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剖析物联网的需求:增长最快的引擎

2018-01-09 16:25
来源: 物联中国

模拟前端在物联网中的用例:

让我们以心率监视仪( HRM )为例,了解一下物联网应用对于模拟前端( AFE )都有哪些需求。当HRM工作时,要求模拟信号调节电路以便其正常运作。测量心率有多种方法,最常用的三种是:

● 光学体积描技术( PPG )

● 心电图( ECG)

● 心音图( PCG)

光学体积描技术(PPG ) 是一种测量心血管脉冲波形的光学方法。通过人体动脉血流量的周期性脉动引致脉冲波。该测量方法需要使用一种光源和一个光电二极管(接收器)实现。通过红外线LED光源照射到皮肤上的光线可以检测到压力脉冲所引起的体积变化,然后测量出传送或者反射到光电二极管上的光的总量。图10显示了PPG测量方法的AFE电路。

剖析物联网的需求:第二部分

图 10: PSoC 6 BLE AFE 示例─ 光学体积描技术(PPG )

心电图(ECG):当心脏经过去极化和复极化,会产生电流会并扩散到整个身体。通过在人体皮肤上的特定点放置电极来检测这些电脉冲。心电图(ECG)通过探测到的这些不同的心电脉冲,来追踪心脏的整体跳动节律。由于心脏肌肉的跳动作用和被感应到的身体点之间的间距,这些电信号介乎0.1mV至1.5mV。两个间距的输入点间的潜在区别被运算放大器放大。信号由ADC采样模拟数据转换,集成的ADC采样用于引导补偿电流进入放大器的反馈回路。通过切断采样间的电路模拟部分的电池供电单位以节省耗电量。

剖析物联网的需求:第二部分

图 11 : PSoC 6 BLE AFE 示例──心电图( ECG )

心音图(PCG ):心脏瓣膜在打开和关闭时会产生收缩和扩张的声音,通常可以通过听诊器听到。传声器用来采集心跳,以及根据采集到信号来测量心率。这些声音都显示为有节奏的心率跳动。这种声学特性在心音描记仪中来确定心率。对来自传声器的电信号进行放大,并通过噪声滤波器消除外部噪声。使用数字滤波器从ADC数据中过滤出杂音和有节奏的声音,从而可以正确的计算出心率。

剖析物联网的需求:第二部分

图 12 : PSoC 6 BLE AFE 示例──心音图( PCG )

开发人员在设计物联网设备时很多选择。通过了解基于物联网MCU的各种功能,选择集成处理器,可简化设计、提高性能、显著提升产品功效,并且降低整个系统的成本。此外,开发人员可实现创新应用,使设备更具备易用性,从而领先于市场内的其他产品。

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