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Die meisten Consumer-Wearables k\u00e4mpfen mit hellen AMOLED-Displays um Aufmerksamkeit. Doch im Bereich des Fern\u00fcberwachungsmanagements von Patienten (RPM) sind Displays oft ein Nachteil. Sie verbrauchen Akku und k\u00f6nnen \u00e4ltere Benutzer verwirren.<\/p>

Ein Gesundheitskunde ben\u00f6tigte einen Tracker, der verschwindet. Er musste Herzfrequenzen \u00fcberwachen, St\u00fcrze erkennen und Daten direkt in die Cloud hochladen, ohne eine Smartphone-Br\u00fccke zu ben\u00f6tigen.<\/p>

Die Wahl des Chips fiel auf den ESP32. Er bietet Dual-Mode-Konnektivit\u00e4t (WLAN + BLE), was bei stromsparenden Wearables selten ist. Dies geht jedoch mit einem Nachteil einher: einem hohen Stromverbrauch.<\/p>

Hier ist, wie das Ingenieurteam diese Einschr\u00e4nkungen ausgeglichen hat.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Der Kernkonflikt zwischen Macht und Gr\u00f6\u00dfe<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"ESP32$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Der ESP32 ist ein leistungsstarker Chip, aber er wurde nicht f\u00fcr m\u00fcnzgro\u00dfe Batterien entwickelt. W\u00e4hrend der WLAN-\u00dcbertragung zieht er \u00fcber 100mA. Mit einer handels\u00fcblichen 400mAh-Batterie w\u00e4re das Ger\u00e4t in weniger als einem Tag leer.<\/p>
Die mechanischen Zw\u00e4nge waren gleicherma\u00dfen streng. Ohne eine Bildschirmbaugruppe, die als \u201cDeckel\u201d dienen konnte, musste das Geh\u00e4use pr\u00e4zise geformt sein, um wasserdicht zu bleiben und gleichzeitig die Elektronik unterzubringen.<\/p>
Projektanforderungen vs. Realit\u00e4t<\/strong><\/p>
Merkmal<\/strong><\/th> Anforderung<\/strong><\/th> Ingenieurherausforderung<\/strong><\/th><\/tr><\/thead>
Konnektivit\u00e4t<\/td> WLAN (Cloud) + BLE (Konfiguration)<\/td> ESP32-PICO-D4 zieht w\u00e4hrend der WLAN-\u00dcbertragung hohe Spitzenstr\u00f6me, was die Energieplanung erschwert.<\/td><\/tr>
Formfaktor<\/td> M\u00fcnzgro\u00df, am Handgelenk getragen<\/td> Mechanische Einschr\u00e4nkungen lassen keinen Raum f\u00fcr ein konventionelles einlagiges Leiterplattenlayout.<\/td><\/tr>
Akkulaufzeit<\/td> mehr als 5 Tage<\/td> Die Standard-ESP32-Leerlauf- und Schlafstr\u00f6me sind zu hoch, um das Ziel ohne aggressive Stromoptimierung zu erreichen.<\/td><\/tr>
Sensoren<\/td> Herzfrequenz + Sturzerkennung<\/td> Die Sensoren m\u00fcssen elektrisch von Schaltger\u00e4uschen und HF-St\u00f6rungen auf der Leiterplatte isoliert sein.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wie wir die Hardware in einen m\u00fcnzgro\u00dfen Raum integriert haben<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Leiterplatten-Design-Architektur$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Leiterplattendesign-Architektur-BOT\"$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Standard-Leiterplattenlayouts funktionierten nicht. Der Footprint des ESP32, des Batterieanschlusses und der Sensoren \u00fcberschritt die verf\u00fcgbare Fl\u00e4che.<\/p>
Die L\u00f6sung war vertikal. Wir haben ein Two-Board-Design (gestapelte Architektur) implementiert.<\/p>
Hauptplatine<\/em> Enth\u00e4lt den ESP32-PICO-D4 und die Energiemanagement-Schaltungen.<\/li>
Tochterplatine<\/em> H\u00e4lt den Batterieverbinder, den MAX30102 Herzfrequenzsensor und den QMI8658 IMU.<\/li>
Verbindung<\/em> Ein 10-poliger FPC (0,5 mm Pitch) verbindet die beiden und klappt um, um in das gebogene Geh\u00e4use zu passen.<\/li><\/ul>
Um jeden Millimeter zu sparen, verwendeten wir 01005 passive Bauelemente<\/strong>. Dies ist das Limit f\u00fcr viele Fertigungsb\u00e4nder, war hier aber notwendig. Wir w\u00e4hlten ebenfalls den LDO NCP167AMX330TBG, der in einem winzigen 1mm x 1mm Geh\u00e4use erh\u00e4ltlich ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Wie wir das Stromproblem gel\u00f6st haben<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Man kann nicht einfach eine gr\u00f6\u00dfere Batterie in eine Uhr einbauen. Die einzige M\u00f6glichkeit, eine Laufzeit von 5 Tagen zu erreichen, bestand darin, die Art und Weise zu \u00e4ndern, wie das System in den Ruhezustand versetzt wird.<\/p>
Wir haben eine dreistufige Energiearchitektur aufgebaut:<\/p>
Dedizierter PMIC<\/em> Der AXP2101 Power Management IC verwaltet die Spannungsschienen. Er ist effizienter als Standard-LDOs und bietet eine pr\u00e4zise Steuerung des Ladevorgangs.<\/li>
Sensorgesteuerter Aufwachvorgang<\/em> Das Ger\u00e4t befindet sich 99% der Zeit im Tiefschlafmodus. Es f\u00fchrt keine regelm\u00e4\u00dfigen Abfragen auf Bewegung durch. Stattdessen ist der Beschleunigungssensor QMI8658 so konfiguriert, dass er nur dann ein Hardware-Interrupt-Signal sendet, wenn er bestimmte Bewegungsmuster (wie beispielsweise einen Sturz) erkennt.<\/li>
Stifthalter<\/em> Wir nutzten GPIO Deep Sleep Halte-Aktivierung<\/strong> in der Firmware. Dies h\u00e4lt bestimmte Pins w\u00e4hrend des Schlafs in einem definierten Zustand, was die Stromleckage verhindert, ohne die CPU aufzuwecken.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Konnektivit\u00e4t und Antennenabstimmung des ESP32<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Antennendebugging$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Die HF-Leistung ist bei ger\u00e4telosen Ger\u00e4ten schwierig. Es gibt kein Glas, das Signale leicht durchlassen w\u00fcrde, und die Batterie ist im Wesentlichen ein Metallblock, der neben der Antenne sitzt.<\/p>
Wir haben die ESP32-PICO-D4<\/strong>, was ein SIP (System-in-Package)-Modul ist. Dennoch musste das Anpassungsnetzwerk angepasst werden.<\/p>
Labortests zeigten, dass die N\u00e4he des K\u00f6rpers die Antenne verstimmt hat. Wir haben den Anpassungskreis auf der Leiterplatte angepasst, um dies zu kompensieren, und so sichergestellt, dass das Ger\u00e4t eine stabile WLAN-Verbindung f\u00fcr Massen-Daten-Uploads und eine BLE 5-Verbindung f\u00fcr die initiale Telefoneinrichtung aufrechterhalten kann.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\u00dcberf\u00fchrung des Designs in die Serienproduktion<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"3D-Zeichnung$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Der Bau eines Prototyps unterscheidet sich vom Bau von 5.000 Einheiten. Bei RPM-Ger\u00e4ten ist die Datenzuverl\u00e4ssigkeit die Hauptmetrik.<\/p>
Produktionskontrollen:<\/p>
Funktionale Tests (FCT)<\/em> Jede Einheit durchl\u00e4uft eine kundenspezifische Pr\u00fcfvorrichtung. Diese simuliert Herzschl\u00e4ge, um den MAX30102-Sensor zu \u00fcberpr\u00fcfen, und nutzt einen R\u00fctteltisch, um die Sturzerkennungsalgorithmen zu testen.<\/li>
R\u00f6ntgeninspektion<\/em> Da ESP32 und Sensoren BGA-Geh\u00e4use (Ball Grid Array) verwenden, reicht eine visuelle Inspektion nicht aus. R\u00f6ntgenstrahlen stellen sicher, dass die L\u00f6tstellen darunter solide sind.<\/li>
R\u00fcckverfolgbarkeit<\/em> Medizinische Kunden ben\u00f6tigen Historien. Wir speichern Testdaten (HF-Signalst\u00e4rke, Sensorspannung, Seriennummer) f\u00fcr mindestens 3 Jahre.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Abschlie\u00dfende Gedanken<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dieses Projekt beweist, dass der ESP32 ein praktikabler Kern f\u00fcr Wearables sein kann, wenn das Energiemanagement korrekt gehandhabt wird. Durch die Verwendung einer Dual-Board-Architektur und die Auslagerung von Aufweckaufgaben an stromsparende Sensoren haben wir das 5-Tage-Akku-Ziel erreicht, ohne die Dual-Mode-Konnektivit\u00e4t zu beeintr\u00e4chtigen.<\/p>
Wenn Sie ein \u00e4hnliches RPM-Ger\u00e4t oder einen bildschirm-losen Tracker entwickeln, m\u00fcssen Sie diese Energie- und Dichteherausforderungen fr\u00fchzeitig in der DFM-Phase einplanen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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H\u00e4ufig gestellte Fragen (FAQ)<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\tWarum ESP32 anstelle eines dedizierten BLE-Chips verwenden?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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BLE-Chips verbrauchen weniger Strom, sind aber auf ein Smartphone angewiesen, um Daten in die Cloud zu senden. Der ESP32 verf\u00fcgt \u00fcber natives WLAN. Dies erm\u00f6glicht es der Uhr, Daten direkt auf den Server hochzuladen, was f\u00fcr RPM kritisch ist, wenn der Patient sein Telefon m\u00f6glicherweise nicht in der N\u00e4he hat.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t2. K\u00f6nnen Sie wirklich alles in einem bildschirmlosen Geh\u00e4use unterbringen?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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Ja, aber dies erfordert in der Regel ein gestapeltes Leiterplattendesign (Rigid-Flex oder FPC-Verbindung) und 01005-Komponenten. Sie k\u00f6nnen keine Standard-Entwicklungsplatinenlayouts verwenden.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t3. Wie testen Sie die Sensoren in der Produktion?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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Wir bauen kundenspezifische Vorrichtungen. F\u00fcr Herzfrequenzsensoren verwenden wir einen Simulator, der die Reflektivit\u00e4t des Blutflusses imitiert. F\u00fcr IMUs (Beschleunigungsmesser) verwenden wir automatisierte Bewegungsb\u00fchnen zur \u00dcberpr\u00fcfung der Achsensensitivit\u00e4t.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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Es kommt vor. Bei diesem Projekt ging ein spezifischer Power-Chip in den EOL-Zustand. Da wir Lieferketten \u00fcber autorisierte Distributoren (Digi-Key\/Mouser) \u00fcberwachen, haben wir dies fr\u00fchzeitig erkannt und innerhalb von 48 Stunden eine Pin-kompatible Alternative validiert.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\tIst das Ger\u00e4t wasserdicht?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t
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Ja. Da kein Bildschirm vorhanden ist, verwenden wir Pr\u00e4zisionsspritzguss und Fl\u00fcssigsilikonkautschuk (LSR) zur Abdichtung des Geh\u00e4uses. Dies ist oft haltbarer als Uhren mit Bildschirm, da es weniger Eintrittspunkte gibt.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Andy\"$ \t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Andy | Leiter der Leiterplattenfertigung und -montage<\/div> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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Andy ist ein erfahrener Profi aus der Leiterplattenindustrie mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Leiterplattenfertigung, -montage und im Kundensupport. Bei PCBCool leitet er das Marketingteam und hilft dabei, praktische Projekterfahrungen in n\u00fctzliche technische Inhalte f\u00fcr Ingenieure, Eink\u00e4ufer und Produktentwickler umzuwandeln.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\r\n Weitere Artikel von Andy lesen \u2192<\/a>\r\n<\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Erkunden Sie eine Fallstudie zu einem screenless ESP32-Wearable f\u00fcr die Fern\u00fcberwachung von Patienten, die L\u00f6sungen f\u00fcr geringen Stromverbrauch, kompaktes Design und zuverl\u00e4ssige Konnektivit\u00e4t hervorhebt.<\/p>","protected":false},"author":4,"featured_media":35737,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"slim_seo":{"title":"Fallstudie: Bildschirmlose ESP32-Wearable f\u00fcr die Fern\u00fcberwachung von Patienten | PCBCool","description":"Erkunden Sie eine Fallstudie zu einem screenless ESP32-Wearable f\u00fcr die Fern\u00fcberwachung von Patienten, die L\u00f6sungen f\u00fcr geringen Stromverbrauch, kompaktes Design und zuverl\u00e4ssige Konnektivit\u00e4t hervorhebt."},"footnotes":""},"categories":[116],"tags":[120],"post_folder":[],"class_list":["post-35702","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-case-studies","tag-esp32"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/35702","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=35702"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/35702\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/35737"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=35702"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=35702"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=35702"},{"taxonomy":"post_folder","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/post_folder?post=35702"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}

Merkmal<\/strong><\/th>	Anforderung<\/strong><\/th>	Ingenieurherausforderung<\/strong><\/th><\/tr><\/thead>
Konnektivit\u00e4t<\/td>	WLAN (Cloud) + BLE (Konfiguration)<\/td>	ESP32-PICO-D4 zieht w\u00e4hrend der WLAN-\u00dcbertragung hohe Spitzenstr\u00f6me, was die Energieplanung erschwert.<\/td><\/tr>
Formfaktor<\/td>	M\u00fcnzgro\u00df, am Handgelenk getragen<\/td>	Mechanische Einschr\u00e4nkungen lassen keinen Raum f\u00fcr ein konventionelles einlagiges Leiterplattenlayout.<\/td><\/tr>
Akkulaufzeit<\/td>	mehr als 5 Tage<\/td>	Die Standard-ESP32-Leerlauf- und Schlafstr\u00f6me sind zu hoch, um das Ziel ohne aggressive Stromoptimierung zu erreichen.<\/td><\/tr>
Sensoren<\/td>	Herzfrequenz + Sturzerkennung<\/td>	Die Sensoren m\u00fcssen elektrisch von Schaltger\u00e4uschen und HF-St\u00f6rungen auf der Leiterplatte isoliert sein.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \n\n\t\t\t\n\t\t\t \n\t\t\t\t Wie wir die Hardware in einen m\u00fcnzgro\u00dfen Raum integriert haben<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\n\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Leiterplatten-Design-Architektur$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\n\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Leiterplattendesign-Architektur-BOT\"$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t Standard-Leiterplattenlayouts funktionierten nicht. Der Footprint des ESP32, des Batterieanschlusses und der Sensoren \u00fcberschritt die verf\u00fcgbare Fl\u00e4che.<\/p> Die L\u00f6sung war vertikal. Wir haben ein Two-Board-Design (gestapelte Architektur) implementiert.<\/p> Hauptplatine<\/em> Enth\u00e4lt den ESP32-PICO-D4 und die Energiemanagement-Schaltungen.<\/li> Tochterplatine<\/em> H\u00e4lt den Batterieverbinder, den MAX30102 Herzfrequenzsensor und den QMI8658 IMU.<\/li> Verbindung<\/em> Ein 10-poliger FPC (0,5 mm Pitch) verbindet die beiden und klappt um, um in das gebogene Geh\u00e4use zu passen.<\/li><\/ul> Um jeden Millimeter zu sparen, verwendeten wir 01005 passive Bauelemente<\/strong>. Dies ist das Limit f\u00fcr viele Fertigungsb\u00e4nder, war hier aber notwendig. Wir w\u00e4hlten ebenfalls den LDO NCP167AMX330TBG, der in einem winzigen 1mm x 1mm Geh\u00e4use erh\u00e4ltlich ist.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \n\n\t\t\t\n\t\t\t \n\t\t\t\t Wie wir das Stromproblem gel\u00f6st haben<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t Man kann nicht einfach eine gr\u00f6\u00dfere Batterie in eine Uhr einbauen. Die einzige M\u00f6glichkeit, eine Laufzeit von 5 Tagen zu erreichen, bestand darin, die Art und Weise zu \u00e4ndern, wie das System in den Ruhezustand versetzt wird.<\/p> Wir haben eine dreistufige Energiearchitektur aufgebaut:<\/p> Dedizierter PMIC<\/em> Der AXP2101 Power Management IC verwaltet die Spannungsschienen. Er ist effizienter als Standard-LDOs und bietet eine pr\u00e4zise Steuerung des Ladevorgangs.<\/li> Sensorgesteuerter Aufwachvorgang<\/em> Das Ger\u00e4t befindet sich 99% der Zeit im Tiefschlafmodus. Es f\u00fchrt keine regelm\u00e4\u00dfigen Abfragen auf Bewegung durch. Stattdessen ist der Beschleunigungssensor QMI8658 so konfiguriert, dass er nur dann ein Hardware-Interrupt-Signal sendet, wenn er bestimmte Bewegungsmuster (wie beispielsweise einen Sturz) erkennt.<\/li> Stifthalter<\/em> Wir nutzten GPIO Deep Sleep Halte-Aktivierung<\/strong> in der Firmware. Dies h\u00e4lt bestimmte Pins w\u00e4hrend des Schlafs in einem definierten Zustand, was die Stromleckage verhindert, ohne die CPU aufzuwecken.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \n\n\t\t\t\n\t\t\t \n\t\t\t\t Konnektivit\u00e4t und Antennenabstimmung des ESP32<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\n\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Antennendebugging$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t Die HF-Leistung ist bei ger\u00e4telosen Ger\u00e4ten schwierig. Es gibt kein Glas, das Signale leicht durchlassen w\u00fcrde, und die Batterie ist im Wesentlichen ein Metallblock, der neben der Antenne sitzt.<\/p> Wir haben die ESP32-PICO-D4<\/strong>, was ein SIP (System-in-Package)-Modul ist. Dennoch musste das Anpassungsnetzwerk angepasst werden.<\/p> Labortests zeigten, dass die N\u00e4he des K\u00f6rpers die Antenne verstimmt hat. Wir haben den Anpassungskreis auf der Leiterplatte angepasst, um dies zu kompensieren, und so sichergestellt, dass das Ger\u00e4t eine stabile WLAN-Verbindung f\u00fcr Massen-Daten-Uploads und eine BLE 5-Verbindung f\u00fcr die initiale Telefoneinrichtung aufrechterhalten kann.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \n\n\t\t\t\n\t\t\t \n\t\t\t\t \u00dcberf\u00fchrung des Designs in die Serienproduktion<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\n\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t $\"3D-Zeichnung$ \t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t Der Bau eines Prototyps unterscheidet sich vom Bau von 5.000 Einheiten. Bei RPM-Ger\u00e4ten ist die Datenzuverl\u00e4ssigkeit die Hauptmetrik.<\/p> Produktionskontrollen:<\/p> Funktionale Tests (FCT)<\/em> Jede Einheit durchl\u00e4uft eine kundenspezifische Pr\u00fcfvorrichtung. Diese simuliert Herzschl\u00e4ge, um den MAX30102-Sensor zu \u00fcberpr\u00fcfen, und nutzt einen R\u00fctteltisch, um die Sturzerkennungsalgorithmen zu testen.<\/li> R\u00f6ntgeninspektion<\/em> Da ESP32 und Sensoren BGA-Geh\u00e4use (Ball Grid Array) verwenden, reicht eine visuelle Inspektion nicht aus. R\u00f6ntgenstrahlen stellen sicher, dass die L\u00f6tstellen darunter solide sind.<\/li> R\u00fcckverfolgbarkeit<\/em> Medizinische Kunden ben\u00f6tigen Historien. Wir speichern Testdaten (HF-Signalst\u00e4rke, Sensorspannung, Seriennummer) f\u00fcr mindestens 3 Jahre.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \n\n\t\t\t\n\t\t\t \n\t\t\t\t Abschlie\u00dfende Gedanken<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t Dieses Projekt beweist, dass der ESP32 ein praktikabler Kern f\u00fcr Wearables sein kann, wenn das Energiemanagement korrekt gehandhabt wird. Durch die Verwendung einer Dual-Board-Architektur und die Auslagerung von Aufweckaufgaben an stromsparende Sensoren haben wir das 5-Tage-Akku-Ziel erreicht, ohne die Dual-Mode-Konnektivit\u00e4t zu beeintr\u00e4chtigen.<\/p> Wenn Sie ein \u00e4hnliches RPM-Ger\u00e4t oder einen bildschirm-losen Tracker entwickeln, m\u00fcssen Sie diese Energie- und Dichteherausforderungen fr\u00fchzeitig in der DFM-Phase einplanen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t \n\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \n\n\t\t\t\n\t\t\t \n\t\t\t\t H\u00e4ufig gestellte Fragen (FAQ)<\/h2> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\n\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\tWarum ESP32 anstelle eines dedizierten BLE-Chips verwenden?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t BLE-Chips verbrauchen weniger Strom, sind aber auf ein Smartphone angewiesen, um Daten in die Cloud zu senden. Der ESP32 verf\u00fcgt \u00fcber natives WLAN. Dies erm\u00f6glicht es der Uhr, Daten direkt auf den Server hochzuladen, was f\u00fcr RPM kritisch ist, wenn der Patient sein Telefon m\u00f6glicherweise nicht in der N\u00e4he hat.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t2. K\u00f6nnen Sie wirklich alles in einem bildschirmlosen Geh\u00e4use unterbringen?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t Ja, aber dies erfordert in der Regel ein gestapeltes Leiterplattendesign (Rigid-Flex oder FPC-Verbindung) und 01005-Komponenten. Sie k\u00f6nnen keine Standard-Entwicklungsplatinenlayouts verwenden.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t3. Wie testen Sie die Sensoren in der Produktion?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t Wir bauen kundenspezifische Vorrichtungen. F\u00fcr Herzfrequenzsensoren verwenden wir einen Simulator, der die Reflektivit\u00e4t des Blutflusses imitiert. F\u00fcr IMUs (Beschleunigungsmesser) verwenden wir automatisierte Bewegungsb\u00fchnen zur \u00dcberpr\u00fcfung der Achsensensitivit\u00e4t.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t4. Was geschieht, wenn eine Komponente das Ende ihres Lebenszyklus (End of Life - EOL) erreicht?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t Es kommt vor. Bei diesem Projekt ging ein spezifischer Power-Chip in den EOL-Zustand. Da wir Lieferketten \u00fcber autorisierte Distributoren (Digi-Key\/Mouser) \u00fcberwachen, haben wir dies fr\u00fchzeitig erkannt und innerhalb von 48 Stunden eine Pin-kompatible Alternative validiert.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\tIst das Ger\u00e4t wasserdicht?\t\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/span>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t Ja. Da kein Bildschirm vorhanden ist, verwenden wir Pr\u00e4zisionsspritzguss und Fl\u00fcssigsilikonkautschuk (LSR) zur Abdichtung des Geh\u00e4uses. Dies ist oft haltbarer als Uhren mit Bildschirm, da es weniger Eintrittspunkte gibt.<\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \t\t\t\n\t\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \n\t\t \n\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t $\"Andy\"$ \t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t \n\n\t\t\t\n\t\t\t \n\t\t\t\t Andy \| Leiter der Leiterplattenfertigung und -montage<\/div> \n\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t \n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t Andy ist ein erfahrener Profi aus der Leiterplattenindustrie mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Leiterplattenfertigung, -montage und im Kundensupport. Bei PCBCool leitet er das Marketingteam und hilft dabei, praktische Projekterfahrungen in n\u00fctzliche technische Inhalte f\u00fcr Ingenieure, Eink\u00e4ufer und Produktentwickler umzuwandeln.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t \n\t\t\t\t\t \r\n Weitere Artikel von Andy lesen \u2192<\/a>\r\n<\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Erkunden Sie eine Fallstudie zu einem screenless ESP32-Wearable f\u00fcr die Fern\u00fcberwachung von Patienten, die L\u00f6sungen f\u00fcr geringen Stromverbrauch, kompaktes Design und zuverl\u00e4ssige Konnektivit\u00e4t hervorhebt.<\/p>","protected":false},"author":4,"featured_media":35737,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"slim_seo":{"title":"Fallstudie: Bildschirmlose ESP32-Wearable f\u00fcr die Fern\u00fcberwachung von Patienten \| PCBCool","description":"Erkunden Sie eine Fallstudie zu einem screenless ESP32-Wearable f\u00fcr die Fern\u00fcberwachung von Patienten, die L\u00f6sungen f\u00fcr geringen Stromverbrauch, kompaktes Design und zuverl\u00e4ssige Konnektivit\u00e4t hervorhebt."},"footnotes":""},"categories":[116],"tags":[120],"post_folder":[],"class_list":["post-35702","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-case-studies","tag-esp32"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/35702","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=35702"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/35702\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/35737"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=35702"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=35702"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=35702"},{"taxonomy":"post_folder","embeddable":true,"href":"https:\/\/pcbcool.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/post_folder?post=35702"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}