Development of a Dynamic Goniometer with an Incremental Encoder

Angle dynamic measurements of body joints have become an important parameter to know for sportsmen, physicians and analysts of rehabilitation processes. The development of devices that allows those measurements turns out to be a hard work for biomedical engineers because during the acquisition process the mechanical system usually affects the natural joints movements. Digital goniometers have been constructed using different electronic principles, especially using resistance variations in potentiometers. In this paper we propose the construction of a dynamic goniometer with an incremental encoder using a mechanical transmission between a hinge and a pulley connected to an optical disk. The rotation is detected with an infrared led and a phototransistor. Calculations are done through a microcontroller and finally shown in real time using a liquid crystal display (LCD). Keywords—Encoder, Goniometer, Orthosis, Phototransistor, Hinge. Resumen— La medición dinámica de los ángulos articulares se ha convertido en un parámetro fundamental para deportistas, médicos y analistas de los procesos de rehabilitación. El desarrollo de dispositivos para estas aplicaciones ha presentado retos importantes debido a la imposibilidad de implementar los sistemas mecánicos requeridos para la medición, sin afectar el movimiento natural de las articulaciones. Los goniómetros digitales se han construido a partir de diferentes principios electrónicos, particularmente basados en las variaciones resistivas de potenciómetros. Este trabajo muestra el desarrollo e implementación de un goniómetro dinámico basado en un encoder incremental con un sistema de transmisión mecánico entre una articulación de tipo bisagra y una polea conectada a un disco óptico. La rotación se detecta con un LED infrarrojo y un fototransistor. El cálculo del movimiento angular en la articulación se realiza con un microcontrolador. Finalmente los datos se muestran en tiempo real en una pantalla de cristal líquido (LCD). Palabras Clave—Encoder, Goniómetro, Ortesis, Fototransistor, Articulación tipo bisagra. Revista Ingeniería Biomédica ISSN 1909–9762, número 1, mayo 2007, págs. 28-32 Escuela de Ingeniería de Antioquia–Universidad CES, Medellín, Colombia ψ Contact e�mail�� [email protected]