GebraBit

بررسی اجمالی ماژول سنسور مانیتورینگ ضربان قلب GebraBit ADPD188GG

متن سربرگ خود را وارد کنید

ماژول ضربان قلب GebraBit ADPD188GG

بررسی اجمالی ماژول سنسور مانیتورینگ ضربان قلب GebraBit ADPD188GG

ماژول ضربان قلب GebraBit ADPD188GG
  1. خانه
  2. »
  3. blog
  4. »
  5. بررسی اجمالی ماژول سنسور مانیتورینگ ضربان قلب GebraBit ADPD188GG

سنسورهای بایو مدیکال، دستگاه های الکترونیکی خاصی هستند که می توانند سیگنال های زیست پزشکی را به سیگنال های الکتریکی قابل اندازه گیری تبدیل کنند. امروزه سنسورهای بایو مدیکال عنصر کلیدی در ابزارها و تجهیزات تشخیصی پزشکی هستند.

سنسورهای بایو مدیکال به طور گسترده در تجزیه و تحلیل و تشخیص تصاویر پزشکی، دستگاه‌های تشخیصی قابل حمل و بالینی و کاربردهای تحلیلی آزمایشگاهی استفاده میشوند.

این سنسورها معمولاً بر اساس کمیتی که اندازه‌گیری میکنند طبقه‌بندی می‌شوند و بسته به کاربردهای خاصشان معمولاً به‌عنوان فیزیکی، الکتریکی یا شیمیایی دسته بندی می‌شوند.

سنسورهای پالس اکسیمتر ، دستگاه‌های کوچکی هستند که برای اندازه‌گیری اکسیژن خون (SpO2) و ضربان قلب به انگشت فرد یا سایر بخش‌های بدن متصل می‌شوند. این سنسورها تعیین می‌کنند که چه میزان اکسیژن از طریق جریان خون در بدن حمل می‌شود. انواع مختلفی از سنسورهای پالس اکسیمتر وجود دارد که به انگشتان دست، گوش یا پا و در مورد کاربردهای دامپزشکی، روی زبان متصل می‌شوند.

سنسورهای نوری مانیتور ضربان قلب رایج‌ترین نوع سنسورهای پالسی در بین سنسورهای پالسی استفاده شده در دستگاه‌های پوشیدنی‌ هستند. بیشتر آنها داده های ضربان قلب را از طریق “فتوپلتیسموگرافی” (PPG) یا فرآیند استفاده از نور برای اندازه گیری جریان خون جمع آوری می کنند. دستگاه های پوشیدنی‌ مجهز به نمایشگر نوری ضربان قلب دارای LED‌های کوچکی در قسمت زیرین خود هستند که نور سبز را به پوست مچ دست می‌تاباند. طول موج های مختلف نور از این امیترهای نوری با خونی که در مچ دست فرد جریان دارد، تعامل دارد. هنگامی که آن نور از خون جاری در مچ دست فرد منعکس می شود و حسگر دیگری در دستگاه، این اطلاعات را می گیرد، سپس می‌توان آن داده‌ها را به همراه اطلاعات حرکتی که توسط شتاب‌سنج دستگاه شناسایی می‌شود، با الگوریتم‌های خاصی به پالس‌هایی قابل فهم تبدیل کرد.

مروری بر سنسور ADPD188GG

ADPD188GG یک سنسور  14 بیتی  آنالوگ Front_end  مانیتورینگ ضربان قلب و اندازه گیری SPO2 ، در سایز (3.9mm×5mm×0.9mm)میباشد.

این ماژول یک front end فوتومتریک بسیار کارآمد، دو ال ای دی سبز و دو فوتو دیود را در خود ادغام میکند. قسمت جلویی مدار مجتمع (ASIC) از یک بلاک کنترلی و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال 14 بیتی و سه ال ای دی درایو انعطاف پذیر قابل تنظیم مستقل تشکیل شده است. در این سنسور، مدار کنترل شامل سیگنالینگ منعطف LED و تشخیص همزمان است.front-end آنالوگ این سنسور نیز بهترین عملکرد را در دفع آفست سیگنال و انحراف ناشی از تداخلات مدوله شده ایی که عموما ناشی از نور محیط هستند، دارد.

مشخصات فنی

کاربردها

  • Output type: Digital – SPI and I2C
  • ADC Resolution: 14 Bit
  • Type of filter: IR cut filter
  • Wavelength Peak: Green: 525nm PD1: 0.4nm PD2: 0.8nm

For more specifications, please refer to datasheet

  • Optical heart rate monitoring
  • Reflective SpO2 measurement
  • CNIBP measurement

ویژگی‌های ماژول GebraBit ADPD188GG

  • User-selectable I2C logic level voltage
  • User-selectable ADPD188GG Green LED Anode Supply Voltage
  • User-selectable interface protocol (I2C or SPI)
  • 1V8 Voltage Regulator
  • 1V8 Output Voltage
  • On Board, ON/OFF LED indicator
  • Pin Compatible with GEBRABUS
  • Access to all important I/O of ADPD188GG
  • It can be used as a daughter board of GEBRABIT MCU Modules
  • Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
  • Separatable screw parts to reduce the size of the board
  • Package: GebraBit small (36.29mm x 32.72mm)

ماژول GebraBit ADPD188GG

GebraBit ADPD188GG یک ماژول نوری یکپارچه با قابلیت حذف و عدم پذیرش نور محیط با دو ال ای دی سبز و دو فوتودیود با فیلتر قطع IR میباشد که به دلیل به کارگیری رگولاتور 1V8در ساختار آن، برای فعال‌سازی سنسور ماژول به ولتاژ تغذیه‌ی 5V نیاز است.

ارتباط با این ماژول هم از طریق پروتکل I2C و هم از طریق پروتکل SPI امکان پذیر است و کاربران میتوانند با استفاده از 5 جامگر سلکتور تعبیه شده درسمت راست ماژول پروتکل ارتباطی مد نظر خود را انتخاب کنند.

کاربر برای توسعه سخت افزاری و البته توسعه نرم افزاری سنسور،نیاز به یک مدار راه انداز و درایور دارد.GebraBit برای راحتی کاربران، این امر را با پیاده سازی مدار سنسور ADPD188GGو ارایه دسترسی به پین های سیگنال های ارتباطی و تغذیه ، محق ساخته است.

 برای راه اندازی این ماژول کافیست ماژول GebraBit ADPD188GG را در BreadBoard قرار داده سپس با اعمال ولتاژ مورد نیاز، ماژول  GebraBit ADPD188GG را با هریک از برد های اردوینو، رزبری پای ، دیسکاوری و مخصوصا ماژول GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32  که پیشنهاد ما استفاده از ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit هست،راه اندازی و دیتا را دریافت کنید.

دلیل پیشنهاد ما در راه اندازی ماژول GebraBit ADPD188GG  با ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit مانند GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32  ،وجود رگولاتور داخلی 3V3 در آنها و  سازگاری ترتیب پین های همه ماژول های GebraBit  با هم بوده(استاندارد GEBRABUS) که فقط کافیست ماژول  GebraBit ADPD188GG را مانند تصویر بالا در سوکت مربوطه قرار داده و بدون نیاز به سیم کشی ،ماژول سنسور مورد نظر را توسعه دهید.

 

توجه: با توجه به اینکه پین PA14 ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 برای پروگرام کردن میکروکنترلر استفاده میشود،تنظیم I2C بر روی پین های PA14 و PA15 در این ورژن مقدور نمی باشد ،لذا در اتصال I2C به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 در این ورژن (ورژن شماره2) ، ماژول GebraBitADPD188GG  نمی تواند به صورت Pin to Pin بر روی آن قرار گیرد.

با تنظیم این ماژول روی پروتکل SPI میتوانید به راحتی آن را به صورت  Pin-to-Pin روی ماژول میکروکنترلریGebraBit STM32F303  قراردهید.

معرفی بخش های ماژول

سنسور ADPD188GG

ای سی اصلی این ماژول بوده که مدار آن طراحی شده و در بالای ماژول قرار گرفته و وظیفه‌ی مانیتورینگ ضربان قلب و اندازه گیری SPO2 را برعهده دارد.

جامپرهای انتخاب پروتکل ارتباطی

در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت چپ باشد،پروتکل I2C انتخاب شده است.

در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت راست باشد،پروتکل SPI انتخاب شده است.

به صورت پیش فرض پروتکل I2C انتخاب شده است.

جامپرسلکتور VI2C

باتوجه به وضعیت مقاومت 0R جامپر VI2C، سطح منطق (Logic Level) ارتباط دیجیتال  I2C سنسور از بین 1V8 و 3V3 تعیین میگردد.

جامپر سلکتور ولتاژ LED (VLED SEL)

با توجه به وضعیت مقاومت‌های 0R  جامپر “VLED SEL” ولتاژ تغذیه آند LED سبز بین “5V” یا “3V3” تعیین می‌شود.

رگولاتور 1.8V XC6206P182MR-G

 به منظور دست‌یابی به ولتاژ 1V8 ولتاژ سطح منطقی رابط  I2C، یک رگولاتور 1.8 ولت XC6206P182MR-G در ماژول GebraBit ADPD188GG  به کار رفته که به سبب آن، برای فعال‌سازی سنسور ماژول به ولتاژ تغذیه‌ی 5V نیاز است.

تغذیه LED

با توجه به وضعیت جامپرها و اعمال ولتاژ به ماژول توسط پین مربوطه، LED ماژول روشن می شود.

پین های ماژول

پین های تغذیه

  • 5V و 3V3 و 1V8 : این پین‌ها می توانند با توجه به وضعیت Jumper Selector ها، تغذیه اصلی سنسور و  ولتاژ پایه‌ی LED  و ولتاژ سطح منطق ارتباط دیجیتال I2C ماژول را تامین کنند.
  • GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه ماژول است.

پین‌های I2C

با استفاده از Jumper Selector های تعبیه شده روی برد می توان نوع ارتباط با ماژول را انتخاب کرد.در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت چپ باشد،پروتکل I2C انتخاب شده است.

  • SDA : این پین، پین دیتای ارتباط I2C می باشد، که به پین دیتای متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.با توجه به وضعیت جامپر VI2C ، می‌توانید از سطح منطق(Logic Level) با ولتاژ 1V8 یا 3V3  استفاده کنید.این پین با یک مقاومت  پول آپ (Pull Up) شده است.
  • SCL : این پین، پین کلاک ارتباط I2C می باشد، که به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.با توجه به وضعیت جامپر VI2C، می‌توانید از سطح منطق(Logic Level) با ولتاژ 1V8 یا 3V3 استفاده کنید.این پین با یک مقاومت  پول آپ (Pull Up) شده است.

پین های SPI

با استفاده از Jumper Selector های تعبیه شده روی برد می توان نوع ارتباط با ماژول را انتخاب کرد.در صورتی که مقاومتهای 0R تمام Jumper Selector ها به سمت راست باشد،پروتکل SPI اتنخاب شده است.وضعیت جامپر AD0 SEL در این حالت بی تاثیر است.

  • SDI(MOSI) : از این پین، برای ارسال دیتا از میکروکنترلر(پردازنده) به ماژول(سنسور) استفاده میشود.نام اختصاری این پین برگرفته از عبارت لاتین Serial Data In / Microcontroller Out Sensor In می باشد.
  • SDO(MISO) : از این پین، برای ارسال دیتا از ماژول(سنسور) به میکروکنترلر(پردازنده) استفاده میشود.نام اختصاری این پین برگرفته از عبارت لاتین Serial Data Out / Microcontroller In Sensor Out می باشد.
  • SCK : این پین، پین کلاک برای ارتباط SPI بوده که از نوع ورودی (Input) برای سنسور محسوب و به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.
  • CS : این پین، پین Chip Select برای ارتباط SPI با ماژول(سنسور) می باشد، که با اعمال ولتاژ LOW (0V) ،ماژول(سنسور) برای ارتباط SPI انتخاب می شود.این پین از نوع ورودی (Input) برای سنسور محسوب می شود.

در صورتی که می خواهید از چندین ماژول GebraBit ADPD188GG به صورت همزمان استفاده کنید، کافیست پین های SDO , SDI , SCK همه ماژول ها و میکرکنترلر(پردازنده) را به هم متصل کرده و به CS هر کدام، یک پین منحصر به فرد اختصاص دهید.

دیگر پین‌ها

  • GP0 و GP1 : این پین‌ها، به ترتیب پین‌های GPIO0 و GPIO1 ماژول است که میتوان از آنها به عنوان پین‌های ورودی / خروجی همه منظوره استفاده کرد.
  • IN1 و IN2 : این دو پین، پین‌های ورودی آنالوگ جریان خارجی میباشند.
  • PDC : این پین، پین بایاس کاتد مشترک فوتودیود است.
  • LD1 و LD2 وLD3 : این سه پین به ترتیب ، پین‌های جریان سینک درایورهای LED های 1 و 2 و 3 هستند.

اتصال به پردازنده

اتصال I2C با GebraBit STM32F303

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل I2C با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال I2C ماژول GebraBit ADPD188GG به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDA و SCL رو پین های PB9 و PB8 (برای راحتی کار در STMCUBEMX)مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 3V3 ماژول ADPD188GG را به پین 3V3 خروجی ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول ADPD188GG را به پین GND ماژول میکروکنترلر متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SCL ماژول ADPD188GG را به پین PB8 ماژول میکروکنترلر (SCL) متصل کنید.(سیم آبی)
  • پین SDA ماژول ADPD188GG را به پین PB9 ماژول میکروکنترلر (SDA) متصل کنید.(سیم زرد)

نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:

اتصال SPI با GebraBit STM32F303

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال SPI ماژول GebraBit ADPD188GG به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن SDI و SDO و SCK و CS رو پین های PB5 و PB4 و PB3 و PC13 (برای راحتی کار در STMCUBEMX) ماژول GebraBit ADPD188GG را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit STM32F303 قرار دهید.

در اینجا برای درک بهتر اتصال جداگانه این دو ماژول نشان داده شده است.

اتصال SPI یا I2C با GebraBit ATMEGA32A

با توجه به اینکه پین های SPI و I2C میکروکنترلر ATMEGA32A بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های SPI و I2C  دیگر ماژول های GEBRABIT می باشد،  ماژول GebraBit ADPD188GG را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit ATMEGA32A قرار داده و با تغییر وضعیت مقاومت های جامپر انتخاب پروتکل، با ماژول GebraBit ADPD188GG از طریق SPI یا I2C ارتباط برقرار کنید.

در اینجا برای درک بهتر اتصال جداگانه این دو ماژول نشان داده شده است.

I2C Connection
SPI Connection

توجه: در صورت استفاده از ماژول‌های میکروکنترلری GebraBit توجه داشته باشید که جامپر سلکتورVCC ماژول GebraBit  ADPD188GG روی 3V3 باشد تا راحت تر بتوانید ولتاژ3V3 را از ماژول میکروکنترلری بگیرید.

اتصال I2C با ARDUINO UNO

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل I2C با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال I2C ماژول GebraBit ADPD188GG به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 3V3 ماژول ADPD188GG را به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول ADPD188GG را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SCL ماژول ADPD188GG را به پین A5 برد ARDUINO UNO( (SCLمتصل کنید.(سیم آبی)
  • پین SDA ماژول ADPD188GG را به پین A4 برد ARDUINO UNO( (SDAمتصل کنید.(سیم نارنجی)

نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:

اتصال SPI با ARDUINO UNO

ابتدا اطمینان حاصل کنید که پروتکل SPI با استفاده از جامپر های روی برد انتخاب شده است، سپس برای اتصال SPI ماژول GebraBit ADPD188GG به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:

  • پین 3V3 ماژول ADPD188GG را به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
  • پین GND ماژول ADPD188GG را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
  • پین SDI ماژول ADPD188GG را به پین D11 برد ARDUINO UNO( (SDIمتصل کنید.(سیم زرد)
  • پین SDO ماژول ADPD188GG را به پین D12 برد ARDUINO UNO( (SDOمتصل کنید.(سیم بنفش)
  • پین SCK ماژول ADPD188GG را به پین D13 برد ARDUINO UNO( (SCKمتصل کنید.(سیم نارنجی)
  • پین CS ماژول ADPD188GG را به پین D10 برد ARDUINO UNO( (CSمتصل کنید.(سیم آبی)

نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:

این مقاله را با دوستانتان به اشتراک بگذارید!

Be the first to write a review

لطفا با ارسال دیدگاه و امتیاز دهی تیم جبرا را در بهبود کیفیت همیاری کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Shopping cart
Start typing to see posts you are looking for.

Sign in

No account yet?