心率監測/健身監測設備走向無線化
發布時間:2017-05-05 責任編輯:wenwei
【導讀】這篇文章介紹了心率/健(jian)身(shen)監(jian)測(ce)儀(yi)走(zou)向(xiang)無(wu)線(xian)化(hua)的(de)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi),即(ji)以(yi)無(wu)線(xian)替(ti)代(dai)有(you)線(xian)互(hu)聯(lian),讓(rang)使(shi)用(yong)者(zhe)擺(bai)脫(tuo)線(xian)纜(lan)的(de)束(shu)縛(fu),可(ke)以(yi)自(zi)由(you)活(huo)動(dong)。無(wu)線(xian)通(tong)信(xin)在(zai)方(fang)便(bian)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)的(de)同(tong)時(shi),省(sheng)去(qu)了(le)連(lian)接(jie)線(xian)纜(lan)。本(ben)文(wen)詳(xiang)細(xi)介(jie)紹(shao)了(le)一(yi)種(zhong)典(dian)型(xing)的(de)無(wu)線(xian)係(xi)統(tong),使(shi)用(yong)MAX1472基於晶振的鎖相環VHF/UHF發射器。
健身監測儀跟蹤並記錄身體的運動狀況,從而達到提高健康水平的目的。通過測量大量的參數,如心率、體溫、運yun動dong距ju離li和he時shi間jian,一yi個ge手shou表biao式shi設she備bei可ke以yi收shou集ji信xin息xi並bing將jiang結jie果guo顯xian示shi給gei用yong戶hu。心xin率lv記ji錄lu帶dai可ke以yi測ce量liang脈mai搏bo,有you時shi也ye會hui記ji錄lu體ti溫wen,並bing對dui記ji錄lu信xin號hao進jin行xing數shu據ju轉zhuan換huan,將jiang數shu據ju無wu線xian傳chuan送song到dao手shou表biao加jia以yi顯xian示shi。可ke以yi選xuan擇ze計ji步bu器qi,根gen據ju跑pao步bu者zhe節jie湊cou判pan斷duan跑pao步bu距ju離li,計ji步bu器qi會hui將jiang數shu據ju無wu線xian傳chuan輸shu給gei手shou表biao進jin行xing顯xian示shi(圖1)。某些健身監測儀則利用GPS測量行走距離,替代計步器的功能。這些係統都開始逐漸轉向無線數據傳輸,畢竟在運動中要求用戶“接上”監測儀來收集數據非常不方便。

圖1. 帶有無線通信功能的運動鞋,可以記錄跑步者的數據並發送到數字手表顯示,提供有價值的反饋。
設計參數
手表實時監測數據並把結果記錄到外置或處理器(MCU)內部的存儲器,隨後再利用USB線纜或無線dongle將數據上傳到計算機。這類係統通常僅僅使用一顆微小的電池供電,所以對RF發射器的功耗要求非常嚴格(某些產品還要求符合FCC規範)。為了保證低功耗傳輸,好的天線設計對於保證可靠的數據傳輸非常關鍵,即使傳輸距離一般在2米以內。幅移鍵控(ASK)比頻移鍵控(FSK)擁有更好的靈敏度,更適合這一場合,而且傳輸功耗更低。低占空比可以縮短傳輸時間,而在閑置時間段可以關閉發射器以節省電量。
健身監測儀的各個部件,除了PC dongle,均穿戴在用戶身上並由電池供電。所以,小尺寸、低di功gong耗hao成cheng為wei非fei常chang重zhong要yao的de設she計ji參can數shu。心xin率lv帶dai和he計ji步bu器qi通tong常chang由you一yi次ci性xing紐niu扣kou電dian池chi供gong電dian,手shou表biao的de顯xian示shi功gong能neng可ke以yi由you一yi次ci性xing紐niu扣kou電dian池chi或huo可ke充chong電dian電dian池chi供gong電dian,充chong電dian往wang往wang通tong過guo交jiao流liu適shi配pei器qi或huoUSB線。手表顯示往往采用簡單的段式LCD和可控背光。
係統構架如圖2所示,RF接口與電源管理相結合,從而有效延長電池壽命,另外,係統還提供多種傳感器接口和主機接口。係統的RF接口可以選擇MAX1472,如圖3所示。MAX1472是基於晶振的鎖相環(PLL) VHF/UHF發射器,用於在300MHz到450MHz頻段傳輸OOK/ASK數據。器件支持高達100Kbps的數據率,能夠為50Ω負載提供大於+10dBm的輸出功率(可調)。MAX1472基於晶振的架構能夠提供更高的調製深度、更快的頻率建立時間、更高的傳輸頻率精度,同時也降低了溫度的影響,克服了SAW發射器的諸多限製。

圖2. 典型的心率監測數據采集係統,由幾個子係統組成:手表顯示/數據存儲單元(上左)、用於連接主機的無線適配器(上右)、心率計帶(下左)和計步器(下右)。所有這些子係統均工作在低功耗無線模式。

圖3. MAX1472低功耗RF發射器,基於OOK/ASK調製發射串口數據流。
本文轉載自Maxim。
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