Dispositivo basato su Arduino per il monitoraggio della voce

Abstract

In questo documento si presenta la continuazione dello sviluppo di un dispositivo basato su Arduino per il monitoraggio della voce. Fa uso di due microfono, uno d’aria ed altro di contatto o di gola collegati come canali di ingresso alla scheda Arduino. Ha anche altre due componenti: un sensore di temperatura e umidità per la caratterizzazione dell’ambiente in cui si realizza il monitoraggio e un paio di amplificatori programmabili per aumentare la risoluzione dei segnali di ingresso. L’obiettivo principale del dispositivo è la caratterizzazione della voce mediante il calcolo dei parametri fondamentali. L’obiettivo secondario è che questi parametri possono servire a diversi studi futuri nell’area clinica come: cercare di individuare i rischi di essere sotto un disturbo della voce, monitorizare persone con le corde vocali sane e persone con disturbi per trovare una relazione tra le loro abitudini e i disturbi... Per questa ragione è un dispositivo pensato per essere utilizzato durante tutto il giorno soprattutto per persone che lavorano molto con la voce come professori e cantanti. Questa possibilità di fare il monitoraggio fuori dell’ambiente clinico e con una durata così lunga fornisce dati più reali. Il funzionamento del dispositivo è il monitorare la voce mediante campionamento continuo delle due segnali e calcolare i parametri in tempo reale, caratterizzare l’ambiente (rumore di fondo e temperatura e umidità), e analisi posteriore più in profundità con l’informazione salvata nella scheda SD. Ha due modi di funzionamento, uno di calibrazione ed un altro di monitoraggio propriamente. Il primo serve a calibrare i microfoni e verificare il corretto funzionamento dopo avere attaccato tutto e il secondo a realizzare il monitoraggio. Il lavoro consiste nella implementazione del dispositivo, la realizzazione dei test di controllo del suo corretto parcialmente e totalmente, e di una prova di monitoraggio che è l’obiettivo del lavoro.

This document is the development of an Arduino-based device for voice monitoring. It uses two microphones, a contact microphone and an air one, connected as input channels. It also uses another two components: a humidity and temperature sensor to characterize the environment; and a pair of programmable amplifiers to have a better signal resolution. The main goal is voice characterization by fundamental parameters calculation. The second goal is providing these parameters for future clinical studies, such as finding the risk of being under a voice disturb, voice monitoring of people with voice disturbs and without them, finding a relation between behaviors and disturbs… Because of that, it’s a device thought to be used during the daily work and at home, mainly by people that makes extensive use of their voices like professors and singers. This possibility of voice monitoring out of the clinical environment and during a whole day provides more realistic data. Device functioning is voice monitoring by continuous sampling and parameters calculation in real time, environment characterization (background noise, temperature and humidity), and further analysis with information saved in SD card. It has two operating modes, calibration and monitoring. The first one is used for microphones calibration and operating verification after connecting all the components and the second one is used for monitoring. This work comprises device implementation, partial and total verification test and a final monitoring test.