心率/健身監(jiān)測器無線化

本文解釋了心率和健身監(jiān)測器采用無線技術(shù)的最新趨勢，以消除電纜以允許自由移動，并允許方便地收集數(shù)據(jù)而無需插入其設(shè)備。本文詳細(xì)介紹了典型的無線系統(tǒng)，使用MAX1472以晶體為參考的鎖相環(huán)（PLL）VHF/UHF發(fā)送器。

健身監(jiān)測器跟蹤和記錄身體活動，目的是提高一個人的身體健康。這是通過感測或測量許多參數(shù)（如心率、溫度、距離和時間）來完成的。手表設(shè)備收集要向用戶顯示的信息。心率胸帶測量脈搏，有時測量溫度，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換之前提供心臟信號調(diào)節(jié)，并將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)绞直盹@示屏?？蛇x的腳莢靴插件可測量跑步者的踏頻以確定行進距離，并將該數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)酵蟊盹@示屏。一些健身監(jiān)測器使用 GPS 來測量行進距離，無需足艙。在所有這些系統(tǒng)中，趨勢是無線以消除可能干擾移動的電纜，或者只是通過強迫用戶“插入”顯示器來收集數(shù)據(jù)來使其非常不方便。

設(shè)計參數(shù)

手表實時監(jiān)控鍛煉過程，并將結(jié)果記錄在板載存儲設(shè)備或微控制器單元 （MCU） 中。它使用 USB 電纜或通過插入 PC 上 USB 端口的加密狗以無線方式將此數(shù)據(jù)上傳到 PC。對于此類系統(tǒng)，RF發(fā)射器需要低功耗，因為它們由小型電池供電，并且還符合FCC法規(guī)。低發(fā)射機功率意味著良好的天線設(shè)計對于可靠的數(shù)據(jù)傳輸至關(guān)重要，即使發(fā)射距離通常小于兩米。對于此應(yīng)用，建議使用幅度移鍵控（ASK）傳輸，因為它比頻移鍵控（FSK）具有更好的靈敏度，因此可實現(xiàn)更低的功率傳輸。以低占空比最小化傳輸時間，并在每次傳輸之間關(guān)閉發(fā)射器的電源，可以節(jié)省額外的功率。

健身監(jiān)視器的所有單個元件，除了PC加密狗，都由用戶佩戴并由電池供電。因此，小尺寸和低功耗是關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)。心率胸帶和腳莢鞋墊通常由主紐扣電池供電。手表顯示可以由主紐扣電池或可充電電池供電，通過交流適配器或USB電纜充電。帶有可選背光的簡單分段LCD用于手表顯示。

整個系統(tǒng)如圖2所示，結(jié)合了RF接口、電源管理（以最大限度地延長電池壽命）以及與傳感器和主機系統(tǒng)的各種接口。對于系統(tǒng)的RF部分，如圖3所示，一種潛在的解決方案使用MAX1472，MAX300是晶體參考鎖相環(huán)（PLL）VHF/UHF發(fā)送器，設(shè)計用于傳輸450MHz至100MHz頻率范圍內(nèi)的OOK/ASK數(shù)據(jù)。該器件支持高達 10kbps 的數(shù)據(jù)速率，并為 50Ω 負(fù)載提供超過 +1472dBm 的可調(diào)輸出功率。MAX<>基于晶體的架構(gòu)通過提供更大的調(diào)制深度、更快的頻率建立速度、更高的發(fā)射頻率容差和更低的溫度依賴性，消除了SAW發(fā)送器的許多常見問題。

圖2.心率監(jiān)測器的典型數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)由幾個子系統(tǒng)組成。手表顯示/數(shù)據(jù)存儲單元（左上）、連接到主機的無線加密狗（右上）、心率胸帶（左下）和鞋墊（右下）。這些子系統(tǒng)中的每一個都需要一個低功耗無線模塊。

圖3.基于MAX1472的低功耗RF發(fā)送器利用OOK/ASK調(diào)制提供串行數(shù)據(jù)流。

審核編輯：郭婷