Der erste Prototyp zeigte, dass die Impedanzmessung auf dem Tisch und am Arm funktioniert. Der zweite Prototyp bringt diese Schaltung auf eine Platine, die in ein Wearable passt.
Wir haben das ESP32-C6-Entwicklungsmodul durch ein E73-nRF52840-Modul ersetzt. Bluetooth, USB und Antenne sind bereits integriert. Dadurch müssen wir den Funkteil nicht selbst entwickeln. Das Modul kann außerdem direkt aus dem LiPo-Akku versorgt werden.
Zwei abschaltbare Versorgungen
Der MAX30001 und sein Takt nutzen eine 1,8-V-Versorgung. Bewegungs- und Feuchtigkeitssensor nutzen eine zweite. Der Controller kann beide getrennt schalten. Zwischen den Messungen bleibt dadurch nur ein kleiner Teil der Platine aktiv.
Das beeinflusst auch die Signalleitungen. Ein aktiver Controller darf keinen Strom in einen abgeschalteten Sensor schicken. Pull-up-Widerstände und Taktversorgung liegen deshalb jeweils in derselben Spannungsdomäne wie die Bauteile, zu denen sie gehören.
Bewegung und Feuchtigkeit
Armbewegungen verändern die Bioimpedanz. Mit dem LSM6DSO können wir Messungen während einer Bewegung markieren und erkennen, ob das Band getragen wird. Der SHT40 misst Temperatur und Feuchtigkeit unter dem Band. Das hilft dabei, Schweiß und ein verrutschtes Band als Ursache einer Veränderung zu erkennen.
Der Feuchtigkeitssensor braucht eine kleine Öffnung zur Haut und Abstand zu warmen Bauteilen. Diese Anforderungen betreffen sowohl das Platinenlayout als auch das Gehäuse.
Entscheidungen für diese Platine
| Entscheidung | Grund |
|---|---|
| USB-C bleibt | Ein Anschluss übernimmt Laden, Programmieren und die serielle Konsole. |
| Zuerst ein 200-mAh-Akku | Er passt in das erste Gehäuse und reicht für längere Tests zwischen zwei Ladevorgängen. |
| Eine einfache LED | Die adressierbare LED auf der ersten Platine brauchte im Leerlauf zu viel Strom. |
| EKG-Anschlüsse ergänzen | Die inneren Elektroden können bei späteren Tests auch mit dem EKG-Eingang verbunden werden. |
Aktueller Stand
Der Schaltplan ist fertig, das Layout ist in Arbeit. Die Bauteile sind platziert und der größte Teil der Leiterbahnen ist gezogen. Fertig ist die Platine aber noch nicht: Einige Verbindungen fehlen, und die Designregelprüfung meldet weiterhin Punkte, die wir abarbeiten müssen.
Auf ungefähr 30 × 21 mm müssen Controller und Antennenabstand, die hautseitige Öffnung für den Feuchtigkeitssensor, Akku, USB-C, Elektrodenanschlüsse und Debug-Pads Platz finden.