مروری بر سنسور AD8232
AD8232 یک سنسور ECG Front_end تک لید( single Lead) با خروجی rail to rail میباشد که در پکیج 20 لید LFCSP سایز 4×4mm قرار دارد و در محدوده‌ی دمایی -40 °C تا +85 °C کار می کند.
از ویژگی های این سنسور میتوان به وجود یک فیلتر RFI داخلی در این سنسور، یک فیلتر پایین گذر قابل تنظیم 3 قطبی با بهره قابل تنظیم ، امپلی فایر RLD (right leg drive)، وجود دو آپشن ac و dc برای تشخیص جدا شدن لیدها و محدوده 8 کیلو ولت HBM ESD اشاره کرد.
از این سنسور برای استخراج، تقویت و یا فیلتر کردن سیگنال‌های بایو پتانسیل در شرایط نویزی استفاده میشود .
طراحی داخلی این سنسور به یک مبدل آنالوگ به دیجیتال با توان بسیار کم (ADC) یا یک میکروکنترلر تعبیه شده اجازه می دهد تا سیگنال خروجی را به راحتی دریافت کند.
از این سنسور میتوان در مانیتورینگ ضربان قلب در دستگاه‌های تناسب اندام، ECGهای قابل حمل،
مانیتورهای سلامت از راه دور، لوازم جانبی بازی و.. استفاده کرد.
مشخصات فنی
- Output type: Analog – Voltage
- Data rate: 360SPS to 2KSPS
کاربردها
- Fitness and activity heart rate monitors
- Portable ECG
- Remote health monitors
- Gaming peripherals
- Biopotential signal acquisition
ماژول ضربان قلب GebraBit AD8232
- با توجه به اینکه دسترسی به پایه‌های سنسور دشوار است، کاربران برای توسعه سخت‌افزاری و نرم‌افزاری این سنسور به یک برد ابتدایی (starter board) و درایور نیاز دارند. برای راحتی کاربران، GebraMS برد ماژول ضربان قلب GebraBit AD8232 را طراحی کرده است. کاربران می‌توانند به کمک این برد، به مهم‌ترین پایه‌های سنسور به‌راحتی دسترسی پیدا کنند.
- کافی است برد ماژول ضربان قلب GebraBit AD8232 را روی برد (Breadboard) قرار دهید و سپس با یکی از بردهای Arduino، Raspberry Pi یا Discovery و با اعمال ولتاژ مناسب، آن را راه‌اندازی کنید.
- ما به‌ویژه استفاده از Gebra STM32F303 را توصیه می‌کنیم؛ چرا که این برد دارای رگولاتور داخلی ۳.۳ ولت است و ترتیب پایه‌های آن با تمامی ماژول‌های Gebra هماهنگ است (استاندارد GEBRABUS)، بنابراین می‌توانید برد ماژول ضربان قلب GebraBit AD8232 را مستقیماً به سوکت مربوطه متصل کرده و بدون نیاز به سیم‌کشی، برنامه‌نویسی را آغاز کنید.
ماژول GebraBit AD8232 حاوی سنسوری با بلوک داخلی تطبیق سیگنال (signal conditioning) با ۳ لید برای اندازه‌گیری ضربان قلب (ECG) و سایر پارامترهای بایو پتانسیل است که با ولتاژ ورودی ۳.۳ ولت راه اندازی شده و از واحد داخلی تطبیق سیگنال (signal conditioning) ECG موجود در AD8232 بهره می‌برد. برای این منظور یک سوکت جک هدفون مادگی ۳.۵ میلی‌متری تعبیه شده‌است. بنابراین تمامی کابل‌های الکترود ECG سه لید نری با جک ۳.۵ میلی‌متری، برای این محصول مناسب و قابل استفاده هستند.
کاربران می‌توانند به تمامی ورودی/ خروجی (I/O) های مهم AD8232 دسترسی داشته باشند.
معرفی بخش های ماژول
سنسور AD8232
ای سی اصلی این ماژول بوده که اندازه‌گیری ضربان قلب (ECG) و سایر پارامترهای بایو پتانسیل را برعهده دارد و در مرکز ماژول GebraBit AD8232 قرار گرفته و مدار ان طراحی شده است.
جک هدفون ۳.۵ میلی‌متری
برای اتصال دستگاه به بدن، میتوان از هر کابل سه‌سیمه‌ی نوار قلب (EKG) که دارای جک تلفن نری ۳٫۵ میلی‌متری باشد، استفاده کرد. در بیشتر کابل‌های سه‌سیمه‌ی EKG، سر سیم‌ها به رنگ‌های قرمز، سبز و زرد هستند. سر قرمز به دست راست، سر زرد به دست چپ، و سر سبز به پای راست فرد متصل میشود.
ماژول با اتصال جک نری کابل EKG به سوکت مربوطه روی ماژول و چسباندن صحیح سر سیم‌ها به بدن فعال میشود.
سیگنال خروجی، از نظر شکل، تمیزی و سطح ولتاژ، مشابه سیگنال نمونه در تصویر زیر است.
LED ضربان قلب
این LED هنگام تشخیص فعالیت الکتریکی چشمک می‌زند. وقتی عدد به طور معقولی پایدار باشد، چراغ LED با ضربان قلب شما چشمک می‌زند و می‌تواند به عنوان یک شاخص کلی از دریافت سیگنال‌های الکتریکی توسط دستگاه شما استفاده شود.
Power Supply LED
این LED در صورت تشخیص فعالیت الکتریکی قلب چشمک می‌زند. درواقع این ال ای دی، درصوتیکه خروجی پایدار باشد با ضربان قلب چشمک زده و می‌تواند به عنوان یک نشانگر کلی برای سیگنال‌های الکتریکی دریافتی از قلب، برای این ماژول درنظر گرفته شود.
تغذیهLED
با اعمال ولتاژ به ماژول توسط پین مربوطه، LED ON ماژول روشن می شود.
Pinout
پین های تغذیه
- 3V3 : این پین تغذیه اصلی سنسور را تامین میکند.
- GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه ماژول است.
پین های ورودی و خروجی
LO- : این پین، پین خروجی دیجیتال تشخیص جدا شدن لیدها میباشد. درحالت تشخیص جدا شدن لیدها در شرایط DC، وقتی الکترود از –IN جدا باشد، پین LOD- دارای مقدار high میباشد و وقتی الکترود متصل باشد، این پین در حالت Low قرار میگیرد.
LO+ : این پین، پین خروجی دیجیتال تشخیص جدا شدن لیدها میباشد. درحالت تشخیص جدا شدن لیدها در شرایط DC، وقتی الکترود از +IN جدا باشد، پین LOD+ دارای مقدار high میباشد و وقتی الکترود متصل باشد، این پین در حالت Low قرار میگیرد. در شرایط ac نیز اگر اتصال یکی از +IN یا – IN ها برقرار نباشد، LOD+ درحالت high قرار میگیرد. در شرایط ac هنگامی که هر دو الکترود متصل باشند، LOD+ در حالت low قرار میگیرد.
OUT : این پین، پین خروجی، تقویت کننده عملیاتی سنسور میباشد.سیگنال کامل ضربان قلب از طریق این خروجی در دسترس میباشد. برای دریافت دیتا و شکل موج ضربان قلب (ECG) کافیست پین آنالوگ “OUT” به پین ADC میکروکنترلر وصل شود.
اتصال با GebraBit STM32F303 و GebraBit ATMEGA32A
با توجه به اینکه پین خروجی آنالوگ ماژول GebraBit AD8232 بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های ADC ماژول های GEBRABIT ATMEGA32A و GebraBit STM32F303 می باشد، کافیست ماژول GebraBit AD8232 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول‌های GebraBit ATMEGA32A و GebraBit STM32F303 قرار داده و خروجی آنالوگ را دریافت کنیم.با توجه به اینکه پین خروجی آنالوگ ماژول GebraBit AD8232 بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های ADC ماژول های GEBRABIT ATMEGA32A و GebraBit STM32F303 می باشد، کافیست ماژول GebraBit AD8232 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول‌های GebraBit ATMEGA32A و GebraBit STM32F303 قرار داده و خروجی آنالوگ را دریافت کنیم.
در اینجا برای درک بهتر اتصال جداگانه این ماژول‌ها نشان داده شده است.
اتصال با ARDUINO UNO
- پین 3V3 ماژول AD8232 را به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین GND ماژول AD8232 را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین های LO-،LO+ و SDN که پین‌های دیجیتال ماژول AD8232 هستند را به پین های دیجیتال برد ARDUINO UNO (مثلا پین‌های D9، D10 و D11)متصل کنید.(سیم‌های زرد، نارنجی و سبز)
- پین OUT ماژول AD8232 که پین آنالوگ ماژول است را به یکی از پین‌های آنالوگ برد ARDUINO UNO (مثلا پین A1) متصل کنید.(سیم آبی)
