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RAE
1. TIPO DE DOCUMENTO: Trabajo de grado para optar por el título de
INGENIERO DE SONIDO.
2. TITULO: Diseño de un sistema de estimulación visual y táctil para niños con
pérdida auditiva total.
3. AUTOR: Paula Giselle Rojas Téllez.
4. LUGAR: Bogotá D.C.
5. FECHA: Noviembre de 2012-10-30
6. PALABRAS CLAVE: Transductor táctil, percepción, vibración, luces
audiorítmicas, musicoterapia, ritmo.
7. DESCRIPCION DEL TRABAJO: El objetivo principal de este proyecto es
diseñar un sistema de estimulación visual y táctil para niños con pérdida auditiva
total, por medio de un sistema de monitoreo Bass Shaker o transducción táctil y un
circuito de luces audiorítmicas.
8. LINEAS DE INVESTIGACION: Línea de investigación de la USB: Tecnologías
actuales y sociedad. Línea de investigación de la facultad: Análisis y
procesamiento de señales. Campo temático del programa: Diseño de sistemas de
sonido.
9. FUENTES CONSULTADAS: AMAYA RUIZ, Alex. HERNANDEZ PERILLA,
Jorge Mario. “Diseño y construcción de un sistema de monitoreo para bajistas
mediante un transductor táctil”. Tesis de grado en Ingeniería de Sonido.
Universidad de San Buenaventura. Bogotá, 2010. AVILA BONILLA, ALICIA A...
NAVARRETE NOSSA, MARTHA L... dispositivo portátil de estimulación sensorial
táctil para la percepción musical en personas con discapacidad auditiva. [En línea].
Bogotá, Colombia: Pontificia Universidad Javeriana, 2009. COUGHLIN, Robert F.
DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados
lineales”. Naucalpan de Juárez, Edo. De México. Ed. Prentice-Hall
Hispanoamericana, S.A. p 294-321. FRANKLIN, David. WOLLOWITZ, Michael.
SIMPSON, John. “Method and apparatus for tactile transduction of acoustic signals
from television receivers”. Patente No. 5388992. Franklin et al. U.S. VILLA
MORENO, Adriana. GARCIA QUIROZ, Felipe. CASTAÑO JARAMILLO, Paula.
LONDOÑO JARAMILLO, Nathalia. “Desarrollo de un sistema de audición
vibrotáctil para el acceso a la música. Fase I”. En: Revista Ingeniería Biomédica.
No. 1. (Mayo 2007); p. 60-65.
10. CONTENIDOS: El sonido es indispensable en la educación de los niños ya
que ayuda a mejorar la capacidad de concentración, las capacidades sensorio-
motrices, la memoria, a expresar sus sentimientos, a estimular la imaginación y la
1
creatividad, entre otros aspectos, que son fundamentales para el crecimiento y el
desarrollo. Pero desafortunadamente no todas las personas tienen el privilegio de
contar con un sistema auditivo sano que les permita desarrollarse de esta manera,
y estas personas pertenecen a la población de los sordos. Con base en lo anterior,
este proyecto tiene como objetivo la estimulación temprana de los demás órganos
de las personas sordas, como la vista y el tacto, para lograr obtener una sensación
de ritmo por medio de vibraciones y al mismo tiempo crear una imagen sonora por
medio de las luces.
11. METODOLOGIA: De carácter empírico-analítico, realizando una profunda
investigación para solucionar un problema que afecte a la sociedad, en este caso,
la pérdida auditiva en niños de 4 a 7 años.
12. CONCLUSIONES: Por medio de un sistema como este sistema de
estimulación visual y táctil si es posible generar una sensación en niños que
padezcan pérdida auditiva total. Aunque es posible que estos niños diferencien los
diferentes instrumentos que componen una pieza musical y en algunos casos
sientan ganas de bailar, es necesario que desde muy pequeños se les realicen
terapias de sensibilización vibrotáctil para que sea más fácil para ellos saber que
es ese movimiento que sienten subiendo por los huesos de sus piernas. Por otro
lado se concluye que se debe mejorar el refuerzo sonoro en este sistema; aunque
si es posible que las personas sordas sientan el ritmo solo sintiendo la vibración
en sus pies, se recomiendo ubicar al menos dos monitores externos que también
emitan solo frecuencias bajas, ya que estas personas dicen sentir las vibraciones
por todo su cuerpo, por lo tanto el resultado de este sistema sería mucho más
satisfactorio si la vibración no es solo directamente hacia sus pies. Otra conclusión
es que para que se facilite mas el reconocimiento del género musical, se propone
una pantalla en donde se transmita un video acorde con este, ya sea con un baile
o con algo característico del genero, para que tengan una referencia de cuál es
exactamente ese género musical que se está reproduciendo. Finalmente se
concluye que la hipótesis establecida en este proyecto si se cumple. A medida que
los niños se van ubicando en la tarima vibratoria y empiezan a sentir una vibración
en sus pies, afirman que sienten ganas de bailar y así mismo producen sonidos
para explicar que es lo que están sintiendo en el momento de la prueba.
DISEÑO DE UN SISTEMA DE ESTIMULACION VISUAL Y TÁCTIL PARA NIÑOS
CON PÉRDIDA AUDITIVA TOTAL
PAULA ROJAS TELLEZ
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA DE SONIDO
BOGOTÁ D.C.
2012
DISEÑO DE UN SISTEMA DE ESTIMULACION VISUAL Y TACTIL PARA NIÑOS
CON PERDIDA AUDITIVA TOTAL
PAULA ROJAS TELLEZ
PROYECTO DE GRADO
PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO DE SONIDO
TUTOR: William Ferney Romo
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERIA
INGENIERIA DE SONIDO
BOGOTÁ D.C.
2012
Nota de aceptación
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________
__________________________________________ Firma del presidente del jurado
__________________________________________ Firma del jurado
__________________________________________ Firma del jurado
Bogotá D.C. Noviembre de 2012
AGRADECIMIENTOS
Agradezco a mis padres por el apoyo que me han brindado a lo largo de mi vida y
durante el transcurso de la carrera, por haberme dado la vida, porque gracias a
ellos he salido adelante. A mis hermanas por su apoyo y motivación para la
realización de este trabajo y a mi sobrino por motivarme cada vez que se
emocionaba con el proyecto.
Al profesor Miguel Pérez por su ayuda y valiosa colaboración en la realización de
este proyecto, al tutor William Ferney Romo, y a todos los profesores que me
acompañaron durante la carrera, ofreciéndome su conocimiento, gracias a su
ayuda fue posible culminar esta etapa.
A los estudiantes y docentes del colegio Republica Dominica, en donde se
realizaron las pruebas pertinentes para culminar este proyecto. Sin su ayuda esto
no hubiera sido posible.
A la universidad de San Buenaventura por su acogimiento estos años, y a todas
las personas que directa o indirectamente me colaboraron en la realización de
este proyecto.
Por último, y no menos importante, gracias a dios por brindarme los dones y la
inteligencia necesaria para estudiar eta carrera, por haberme dado los padres que
tengo y por darme la oportunidad de estar finalizando esta etapa de mi vida.
Dedicado a mis padres expresándoles
mi gratitud por su apoyo incondicional,
pero sobretodo a mi madre.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION .................................................................................................... 3
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................. 5
1.1 Antecedentes (estado del arte) ......................................................................... 5
1.1.1 Locales .......................................................................................................... 5
1.1.2 Globales ........................................................................................................ 6
1.2 Descripción y formulación del problema.......................................................... 11
1.2.1 Pregunta problema ...................................................................................... 11
1.3 Justificación .................................................................................................... 11
1.4 Objetivos de la investigación........................................................................... 12
1.4.1 Objetivo general ........................................................................................... 12
1.4.2 Objetivos específicos ................................................................................... 12
1.5 Alcances y limitaciones ................................................................................... 13
1.5.1 Alcances ...................................................................................................... 13
1.5.2 Limitaciones ................................................................................................. 13
2. METODOLOGÍA ............................................................................................... 14
2.1 Enfoque de la investigación ............................................................................ 14
2.2 Técnicas de recolección de la información ...................................................... 14
2.3 Hipótesis ......................................................................................................... 15
2.4 Variables ......................................................................................................... 15
2.4.1 Variables independientes ............................................................................. 15
2.4.2 Variables dependientes ............................................................................... 15
3. LÍNEA DE INVESTIGACIÓN DE LA UNIVERSIDAD ........................................ 16
3.1 Línea de investigación institucional ................................................................. 16
3.2 Línea de investigación de la facultad .............................................................. 16
3.3 Campo temático del programa ingeniería de sonido ....................................... 15
4. MARCO DE REFERENCIA............................................................................... 18
4.1 Filtros .............................................................................................................. 18
4.1.1Filtros activos ................................................................................................ 19
4.1.1.1 Filtro pasa-bajas ....................................................................................... 19
3
4.1.1.2 Filtro pasa-altas ........................................................................................ 22
4.1.1.3 Filtro pasa-banda ...................................................................................... 25
4.1.1.3.1 Filtro pasa-banda de banda ancha ......................................................... 26
4.1.1.3.2 Filtro pasa-banda de banda angosta ...................................................... 27
4.2 Altavoz o transductor ...................................................................................... 27
4.2.1 Altavoz o transductor dinámico .................................................................... 28
4.2.2 Altavoz o transductor magnético .................................................................. 29
4.2.3 Altavoz o transductor electrostático ............................................................. 30
4.2.4 Altavoz o transductor piezoeléctrico ............................................................. 31
4.2.5 Transductor táctil o Bass Shaker ................................................................. 31
4.3 Pérdida auditiva en niños ................................................................................ 32
4.3.1 Tipos de hipoacusia o sordera ..................................................................... 32
4.3.2 El niño sordo y los estímulos sonoros .......................................................... 32
4.3.3 Ritmo y movimiento ..................................................................................... 33
4.3.4 Desarrollo cognitivo en los niños sordos ...................................................... 34
4.4 Musicoterapia ................................................................................................. 35
4.4.1 El disminuido auditivo y la musicoterapia ..................................................... 36
4.5 Estimulación vibrotáctil ................................................................................... 36
5. DESARROLLO INGENIERIL ............................................................................ 38
5.1 Diseño de los filtros ........................................................................................ 39
5.1.1 Filtro pasa-bajas (20-110 Hz) ....................................................................... 39
5.1.2 Filtro pasa-banda (150-280 Hz) ................................................................... 41
5.1.3 Filtro pasa-banda (300-500 Hz) ................................................................... 44
5.2 Circuito de luces audiorítmicas ....................................................................... 46
5.2.1 Control de potencia ...................................................................................... 47
5.3 Sistema de monitoreo Bass Shaker ................................................................ 47
5.3.1 Transductor táctil o Bass Shaker ................................................................. 48
5.3.2 Diseño y construcción de la tarima .............................................................. 51
5.4 Mediciones ..................................................................................................... 54
5.4.1 Funcionamiento de los 3 filtros .................................................................... 54
5.4.2 Funcionamiento del sistema de estimulación ............................................... 58
6. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................... 63
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................... 71
7.1 Conclusiones .................................................................................................. 71
7.2 Recomendaciones .......................................................................................... 72
8. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 74
GLOSARIO ........................................................................................................... 77
ANEXOS .............................................................................................................. 79
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Respuesta en frecuencia de los filtros ................................................... 18
Figura 2. Filtro pasa-bajas con pendiente de -20 dB y respuesta del filtro ............ 20
Figura 3. Filtro pasa-bajas con pendiente de -40 dB y respuesta del filtro ............ 21
Figura 4. Filtro pasa-bajas con pendiente de -60 dB y respuesta del filtro ............ 22
Figura 5. Filtro pasa-altas con pendiente de -20 dB y respuesta del filtro ............. 23
Figura 6. Filtro pasa-altas con pendiente de -40 dB y respuesta del filtro ............. 24
Figura 7. Filtro pasa-altas con pendiente de -60 dB y respuesta del filtro ............. 24
Figura 8. Filtro pasa-banda con ganancia máxima en Fr ...................................... 25
Figura 9. Filtro pasa-banda ancha y su respuesta en frecuencia .......................... 26
Figura 10. Transductor o altavoz dinámico ........................................................... 29
Figura 11. Transductor o altavoz magnético ......................................................... 30
Figura 12. Transductor o altavoz electrostático ..................................................... 30
Figura 13. Diagrama de bloques sistema de estimulación .................................... 38
Figura 14. Respuesta en frecuencia del filtro pasa-bajas ...................................... 39
Figura 15. Circuito del filtro pasa-bajas hasta 110 Hz ........................................... 41
Figura 16. Respuesta en frecuencia del filtro pasa-banda de 150 a 280 Hz ......... 41
Figura 17. Circuito del filtro pasa-banda de 150-280 Hz ....................................... 43
Figura 18. Respuesta en frecuencia del filtro pasa-banda de 300 a 500 Hz ......... 44
Figura 19. Circuito del filtro pasa-banda de 300-500 Hz ....................................... 46
Figura 20. Amplificador de la señal de la salida de los filtros ................................ 47
Figura 21. Etapa de control de potencia ............................................................... 47
Figura 22. Subwoofer Audiopipe ........................................................................... 48
Figura 23. Vista inferior de la tarima ..................................................................... 52
Figura 24. Forma de onda de la señal grabada .................................................... 58
Figura 25. Respuesta en frecuencia del sistema a los 3 segundos ....................... 59
Figura 26. Respuesta en frecuencia del sistema a los 5 segundos ....................... 59
Figura 27. Respuesta en frecuencia del sistema a los 30 segundos ..................... 60
Figura 28. Respuesta en frecuencia del sistema a los 70 segundos ..................... 61
Figura 29. Respuesta en frecuencia del sistema a los 84 segundos ..................... 61
LISTA DE IMÁGENES
Imagen 1. Soporte para el transductor táctil ......................................................... 50
Imagen 2. Transductor táctil ................................................................................. 51
Imagen 3. Ruedas de caucho para aislamiento .................................................... 53
Imagen 4. Vista lateral de la tarima ....................................................................... 53
Imagen 5. Vista superior de la tarima.................................................................... 54
Imagen 6. Funcionamiento filtro pasa-bajas hasta 110 Hz .................................... 55
Imagen 7. Funcionamiento filtro pasa-bajas hasta 110 Hz por encima de Fc ....... 55
Imagen 8. Funcionamiento filtro pasa-banda de 150-280 Hz ............................... 56
Imagen 9. Funcionamiento filtro pasa-banda de 150-280 Hz antes y después de
Fc1 y Fc2 ............................................................................................................. 56
Imagen 10. Funcionamiento filtro pasa-banda de 300-500 Hz .............................. 57
Imagen 11. Funcionamiento filtro pasa-banda de 300-500 Hz antes y después de
Fc1 y Fc2 .............................................................................................................. 57
Imagen 12. Prueba del sistema ............................................................................ 63
Imagen 13. Prueba del sistema ............................................................................ 64
Imagen 14. Pruebas a los estudiantes más grandes............................................. 65
Imagen 15. Pruebas a los docentes ...................................................................... 68
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Número de personas con y sin zapatos que realizaron la prueba ........... 66
Tabla 2. Muestra y resultados de la prueba .......................................................... 69
3
INTRODUCCIÓN
A lo largo de la historia, el sonido ha sido fuente de inspiración y comunicación
para el ser humano, y además, es primordial en los primeros años del desarrollo
de la creatividad y de la vida afectiva de una persona. Esto se ve argumentado en
numerosos estudios en donde se concluye el beneficio de tener inteligencia
musical a temprana edad.
El sonido es indispensable en la educación de los niños1 ya que ayuda a mejorar
la capacidad de concentración, las capacidades sensorio-motrices, la memoria, a
expresar sus sentimientos, a estimular la imaginación y la creatividad, entre otros
aspectos, que son fundamentales para el crecimiento y el desarrollo. Pero
desafortunadamente no todas las personas tienen el privilegio de contar con un
sistema auditivo sano que les permita desarrollarse de esta manera, y estas
personas pertenecen a la población de los sordos.
Hay que tener en cuenta que existen varias clases y grados de sordera: ésta
puede ser ocasionada por un accidente, una enfermedad o puede ser de
nacimiento. Y, dependiendo de este grado de sordera, se determina que
posibilidades de educación con sonido por medio de dispositivos, puede beneficiar
a estas personas. Está claro que las personas sordas no pueden escuchar
sonidos de la misma manera que una persona oyente debido a los daños que
tiene su sistema auditivo, pero eso no les impide percibirlos.
Una persona sorda llega a disfrutar la música y otros sonidos por medio de la
percepción de vibraciones, mediante las cuales se estimula su sentido del tacto.
Es por esto que están en la capacidad de sentir ritmos, identificar instrumentos,
sonidos y es posible que lleguen a componer piezas musicales, y de esta manera
pueden bailar, tocar instrumentos musicales, y realizar cualquier tipo de actividad
en la que puedan integrarse más fácilmente en la sociedad. Adicionalmente
pueden aprender características del sonido como pulso, el tempo, el timbre,
duración y altura de las notas, entre otras.
1 Disponible en: http://gmt.sagepub.com/content/12/1/4.extract
4
Pero no solamente se puede generar estimulación del tacto en una persona sorda.
Mediante la sensación de ritmo generada por las vibraciones, se puede llegar a
generar una imagen sonora, por medio de la sincronización de audio con
imágenes o luces que llamen la atención, especialmente en niños, y así
estimularlos también de manera visual.
Teniendo en cuenta lo anterior, en este proyecto se pretende explicar paso a paso
el problema de escucha en personas sordas, más específicamente en niños, y así
mismo dar una solución diferente y novedosa al problema, mediante un sistema
que estimule táctil y visualmente a los niños, ayudándoles a generar sensaciones
de ritmo e imágenes sonoras, por medio de sincronización de audio-video o luces.
5
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 ANTECEDENTES (ESTADO DEL ARTE)
1.1.1 Locales
Proyecto: Dispositivo portátil de estimulación sensorial táctil para la
percepción musical en personas con discapacidad auditiva.
Ingenieras electrónicas de la pontificia universidad javeriana, diseñaron un
dispositivo portátil de estimulación sensorial táctil para la percepción
musical en personas con discapacidad auditiva2. Este proyecto gano el
primer puesto en el IV Encuentro de Investigación Innovación e Ingeniería
realizado el 26 y 27 de agosto de 2009 en Colombia, y tal como lo dice su
nombre, es un dispositivo que permite el contacto entre las personas sordas
y la música. Se envía al usuario, por medio de vibraciones, la información
del Ritmo y el Tempo de una canción, por medio de un dispositivo que
consta de una manilla y un cinturón, que le permite a las personas con
sordera, seguirlos y a su vez variar el tempo, permitiéndoles el desarrollo
lúdico en dos actividades principales: el canto por medio del lenguaje de
señas y la danza. Además es un dispositivo que cuenta con mucha
comodidad en cuanto a diseño, teniendo en cuenta que es portátil e
inalámbrico, y así tener un mayor beneficio en el momento de su uso.
Artículo: Desarrollo de un sistema de audición vibrotáctil para el
acceso a la música. Fase I.
En el 2007, la revista Ingeniería Biomédica de la escuela de ingeniería de
Antioquia publicó un artículo acerca de el desarrollo de un sistema de
audición vibrotáctil para el acceso a la música3, el cual fue diseñado para
lograr habilidades artísticas en las personas sordas, permitiendo la
identificación e interpretación de piezas musicales, con posibles
aplicaciones para el desarrollo de herramientas de composición para
personas con deficiencias auditivas serias. EL proceso de este sistema se
basa en la obtención del conjunto de notas que componen una pieza
2 Disponible en: http://archivo.revistaesalud.com/index.php/revistaesalud/article/viewArticle/391/745 3 Disponible en: http://revistabme.eia.edu.co/numeros/1/art/Audici%C3%B3nVibrotactil.pdf
6
musical y su posterior representación en cambios de frecuencia de
vibración. Para esto es necesario el uso de una transformada rápida de
Fourier (FFT), mediante la cual la pieza musical se segmenta en pequeños
paquetes de datos y a su vez se analiza para calcular el espectro de
frecuencias.
Proyecto: Diseño y construcción de un sistema de monitoreo para
bajistas mediante un transductor táctil.
En mayo de 2010, en la Universidad de San Buenaventura se realizó un
proyecto de grado que trata de un sistema de monitoreo para bajistas,
basado en un transductor táctil. Este sistema puede ser utilizado en
diversas aplicaciones, tales como la reproducción de bajas frecuencias en
sistemas surround en películas y videojuegos y además como complemento
a monitores in-ears para percusionistas y bateristas. Esta forma de
transducción puede desarrollarse para reproducir un espectro más amplio
de frecuencias con el fin de utilizarlo en sistemas de música portátiles.
Proyecto: Dispositivo vibratorio portátil de percepción musical para
personas con discapacidad auditiva.
En febrero de 2012, en la Universidad de San Buenaventura se realizó
como proyecto de grado un dispositivo vibratorio portátil de precepción
musical para personas con discapacidad auditiva. El objetivo de este
proyecto es ayudar a las personas con discapacidad auditiva a percibir
mejor las vibraciones que genera la música para que puedan disfrutarla y a
su vez aumentar la interacción con las personas que no padecen esta
discapacidad.
1.1.2 Globales
Artículo: Bionic claims fall on deaf ears.
El 31 de mayo de 1984, la revista New Scientist de Londres publicó un
artículo en el que cuestionan la posibilidad de las personas sordas de
escuchar normalmente. En este articulo se mencionan tres tipos de
dispositivos que ayudan a las personas sordas, el primero son los
audífonos, que funcionan incluso para las personas completamente sordas
que pueden percibir las vibraciones mecánicas que producen, el segundo
es un dispositivo, ya sea un vibrador o un electrodo, que permitirá a la
7
personas sentir las vibraciones mediante el tacto, y el tercero es el implante
coclear, al cual se refieren como los “oídos biónicos”.
Por otro lado, en este artículo mencionan el reporte de dos investigadores
de un prometedor progreso en personas sordas con el uso de dos tipos de
dispositivos táctiles, uno que funciona por vibraciones y otro por electrodos,
aunque ninguno era portable y solo funcionaba para terapia. Arlene Carney
de la universidad de Illinois afirmo en esta publicación que simples
vibraciones leídas mediante los dedos pueden ayudar a las personas que
leen los labios a superar varios problemas, como la distinción de silabas y
sonidos como ba y ma.
Finalmente, Bárbara Franklin de la universidad de San Francisco describe
en este artículo una ayuda más sofisticada y portátil. Se trata de un cinturón
de electrodos que responde a diferentes frecuencias. Una de las puntas del
cinturón responde a altas frecuencias, y la otra a bajas frecuencias. Franklin
afirmó que los usuarios de este cinturón deberían aprender a distinguir
palabras dependiendo de la sensación que había a través del cuerpo. Las
primeras pruebas de este cinturón fueron realizadas en niños de edades
entre 5 y 8 años, obteniendo óptimos resultados.
Proyecto: Method and apparatus for tactile transduction of acoustic
signals from television receivers.
El 19 de junio de 1991 los ingenieros David Franklin, Michael Wollowitz y
John Simpson, presentaron un aparato para la transducción táctil de
señales provenientes de un televisor. El objetivo era utilizar un transductor
de banda ancha de baja frecuencia que funcionaba desde los 50 Hz hasta
los 800Hz aproximadamente, para transmitir al cuerpo de la persona las
señales provenientes de un televisor. El objetivo de este proyecto es ayudar
a las personas con discapacidad auditiva a disfrutar de la televisión
mediante una pequeña porción de audio, que son las vibraciones, y el
closed caption. Indican que el transductor debe ser un parlante de bobina
móvil con la mayoría del cono retirado mara minimizar la generación de
ondas sonoras y que las vibraciones pueden ser aplicadas a las manos del
usuario o a los dedos. No se encuentran informes ni documentos acerca de
este proyecto, pero si la patente4 del mismo realizada el 14 de febrero de
1995.
4 Patente disponible en: http://bks2.books.google.ne/patents?id=LpwCAAAAEBAJ&pg=PA2&zoom=4#v=onepage&q&f=false
8
Artículo: Feeling the music philosophy. A new approach in
understanding how people with sensory impairment perceive and
interpret music.
En 1997, Russ Palmer, un londinense con discapacidad auditiva severa,
publicó una investigación llamada “FEELING THE MUSIC PHILOSOPHY”.
En esta investigación5 Palmer ve la necesidad de demostrar que si es
posible que las personas sordas sientan y perciban vibraciones generadas
por un sistema de reproducción que va conectado a parlantes de bovina
móvil, los cuales están sujetos a una plataforma. Esta plataforma es portátil,
y le brinda a la persona que esta parada sobre ella la posibilidad de percibir
las vibraciones de la pieza musical que este en reproducción.
Artículo: Tactile Transducers.
En 1997, Chad Gray se cuestiono: “Alguna vez ha notado que sube el
volumen del subwoofer del teatro en casa durante las películas, solo para
sentir esa explosión termonuclear, o las fuertes pisadas del tiranosaurio
Rex en Jurassic Park? No sería bueno tener algo en la configuración del
teatro en casa que reproduzca las frecuencias que quiere sentir más que
escuchar, en vez de subir el volumen del subwoofer constantemente?”. Fue
de esta manera que Chad implemento un transductor táctil en un sistema
Dolby surround, suprimiendo el cono de un parlante para evitar tanto
sonido, esto permite sentir las vibraciones que son producidas por la bovina
transmitidas a un sofá.
Artículo: Temporal lobe perfusion in the deaf: MR measurement with
pulsed arterial spins labeling (FAIR).
En el año 2001 en Chicago, Estados Unidos un estudio6 presento que los
sordos sienten las vibraciones en la misma región del cerebro que el resto
de las personas usan para oír, lo que permite explicar por qué disfrutan de
la música personas que no poseen capacidad auditiva. El cerebro de los
sordos, según esta investigación, readapta su estructura para suplir la
deficiencia que impone la sordera, ha señalado Dean Shibata7. Shibata,
que ha realizado numerosas investigaciones con personas sordas, ha
utilizado ahora imágenes de resonancia magnética funcional para comparar
la actividad cerebral entre sordos y personas que pueden oír. 5 Investigación completa disponible en: http://www.russpalmer.com/feeling.html 6 Información del estudio disponible en: http://www.sitiodesordos.com.ar/cerebro_sordos.htm. 7Profesor de radiología de la universidad de Washington.
9
El estudio mediante este tipo de escáner avanzado ha permitido
comprobar que la clave radica en un área del cerebro denominada el
córtex de audición. Según ha explicado Shibata, tanto los sordos como
quienes no lo son muestran actividad en las zonas del cerebro que
procesan las vibraciones. Pero los sordos muestran, además, una especial
actividad en el córtex de la audición, aunque ese área sólo debería entrar
en funcionamiento durante la estimulación auditiva.
“Estos hallazgos ilustran cómo la alteración de experiencias puede afectar
a la organización del cerebro”, ha dicho Dean Shibata. El radiólogo, que
realizó sus investigaciones mientras trabajaba en la Escuela de Medicina
de la Universidad de Rochester, en Nueva York, asegura que “el cerebro
es increíblemente adaptable”. “En alguien que es sordo, el cerebro en
formación se aprovecha de un espacio valioso para procesar las
vibraciones y así usa el mismo lugar que debería ser utilizado, de otro
modo, para procesar los sonidos”, ha explicado.
Para comprobar sus ideas, el radiólogo realizó pruebas mediante
imágenes de resonancia magnética funcional a 10 voluntarios sordos y a
otras 11 personas con audición normal. Todos ellos fueron sometidos de
modo voluntario a pruebas de escáner mientras sostenían en sus manos
dispositivos que emitían vibraciones intermitentes. Entre los sordos, el
escáner registró una importante actividad en el cerebro, en la zona
conocida como córtex de la audición, un área que tiene el tamaño de una
pelota de golf. Sin embargo, pese a que las vibraciones recibidas en la
mano eran las mismas, las personas con audición normal no mostraron
ninguna actividad en esa área. Para Dean Shibata, esto significa que el
cerebro de los sordos ha aprovechado para procesar las vibraciones un
área dejada libre por los estímulos auditivos, ya que no pueden ser
utilizados. En su opinión, esto explica por qué los sordos pueden disfrutar
en los conciertos de música y por qué algunos de ellos pueden llegar a ser
grandes intérpretes.
10
Artículo: Metodología del entrenamiento y estimulación auditiva en
hipoacusias neurosensoriales mediante ruido de banda ancha.
El primero de enero del 2003, se publicó un artículo8 del otorrinolaringólogo
español Julio Knaster en la revista virtual espaciologopedico.com, en el que
explica cual fue la metodología que siguió para el entrenamiento y la
estimulación de hipoacusias neurosensoriales usando ruido de banda
ancha. Para esta metodología se tomaron como base los pacientes que no
pueden usar audífonos amplificadores porque o no entienden cuando
hablan varias personas al tiempo, o el sonido llega a generarles dolor. En
este estudio se utilizo un equipo electrónico de referencia GAES 100 KT, en
donde se asociaba voz y ruido de banda ancha en el mismo auricular, con
control de paneo y mute de alta calidad para realizar cortes rápidos del
ruido, filtros de atenuación para la voz centrados en un KHz, los cuales
disminuyen armónicos en la voz. Para este estudio se realiza una
audiometría previa, para así ajustar el dispositivo con las características de
cada paciente.
En diciembre de 2011 inauguraron la primera discoteca para sordos en
Madrid, España, llamada Equal Dearfriendly. Esta discoteca esta
acondicionada no solamente para personas sordas, sino también para
personas sin ninguna discapacidad auditiva. Lo que permite a las personas
sordas disfrutar de la música en este local, es que los altavoces de sonidos
graves están estratégicamente ubicados, de manera que todas las
vibraciones de las canciones llegan directamente a la pista de baile. Por
otro lado lo que les permite entender las canciones que están sonando, es
que esta discoteca en su interior está llena de pantallas en las que se
reproducen los videos de las mismas, ya sea con sus letras subtituladas o
con un signante (traductor) que interpreta la letra.
8 Articulo complete disponible en: http://www.espaciologopedico.com/articulos/articulos2.php?Id_articulo=300
11
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Los primeros años de vida en un niño son fundamentales para su desarrollo motor
y psicomotriz, así como su desarrollo lingüístico. Además, es donde se determina
la personalidad de cada niño, y su facilidad de relacionarse con un medio. Es por
esto que actividades manuales, bailes y relaciones con otros niños son
importantes para tener un buen desarrollo.
Por medio del baile un niño desarrolla su coordinación corporal, la parte afectiva
por medio de relaciones personales con otros niños, expresa sus emociones con
más facilidad, exponiendo las sensaciones que la música les genera, entre otras
características; a un niño con pérdida auditiva total, se le complica más este
desarrollo en estas edades.
Pero, es posible que un niño con pérdida auditiva total pueda bailar, y expresar lo
que siente sin poder escuchar? Sí. En general, las personas con pérdida auditiva
total captan el sonido por conducción ósea, por esto los sentidos tales como el
tacto y la visión, logran en estas personas un desarrollo mucho más ventajoso que
el de una persona sin ningún tipo de discapacidad.
1.1.1 Pregunta problema
Es posible diseñar un sistema que estimule táctil y visualmente a niños con
pérdida auditiva total, para ayudarlos en el desarrollo de sus demás sentidos?
1.3 JUSTIFICACIÓN
En una institución educativa para niños con estas deficiencias auditivas, sería muy
útil acondicionar un salón con un sistema mediante el cual, el sentido de la vista y
del tacto se desarrollen mediante una superficie vibrante y un espectáculo de
luces e imágenes, que los ayuden a crear una imagen sonora, mediante una
sensación de ritmo generada por vibraciones. También es importante que
12
mediante el diseño de este sistema se logre que los niños produzcan sonidos,
como respuesta a la exposición de las vibraciones y las luces, es decir, que traten
de hablar como respuesta al estimulo.
Es necesaria la realización de este proyecto, para así poder ayudar a niños que
sufran de pérdida auditiva total en su etapa de desarrollo, para que aprendan a
“escuchar” por medio de sus cuerpos, de una manera didáctica y diferente,
además de ayudarlos a comunicarse por medio de estímulos. De esta manera se
espera que el niño no se sienta diferente a los demás durante su crecimiento, y
pueda divertirse y desenvolverse gracias a la música, así como cualquier otra
persona.
1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.4.1 Objetivo general
Diseñar un sistema que estimule táctil y visualmente a niños con pérdida
auditiva total.
1.4.2 Objetivos específicos
Diseñar un circuito mediante el cual se sincronicen bandas de
frecuencia dadas por filtros pasa bajas de un sonido, con luces
emitidas por LEDS o imágenes.
Implementar un sistema de monitoreo bass-shaker en una sala apta
para la educación de los niños.
Diseñar una tarima resistente al peso equivalente a 5 niños entre los
4 y 7 años, para la implementación del sistema de monitoreo.
Acoplar el sistema de monitoreo mencionado anteriormente con el
circuito de sincronización.
Comprobar el correcto funcionamiento del sistema de estimulación.
Con ayuda de un profesional, analizar el comportamiento de los
niños para corroborar la eficiencia del sistema.
13
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES
1.5.1 Alcances
Este sistema podría mejorar la calidad de vida de muchos niños cuyas familias no
tienen los recursos suficientes para pagar costosas terapias de rehabilitación. Por
otro lado, nuevas generaciones de ingenieros de sonido podrían mejorar el diseño
de este sistema mediante nuevas tecnologías para obtener mejores resultados o
se podría modificar para otros usos o para que se acomode a necesidades
profesionales.
1.5.2 Limitaciones
Este proyecto está limitado al diseño de un sistema de estimulación visual y táctil,
pensado para mejorar la calidad de vida de los niños con pérdida auditiva total
aliados a fundaciones que carezcan de recursos para implementar terapias en los
mismos. Se pretende lograr una comercialización del sistema, tomando como
base las necesidades de las fundaciones, y más importante, de los niños.
Para confirmar el buen funcionamiento del sistema, se necesita el compromiso y
entusiasmo de los niños para el uso del mismo. Como limitación podría
presentarse la no colaboración de los niños para el uso del sistema, es posible
que ante nuevas tecnologías o dispositivos se sientan intimidados e inseguros.
14
2. METODOLOGÍA
2.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN
El enfoque de este proyecto es empírico-analítico, debido a que es una
investigación que busca una solución diferente a una problemática expuesta en la
sociedad hoy en día, cuyos resultados van a ser obtenidos por medio de pruebas
experimentales que sustenten el problema.
2.2 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN
El propósito de este proyecto es poder generar una sensación de ritmo en niños
con pérdida auditiva total por medio de estímulos sonoros (vibraciones), y a su
vez, que esta sensación de ritmo obtenida los ayude a crear imágenes sonoras
teniendo en cuenta lo que sienten. Para lograr este propósito, se debe tener una
estrategia metodológica que nos va a llevar al cumplimiento del objetivo general.
Esta estrategia es:
Recolección de información: Es necesario recolectar toda la información
que sea necesaria para el diseño del sistema, y para el objetivo del mismo.
Fuentes bibliográficas obtenidas de la biblioteca de la universidad, o de la
internet, que es una herramienta bastante útil en la actualidad.
Diseño de filtros: teniendo en cuenta que la base del sistema es un circuito
de luces audiorítmicas, es necesario diseñar tres filtros de frecuencias
diferentes, que funcionen a bajas frecuencias, para lograr la primer parte
del sistema.
Sistema de monitoreo Bass Shaker: es necesario el diseño del transductor
táctil o Bass Shaker, el cual será ensamblado a una tarima para la segunda
parte del proyecto. Este sistema será acoplado con el circuito de luces
audiorítmicas, lo cual nos dará como resultado todo el sistema de
estimulación.
Al comprobar el correcto funcionamiento del sistema, se debe diseñar un
formato de encuesta que será realizada a los niños que harán uso del
15
mismo, para comprobar que el sistema si cumple con el propósito del
proyecto.
Finalmente, se realiza todo el proceso de estimulación en los niños, el cual
ira seguido de la encuesta mencionada en el ítem anterior. Se determinara
si se cumple la hipótesis y los objetivos del proyecto.
2.3 HIPÓTESIS
El sistema de estimulación va ayudar a los niños con pérdida total auditiva a tener
una sensación de ritmo, la cual va a estar ligada a una imagen sonora;
sensaciones que generaran en el niño la capacidad de querer expresar sus
sentimientos generando ruidos vocálicos.
2.4 VARIABLES
2.4.1 Variables independientes
La variable de la cual depende el proyecto es la estimulación visual, táctil y
vocálica que se busca generar con el sistema.
2.4.2 Variables dependientes
Teniendo en cuenta el objetivo del proyecto, se consideran como variables
independientes las vibraciones y las luces, que serán emitidas por el sistema.
16
3. LINEA DE INVESTIGACION DE LA UNIVERSIDAD
3.1 LÍNEA DE INVESTIGACIÓN INSTITUCIONAL
Para este proyecto de grado la línea de investigación institucional es la de
Tecnologías Actuales y Sociedad.
Al ser este un proyecto en el que se desarrolla un nuevo dispositivo, se está
ayudando a que los conocimientos de la sociedad en cuanto a innovación de
productos ya existentes crezcan. Por otro lado, el desarrollo de este sistema da
pie para que futuras generaciones tengan la posibilidad de crear nuevos
dispositivos con el mismo objetivo, pero más desarrollados y tecnológicos para
ayudar a la sociedad
3.2 LÍNEA DE INVESTIGACION DE LA FACULTAD
La línea de investigación de la facultad para este proyecto es Análisis y
Procesamiento de Señales.
Teniendo en cuenta la funcionalidad del sistema que se desarrolla en este
proyecto, se determina la línea de investigación de la facultad, debido a que el
sistema recibe una señal de audio de cualquier dispositivo, ya sea un reproductor
mp3 o un equipo de sonido, y por medio de un filtrado lo que hace es transformar
esa señal eléctrica en señal mecánica que es emitida por parlantes, y se convierte
en vibraciones que viajan a través de una superficie, en este caso, una tarima.
3.3 CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA INGENIERÍA DE SONIDO
Teniendo en cuenta los objetivos de este proyecto, el campo temático del
programa es Diseño de Sistemas de Sonido.
17
Se define este campo temático debido a que para el desarrollo de este proyecto es
necesaria la elaboración y el diseño de circuitos electrónicos, un sistema de
monitoreo y una plataforma, que aunque trabaje solo con frecuencias bajas, sigue
siendo un sistema de reproducción de sonido que será de gran ayuda para
mejorar la calidad de vida de la población de personas con discapacidad auditiva.
Por otro lado el acople y ensamble de cada una de las partes que pretende este
sistema, requiere del conocimiento y bases del ingeniero de sonido en cuanto a
sistemas de sonido para que la funcionalidad del proyecto sea la que se propone.
18
4. MARCO DE REFERENCIA
4.1 FILTROS
Un filtro9 es un circuito diseñado para el paso de una banda de frecuencias
específica, mientras atenúa todas las señales que están fuera de esta banda. Los
filtros se usan para el acondicionamiento de una señal de entrada, para la
digitalización de señales o para el acondicionamiento de una señal producida. Los
circuitos de los filtros pueden ser activos o pasivos; la diferencia entre estos dos
tipos de filtros, es que los filtros pasivos constan solo de resistores, inductores y
capacitores, mientras que los filtros activos emplean transistores o amplificadores
operacionales, resistores, inductores y capacitores, y además son de menos
coste. Existen cuatro tipos de filtros que en función a la función de transferencia se
clasifican en pasa-bajas, pasa-altas, pasa-banda y elimina-banda o rechaza-
banda. En la figura (1) se ilustran las graficas de respuesta en frecuencia de cada
uno de los filtros.
Figura 1. Respuesta en frecuencia de los filtros.10
9COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. Naucalpan de Juárez, Edo. De México. Ed. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A. p 294-321. 10 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 296.
19
4.1.1 Filtros Activos
Como se mencionó anteriormente los filtros activos constan principalmente de un
resistor, un capacitor, un inductor y un amplificador operacional. Generalmente los
filtros activos son los más usados debido a que son de bajo costo y su respuesta
es más precisa, aunque una desventaja es que requieren de una fuente dual para
su funcionamiento.
Existen 4 tipos de diseño de filtros activos:
Butterworth: Su ganancia es lo mas plana posible. Aunque la pendiente de
transición es mediocre la respuesta transitoria es satisfactoria.
Chebychev: Tiene mucho rizado en la banda de paso y la pendiente de
transición es más alta que la del filtro Butterworth.
Bessel: La deformación de la señal es mínima aunque tiene un desfase
lineal con la frecuencia.
Caver o elíptico: Tienen rizado arriba y en la caída. Estos filtros son los más
adecuados para la eliminación de una frecuencia específica.
El diseño de filtro más común es el filtro Butterworth. Por esta razón a
continuación se explican los 4 tipos de filtro mediante este tipo de diseño.
4.1.1.1 Filtro pasa-bajas
Mediante el modelo Butterworth hay tres tipos posibles de diseño del filtro pasa-
bajas en cuanto a la pendiente de atenuación del mismo.
Atenuación de -20 dB: El filtrado se hace con un circuito RC (Resistor y
capacitor) y un amplificador operacional que se usa como amplificador de
ganancia unitaria. Para el diseño del filtro hay que tener en cuenta las
siguientes ecuaciones:
20
Donde es la frecuencia en radianes por segundo, es la frecuencia de
corte en Hz, R el valor de la resistencia en ohms y C el valor del capacitor
en faradios.
Figura 2. Filtro pasa-bajas con pendiente de -20 dB y respuesta del filtro.
11
Atenuación de -40 dB: Es uno de los filtros pasa-bajas más usados. Para su
diseño, el primer paso es escoger la frecuencia de corte o . Luego se
selcciona el valor de C1, el cual debe estar entre 100pF y 0.1µF. después el
valor de C2 debe ser dos veces el valor de C1, en seguida se calcula el
valor de la resistencia mediante la ecuación
11 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 297.
21
Figura 3. Filtro pasa-bajas con pendiente de -40 dB y respuesta del filtro.
12
Y por último se define Rf=2R.
Atenuación de -60 dB: Este filtro se construye con un filtro pasa-bajas de
atenuación de -40 dB en cascada con uno de -20 dB. Para su diseño
primero se escoge la frecuencia de corte. Después se selecciona el valor de
C3, cuyo valor debe estar entre 0.001 y 0.1 µF. Luego, el valor de C1 debe
ser la mitad del valor de C3, y el valor de C2 debe ser el doble de C3.
Después se calcula el valor de la resistencia mediante
Teniendo el valor de R, R1=R2=R3=R. y por ultimo Rf1=2R y Rf2=R
12 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 302.
22
Figura 4. Filtro pasa-bajas con pendiente de -60 dB y respuesta del filtro.
13
4.1.1.2 Filtro pasa-altas
El filtro pasa-altas es aquel que atenúa todas las frecuencias por debajo de una
frecuencia de corte y deja pasar todas las señales cuyas frecuencias estén por
encima de la frecuencia de corte. Estos filtros también tienen tres tipos de diseño
diferente mediante el modelo Butterworth, los cuales van de acuerdo a su
pendiente de atenuación.
Atenuación de -20 dB: Los parámetros de diseño de este filtro son, primero,
escoger la frecuencia de corte. Luego se elige un valor de C que este entre
0.001 y 0.1 µF. después se calcula el valor de R mediante la siguiente
ecuación
13 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 304.
23
Y por último el valor de Rf=R.
Figura 5. Filtro pasa-altas con pendiente de -20 dB y respuesta del filtro.
14
Atenuación de -40 dB: en este filtro la ganancia de voltaje debe ser 0.707
en la frecuencia de corte y 0 dB en la banda de paso. Los parámetros de
diseño son, primero, escoger la frecuencia de corte del filtro. Segundo,
hacer que C1 sea igual a C2 y a C. Tercero, se calcula el valor de la
resistencia 1 mediante
Cuarto, el valor de R2 debe ser la mitad del valor de R1. Y para finalizar, el
valor de Rf debe ser igual a R1.
14 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 309.
24
Figura 6. Filtro pasa-altas con pendiente de -40 dB y respuesta del filtro.
15
Atenuación de -60 dB: Este filtro, al igual que el pasa-bajas de -60 dB de
atenuación, se construye ubicando un filtro pasa-altas con atenuación de -
40 dB en cascada con uno de -20 dB de atenuación.
Figura 7. Filtro pasa-altas con pendiente de -60 dB y respuesta del filtro.
16
15 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 310-311. 16 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 312-313.
25
4.1.1.3 Filtro pasa-banda
Este filtro es un selector de frecuencia, es decir, que permite pasar únicamente
una banda específica de frecuencias, y posee una ganancia máxima en un valor
de frecuencia resonante .
Figura 8. Filtro pasa-banda con ganancia máxima en Fr.
17
Para este filtro es necesario calcular el ancho de banda (B), que es el intervalo de
frecuencias entre la frecuencia de corte inferior y la frecuencia de corte superior, o
y , respectivamente, mediante
Luego, es necesario calcular el valor de la frecuencia de resonancia mediante la
ecuación
Existen 2 tipos de filtro pasa-banda, los de banda ancha y los de banda angosta,
los cuales dependen del factor de calidad. El factor de calidad (Q) es la relación
entre la frecuencia de resonancia y el ancho de banda, es decir
17 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 315
26
Cuando Q≤0.5, el filtro es de banda ancha, y cuando Q≥0.5 el filtro es de banda
estrecha.
4.1.1.3.1 Filtro pasa-banda de banda ancha
Este filtro tiene un ancho de banda de dos o más veces la frecuencia de
resonancia. Generalmente estos filtros se construyen poniendo en cascada un
circuito de filtro pasa-bajas con un circuito pasa-altas. Hay que tener en cuenta
que las frecuencias de corte del filtro pasa-altas no pueden cruzarse con las del
filtro pasa-bajas, y que la frecuencia de corte del filtro pasa-bajas debe ser 10 o
más veces la frecuencia del filtro pasa-altas.
Figura 9. Filtro pasa-banda ancha y su respuesta en frecuencia.
18
18 Imagen disponible en: COUGHLIN, Robert F. DRISCOLL, Frederick F. “Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales”. p 319.
27
4.1.1.3.2 Filtro pasa-banda de banda angosta
La ganancia máxima de este filtro es de 1 o 0 dB en la frecuencia de resonancia y
solo emplea un amplificador operacional. Teniendo en cuenta las ecuaciones de
diseño de filtros pasa-banda, es posible calcular el valor de R asumiendo un valor
de C o viceversa mediante la siguiente ecuación
Por otro lado la frecuencia de resonancia queda determinada por una frecuencia
de resonancia, que se calcula mediante
4.2 ALTAVOZ O TRANSDUCTOR
Un altavoz19 o un transductor es un dispositivo que transforma energía eléctrica en
energía acústica. Se pueden clasificar en magnéticos, dinámicos, electrostáticos o
piezoeléctricos. Según su tamaño, forma, gama de frecuencias y potencia
aplicable se distinguen altavoces circulares, ovales, planos, de graves, de medios
y de agudos, de banda ancha así como de potencia. Para definirlo de otra manera,
los altavoces o transductores transforman oscilaciones eléctricas en vibraciones
acústicas. Las características de los altavoces o transductores son análogas a las
de los micrófonos, estas son:
La sensibilidad B (µbar/V) de un altavoz o transductor a una frecuencia
dada, generalmente,1000 Hz, indica el cociente entre la presión sonora
proporcionada y la tensión alterna aplicada al altavoz o transductor.
El factor de directividad (p/p0) es el cociente entre la presión acústica p en
un ángulo dado respecto al eje de referencia y la presión sonora de
referencia p0.
19 ROMANO, Jorge. “Electrónica: Electrónica industrial, radio y televisión”. Barcelona, España. Ed. Revertré. p 26-29.
28
La carga nominal de los altavoces es la máxima potencia permisible
indicada por el fabricante. Esta potencia no debe sobrepasarse cuando la
señal de entrada es constante. En la reproducción de música puede
llegarse a aplicar al altavoz una potencia aproximadamente igual al doble
de la carga nominal pues la intensidad sonora es oscilante.
El coeficiente de sensibilidad, el índice de directividad, la gama de frecuencias y el
diafragma direccional tienen un significado análogo al caso de los micrófonos. La
gama de frecuencias reproducible se caracteriza mediante una frecuencia de corte
inferior y una superior. El rendimiento de un altavoz es muy reducido (del 2 al 3%).
4.2.1 Altavoz o transductor dinámico
Estos altavoces poseen una bobina móvil, sujeta a la membrana y que puede
moverse libremente en el entrehierro de un circuito magnético. El campo
magnético lo produce un imán permanente. Sobre una prolongación cilíndrica de
la membrana cónica se encuentra enrollada la ligera bobina móvil, que se
compone de unas 50 espiras. La bobina se encuentra dentro del entrehierro
cilíndrico del sistema magnético. Cuando circula por la bobina una corriente
alterna, aquella y la membrana se mueven según el sentido de la corriente. Se
pueden fabricar para responder a los tonos graves, a los medios o a los agudos.
La potencia irradiada y la gama de transmisión privilegiada vienen determinadas
por la superficie de la membrana; en los altavoces de graves la membrana es
grande y en los de agudos es pequeña. Se pueden fabricar para potencias de
hasta 50 W y su impedancia es muy pequeña (hasta 5 Ω). Se usan en receptores
de radio, televisión y teléfonos.
29
Figura 10. Transductor o altavoz dinámico.
20
4.2.2 Altavoz o transductor magnético
En estos altavoces un imán permanente anular se encuentra superpuesto a una
bobina. Una pieza de material magnético dulce constituye la unión magnética
entre los polos del imán permanente, dejando además un pequeño entrehierro en
el que se encuentra tensada una membrana de acero o de plartico, con un anillo
de material magnético dulce, de forma que pueda moverse. Gracias al campo del
imán permanente se consigue que la membrana este siempre algo tirante. Cuando
se aplica a la bobina una tensión alterna, el campo magnético en el entrehierro
aumenta o se reduce según cuál sea el sentido de la corriente en la bobina. Esta
variación del campo provoca la vibración de la membrana. El hecho de que la
membrana este presentada debido al imán permanente permite que las
vibraciones de aquella tengan la misma frecuencia que la corriente alterna de la
bobina. Estos altavoces presentan un rendimiento relativamente grande pero
producen distorsiones. La impedancia suele ser de algunos centenares de Ohm.
La gama de frecuencias reproducibles suele encontrarse entre los 200 y 3500 Hz.
Con la ayuda de un resonador o cámara de aire se logra que la curva de la
respuesta en frecuencia sea relativamente lineal. No son adecuados para la
reproducción de música, sin embargo su calidad es suficiente para comprender
perfectamente una conversación, es por eso que suelen usarse en auriculares de
aparatos telefónicos.
20 Imagen disponible en: ROMANO, Jorge. “Electrónica: Electrónica industrial, radio y televisión”. Barcelona, España. Ed. Revertré. p 27.
30
Figura 11. Transductor o altavoz magnético.
21
4.2.3 Altavoz o transductor electrostático
Se componen de una placa metálica fija y perforada, y de un contraelectrodo
metálico móvil que hace simultáneamente las veces de membrana. Aplicando una
tensión continua se consigue pretensar la membrana. Cuando se aplica además a
las placas una tensión alterna adicional, la placa móvil o membrana queda más o
menos atraída por el electrodo fijo debido a la variación de la carga, y por tanto
vibra. Si no hubiera pretensión la membrana seria atraída en cada semioscilación,
irradiando por tanto, un tono de frecuencia doble. Estos altavoces son adecuados
para la reproducción de tonos agudos, pero poseen un rendimiento reducido.
Figura 12. Transductor o altavoz electrostático.
22
21 Imagen disponible en: ROMANO, Jorge. “Electrónica: Electrónica industrial, radio y televisión”. Barcelona, España. Ed. Revertré. p 28. 22 Imagen disponible en: ROMANO, Jorge. “Electrónica: Electrónica industrial, radio y televisión”. Barcelona, España. Ed. Revertré. p 29.
31
4.2.4 Altavoz o transductor piezoeléctrico
Estos altavoces poseen una plaquita de cristal sujeta por un lado, y por el otro
unida a una membrana cónica. Al aplicar una tensión alterna el cristal se pone a
vibrar y con el también la membrana. Estos altavoces o transductores presentan
una impedancia de aproximadamente 30k y usualmente se emplean como
altavoces de agudos.
4.2.5 Transductor táctil o Bass Shaker
Un transductor táctil o Bass Shaker23, es un dispositivo que funciona bajo el mismo
principio de un altavoz, es decir un imán, una bobina y un cono, pero en vez del
cono, para provocar vibraciones en el aire, se utiliza una plancha rígida y pesada
para producir vibraciones y transmitirlas por los cuerpos sólidos a los que dicha
plancha esté acoplada. Esta forma de transducción se utiliza hace muy poco
tiempo y en general, la mayoría de aplicaciones son para frecuencias bajas y
media, debido a que esta se basa en el principio de la transmisión del sonido por
vía ósea, la cual tiene a amplificar las bajas frecuencias.
Las ondas sonoras tienen la propiedad de viajar a través de distintos medios
elásticos, ya sean sólidos, líquidos o gaseosos, los huesos en el ser humano se
convierten en el medio elástico que necesitan las ondas para atravesar todo el
cuerpo hasta llegar a la cadena de huesecillos que se encuentran en el oído
medio, de ahí en adelante el proceso de escucha e interpretación se realiza de
manera normal (oído interno), es decir que la transmisión por vía ósea evita el
oído externo y el pabellón auditivo.
Para que el transductor pueda funcionar se requiere de un amplificador de audio,
el cual deberá tener la impedancia y potencia necesarias para que los
movimientos y vibraciones que proporcione sean lo suficientemente fuertes como
para ser transmitidas a través del cuerpo del intérprete y lleguen con la amplitud
necesaria para su adecuada escucha.
23 AMAYA RUIZ, Alex. HERNANDEZ PERILLA, Jorge Mario. “Diseño y construcción de un sistema de monitoreo para bajistas mediante un transductor táctil”. Tesis de grado en Ingeniería de Sonido. Universidad de San Buenaventura. Bogotá, 2010
32
4.3 PÉRDIDA AUDITIVA EN NIÑOS
4.3.1 Tipos de hipoacusia o sordera
Al hablar de hipoacusias o sorderas24 se hace referencia a las deficiencias
auditivas que comprometen a los dos oídos. Las sorderas de un solo oído
permiten una audición normal y no conducen a ningún trastorno del habla o del
lenguaje. Las pérdidas auditivas, según sea el lugar de la lesión se clasifican en:
Sordera de transmisión, de conducción u obstructiva: La lesión se sitúa en
el odio externo o medio. Generalmente tienen tratamiento quirúrgico y
ocasionan perdidas de audición transitorias leves o moderadas.
Sordera neurosensorial o de percepción: Son irreversibles y se producen
como consecuencia de lesiones en el oído interno.
Sordera mixta: Es una combinación de la sordera de transmisión y de la
sordera neurosensorial.
Sordera central: Ocurre como consecuencia de una lesión en los
mecanismos de recepción y de integración del mensaje auditivo debidos a
una lesión cerebral.
4.3.2 El niño sordo y los estímulos sonoros
La actitud hacia el sonido del niño que ha tenido experiencia auditiva y el niño que
es solo hipoacúsico es muy diferente a la del niño completamente sordo de
nacimiento y esto debe ser tenido en cuenta por un musicoterapeuta25. Para las
personas sin ningún tipo de deficiencia auditiva, el sonido es una percepción
auditiva, pero las ondas emitidas por cuerpos en vibración y transmitidas por el
aire, pueden llegar hasta el oído humano por otras vías. Por ejemplo, pueden ser
percibidas a través de la piel y de huesos que no necesariamente pertenecen al
sistema auditivo. Estudios han demostrado que la aprehensión de las vibraciones
del sonido, causa mucho placer en un niño, pero más placer siente cuando son
sonidos que ellos mismos provocan. Es importante señalar que, el hecho de
desarrollar un sentido rítmico y de esquemas rítmicos, ayuda al niño sordo a que
24 Articulo disponible en: http://www.cefe.gva.es/ocd/areacd/docs/esp/d_auditiva.pdf. p-5. 25 Disponible en: http://musica-inclusiva.blogspot.com/p/discapacidad.html.
33
aprenda a hablar, ya que puede relacionar la acentuación de las palabras con la
acentuación de la música.
4.3.3 Ritmo y movimiento
El ritmo26 para el niño con deficiencias auditivas es un factor de vital importancia
para la comprensión del mundo que le rodea, y es capaz de crear comunicación
entre sí mismo y el otro. Se expresa con alegría y soltura. La actividad rítmica es
una de las formas más efectivas para lograr que el niño sordo disfrute de la
interacción social y comparta una serie de actividades de grupo en las que puede
expresarse junto a niños capaces de oír. La utilización del ritmo en el movimiento
da lugar a una mejor coordinación motora y corporal, una aptitud y desenvoltura
del equilibrio y control postural, así como una rehabilitación de la organización
motriz.
El acercamiento del niño al mundo del oyente se realiza a través de la práctica y
capacitación rítmica del entrenamiento auditivo. El ritmo actúa como regulador de
movimientos, provoca los reflejos y es el agente del desarrollo sensorial, motriz,
emocional, mental y social de los niños con deficiencias auditivas. Todos estos
movimientos son la preparación al ritmo que va a proporcionar la regulación de los
movimientos. El ritmo es la unión de lo corporal y lo espiritual. Se debe llevar a
cabo en grupo, pues les facilita la integración.
Sugerencias:
Vivencias del pulso y tiempo.
El movimiento de balanceo debe ser el primer ritmo.
Imitación y creación.
Juegos rítmicos con percusiones temporales.
Juegos rítmicos con desplazamiento
Juegos rítmicos sobre el suelo.
Independencia rítmica.
Realización de diálogos rítmicos.
Improvisación de ritmos.
Diferentes tipos de marcha.
Crear movimientos.
26 Disponible en: http://ourweb.galeon.com/pagina_n4.htm.
34
Expresar corporalmente estados anímicos, emocionales y físicos y
situaciones de grupo
Mostrar una danza y dibujar.
Bailar diferentes ritmos.
Descubrir movimientos lentos, fuertes, pesados, livianos, percusivos
descendentes, ascendentes, en diagonal, en suspensión, continuos,
discontinuos, circulares y cuadrados.
Vivencia corporal de sonidos: rrrrrrr (vibración).
Creación de frases.
Palabras clave.
Discriminación y juegos con parámetros.
4.3.4 Desarrollo cognitivo en los niños sordos27
Según investigaciones basadas en el desarrollo evolutivo de la teoría de Piaget28,
los niños sordos tienen una secuencia evolutiva prácticamente igual a la de los
oyentes, aunque con un mayor retraso en la adquisición de determinadas
nociones, que exigen una mayor abstracción. Durante años, estos retrasos en el
desarrollo cognitivo se expresan por la ausencia o dificultades del lenguaje oral.
Actualmente se insiste en una interpretación más abierta y completa basada en:
La sordera no es una variable determinante para el desarrollo cognitivo. Lo
son la falta de experiencias con el mundo físico y social, así como la
ausencia de un lenguaje sobre el que construir el conocimiento.
Ausencia de percepción sonora que limita el interés por la exploración y
manipulación de los objetos.
Mayor restricción de la comunicación entre los adultos y el niño, siendo así
más esquemática y reducida.
La excesiva protección que rodea a los niños sordos en muchas ocasiones.
Un déficit de lenguaje puede incidir de forma negativa sobre el desarrollo
cognitivo, en el proceso de desarrollo mental del niño.
27 Disponible en: http://www.cede.es/406.pdf. 28 Ver información de la teoría de Piaget en: http://www.psicopedagogia.com/articulos/?articulo=379.
35
En el periodo sensorio motor las dificultades aparecen en las limitaciones
vocálicas. En el periodo pre operacional el desarrollo es más lento. Una de las
conductas más significativas de este periodo es el juego simbólico. Durante este
juego se ponen de manifiesto funciones cognitivas superiores que, en el caso del
niño sordo, se ven alteradas al reducirse sus interacciones e imitaciones, debido,
en la mayor parte de los casos, a un acceso deficitario al lenguaje, entendiéndolo
no simplemente como modo de expresión sino como vehículo del pensamiento y
elemento fundamental en la estructuración de la realidad.
En el periodo de operaciones concretas la evolución es similar a la de los niños
oyentes con un retraso de entre 2 y 4 años. En el periodo de operaciones
formales, caracterizado por un pensamiento deductivo hipotético, los niños con
deficiencia auditiva graves tienen mayores dificultades. Así como en los anteriores
periodos los objeticos se van alcanzando progresivamente aunque más
lentamente, en el periodo de operaciones formales pueden ser inalcanzables para
el niño con deficiencia auditiva severa, si no se le da un sistema de comunicación
adecuado a sus necesidades.
4.4 MUSICOTERAPIA
La musicoterapia29 se puede definir desde dos puntos de vista: desde el punto de
vista científico y desde el punto de vista terapéutico.
Desde el punto de vista científico, la musicoterapia es una especialización
científica que se ocupa del estudio e investigación del complejo sonido-ser
humano, sea el sonido musical o no, tendente a buscar los elementos diagnósticos
y los métodos terapéuticos del mismo.
Desde el punto de vista terapéutico, la musicoterapia es una disciplina
paramédica, que utiliza el sonido, la música y el movimiento, para producir efectos
regresivos y abrir canales de comunicación con el objetivo de emprender a través
de ellos el proceso de entrenamiento y recuperación del paciente para la sociedad.
29 “Musicoterapia”. Documento en Word. Disponible en: http://www.uclm.es/profesorado/ricardo/AlumnosEE/Musicot_Prim06.doc
36
En musicoterapia no solo se utiliza la música, sino que también el sonido, en su
vertiente más variada de actividades relacionadas con la producción de sonidos:
discriminación, asociación, realización de juegos sonoros, descripción sonora de
instrumentos, voces, naturaleza, cuerpo humano, representación grafica, a través
del color, instrumentos electrónicos, representación corporal…
4.4.1 El disminuido auditivo y la musicoterapia
La mayoría de los niños sordos30 pueden percibir algunos de los variados
elementos constitutivos de la música y otros componentes. Por lo tanto ésta debe
emplearse para ayudarlos en:
Su evolución intelectual formando conceptos de sonido.
Elevar su autoestima al sentirse capaces de hacer música.
Desarrollar mejores relaciones interpersonales, siempre que consigamos un
ambiente en el que puedan participar plenamente y con alegría.
Obtener un profundo conocimiento del mundo que los rodea.
Las respuestas más importantes a la música en el niño sordo, tienen lugar por
medio del movimiento. Por lo tanto, no debe estar físicamente impedido, y de
estarlo, será necesaria también la reeducación psicomotriz.
4.5 ESTIMULACIÓN VIBROTÁCTIL
La estimulación vibrotáctil consiste en transmitir el sonido captado por un
micrófono en forma de vibración mecánica mediante transductores
electromagnéticos a las zonas cutáneas en las que existe gran cantidad de
mecano-receptores. Esta información proveniente de otro sistema sensorial puede
representar el mensaje original en la corteza cerebral.
30 LACÁRCEL MORENO, Josefa. “Musicoterapia en educación especial”. Universidad de Murcia, 1995. Ed. Compobell, S.L. p 45.
37
Los crecientes desarrollos realizados en el campo de la estimulación táctil, tanto
para la sustitución del sentido de la visión como para los sistemas de audición
táctil, han permitido verificar la capacidad de la piel para transmitir gran cantidad
de información al sistema nervioso central. Dichos sistemas de estimulación
utilizan dos modalidades básicas, vibrátil o eléctrica, y en ambos casos la
transducción del estimulo en la piel se da a través de receptores táctiles o
mecanorreceptores de rápida y lenta adaptación, cuyos umbrales de estimulación
y rangos dinámicos determinan la capacidad del dispositivo táctil para sustituir
alguna de las funciones sensoriales. Así, en el caso de los sistemas vibrotáctiles,
el rango de frecuencias de respuesta es de 20Hz-1000Hz, inferior al rango de
audición que oscila entre 20Hz-20000Hz.
Los sistemas de audición vibrotáctil se han enfocado en el desarrollo de
aplicaciones para lograr habilidades comunicativas en las personas con problemas
de sordera profunda. Desde finales de los años 50 se ha impulsado la
construcción de dispositivos para la sustitución del habla mediante estimulación
táctil, que pueden servir de base para las aplicaciones de audición. Estos sistemas
difieren en el número de bandas de frecuencia las formas de onda, los puntos de
estimulación y el tipo de transductor utilizado. Incluso se han ideado algunos
métodos naturales que hacen uso del tacto para sustituir el reconocimiento del
habla. Uno de estos es conocido como el método tadoma e implica colocar las
manos sobre la cara y el cuello del locutor. Las manos deben monitorear los
movimientos de la cara durante la articulación de las palabras. Así, los métodos
naturales como el tadoma comprueban como el sentido del tacto puede ser un
canal efectivo para la comunicación.
38
5. DESARROLLO INGENIERIL
Para entender mejor la manera en la que el sistema es diseñado, se realizo un
diagrama de bloques con las diferentes partes del proceso de diseño para la
obtención del producto final.
Figura 13. Diagrama de bloques sistema de estimulación.31
Teniendo en cuenta el diagrama de bloques, a continuación se explicará paso a
paso cada uno de los recuadros, que nos llevan al desarrollo del sistema de
estimulación.
31 Fuente: Propia. Diagrama realizado en Microsoft Office Excel 2007.
39
5.1 DISEÑO DE LOS FILTROS
El diseño de los filtros se realizó teniendo en cuenta que este sistema debe
trabajar a bajas frecuencias, ya que hablamos de estimulación táctil, que es por
medio de vibraciones transmitidas por el sistema óseo. Estos filtros son necesarios
para realizar el montaje del circuito de luces audiorítmicas, el cual se encargará de
la parte de estimulación visual, mediante 3 bombillas de diferentes colores, que se
encenderán cuando cada uno de los filtros se active Se diseñaron 3 filtros
diferentes: un filtro pasa-bajas cuya frecuencia de corte es en 100Hz, un filtro
pasa-banda que va de 150Hz a 280Hz, y por último, otro filtro pasa banda que va
de los 300Hz a los 500Hz. Hay que tener en cuenta que todos los filtros fueron
diseñados con un amplificador operacional de referencia TL082.
5.1.1 Filtro pasa-bajas (20-110 Hz)
Este filtro se encargara de que solo pasen las frecuencias bajas hasta los 100 Hz,
después de esta frecuencia el filtro hará una atenuación de -40dB para evitar el
paso de otras frecuencias.
Figura 14. Respuesta en frecuencia del filtro pasa-bajas.
32
32 Fuente: Screenshot FILTERPRO, software de diseño de filtros electrónicos de MicroChip.
40
Para este filtro se asume un valor de capacitor de 1µF, es decir
C=1µF
Teniendo este valor, es posible calcular el valor de las resistencias del circuito
mediante la formula
Donde es el valor de la frecuencia de corte, que en este caso es 110hZ, y C es
el valor del condensador. Entonces, el valor de R es
1.12 KΩ
Esta será la resistencia de entrada del filtro. Por otro lado se debe calcular el valor
de una segunda resistencia, la cual sirve para hacer una desviación de corriente
en el voltaje de salida. Esta resistencia será dos veces el valor de la resistencia de
entrada, es decir
Rf=2R
Rf=2.2 KΩ
Teniendo estos valores, es posible diseñar el circuito del filtro, el cual queda de la
siguiente manera
41
Figura 15. Circuito del filtro pasa-bajas hasta 100Hz.
33
5.1.2 Filtro pasa-banda (150 a 280 Hz)
Este filtro se encargara del paso solo de una banda de frecuencias especifica, en
este caso, el paso de frecuencias entre 150Hz y 280Hz, después de esta banda
de frecuencias el filtro hará una atenuación de -40dB para evitar el paso de otras
frecuencias.
Figura 16. Respuesta en frecuencia del filtro pasa-banda de 150 a 280Hz.
34
Para el diseño de este filtro es necesario calcular antes que nada, el ancho de
banda, la frecuencia de resonancia y el factor de calidad del filtro. Para calcular el
ancho de banda se tiene la siguiente ecuación
33 Fuente: Screenshot PROTEUS, software de simulación de circuitos electrónicos de Labcenter Electronics. 34 Fuente: Screenshot FILTERPRO, software de diseño de filtros electrónicos de MicroChip.
42
Donde fc2 es la frecuencia superior de la banda, en este caso 280Hz, y fc1 la
frecuencia inferior, es decir 150Hz. Entonces
La frecuencia de resonancia se calcula mediante
El cálculo del factor de calidad se hace mediante la siguiente ecuación
Teniendo en cuenta estos tres valores, es posible hallar el valor de los elementos
electronicos necesarios para el filtro. Ya que el valor de ≥0.5, el filtro será de
banda estrecha. Para este circuito se asume un valor de condensador de 100nF,
mediante el cual se puede calcular el valor de la resitencia necesaria por medio de
la ecuacion
43
Este filtro necesita una resistencia Rr, la cual permitira el ajuste de la frecuencia
de resonancia sin modificar el ancho de banda o la ganancia del filtro. Esta
resistencia se calcula mediante
Por otro lado, se necesita una resistencia de retroalimentacion, que sea el doble
de la resistencia de entrada para que la ganancia maxima del filtro sea 1 o 0dB en
la frecuencia de resonancia, es decir, una resistencia de 24kΩ.
Cononciendo estos valores, es posible realizar el diseño del circuito, el cual queda
de la siguiente manera
Figura 17. Circuito del filtro pasa-banda de 180 a 250Hz.
35
35 Fuente: Screenshot PROTEUS, software de simulación de circuitos electrónicos de Labcenter Electronics.
44
5.1.3 Filtro pasa-banda (300 a 500 Hz)
Este es el último filtro que será usado en el sistema. Es otro filtro pasa-banda que
se encargara del paso solo de las frecuencias que estén entre 150Hz y 280Hz,
después de esta banda de frecuencias el filtro hará una atenuación de -40dB para
evitar el paso de otras frecuencias.
Figura 18. Respuesta en frecuencia del filtro pasa-banda de 300 a 500Hz.
36
Al igual que el filtro anterior, para ese filtro también es necesario calcular el ancho
de banda, la frecuencia de resonancia y el factor de calidad del filtro. En este caso,
los valores serian los siguientes:
36 Fuente: Screenshot FILTERPRO, software de diseño de filtros electrónicos de MicroChip.
45
1.93
Para este filtro también se asume un valor de condensador de 100nF, para tener
mejor respuesta a la salida del mismo. El calculo de las resistencias es el mismo
que se realizo en el filtro anterior, es decir, que la resistencia de entrada se calcula
mediante
El calculo de la resistencia Rr que como se mencionó anteriormente, permite el
ajuste del filtro, mediante
Y por ultimo, la resistencia de retroalimentacion que es el doble del valor de la
resistencia de entrada, es decir 15.8kΩ. con los datos obtenidos se realiza el
circuito del filtro que queda de la siguiente manera
46
Figura 19. Circuito del filtro pasa-banda de 300 a 500Hz.
37
Nota: en el montaje de los filtros, el valor de algunas resistencias fue
modificado, debido a que no todos los valores son comerciales, por lo tanto
se realizó el montaje con resistencias comerciales de valores que se
aproximan a los teóricos. En el filtro pasa-banda de 300-500 Hz, el valor de
R1=7.9k, se cambia por un valor comercial de R1=6.8k, y el valor de R5=15.8k
se cambia por un valor comercial de R5=22k.
5.2 CIRCUITO DE LUCES AUDIORITMICAS
Una vez diseñados los filtros se procede a realizar las otras etapas necesarias
para completar el circuito de luces audioritmicas, que es la parte electronica del
sistema.
5.2.1 Amplificador de señal
A la salida de cada uno de los filtros es necesario ubicar un amplificador de señal,
mediante el cual la amplitud de la señal que sale de estos será lo suficientemente
grande para encender la bombilla correspondiente al filtro. Este circuito hecho con
un amplificador operacional de referencia TL082, amplificara al menos 2 veces la
amplitud de la señal.
37 Fuente: Screenshot PROTEUS, software de simulación de circuitos electrónicos de Labcenter Electronics.
47
Figura 20. Amplificador de la señal de la salida de los filtros.
38
5.2.2 Control de potencia
Debido a que este circuito maneja dos voltajes diferentes (12 voltios y 220 voltios
para la bombilla) es necesario ubicar una etapa que controle la potencia del
circuito debido a la variacion de voltaje, y asi evitar sobrecargas o cortos en el
circuito. Esta etapa de control de potencia se determina mediante el siguiente
circuito
Figura 21. Etapa de control de potencia.
39
5.3 SISTEMA DE MONITOREO BASS SHAKER
El sistema de monitoreo Bass Shaker empleado en este proyecto consta de 1
subwoofer, que está conectado a las salidas de cada uno de los amplificadores
operacionales de cada uno de los filtros, el cual va ensamblado a una tarima de
38 Fuente: Screenshot PROTEUS, software de simulación de circuitos electrónicos de Labcenter Electronics 39 Fuente: Screenshot PROTEUS, software de simulación de circuitos electrónicos de Labcenter Electronics.
48
1m x 1m x 0.40m. Este sistema de monitoreo, a su vez, esta acoplado con el
circuito de luces audiorítmicas explicado en el numeral anterior y para su
elaboración es necesario empezar por el montaje de los altavoces seguido del
diseño y elaboración de la tarima.
5.3.1 Transductor Táctil O Bass Shaker
Por medio de este transductor las señales de audio que salen de los filtros
explicados anteriormente, que en este caso son vibraciones, serán emitidas a
través de una superficie de madera, mediante la cual lo que se busca es generar
una sensación de ritmo en los niños con pérdida auditiva total. Generalmente este
tipo de transductores son elaborados por medio de motores, que vibran a cierta
frecuencia de resonancia. En este caso, este transductor será elaborado por
medio de un subwoofer de 10 pulgadas. Cabe resaltar que para la elaboración de
este tipo de transductor se requiere bastante paciencia y orden, ya que la
condición física del parlante tiene que variar notoriamente.
Para que este parlante funcione como un transductor táctil ese deben seguir los
siguientes pasos40:
Es necesario tener altavoces de alta potencia para que con ayuda del
amplificador, las vibraciones que serán emitidas en la tarima, sean lo
suficientemente fuertes para que funcione el sistema. En este caso, se
utiliza un subwoofer marca Audiopipe, que tiene una potencia de 300 W
(RMS) y una impedancia de 4 ohms.
Figura 22. Subwoofer Audiopipe.
41
40 Diseño del transductor disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=FzJ3nOcrA-0. 41 Fuente: http://www.audiopipe.com/products/subwoofers/ts-vr/ts-vr10.html
49
El rango en frecuencia de este parlante es de 28 a 1500 Hz y tiene una
sensibilidad de 87 dB.
Teniendo el altavoz, el paso a seguir es retirar el guardapolvo del mismo
con un bisturí, de tal manera que quede un hueco en todo el centro del
parlante. Luego, con un CD que esté bien centrado, se realiza una marca
en el cono del parlante y recortar. Se debe retirar el cono desde la marca
hecha con el CD hacia afuera, o sea hacia el borde.
Es necesario diseñar una especie de soporte, usando láminas de metal,
tornillos y un tubo roscado. Para el tamaño de las láminas se debe tener en
cuenta el diámetro del recorte que se realizó anteriormente con el CD. Se
debe dejar una distancia aproximadamente de 1cm entre el borde del
pedazo de cono que quedo y el borde de las láminas. El tubo roscado del
soporte debe tener un largo aproximado de 18 cm, para que se mueva
libremente mientras se reproduce una pista de audio, y debe estar en eje
con el centro del parlante, ya que este será el que transmita las vibraciones
a toda la superficie (tarima).
Se deben distribuir las láminas de tal manera que al ubicar el soporte en el
parlante, éstas estén en puntos en los cuales sostengan equilibradamente
al parlante y a su vez, aguanten el peso del mismo. Para mantener fijas
éstas láminas se recomienda el uso de una tuerca de seguridad por debajo
y una tuerca normal encima que queden bien apretadas, para que durante
el movimiento del parlante, el tubo roscado no se suelte y así tener una
buena transmisión de vibraciones. Los huecos en los extremos de cada una
de las laminas se realizo con taladro usando una broca de ¼”, y los huecos
del centro se realizaron con una broca de 3/8”, ya que esa es la medida del
tubo roscado.
50
Imagen 1. Soporte para el transductor táctil.
42
Este soporte debe estar bien asegurado en el pedazo de cono que quedó
en el parlante, ya que éste se suspenderá de la tarima por medio del tubo
roscado, y si no está bien asegurado, se puede caer y romper. Para mayor
seguridad se recomienda el uso de tuercas de seguridad.
Finalmente, se asegura el soporte al parlante con tornillos de ¼”, ya que de
este calibre se abrieron los huecos en los extremos de las láminas. Así
mismo, se deben abrir huecos también de ¼” en el cono del parlante para
atravesar los tornillos que fijaran el soporte mediante las láminas. Como se
explico anteriormente se ubica el soporte de tal manera que el tubo roscado
quede completamente en el centro del hueco que quedo de retirar el
guardapolvo.
El resultado final es el siguiente
42 Fuente: Propia.
51
Imagen 2. Transductor Táctil.
43
5.3.2 Diseño y elaboración de la tarima
Para este proyecto se planteó una tarima en aglomerado de 15 milímetros (mm)
de espesor, que mide 1 metro de largo, 1 metro de ancho, y 40 cm de alto, esto
con el fin de tener espacio para la ubicación de los niños sobre la tarima y del
parlante que ira suspendido a la lámina superior.
Hay dos detalles muy importantes que se deben tener en cuenta en cuanto al
diseño de ésta, y son la estabilidad y el aislamiento de vibraciones al suelo.
En cuanto a estabilidad, fue necesario diseñar una base en forma de cuadricula,
para que cuando los niños se paren sobre la tarima, esta no se mueva de un lado
para otro, corriendo el riesgo de que se caigan. Mirando la tarima desde abajo la
cuadricula se ve de la siguiente manera
43 Fuente: Propia.
52
Figura 23. Vista inferior de la tarima.
44
Todas las láminas están debidamente pegadas y ajustadas con ayuda de
pegamento Bóxer y tornillos.
Por otro lado, para el aislamiento de las vibraciones al suelo, se usaron 6 ruedas
de caucho cortadas a la mitad, ubicadas estratégicamente no solo para el
aislamiento, sino para que la tarima no perdiera estabilidad.
44 Fuente: Screenshot GOOGLE SKETCHUP 8.
53
Imagen 3. Ruedas de Caucho para aislamiento.
45
Estos aislantes de caucho no podían ser ajustados con tornillos a la base, porque
toda la vibración correría a través de éstos. Para esto se uso pegamento bóxer
arriba y debajo de cada una de las mitades de las ruedas de caucho, para
asegurarlos a la base, y a su vez asegurar la lámina superior a estos, tal y como lo
muestra la siguiente imagen
Imagen 4. Vista lateral de la tarima.
46
Antes de fijar la lamina superior, se debe abrir un hueco en todo el centro de ésta,
donde ira suspendido el transductor táctil. Finalmente, se deben ubicar sobre la
tarima las rosetas de los bombillos del circuito de luces audiorítmicas.
Dependiendo de la roseta puede ir asegurada con bóxer o con tornillos, en este
caso se utilizo bóxer.
45 Fuente: Propia. 46 Fuente: Propia.
54
Imagen 5. Vista superior de la tarima.
47
Si las rosetas son muy lisas por debajo, es necesario lijarlas un poco para que
queden bien pegadas con el bóxer. Se utilizaron bombillos de diferentes colores,
teniendo en cuenta que mediante este sistema se pretende estimular niños, por lo
tanto los colores al resultarles llamativos les va a ayudar a crear una imagen
sonora de lo que están sintiendo.
5.4 MEDICIÓNES
5.4.1 Funcionamiento de los 3 filtros
La primera medición que se realizo para corroborar el funcionamiento del sistema
fue la de los filtros. Con la ayuda de un osciloscopio y un generador de señal era
necesario comprobar el funcionamiento de los filtros. La primer medición se realizo
con el filtro que permite el paso de frecuencias que van hasta los 110 Hz, y estos
fueron los resultados.
47 Fuente: Propia.
55
Imagen 6. Funcionamiento filtro pasa-bajas hasta 110 Hz.
48
Tal y como se observa en la imagen 6, en la frecuencia de corte que es 110 Hz, el
bombillo esta encendido, ya que la amplitud obtenida con el amplificador
anteriormente explicado, es suficiente para que esto suceda. Ya en la imagen 7,
se observa en el generador de señales, una frecuencia de 140 Hz. Ya el bombillo
está apagado, porque la frecuencia sobrepasa la banda establecida en el filtro y
por esto la amplitud disminuye.
Imagen 7. Funcionamiento filtro pasa-bajas hasta 110 Hz por encima de la frecuencia de corte.
49
48 Fuente: Propia. Imagen tomada en los laboratorios de la universidad de San Buenaventura Bogotá. 49 Fuente: Propia. Imagen tomada en los laboratorios de la universidad de San Buenaventura Bogotá.
56
Ahora se analiza el funcionamiento del filtro que permite el paso de frecuencias
que van entre los 150 y 280 Hz.
Imagen 8. Funcionamiento filtro pasa-banda de 150-280 Hz.
50
Imagen 9. Funcionamiento filtro pasa-banda de 150-280 Hz antes y después de fc1 y fc2.
51
En la imagen 8, se puede observar como en cada una de las frecuencias de corte
de este filtro, que es un filtro pasa banda, la amplitud es lo suficientemente alta
como para prender el bombillo. Ya en la imagen 9, se observa que al bajar de la
primera frecuencia de corte, que es 150 Hz, y al superar la segunda frecuencia de
corte, que es 280, el bombillo se apaga, ya que la amplitud de la señal disminuye.
50 Fuente: Propia. Imagen tomada en los laboratorios de la universidad de San Buenaventura Bogotá. 51 Fuente: Propia. Imagen tomada en los laboratorios de la universidad de San Buenaventura Bogotá.
57
Y finalmente se realiza el análisis del tercer filtro, que es otro filtro pasa banda, el
cual permite el paso de frecuencias entre los 300 y los 500 Hz.
Imagen 10. Funcionamiento filtro pasa-banda de 300-500 Hz.
52
Imagen 11. Funcionamiento filtro pasa-banda de 300-500 Hz antes y después de fc1 y fc2.
53
En las imágenes 10 y 11 ocurre exactamente lo mismo que en las imágenes 8 y 9.
En las frecuencias de corte de la banda, el bombillo se enciente porque la amplitud
de la señal aumenta. Cuando la frecuencia de entrada es menor a la primer
frecuencia de corte que es 300 Hz, y cuando la frecuencia de entrada es mayor a
52 Fuente: Propia. Imagen tomada en los laboratorios de la universidad de San Buenaventura Bogotá. 53 Fuente: Propia. Imagen tomada en los laboratorios de la universidad de San Buenaventura Bogotá.
58
la segunda frecuencia de corte que es 500 Hz, la amplitud disminuye por lo cual el
bombillo se apaga.
NOTA: Para que el bombillo encienda con los tres filtros, la amplitud debe
ser al menos 3 veces la amplitud de la señal de entrada. En todas las
imágenes dadas por el osciloscopio, la señal de color amarillo es la señal de
referencia, o sea la señal de entrada, y la señal azul es la señal procesada, es
decir de la salida del amplificador.
5.4.2 Funcionamiento del sistema de estimulación
Para corroborar que el sistema este funcionando a las frecuencias que se están
trabajando, que es un rango de 20 a 500 Hz, se realizó una medición ubicando un
acelerómetro sísmico 731A de Wilcoxon Research, sobre la superficie de la
tarima. Con ayuda del programa DBSA SUITE ANYLIZER se realizó una
grabación de 89 segundos, de una pista que se puso a reproducir en el sistema.
Esta medición arrojo los siguientes resultados:
Figura 24. Forma de onda de la señal grabada.
54
54 Fuente: Screenshot DBSA SUITE ANYLIZER. Software para obtención de datos del acelerómetro.
59
En la figura 24 se observa la forma de onda de la señal grabada, se grabaron 89
segundos de sonido producido por el sistema. Para hacer una comparación se
tomaron graficas antes, durante y después de la reproducción del sonido.
Figura 25. Respuesta en frecuencia del sistema a los 3 segundos.
55
En la figura 25 se observa una grafica de la respuesta en frecuencia del sistema a
los 3 segundos de iniciar la grabación. En este intervalo de tiempo aún no había
música.
Figura 26. Respuesta en frecuencia del sistema a los 5 segundos.
56
55 Fuente: Screenshot DBSA SUITE ANYLIZER. Software para obtención de datos del acelerómetro. 56 Fuente: Screenshot DBSA SUITE ANYLIZER. Software para obtención de datos del acelerómetro.
60
A los 5 segundos de iniciar la grabación, empieza la música. Tal y como lo
muestra la figura 26, el nivel de presión sonora en las frecuencias inferiores a 1
KHz aumenta, mientras que por encima de esta frecuencia el nivel se mantiene
casi por debajo de los 40 dB.
Figura 27. Respuesta en frecuencia del sistema a los 30 segundos.
57
A los 30 segundos de iniciada la grabación, todavía se sigue reproduciendo
música. En la grafica de la figura 27, se puede observar como el nivel del rango de
frecuencias que está entre 63 y 500 Hz se mantiene por encima de los 100 dB.
En la siguiente grafica se puede observar como a los 70 segundos de grabación,
las frecuencias inferiores a 1 KHz siguen predominando.se observan muy leves
variaciones de nivel en todo el espectro, pero eso ya depende de los cambios en
la dinámica de la canción.
57 Fuente: Screenshot DBSA SUITE ANYLIZER. Software para obtención de datos del acelerómetro.
61
Figura 28. Respuesta en frecuencia del sistema a los 70 segundos.
58
Figura 29. Respuesta en frecuencia del sistema a los 84 segundos.
59
Finalmente, en la figura 29, se observa la respuesta en frecuencia del sistema a
los 84 segundos. En este intervalo de tiempo ya se ha detenido la reproducción de
la música en el sistema y ya lo que queda es ruido, tiempo de reverberación en la
58 Fuente: Screenshot DBSA SUITE ANYLIZER. Software para obtención de datos del acelerómetro. 59 Fuentes: Screenshot DBSA SUITE ANYLIZER. Software para obtención de datos del acelerómetro.
62
tabla mientras termina de oscilar y mientras se para la grabación. Se observan las
notorias caídas en el nivel de presión sonora en las bajas frecuencias.
Mediante estas graficas se puede observar también que el nivel en las frecuencias
mayores a 1 KHZ es insignificante. Por lo tanto se corrobora el funcionamiento del
sistema y de los filtros, que funcionan a bajas frecuencias, para la emisión de
vibraciones a los estudiantes que padezcan pérdida auditiva total.
63
6. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
Luego de realizar las pruebas pertinentes que corroboran el funcionamiento del
sistema, se procedió a cumplir con el objetivo del mismo. Las pruebas necesarias
se realizaron en el instituto educativo distrital Republica Dominicana, ubicado en el
sector de la Gaitana-Suba en Bogotá, en donde de una población de más o menos
500 estudiantes, solamente 80 padecen pérdida auditiva.
Primero se realizaron pruebas con niños entre los 5 y los 8 años, ya que este era
uno de los objetivos del proyecto. Se realizaron varias pruebas con diferentes tipos
de música, para que les fuera más fácil reconocer que género musical se estaba
reproduciendo. De 6 niños a los que se les hizo las pruebas, dos niñas
identificaron que tipo de música era, y 3 niños identificaron los instrumentos
característicos de la pista.
Imagen 12. Prueba del sistema
60
60 Fuente: Propia. Imagen tomada durante las pruebas del sistema.
64
Es necesario resaltar que estos niños no han estado expuestos a ningún
dispositivo terapéutico de sensibilización, por lo cual no están familiarizados con
las vibraciones y se les dificulta saber exactamente que género musical se está
reproduciendo. De estas pruebas, dos niñas sintieron ganas de bailar mientras se
reproducía salsa, y 3 niños reconocieron los instrumentos de cada pista.
Imagen 13. Prueba del sistema.
61
Para tener un punto de comparación y saber si el sistema si funciona realmente se
procedió a realizar la prueba con estudiantes más grandes. Más o menos 10
estudiantes. De estos jóvenes, solamente 3 estudiantes han estado expuestos a
terapia de sensibilización vibrotáctil en el instituto FENASCOL. De los estudiantes
que no han recibido estas terapias sorprendió el resultado. Para los más grandes
61 Fuente: Propia. Imagen tomada durante las pruebas del sistema.
65
se practicaron pruebas con géneros musicales entre salsa, reggaetón, heavy
metal y música electrónica. De los 7 estudiantes que no han recibido ningún tipo
de terapia 5 reconocieron el género musical al que estaban expuestos, y los otros
dos pudieron identificar claramente que instrumentos había pero confundieron el
género musical.
Imagen 14. Pruebas a los estudiantes más grandes.
62
Pero las pruebas no se les realizaron solamente a los estudiantes, 3 educadores
sordos del colegio también probaron el sistema. De los 3 educadores, solo una no
pudo reconocer el género musical que se estaba reproduciendo en el momento,
los otros dos con claridad identificaron instrumentos y el género. Luego de probar
el sistema los educadores proponían mejoras en el mismo, para que les fuera más
fácil reconocer género musical, especialmente a los niños que no tienen la
experiencia en sensibilización. Todo esto en cuanto a las vibraciones.
62 Fuente: Propia. Imagen tomada durante las pruebas del sistema.
66
Hay que tener en cuenta que el funcionamiento de este sistema depende de la
transmisión directa de las vibraciones a los pies, manos rodillas o cabeza del
usuario. Por lo tanto, se podría pensar que debido al uso de zapatos el sistema no
funcionaria, ya que la suela actuaria como amortiguador. Sin embargo, de 22
personas que probaron el sistema, solamente 2 niñas probaron el sistema sin
zapatos, y aun así los resultados fueron satisfactorios.
Tabla 1. Número de personas con y sin zapatos que realizaron la prueba.
67
Teniendo en cuenta los datos de la tabla 1 se calcula un porcentaje de error en el
funcionamiento del sistema. Se estimaba que las 22 personas realizarían la
prueba sin zapatos y sentirían ritmo, pero de esas personas solo dos realizaron la
prueba sin zapatos y sintieron ritmo. Los otros 20 realizaron la prueba con
zapatos, y de esos 20, solo 7 sintieron ritmo.
Teniendo en cuenta los datos de las personas que realizaron la prueba con
zapatos, el cálculo del porcentaje de error se realiza mediante la siguiente formula
En este caso el valor aproximado serian las 22 personas que se esperaba
realizaran la prueba sin zapatos. El valor real son las 20 personas que probaron el
sistema con zapatos, por lo tanto el porcentaje de error sería el siguiente
Teniendo este resultado se puede decir que el sistema tiene un 10% de error al
usarse con zapatos, lo cual no marca mucho la diferencia en la obtención de los
resultados. Este porcentaje también depende de las propiedades del material de la
suela del zapato, ya que de estas se determinará si el amortiguamiento de las
vibraciones es alto o insignificante.
68
Imagen 15. Pruebas a los docentes.
63
Las luces aunque no cumplieron con el objetivo, que era generar una imagen
sonora, es decir que a medida que se iban sintiendo las vibraciones ellos pudieran
tener una idea del género musical que se estaba reproduciendo teniendo en
cuenta la intensidad de cada uno de los bombillos, cumplieron con otro objetivo
que también es muy importante. Se utilizaron 3 bombillos diferentes, uno rojo, uno
azul y uno verde. Tanto los estudiantes pequeños como los grandes y los
profesores, vieron los bombillos como una ayuda para saber en qué momento
cambiaba la dinámica de la canción (de suave a fuerte, de lento a rápido).
Es probable que hiciera falta el uso de más bombillos para que los usuarios
pudieran tener una imagen sonora de la canción que se estaba reproduciendo
durante cada una de las pruebas, en donde, por ejemplo, cada instrumento tuviera
una luz, o para marcar compases, o probablemente hubiera sido más fácil lograr
esto usando imágenes.
63 Fuente: Propia. Imagen tomada durante las pruebas del sistema.
69
Por otro lado durante las pruebas se le estuvieron haciendo preguntas a cada una
de las personas que estaban sobre la tarima, de un formato de encuesta realizado
con anterioridad. Lo más importante era no solo realizar una interpretación de la
expresión en sus rostros al exponerse al sistema, sino también preguntarles, y que
nos hicieran saber que sentían, como interpretaban esas vibraciones y su relación
con las luces. De esta manera fue posible determinar, con los resultados
obtenidos en las pruebas, que el propósito de este sistema si se cumple.
En la tabla 2 se puede observar el número de personas a las que se les realizo la
prueba, el grado de discapacidad, y los resultados promedio de cada uno de ellos,
teniendo en cuenta que con cada persona se realizaron 3 pruebas, cada una con
un género musical diferente.
Tabla 2. Muestra y resultados de la prueba.
70
Tal y como se observa en la tabla número 2, de las 5 personas que padecen
hipoacusia, que aunque es una perdida seria es más leve que la pérdida auditiva
total, ninguna pudo sentir ritmo proveniente de las vibraciones, ya que el dia que
se realizaron las pruebas, se estaba realizando un evento en el colegio, y por esta
razón no podían concentrarse en lo que estaban sintiendo, que era
completamente diferente a lo que alcanzaban a escuchar. En cambio, de las 17
personas que son completamente sordas, 9 si pudieron sentir el ritmo que les
generaban las vibraciones de la tarima. Por otro lado se observa, que de las 9
personas que lograron sentir ritmo con este sistema, 5 son mujeres y 4 son
hombres.
71
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7.1 Conclusiones
Se desarrollo un sistema capaz de estimular visual y táctilmente no solo a
niños, sino también a adultos que padecen una pérdida auditiva total.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos solamente con los
estudiantes, se observa que es necesario que desde pequeños, los niños
con problemas auditivos estén expuestos a terapias de sensibilización, ya
que el sentido del tacto va a ser la manera en la que en su crecimiento van
a poder percibir sonidos.
Las vibraciones emitidas por el transductor, que suben a través de las
piernas de los niños que están expuestos al sistema, aunque funcionan, no
son suficientes para tener total claridad de si se está reproduciendo una
pieza musical o un ruido, teniendo en cuenta los datos de la tabla 2, sobre
sensación de ritmo e identificación de instrumentos.
Para los niños menores de 8 años fue más complicado distinguir géneros
musicales como tal, debido a que no están familiarizados con este tipo de
sistemas de estimulación vibrotáctil. Sin embargo, aun sin conocer el
género, sentían ganas de bailar, es decir, si sentían ritmo.
Las luces no cumplieron con el objetivo, que era crear una imagen sonora
en el usuario del sistema, sin embargo fueron de gran ayuda para
reconocer los cambios en la dinámica de cada una de las canciones.
Se corrobora el buen funcionamiento del transductor táctil elaborado con el
subwoofer, teniendo en cuenta las figuras 26, 27 y 28 y los resultados
obtenidos con las pruebas.
La reproducción de frecuencias bajas es sumamente importante ya que son
las que más se sienten cuando se transmiten por el sistema óseo, y esto
contribuye a que las personas sordas puedan “oír”.
Teniendo en cuenta los resultados dados en la tabla 2, este sistema no es
adecuado para las personas que sufren de hipoacusia, ya que al poder
percibir al menos un 20% del sonido, no se cumpliría con el objetivo
principal de este proyecto, que es la estimulación vibrotáctil.
Es posible implementar el sistema de monitoreo Bass Shaker en cualquier
salón o recinto, esto no afectará su funcionalidad, a menos que el ruido
incidente del exterior sea mucho mayor al ruido de fondo del salón.
72
El diseño del soporte de la tarima en cuadricula funciono perfectamente
para darle estabilidad a la misma, y evitar accidentes durante las pruebas.
Teniendo en cuenta que en los datos dados en la tabla 2 se observa que
fueron más mujeres que hombres las que sintieron ritmo, no implica que el
sistema solo sea funcional para mujeres.
Las bandas de frecuencia de los filtros (20-110 Hz, 150-280 Hz, 300-500Hz)
fueron escogidas teniendo en cuenta la pendiente de atenuación del filtro.
Aunque la falta de reproducción de frecuencias de 110 a 150 Hz y de 280 a
500 no es notoria, es probable que los resultados fueran mejores con la
reproducción de estas.
La falta de sensibilización temprana y el uso de zapatos durante las
pruebas, pueden ser factores por los cuales los resultados no fueron mucho
mejores.
Se logró la sincronización del circuito con el sistema de monitoreo, teniendo
en cuenta que tocaba manejar diferentes voltajes y potencias en cada una
de las etapas.
7.2 Recomendaciones
Este sistema puede tener múltiples mejoras en cuanto a tamaño y
funcionamiento, sin que se vea afectado el objetivo principal.
Es posible realizar mejoras en cuanto al Bass Shaker, usando parlantes de
nueva tecnología, aunque esto sería un poco más costoso. Por otro lado se
podría implementar un sistema de monitoreo externo, que también
reproduzca bajas frecuencias, para que los usuarios no sientan solamente
la vibración directa de la tarima a la parte del cuerpo que esté expuesta a
esta, sino que también las sientan por todo el cuerpo. Así mismo se podría
pensar en la implementación de un sistema de parlantes que reproduzcan
todo el rango de frecuencias audible, para lograr una interacción entre el no
oyente y el oyente.
Para que sea más fácil el reconocimiento de géneros musicales, y no tener
como base solo las vibraciones, se recomienda ubicar en el sistema una
pantalla en donde un video muestre el baile o algo característico del género
musical que se está reproduciendo.
El uso de este sistema debe hacerse en un lugar donde no incida ningún
otro tipo de ruido, ya que el usuario puede confundirse con las vibraciones
del sistema, y las vibraciones provenientes de otra fuente sonora.
73
Este sistema funciona para fines netamente terapéuticos. En caso de
querer usarlo para fines educativos la investigación debe ir más allá de las
necesidades que tienen las personas con este tipo de discapacidad.
74
8. BIBLIOGRAFIA
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77
GLOSARIO
Amplitud: Medida de la variación máxima del desplazamiento que varia
periódicamente en el tiempo. Distancia máxima entre el punto más alejado
de una onda y el punto medio
Bajas frecuencias: Las bajas frecuencias sonoras son aquellas que habitualmente menos se atenúan en el aire y por tanto mejor se transmiten estructuralmente. El rango de bajas frecuencias se sitúa entre los 20 y 500 Hz.
Circuitos: Toda trayectoria completa a lo largo de la cual puede fluir carga eléctrica. Existen circuitos en paralelo y en serie. El circuito en paralelo, es un circuito eléctrico con dos o más componentes conectados de tal manera que a través de cada uno de ellos hay el mismo voltaje, y cualquiera de ellos cierra el circuito, independientemente de los demás. Un circuito en serie, es un circuito eléctrico con componentes conectados en tal forma que la corriente eléctrica que pasa a través de cada uno es la misma.
Discapacidad: Falta de alguna facultad física o mental en las personas.
Estimulación: Actividad que se le otorga a los seres vivos para un buen
desarrollo o funcionamiento, ya sea por cuestión laboral, afectiva o física.
Se contempla por medio de recompensas o también llamados estímulos.
Frecuencia: Para un objeto o medio vibratorio, se define como la cantidad
de vibraciones por unidad de tiempo. Donde T es el periodo, y se
mide en Hercios (Hz) donde .
Infrasonido: Sonido cuya frecuencia es tan baja que no puede ser
percibida por el oído humano. Por lo general se aplica desde los 16 o 17 Hz
hasta los 0.001 Hz. El infrasonido tiene la característica de poder cubrir
grandes distancias y traspasar objetos con poca disipación.
Luces audiorítmicas: Bombillas cuyo encendido y apagado depende de la
música.
Música: Arte de organizar sensible y lógicamente una combinación
coherente de sonidos y silencios utilizando los principios fundamentales de
la melodía, la armonía y el ritmo, mediante la intervención de complejos
procesos psico-anímicos
Percepción: Obedece a los estímulos cerebrales logrados a través de los 5
sentidos, vista, olfato, tacto, auditivo, gusto, los cuales dan una realidad
física del medio ambiente.
78
Ritmo: Flujo de movimiento, controlado o medido, sonoro o visual,
generalmente producido por una ordenación de elementos diferentes del
medio en cuestión.
Subwoofer: Subtipo de altavoz pasivo de vía única diseñado para
reproducir, aproximadamente, las dos primeras octavas (las más graves,
normalmente entre 20 y 80 Hz) del total de 10 que conforman el espectro
completo de audiofrecuencias
Vibración: Oscilación o movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio, la cual llegara cuando la fuerza que actúa sobre el objeto sea cero. En cuanto a sonido, se refiere a la propagación de ondas elásticas que producen deformaciones y tensiones sobre un medio
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ANEXOS
Anexo 1
Diagrama completo del circuito
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Anexo 2
Preguntas tipo encuesta de las pruebas
Fecha de la prueba: _____________________
Sexo del estudiante: F__ M__ Edad: ________
Grado de pérdida auditiva:
Se siente incomodo o a gusto en el sistema?
Que considera que son las vibraciones?
Qué relación tienen las luces con el movimiento del sistema?
Puede reconocer algún instrumento?
Puede reconocer el género musical de la pista?
Siente ganas de bailar o no siente ritmo?
Considera que el sistema funciona?
Propone alguna mejora en el sistema?
Las dos últimas preguntas solamente fueron respondidas por los estudiantes
mayores de 8 años y por los docentes a los que se les realizaron las pruebas. En
los niños menores de 8 años lo más importante era ver la reacción ante el sistema
y la sensación producida por el mismo.
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