生体センシング・キット

非接触バイタルセンサキット
このキットは、ドップラセンシングの実験又は学習用です。医療目的や見守りセンサなどへの使用はできません。 また、性能を保証するものでもありません。

ＨＢＫ－Ｋ０１１

24GHzのドップラセンサユニットを使用した、生体センシング実験用の電子キットです。
基板には、必要なアナログ回路から、生体情報を抽出するためのデジタル信号処理LSIが搭載されています。

仕様
・電源電圧：DC5V
・出力：3.5 Φステレオミニジャック（CH1,CH2）・基板寸法：115 × 85 × 17 mm
・消費電流：約30mA

ブロック図
ドップラーセンサは、人体の動きをドップラ効果によって電気信号へ変換します。その信号をLSI内部の2個のアンプ（増幅器）で増幅します。また、増幅は初期設定によって1個の増幅器、2個の増幅器を切り替える事ができます。動きの激しい場合は増幅するとサチレーションが発生するので、1個の増幅器での計測をお勧めします。また、増幅器の信号出力は外部の1次のLPFによって高い周波数成分をカットさせ、LSI内部のADコンバータで、デジタル信号へ変換されます。変換されたデジタル信号は2種類のデジタルフィルタによって、信号処理を行います。この信号処理はモード1～4までの4種類あります。信号処理された2種類のデータはIICを通して外部の2種類のDAコンバータへ行き、アナログ信号に変換されます。2種類の信号は、ミニジャックからCH1,CH2の信号として出力されます。また、どのモードの信号処理になっているかはLCDに表示されます。モードの切り替えはタクトスイッチを押すごとに、切り替わります。また、STATUSのLEDはCH1の出力信号がプラスの時に点灯します。このLEDは、生体センシング時の目安程度として利用可能です。
CH1,CH2の信号はアナログ信号です。ドップラセンサユニットから来るアナログ信号は、ひびきの電子が開発したLSIにてAD変換され、その後、信号処理を行います。そして、信号処理されたデジタル信号は2個のDAコンバータによって、アナログ信号に変換されて出力されます。よって、オシロスコープなどで簡単に波形を観測する事ができます。また、USBオーディオアダプタを使用すれば、パソコンに波形データを取り込む事もできます。
デジタル信号のままでデータを取り出す場合はCN3/IICの端子から取り込む事は可能です。IICのアドレスはCH1:C0/CH2:Cに設定されています。

部品表
記号
C11,16
C1,10,13,17
C8,9,19
C2,6,7,12,15

定数
0.01μF
0.1μF
1μF10μF

部品名
積層セラミックコンデンサ
積層セラミックコンデンサ
積層セラミックコンデンサ
積層セラミックコンデンサ

部品表記
103
104105106

数量2435C3,4,5,14,18100μF

電解コンデンサ

100μF,25V

53.5mm小型ステレオミニジャック
基板取付用

CN2CN7R5R9
R1,2,15,16
R3,4
R6,7,10,11,12,13,14,17,20,21
R8R18R19,22
D1

12.1mm標準DCジャック基板取付用

1100K
1M
100K
4,7K

半固定抵抗器1/6Wカーボン抵抗
1/6Wカーボン抵抗
1/6Wカーボン抵抗104茶黒緑金
茶黒黄金黄紫赤金

114210K1/6Wカーボン抵抗

茶黒橙金

10101K
2201/6Wカーボン抵抗
1/6Wカーボン抵抗
1/6Wカーボン抵抗
汎用整流用ダイオード

茶黒黒金
茶黒赤金
赤赤茶金
1N4007-B

112
1D23mm緑色LED

IC１,212bit DAコンバータ

525nm

1IC１,2

1×3

IC3IC4

信号処理ＬＳＩ
低損失レギュレーター

IC５

ドップラ―モジュール（24GHz）

1LCD1

LCDモジュール16×2行

1SW1タクトスイッチ

1SW2小型スライドスイッチ

MCP4725

ピンヘッダ（細ピン）ドップラセンサ下側基板
ドップラセンサ上側基板

24HBK715
LP2950L-33-T92

111
HBK-K011.1-01
HBK-K011.2-01

11基板固定スペーサー

10基板固定ナット

65v±10%(100v～240v)

5V・ACアダプタ

ATS012S-W050U

1取り付けイメージ

製作
部品のハンダ付けの場合、背の低い部品から取り付けると製作しやすくなります。カーボン抵抗、セラミックコンデンサ、IC(DAC含む）、半固定ボリューム、ダイオード、電解コンデンサ、ステレオミニジャック、電源コネクタ、スイッチの順で取り付けを行います。また、電解コンデンサには極性がありますので、極性を間違えない様に注意して下さい。写真の完成基板を参考に、部品の取り付け作業を行って下さい。※写真は弊社HPにも掲載しています。

動作チェック
基板の部品実装が終わったら電源コネクタに5Vの電源を入力し、スイッチをONにします。LCD表示に文字が表示されていれば、デジタル関連の信号処理の回路は正常に動作しています。
次に、モードスイッチ（タクトスイッチ）を押して、「Through mode」に設定します。
この状態でCH1またはCH2にオシロスコープを接続させ、ドップラセンサの上の辺りで手を動かしてみて下さい。手の動きと同期した信号が出力されれば、アナログ回路も正常に動作しています。
もし、上記の動作でない状態でしたら、再度、部品の実装を確認して下さい。
電源は必ず5Vのものを使用して下さい。

基板寸法図

モード切替について
MODE

MODE-1

MODE-2

MODE-3

MODE-4

LCD
表示

Narrow band mode
CH1:Br CH2:HB

Wide band mode
CH1:Br CH2:HB

Filter mode
CH1:LPF CH2:HPF

Through mode
CH1,CH2 Through※モード切り替えは、MODEと記載された、タクトスイッチを押すごとにMODE1～４まで切り替わります。

■MODE-１（Narrow band mode)
Br:呼吸の信号成分を抽出し、呼吸の周波数のフィルタ帯域を狭くしたモード。
HB:心拍の信号成分を抽出し、心拍の周波数のフィルタ帯域を狭くしたモード。
■MODE-2 (Wide band mode)
Br:呼吸の信号成分を抽出し、呼吸の周波数のフィルタ帯域を広くしたモード。
HB:心拍の信号成分を抽出し、心拍の周波数のフィルタ帯域を広くしたモード。
■MODE-3(Filter mode)
LPH:10Hzの２次のローパスフィルタリングの処理をするモード。
HPF:1Hzの２次のハイパスフィルタリングの処理をするモード。
■MODE-4(Through mode)
Through:ドップラセンサの信号をデジタル信号処理せずに出力するモード。

CH1

3.5mmφステレオミニプラグ

GND
CH2

※センサのゲイン切替は、電源をOFFにして、モードスイッチを押したまま電源をONにすることでLOWゲインに設定されます。動きの激しい場合などには、IC内部のアンプのサチレーションを軽減でき、安定した計測が可能です。
（ただし感度は半分になります。）

お問い合わせ〒812-0026
福岡県福岡市上川端町9-35 冷泉荘A-21
TEL：092-262-3822
Mail：info@hibikinodenshi.co.jp
HP：https://hibikinodenshi.co.jp/
・本製品およびそれらを構成するパーツ類は、改良・性能向上のため予告なく仕様・外観等を変更する場合があることをあらかじめご了承ください。
・本製品は組み立てキットまたは半完成品です。製作作業中の安全確保のため説明書をよくお読みになり、正しい工具の使用・手順を守ってください。
・完成品でない商品の性格上、組み立て後の完璧な性能・品質・安全運用等の保証はできません。完成後はお客様（組立作業者）ご自身の責任の下でご使用ください。
・本製品は機器への組込み他、工業製品としての使用を想定した設計は行っておりません。
また、本製品に起因する直接、間接の損害についての保証には応じられません。

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