Kurset udbygger et indledende kendskab til analoge og digitale sensorsystemer med integration af mere avancerede analoge kredsløb og mere avanceret anvendelse af mikrocontrollere. I første del af kurset gives formelle forelæsninger om analoge kredsløb til måling af elektriske signaler, herunder AC kredsløbsteori til design af filtre og instrumenteringsforstærkere. Gennem selvinstruktion skal den studerende herefter udvide sit kendskab til mikrocontroller-undersystemer, herunder interrupts, timere og ADC, således at en Arduino Uno R3 kan programmeres til at udføre præcis timer-styret analog til digital konvertering. Kurset inkluderer et fortløbende design- og konstruktionsprojekt, hvor der designes en instrumenteringsforstærker med høj- og lavpas filtre, og en Arduino Uno R3 programmeres til at foretage timer-styret data-lagring til sd-kort med brug af interrupts og serial kommunikation. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Selvstændigt analysere problemstillinger samt identificere, afgrænse og implementere løsninger i samarbejde med andre ved at anvende faglige og personlige kompetencer i arbejdsgruppen.
• Gennemføre relevant og kritisk informationssøgning og -gennemgang for selvstændigt at udvide og forankre sin viden i forhold til en given problemstilling.
• Formidle teknisk information, teorier og resultater både grafisk, skriftligt og mundtligt samt tilpasse præsentationen til forskellige grupper af interessenter.
• Evaluere egne og andres løsninger i forhold til opstillede krav, herunder sikkerheds- og bæredygtighedskriterier samt potentielle utilsigtede hændelser.
• Vurdere og håndtere uforudsete udfordringer i forbindelse med problemløsning i et ingeniørmæssigt projekt.
• Redegøre for og anvende teorier, metoder og digitale værktøjer inden for AC-kredsløbsanalyse med særligt fokus på kredsløb til forstærkning og filtrering af bioelektriske signaler (EKG og EMG).
• Udarbejde specifikationer for et analogt elektrisk kredsløb til forstærkning og filtrering af EKG- og EMG-signaler samt dimensionere, simulere og validere en digital prototype.
• Konstruere en fysisk prototype med udgangspunkt i en digital prototype ved at designe og tegne en printplade, montere komponenter, teste konstruktion og funktion, rette fejl og validere den fysiske prototype i henhold til specifikationerne.
• Forklare og anvende begreberne scope, storage, pointers, structures og anvendelse af flere kildefiler i standard C.
• Forklare og anvende registerprogrammering til opsætning og anvendelse af interrupts, timere og analog-digital-konverter i en ATmega328P mikrocontroller.
• Designe, implementere og teste programmer til en Arduino Uno R3, der udfører timerstyret og interruptbaseret analog til digital-konvertering af bioelektriske signaler og overfører disse til et SD-kort i binært format via SPI-protokollen.
• Argumentere for og imod alternative løsninger i beslutningsprocesser og vurdere disses styrker og svagheder på baggrund af objektive og fagligt funderede analyser.

AC-kredsløbsanalyse: Fasor notation, impedans, DC- og AC-koblede instrumenteringsforstærkere, passive og aktive lavpas- og højpasfiltre, frekvenskarakteristikker.
Printplade udlægning: Design og udlægning af dobbeltsiddet print til analog EKG/EMG forstærker.
C programmering: Scope, storage, pointers, structures, og håndtering af flere kildefiler.
Digitale begreber: Registerbaseret programmering af mikrocontroller, herunder interrupt, timere og ADC.
Interfacing analoge og digitale systemer: Sampling, kvantiseringsstøj, aliasering, SPI protokol, skrivning og læsning til/fra et SD-kort.
Projektarbejde: Design, konstruktion, programmering, test og validering af system til måling, lagring, visning og analyse af EKG og EMG signaler. J.D. Irwin, R.M. Nelms, Engineering Circuit Analysis. International Adaptation. Wiley. Kapitel 6, 7, 11.
P. Dey, M. Ghosh, Programming in C, 2. udgave. E-bog, DTU Bibliotek. Kapitel 7 - 11.
N. Dunbar, Arduino Interrupts, Apress. E-bog, DTU Bibliotek. Kapitel 1, 2, 3, 4, 6, 7, 9. Dette kursus udgør fagprojekt for bacheloruddannelsen Medicin og Teknologi. Studerende skal medbringe og bruge deres eget Arduino udviklingskit. Det anbefales stærkt at tage dette kursus parallelt med 22050 Signaler og lineære systemer i kontinuert tid. 22050 formidler meget teori som understøtter kursusarbejdet i dette kursus. 02. maj, 2025