le proporcionará el docente en un dispositivo Android.
7. Empareje el dispositivo con el módulo HC - 06.
8. Desde la aplicación visualice la señal generada.

6. 3.2.2 Análisis con Bitalino
1. Descargue desde play store la aplicación OpenSignal.
2. Empareje el dispositivo móvil con la tarjeta de desarrollo Bitalino.
3. Conecte los electrodos para medición de señal de ECG.
4. Abra la aplicación OpenSignal y seleccione la opción SCAN.

7. 5. Seleccione el dispositivo Bitalino.
6. Configure la frecuencia de muestreo y de visualización de acuerdo a las indicaciones del docente.

8. 7. En la opción configuración de canales active el canal 1 y elija el sensor EMG, posteriormente elija la
opción SAVE.
8. En la opción visualización de canales active el canal 1 posteriormente elija la opción SAVE.

9. 9. Posteriormente elegir la opción Play y analizar la gráfica de la señal obtenida.
4. ACTIVIDADES
- ¿Qué ocurre al variar la frecuencia de muestreo en la aplicación OpenSignal?
- Identifique en los dos montajes realizados cuales eran: emisor, receptor, canal y protocolo de
comunicación.
- ¿Qué tipo de sistema de transmisión inalámbrico uso en la práctica? Investigue sus características.
- ¿Qué otra tarjeta de desarrollo podría utilizar en reemplazo al Arduino?
- Realice el diagrama de bloques de los sistemas utilizados en la práctica.
- ¿Qué aplicación le podría dar a la telemetría en su hogar y en su sitio de trabajo?
- ¿Qué aplicación biomédica le podría dar a los dos montajes realizados en la práctica?
Bibliografía
• Manual de usuario Bitalino
• Manual de usuario Arduino Uno
• Manual de software OpenSignals (r) evolution (v.2019)
• Millman, Jacob. Electronic Devices and Circuits. Habana, Cuba 1967.

10. TALLER TELEMETRÍA
Presentado por Juan Pablo Ramírez Galvis
jramirezg10@ucentral.edu.co
¿Qué ocurre al variar la frecuencia de muestreo en la aplicación OpenSignal?
Ilustración 1. Interfaz de la app OpenSignal. Fuente: (Moscoso, 2020).
La frecuencia de muestreo en Hz, se puede interpretar como la cantidad de puntos muestrales que
se tomarán en un segundo (por ejemplo 1000 Hz, serán mil observaciones en dicha unidad de
tiempo). Normalmente, el estándar médico es a 200 Hz.
Identifique en los dos montajes realizados cuales eran: emisor, receptor, canal y protocolo de
comunicación.
Realmente se realizaron tres montajes: dos inalámbricos y uno alámbrico. Sin embargo, para los
primeros, la lógica que aplica es prácticamente la misma.
1. Arduino/Bitalino
Generador de
señales / electrodos
húmedos EMG
Placas Arduino /
Bitalino
Módulo Bluetooth Dispositivo móvil
App lector de
ondas Universidad
Central creada en
AppInventor / App
OpenSignal
Bluetooth
Ilustración 2. Proceso comunicativo sistemas inalámbricos. Fuente: Elaboración propia.
Protocolo de comunicación (Marsal et al., 2010):
• Núcleo de Bluetooth: Radio, Banda Base, LMP, L2CAP, SDP
• Sustitución de cable: RFCOMM
• Protocolos adoptados: PPP, UDP, TCP, IP, OBEX, WAP, IRMC, WAE
• Control de telefonía: TCS-binary, AT-Commands

11. Arduino Bitalino
Ilustración 3. Hardware y software para montajes inalámbricos. Fuente: Elaboración propia [excepto bitalino abajo a la
derecha - (Fernandes et al., 2015)].
2. DAQ de National Instruments
Generador de señales
Cables a puerto
AI0 (+/-)
Dispositivo DAQ
National
Instruments
Computador de
escritorio con
puerto USB
LabView con VI
DAQ Assistant
Cable trenzado USB
Ilustración 4. Proceso comunicativo sistema alámbrico. Fuente: Elaboración propia
Protocolo de comunicación (Martín, 2013):
• On‐the‐Go (negociación de host) – permite a dos dispositivos negociar el rol de host.
• Codificación NRZI
• Bit stuffing
DAQ LabView
Ilustración 5. Hardware y software para montaje alámbrico. Fuente: Elaboración propia.

12. ¿Qué tipo de sistema de transmisión inalámbrico uso en la práctica? Investigue sus características.
Se utilizó un sistema bluetooth a través de un módulo HC-06 Arduino (para el primer caso) y uno
incorporado en la placa Bitalino (segundo caso).
A continuación, se citan sus características más relevantes (TodoMicro, 2020):
Este módulo permite agregar conectividad inalámbrica a través de una interfaz serial TTL entre
Microcontroladores (PIC, Arduino) y otros dispositivos como PC, laptops o smartphones. El módulo
Bluetooth HC-06 viene configurado de fábrica para trabajar como esclavo, es decir, preparado para
escuchar peticiones de conexión.
Como especificaciones técnicas se tienen (TodoMicro, 2020):
• Voltaje de Operación: 3.3 V / 5 V.
• Corriente de Operación: < 40 mA
• Corriente modo sleep: < 1 mA
• Chip: BC417143
• Alcance 10 metros
• Velocidad de transmisión: 1200 bps hasta 1.3 Mbps
• Baudrate por defecto: 9600,8,1,n.
• Bluetooth: V2.0+EDR
• Longitud de cable: 21.5 cm
• Frecuencia: Banda ISM de 2,4 GHz
• Modulación: GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying)
• Potencia de emisión: 4 dBm, clase 2
• Sensibilidad: -84 dBm a 0.1% VER
• Velocidad asíncrona: 2.1 Mbps (máx.) / 160 kbps.
• Velocidad síncronos: 1 Mbps/1 Mbps
• Seguridad: Autenticación y encriptación
• Interfaz: Bluetooth - Puerto serie UART TTL
¿Qué otra tarjeta de desarrollo podría utilizar en reemplazo al Arduino?
Tal como se pudo apreciar, está el Bitalino como sustituto, pero también podría haber otros como
(Lozano, 2013):

13. • BeagleBone: es un ordenador pequeño del tamaño de una tarjeta de crédito, donde es
posible ejecutar un sistema operativo, como puede ser Linux/Android 4.0.
• Raspberry Pi: otro miniordenador que sirve para desarrollar cosas bastante más complejas
que con Arduino y puede utilizar lenguajes de programación de alto nivel como Python,
C++ y Java.
• Nanode: fue desarrollado por un Ingeniero Electrónico del Reino Unido llamado Ken Boak
del grupo Hackerspace. Es una evolución de Arduino, que permite conectarse a Internet a
través de un API y, se puede utilizar incluso, como servidor de páginas web simples
permitiendo al usuario configurar el dispositivo.
• Libelium Waspmote: es un dispositivo diseñado para crear redes inalámbricas de sensores
con unos requerimientos bastantes específicos y destinados a ser desplegados en un
escenario real. Comparte el mismo entorno de desarrollo y códigos que el Arduino.
Realice el diagrama de bloques de los sistemas utilizados en la práctica.
Ilustración 6. Diagrama de bloques módulo bluetooth. Fuente: (Electgpl Electrónica, 2013).
Donde: Pines 1-2 (envían y reciben señal), 12 (alimentación a 3.3V), 13-21-22 (polos a tierra), 24
(luz LED que avisa si hay o no un dispositivo pareado).

14. Ilustración 7. Diagrama de bloques DAQ NI 6110/6111. Fuente: (Beam.org, 2020).
¿Qué aplicación le podría dar a la telemetría en su hogar y en su sitio de trabajo?
Generalmente, la telemetría asociada al consumo masivo tiene dos aplicaciones fundamentales:
internet de las cosas (IoT) y biometría. Esto debido a que, permite las interfaces máquina a
máquina (M-M) de una manera inalámbrica con rangos de cobertura que pueden variar según el
canal (por ejemplo, bluetooth o WiFi).
Por tal motivo, personalmente para mi hogar o sitio de trabajo, pensaría en usos como:
• Domótica inteligente (ciclos de lavado, compras al supermercado, etc.).
• Autoabastecimiento de las máquinas de vending.
• Conexión entre dispositivos multimedia sin contacto (similar al funcionamiento del Apple
TV).
• Acondicionamiento inteligente del ambiente físico (regulación de temperatura,
iluminación, etc.).
• Control de hábitos y salud (cálculo de niveles de grasa, oxigenación, pulso, y demás, a
través de pantallas que exhiban los datos obtenidos al exponerse a sensores con luz en
diversas longitudes de onda).
• Seguridad biométrica para el acceso a espacios físicos o información (sistemas de
reconocimiento facial, iris, huellas digitales, etc.).
¿Qué aplicación biomédica le podría dar a los dos montajes realizados en la práctica?
En términos biomédicos, básicamente los montajes los utilizaría para:
• Captación de señales y replicación para su manejo en ordenadores: EMG, EEG, ECG, EOG,
entre otras.
• Telemedicina: realización de diagnósticos a distancia.
• Intercambio de información en tiempo real: apoyado en estándares como el DICOM.
• Calibración remota de los equipos médicos: con gráficas de control dinámicas en el tiempo
(posibilidad de aplicar estándares six sigma).
• Gestión biométrica de permisos para el personal médico. Asociados al uso de un
instrumento o de un lote de información.
• Monitoreo de alarmas a distancia, en pacientes con estado de salud comprometido.
REFERENCIAS
Beam.org. (2020). Block Diagram (NI 6110/6111). http://www.beam.org.uk/opensource/pci-
6143/docsource/S_Series_Help.chm/6110_Block_Diagram.html?cmd=viewContent
Electgpl Electrónica. (2013). Electgpl Electrónica: Modulo Bluetooth HC-06. Modulo Bluetooth HC-
06. http://electgpl.blogspot.com/2013/01/modulo-bluetooth-hc-06.html

15. Fernandes, T., Chȩć, A., Olczak, D., & Ferreira, H. (2015). Physiological Computing Gaming—Use of
Electrocardiogram as an Input for Video Gaming. En PhyCS 2015—2nd International Conference on
Physiological Computing Systems, Proceedings. https://doi.org/10.5220/0005244401570163
Lozano, I. (2013, enero 9). Cuatro alternativas a Arduino: BeagleBone, Raspberry Pi, Nanode y
Waspmote. https://blogthinkbig.com/4-alternativas-arduino-beaglebone-raspberrypi-nanode-
waspmote
Marsal, E., Gutiérrez, D., Soto, M., Hinojo, J., Barrero, F., & Toral, S. L. (2010). Desarrollo de
experiencias prácticas basadas en el estándard de comunicaciones inalámbricas bluetooth.
Martín, P. (2013). Protocolos de comunicación en sistemas embebidos.
http://www.sase.com.ar/2013/files/2013/09/SASE2013-USB-P-Gomez.pdf
Moscoso, W. (2020). Laboratorio 2. Telemetria con señales biomédicas.
TodoMicro. (2020). Modulo bluetooth HC-06. https://www.todomicro.com.ar/arduino/24-
modulo-bluetooth-hc-06.html