مروری بر سنسور MAX30003
MAX30003 یک سنسورآنالوگ Front_end تک کاناله‌ی تشخیص R_to_R و شکل موج ECG و ضربان قلب، با توان مصرفی فوق‌العاده کم میباشد که در پکیج 28 پین TQFN قرار دارد و در محدوده‌ی دمایی 0 °C تا +70 °C کار می کند.
کانال بایو پتانسیل این سنسور دارای محافظ ESD، فیلتر EMI، بایاسینگ داخلی لید، تشخیص DC جدا شدن لیدها، تشخیص اتصال لیدها با انرژی بسیار کم در حالت standby ، نویز کم، بهره قابل تنظیم، CMRR بالا، مبدل آنالوگ به دیجیتال با وضوح بالا و دامنه‌ی ولتاژهای کالیبراسیون گسترده برای تست داخلی میباشد.
FIFO این سنسور با سایز 32word ، این امکان را برای کاربران فراهم آورده است که بتوانند هر 256 میلی ثانیه ، دیتای کامل ECG را با میکروکنترلر بخوانند.
مشخصات فنی
- Number Of Channels: 2
- Output type: Digital – SPI
- ADC Resolution: 24 Bit
- Data rate: 125SPSP to 8kSPS
کاربردها
- Medical instrumentation (ECG) including:
- Patient monitoring: Holter, event, stress, and vital signs including ECG, AED, and telemedicine
- Personal care and fitness monitors
- (heart rate, respiration, and ECG)
- High-precision, simultaneous, multichannel data acquisition
ماژول بیوپتانسیل و ضربان قلب GebraBit MAX30003
- 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 بیوپتانسیل و ضربان قلب GebraBit MAX30003 را طراحی کرده است. کاربران می‌توانند به کمک این برد، به مهم‌ترین پایه‌های سنسور به‌راحتی دسترسی پیدا کنند.
- کافی است برد ماژول بیوپتانسیل و ضربان قلب GebraBit MAX30003 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 بیوپتانسیل و ضربان قلب GebraBit MAX30003 را مستقیماً به سوکت مربوطه متصل کرده و بدون نیاز به سیم‌کشی، برنامه‌نویسی را آغاز کنید.
GebraBit MAX30003، یک ماژول بیوپتانسیل تشخیص شکل موج ECG و ضربان قلب تک کاناله با دو الکترود میباشد که با تغذیه 3.3 ولتی ناشی از رگولاتور 1.8 ولتی کار می‌کند. همچنین این ماژول یک جامپر سلکتور برای انتخاب سطح منطقی ولتاژ پایه‌های ورودی/خروجی (I/O) ماژول بین “1V8” یا “3V3” دارد؛ که این ویژگی موجب شده تا بتوان از طیف وسیعی از میکروکنترلرها برای ارتباط با این ماژول استفاده کرد.
ماژول GebraBit MAX30003 برای تشخیص شکل موج ECG و ضربان قلب، از تک کانال بیوپتانسیلی آی سی سنسور MAX30003 استفاده می‌کند.
معرفی بخش های ماژول
سنسور MAX30003
ای سی اصلی این ماژول بوده که در مرکز ماژول قرار گرفته که وظیفه تشخیص شکل موج ECG و مانیتورینگ ضربان قلب را برعهده دارد.
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.
The output signal, in terms of shape, cleanliness and voltage level, is similar to the sample signal in the below pic.
جامپر سلکتور ولتاژ تغذیه
با توجه به وضعیت مقاومت 0R این جامپر ، ولتاژ تغذیه سنسور از بین 1V8 و3V3 انتخاب میشود.
رگولاتور1.8V XC620P182MG
ماژول GebraBit MAX30003 با تغذیه 3.3 ولتی ناشی از رگولاتور 1.8 ولتی کار می‌کند. خروجی این رگولاتور توسط پین “1V8” قابل دسترس است. همچنین به سبب وجود این رگولاتور این ماژول یک جامپر سلکتور برای انتخاب سطح منطقی ولتاژ پایه‌های ورودی/خروجی (I/O) ماژول بین “1V8” یا “3V3” دارد؛ که این ویژگی موجب قابل استفاده شدن طیف وسیعی از میکروکنترلرها برای ارتباط با این ماژول شده است.
کریستال اسیلاتور32.768KHz
کریستال اسیلاتور 32.768 کیلوهرتزی به عنوان کلاک خارجی در این ماژول به کار رفته و به منظور کنترل سمپلینگ مبدل‌های سیگما_دلتای داخلی و دسیماتور به پایهFCLK آی سی متصل شده است
تغذیهLED
با اعمال ولتاژ به ماژول توسط پین مربوطه، LED ماژول روشن می شود.
پین های ماژول
پین های تغذیه
- 1V8و3V3 : این پین‌ها می توانند با توجه به وضعیت Jumper Selector ولتاژ تعبیه شده روی برد، تغذیه اصلی سنسور را تامین کنند.
- GND : این پین زمین مشترک برای تغذیه ماژول است.
پین های SPI
- 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 MAX30003 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 پین ها
- INT : پین Interrupt (وقفه) سنسورMAX30003 بوده که با توجه به دیتاشیت سنسور، کاربر می تواند شرایط وقوع وقفه،حالات و روش های وقوع وقفه و … را تنظیم کند.
- IN2 : این پین، پین دوم خروجی وقفه است و یک خروجی active-low میباشد که میتوان از آن برای قطع کردن یک دستگاه خارجی استفاده کرد.
اتصال به پردازنده
اتصال SPI با GebraBit STM32F303
برای اتصال SPI ماژول GebraBit MAX30003به 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 MAX30003 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit STM32F303 قرار دهید:
اتصال SPI با GebraBit ATMEGA32A
با توجه به اینکه پین های SPI میکروکنترلر ATMEGA32A بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های SPI دیگر ماژول های GEBRABIT می باشد، ماژول GebraBit MAX30003 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit ATMEGA32A قرار داده و با ماژول GebraBit MAX30003 از طریق SPI ارتباط برقرار کنید:
توجه: در صورت استفاده از ماژول‌های میکروکنترلری GebraBit توجه داشته باشید که جامپر سلکتور ولتاژ تغذیه ماژول GebraBit MAX30003 روی 3V3 باشد تا بتوانید با گرفتن ولتاژ3V3 از ماژول میکروکنترلری راحت تر ماژول MAX30003 را فعال کنید.
اتصال SPI با ARDUINO UNO
- پین 3V3 ماژول MAX30003 را به پین 3V3 خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین GND ماژول MAX30003 را به پین GND برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین SDI ماژول MAX30003 را به پین D11 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم زرد)
- پین SDO ماژول MAX30003 را به پین D12 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم بنفش)
- پین SCK ماژول MAX30003 را به پین D13 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم نارنجی)
- پین CS ماژول MAX30003 را به پین D10 برد ARDUINO UNOمتصل کنید.(سیم آبی)
