معرفی انواع ماژول ها و سنسورها در حوزه مهندسی پزشکی

ماژول الکترونیکی یک برد تشکیل شده از قطعات الکترونیکی مختلف

است. به عبارتی ماژو لها مجموعه قطعات الکترونیکی فشرده برای

کارهای حرفه ای تولید شده اند. به جای استفاده از یک سنسور یا

تراشه ای خاص و طراحی مدار برای آن، از یک ماژول با همان ویژگی ها

استفاده می شود. هم صرفه اقتصادی ماژول بیشتر است و هم قابلیت

اطمینان بیشتری دارد. معمولا ماژو لها به صورت قطعات نصب شده روی

سطح( SMD-Surface mount device ) طراحی می شوند.

ماژول ) Module (  یک کاربری واحد یا کاربری چندگانه دارد. ماژول

التراسونیک ) Ultrasonic (از سنسور التراسونیک برای تشخیص فاصله یا

مانع تشکی ل شده است. ماژول بلوتوث ) Bluetooth ( دارای تراشه بلوتوث

جهت ارتباط بیسیم است

سنسورها
سنسور (sensor)یعنی حس کننده و از کلمه  sens به معنی حس کردن گرفته شده و می تواند کمیت هایی مانند فشار، حرارت، رطوبت، دما، و … را به کمیت های الکتریکی پیوسته (آنالوگ) یا غیرپیوسته (دیجیتال) تبدیل کند. سنسورها در انواع دستگاه های اندازه گیری، سیستم های کنترل آنالوگ و دیجیتال مانندPLC  مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد سنسورها و قابلیت اتصال آن ها به دستگاه های مختلف از جملهPLC  باعث شده است که سنسور بخشی از اجزای جدا نشدنی دستگاه کنترل خودکار باشد. سنسور ها بر اساس نوع و وظیفه ای که برای آن ها تعریف شده اطلاعات را به سیستم کنترل  کننده می فرستند و سیستم طبق برنامه تعریف شده عمل می کند.

سنسورهای بدون تماس
سنسورهای بدون تماس سنسورهائی هستند که با فاصله از جسم و بدون اتصال به آن عمل می کند مثلا  نزدیک شدن یک قطعه وجود آن را حس کرده و فعال می شوند. این عمل می تواند باعث جذب یک رله، کنتاکتور یا ارسال سیگنال الکتریکی به طبقه ورودی یک سیستم می شود..

کاربرد این سنسورها در صنعت
- شمارش تولید: سنسورهای القائی، خازنی ونوری
- کنترل حرکت و …: سنسور نوری و خازنی
- تشخیص پارگی ورق: سنسورنوری
- کنترل سطح مخازن: سنسور نوری و خازنی و خازنی کنترل سطح
- کنترل انحراف: سنسور نوری و خازنی
- اندازه گیری سرعت: سنسور القائی و خازنی
- کنترل تردد: سنسور نوری
- اندازه گیری فاصله قطعه: سنسور القائی آنالوگ

مزایای سنسورهای بدون تماس
سرعت سوئیچینگ (قطع و وصل) زیاد: سنسورها در مقایسه با کلیدهای مکانیکی از سرعت سوئیچینگ بالایی برخوردارند، به طوریکه برخی از آن ها (سنسور القائی سرعت) با سرعت سوئیچینگ تا 25 کیلوهرتز کار می کنند.
طول عمر زیاد: بدلیل نداشتن کنتاکت مکانیکی و عدم نفوذ آب، روغن، گرد و غبار  وجرقه های حین کار و … دارای طول عمر زیادی هستند.
قابل استفاده در محیط های مختلف با شرایط سخت کاری: سنسورها در محیط های با فشار زیاد، دمای بالا، اسیدی، روغنی، آب و … قابل استفاده هستند.
عدم نیاز به نیرو و فشار: با توجه به عملکرد سنسور هنگام نزدیک شدن قطعه، به نیرو و فشار نیازی نیست.
عدم ایجاد نویز در هنگام قطع وصل به دلیل استفاده ازنیمه هادی ها در طبقه خروجی، نویزهای مزاحم(Bouncing Noise) ایجاد نمی شود.

انواع سنسورهای مجاوری
نوری: این نمونه سنسورها به دو صورت کار می کنند. یا دو  سنسور که به صورت ارسال و دریافت در مقابل هم هستند یا یک سنسور که قابلیت ارسال و دریافت امواج فروسرخ را دارد و در مقابل آن یک آینه قرار گرفته است. در صورتی که جسم امواج ارسالی را قطع کند نور به فتو ترانزیستور گیرنده نمی رسد و خاموش می شود و در نتیجه یک پالس به کنترلر ارسال می شود (سطح صفر).
خازنی: این سنسورها همانند خازن ها کار می کند و در صورت حضور جسم در میدان آن ظرفیتش تغییر می کند و یک سگنال به کنترلر ارسال می کند (سطح صفر).
القایی: این سنسورها همانند یک سلف کار می کنند و از خاصیت القایی آن جهت آشکار سازی حضور جسم استفاده می شود. میدان دارای یک دامنه و فرکانس معین است در صورت حضور جسم نوسانات و دامنه صفر می شود و یک سیگنال (سطح صفر) به کنترلر ارسال می شود.
التراسونیک: این سنسور ها از امواج ما فوق صوت که در محدوده 20 تا 50کیلو هرتز است استفاه می کند. کاربرد مهم آن استفاده در سرعت سنج ها و آشکارسازی سطح مخازن و اندازه گیری فلو و… است.
نحوه کار آن به این صورت است که با محاسبات سرعت موج و اختلاف زمان بین ارسال و دریافت فاصله را اندازه گیری می کنند. این سنسورها به صورت پالسی کار می کنند مثلا در هر 2 ثانیه یکبار یک پالس ارسال و فاصله را اندازه کیری می کند.
سنسورتشخیص کد رنگ: تشخیص نوار رنگی کاغذ های بسته بندی

سنسورهای بیوالکتریکی
بیوسنسورها طی سال های اخیر مورد توجه بسیاری از مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است. بیوسنسورها یا سنسورهای بر پایه مواد بیولوژیکی اکنون گستره ی وسیعی از کاربردها نظیر صنایع دارویی، صنایع خوراکی، علوم محیطی، صنایع نظامی بخصوص شاخهBiowar  و … را شامل می شود.
توسعه بیوسنسورها از 1950 با ساخت الکترود اکسیژن توسط لی لند کلارک در سین سیناتی آمریکا برای اندازه گیری غلظت اکسیژن حل شده در خون آغاز شد. این سنسور همچنین بنام سازنده آن گاهی الکترودکلارک نیز خوانده می شود. بعدا با پوشاندن سطح الکترود با آنزیمی که به اکسیده شدن گلوکز کمک می کرد از این سنسور برای اندازه گیری قند خون استفاده شد. به طور مشابه با پوشاندن الکترود توسط آنزیمی که قابلیت تبدیل اوره به کربنات آمونیوم را داراست درکنار الکترودی از جنس یونNH4++  بیوسنسوری ساخته شده که می توانست میزان اوره درخون یا ادرار را اندازه گیری کند. هر کدام از این دو بیوسنسور اولیه از ترنسدیوسرمتفاوتی در بخش تبدیل سیگنال استفاده می کردند. در نوع اول میزان قند خون با اندازه گیری جریان الکتریکی تولید شده اندازه گیری می شد (آمپرومتریک) در حالیکه در سنسور اوره اندازه گیری غلظت اوره بر اساس میزان بار الکتریکی ایجاد شده درالکترودهای سنسور صورت می پذیرفت.
ممکن است روزی فرا رسد که بیمار بدون نیاز به مراجعه به پزشک و تنها بر مبنای اطلاعاتی که توسط یکCOBD  (Chip-on-Board-Doctor) فراهم می شود نوع بیماری تشخیص داده شده و سپس داروهای مورد نیاز مستقیما درون خون تزریق شود. این مسئله باعث خواهد شد که دوز مصرفی دارو بسیار پایین آمده و ضمنا از میزان اثرات جانبی دارو (Side-Effect) به طرز قابل توجهی کاسته شود، چرا که دارو مستقیما به محل مورد نیاز در بدن ارسال می شود.
کاری که یک بیوسنسور انجام می دهد تبدیل پاسخ بیولوژیکی به یک سیگنال الکتریکی است و شامل دو جزء اصلی: پذیرنده (Receptor) و آشکارکننده (Detector) است. قابلیت انتخابگری یک بیوسنسور توسط بخش پذیرنده تعیین می شود. آنزیمه ا، آنتی بادی ها، و لایه های لیپید (چربی) مثال های خوبی برایReceptor  هستند.
وظیفه دتکتور تبدیل تغییرات فیزیکی یا شیمیایی با تشخیص ماده مورد تجزیه به یک سیگنال الکتریکی است. کاملا واضح است که دتکتورها قابلیت انتخاب در نوع واکنش صورت گرفته را ندارند. انواع دتکتورهای (یا ترانسدیوسرها یا مبدل ها یا آشکارسازها) مورداستفاده در بیوسنسورها شامل: الکتروشیمیایی، نوری، پیزوالکتریک و حرارتی هستند. در نوع الکتروشیمیای عمل تبدیل به یکی از صورت های آمپرومتریک، پتانشیومتریک و امپدانسی صورت می پذیرد. متداولترین الکترودهای مورد استفاده در نوع پتانشیومتریک شامل: الکترود شیشه ای (Glass Electrode)، الکترود انتخابگر یونی(Ion-Selective)، وترانزیستور اثرمیدان حساس یونی (Ion-sensitive FET) یاISFET  هستند.
به طورکلی یک بیوسنسور شامل یک سیستم بیولوژیکی نظیر یک دسته سلول، یک آنزیم یا یک آنتی بادی و یک وسیله اندازه گیری است. در حضور مولکول معینی سیستم بیولوژیک باعث تغییر خواص محیط اطراف می شود. وسیله اندازه گیری که به این تغییرات حساس است، سیگنالی متناسب با میزان یا نوع تغییرات تولید می کند. این سیگنال را سپس می توان به سیگنالی قابل فهم برای دستگاه های الکترونیکی تبدیل کرد.
مزایای بیوسنسورها بر سایر دستگاه های اندازه گیری موجود را می توان به طور خلاصه بصورت زیر بیان کرد:
مولکول های غیرقطبی زیادی در ارگان های زنده شکل می گیرند که به بیشتر سیستم های موجود اندازه گیری پاسخ نمی دهند. بیوسنسورها می توانند این پاسخ را دریافت کنند. مبنای کار آن ها بر اساس سیستم بیولوژیک تعبیه شده در خود آن ها است، در نتیجه اثرات جانبی بر سایر بافت ها ندارد. کنترل پیوسته و بسیار سریع فعالیت های متابولیسمی توسط این سنسورها امکان پذیر است.

سنسورهای فشار
فشار را به کمک دستگاه های فشارسنج اندازه میگیرند، عمدهترین فشارسنج ها که بر حسب مکانیزم کارشناسان نامگذاری شده است عبارتند از: فشارسنج لولهU شکل، فشارسنج مکلئود، فشارسنج جیوهای، فشارسنج ترموکوپل، فشارسنج صوتی، فشارسنج خازنی، فشارسنج گاز ایدهال

فشارسنج لولهU شکل
ساده ترین و معروفترین آن ها فشار سنج لولهU شکل است که در آن مقداری جیوه  در لولهU شکل ریخته شده و میزان اختلاف فشار محیط هوا که برابرp0 است و ماده داخل فشارسنج که بر مایع جیوه فشار وارد میکند از طریق اختلاف ارتفاع ستون مایع جیوه اندازه گیری میشود. بنابراین از این طریق فشار واقعی را میتوان به دست آورد.

فشارسنج جیوه ای(Mercury Barometer)
این فشارسنج اساسا از یک لوله خالی از هوا درست شده است که یک طرف آن مسدود و طرف دیگر آن که باز است در ظرف پر از جیوه فرو برده شده است. فشار هوای بیرون، جیوه را از منبع به سمت داخل لوله میراند. جیوه تا حدی که وزن آن در داخل لوله، دقیقا معادل نیروی ناشی از فشار هوا شود در لوله فشار سنج بالا میرود وسپس در حالت تبادل و سکون باقی میماند. با تغییر فشار هوا، سطح جیوه در داخل لوله نیز بالا و پایین خواهد رفت. در شرایط نرمال جیوه به اندازه 92/29 اینچ یا 760میلیمتر در لوله بالا میآیدکه فشاری معادل 15/1013 میلی بار است. جیوه در داخل لوله فشارسنج به دلیل خاصیت کشش سطحی دارای یک سطح محدب است که هنگام تعیین فشار، باید بالاترین سطح محدب قرائت شود.

فشارسنج فلزی(Aneroid)
فشارسنج فلزی وسیلهای است مکانیکی که از یک محفظه قوطی شکل استوانهای بدون هوا تشکیل شده است؛ با تغییر فشار هوا این محفظه منقبظ یا منبسط میشود. با یک سیستم نسبتا پیچیده که مرکب از تعدادی اهرم و قرقره است این تغییرات بزرگ شده و به یک عقربه که بر روی صفحه مدرجی حرکت میکند، منتقل میشود. یک شاخص متحرک که میتواند در یک نقطه ثابت شود بر روی فشار سنج تعبیه شده است تا بتوان تغییرات فشار را نسبت به آخرین قرائت اندازه گیری کرد.

فشار نگار(Barograph)
فشار نگار مشابه فشارسنج فلزی است با این تفاوت که اثر تغییرات فشار درمحفظه بدون هوا، به یک قلم انتقال داده شده و قلم بر روی کاغذی که دور یک استوانه چرخان پیچیده شده است خط پیوستهای را رسم میکند. محور عمودی این صفحه بر حسب واحد فشار و محور افقی آن بر حسب زمان مدرج شده است که معمولا برای هر دو ساعت یک خط وجود دارد. فشار نگارهای دقیقی هم ساخته شده است که قادرند تغییرات فشار را تا یک دهم میلی بار اندازه گیری کنند، این دستگاه ها میکرو باروگراف نامیده شدهاند.

سنسورها در ربات
سنسورها اغلب برای درک اطلاعات تماسی، تنشی، مجاورتی، بینایی و صوتی بهکار میروند. عملکرد سنسورها بدینگونه است که با توجه به تغییرات فاکتوری که نسبت به آن حساس هستند، سطوح ولتاژی ناچیزی را در پاسخ ایجاد میکنند، که با پردازش این سیگنالهای الکتریکی میتوان اطلاعات دریافتی را تفسیر کرده و برای تصمیمگیریهای بعدی از آنها استفاده کرد.
سنسورها را میتوان از دیدگاههای مختلف به دستههای متفاوتی تقسیم کرد که در زیر آمده است:
سنسور محیطی: این سنسورها اطلاعات را از محیط خارج و وضعیت اشیای اطراف ربات، دریافت می کنند.
سنسور بازخورد: این سنسور اطلاعات وضعیت ربات، ازجمله موقعیت بازوها، سرعت حرکت و شتاب آنها و نیروی وارد بر درایورها را دریافت می کنند.
سنسور فعال: این سنسورها هم گیرنده و هم فرستنده دارند و نحوه کار آنها بدین ترتیب است که سیگنالی توسط سنسور ارسال و سپس دریافت میشود.
سنسور غیرفعال: این سنسورها فقط گیرنده دارند و سیگنال ارسال شده از سوی منبعی خارجی را آشکار میکنند، به همین دلیل ارزانتر، سادهتر و دارای کارایی کمتر هستند.
سنسورها از لحاظ فاصلهای که با هدف مورد نظر باید داشته باشند به سه قسمت تقسیم میشوند:
سنسور تماسی: این نوع سنسورها در اتصالات مختلف محرکها مخصوصا در عوامل نهایی یافت میشوند و به دو بخش قابل تفکیکاند.
- سنسورهای تشخیص تماس
- سنسورهای نیرو-فشار
دو روش عمده در استفاده از سنسورها وجود دارد:
حس کردن استاتیک: در این روش محرکها ثابتند و حرکتهایی که صورت میگیرد بدون مراجعه لحظهای به سنسورها صورت میگیرد. به عنوان مثال در این روش ابتدا موقعیت شی تشخیص داده میشود و سپس حرکت به سوی آن نقطه صورت میگیرد.
حس کردن حلقه بسته: در این روش بازوهای ربات در طول حرکت با توجه به اطلاعات سنسورها کنترل میشوند. اغلب سنسورها در سیستمهای بینا اینگونه هستند.
در ادامه از لحاظ کاربردی با نمونههایی از انواع سنسورها درربات آشنا خواهید شد:
سنسورهای بدنه(Body Sensors): این سنسورها اطلاعاتی را درباره موقعیت و مکانی که ربات در آن قرار دارد فراهم میکنند. این اطلاعات نیز به کمک تغییر وضعیتهایی که در سوییچها حاصل میشود، به دست میآیند. با دریافت و پردازش اطلاعات بدست آمده ربات میتواند از شیب حرکت خود و اینکه به کدام سمت درحال حرکت است آگاه شود. در نهایت هم عکسالعملی متناسب با ورودی دریافت شده از خود بروز میدهد.
سنسور جهتیاب مغناطیسی(Direction Magnetic Field Sensor): با بهرهگیری از خاصیت مغناطیسی زمین و میدان مغناطیسی قوی موجود، قطبنما یا لکترونیکی هم ساخته شده است که میتواند اطلاعاتی را درباره جهتهای مغناطیسی فراهم سازد. این امکانات به یک ربات کمک میکند تا بتواند از جهت حرکت خود آگاه شده و برای تداوم حرکت خود در جهتی خاص تصمصمگیری کند. این سنسورها دارای چهار خروجی هستدکه هرکدام مبین یکی از جهتها است. البته با استفاده از یک منطق صحیح نیزمیتوان شناخت هشت جهت مغناطیسی را امکانپذیر ساخت.
سنسورهای فشار و تماس(Touch and Pressure Sensors): شبیه سازی حس لامسه انسان کاری دشوار به نظر میرسد. اما سنسورهای سادهای وجود دارند که برای درک لمس و فشار مورد استفاده قرار میگیرند. از این سنسورها در جلوگیری از تصادفات و افتادن اتومبیلها در دستاندازها استفاده میشود. این سنسورها در دستها و بازوهای ربات هم به منظورهای مختلفی استفاده میشوند. مثلا برای متوقف کردن حرکت ربات در هنگام برخورد عامل نهایی با یک شی. همچنین این سنسورها به رباتها برای اعمال نیروی کافی برای بلندکردن جسمی از روی زمین و قرار دادن آن در جایی مناسب نیز کمک میکند. با توجه به این توضیحات میتوان عملکرد آنها را به سه دسته تقسیم کرد: 1- رسیدن به هدف،2- جلوگیری از برخورد، 3- تشخیص یک شی.
سنسورهای گرمایی(Heat Sensors): یکی از انواع سنسورهای گرمایی ترمینستورها هستند. این سنسورها المانهای مقاومتی پسیوی هستند که مقاومتشان متناسب با دمایشان تغییر میکند. بسته به اینکه در اثرگرما مقاومتشان افزایش یا کاهش پیدا کند، برای آنها به ترتیب ضریب حرارتی مثبت یا منفی را تعریف میکنند. نوع دیگری از سنسورهای گرمایی ترموکوپلها هستند که آنها نیز در اثر تغییر دمای محیط ولتاژ کوچکی را تولید میکنند. در استفاده از این سنسورها معمولا یک سر ترموکوپل را به دمای مرجع وصل کرده و سر دیگر را در نقطهای که باید دمایش اندازهگیری شود، قرار میدهند.
 سنسورهای بویایی(Smell Sensors): تا همین اواخر سنسوری که بتواند مشابه حس بویایی انسان عمل کند، وجود نداشت. آنچه که موجود بود یک سری سنسورهای حساس برای شناسایی گازها بود که اصولا هم برای شناسایی گازهای سمی کاربرد داشتند. ساختمان این سنسورها به این صورت است که یک المان مقاومتی پسیو که از منبع تغذیهای مجزا، با ولتاژ 5+ ولت تغذیه میشود، درکنار یک سنسور قرار دارد که با گرم شدن این المان حساسیت لازم برای پاسخگویی سنسور به محرکهای محیطی فراهم میشود. برای کالیبره کردن این دستگاه ابتدا مقدار ناچیزی از هر بو یا عطر دلخواه را به سیستم اعمال کرده و پاسخ آن را ثبت میکنند و پس ازآن این پاسخ را به عنوان مرجعی برای قیاس در استفادههای بعدی به کار میبرند. اصولا در ساختمان این سیستم چند سنسور، به طور همزمان عمل میکنند و سپس پاسخهای دریافتی از آنها به شبکه عصبی ربات منتقل شده و تحلیل و پردازش لازم روی آن صورت میگیرد. نکته مهم درباره کار این سنسورها در این است که آنها نمیتوانند یک بو یا عطر را به طور مطلق انداره بگیرند. بلکه با اندازهگیری اختلاف بین آنها به تشخیص بو میپردازند.

سنسور AD8232
سنسورAD8232 یک بلوک سیگنال یکپارچه برای ECG  و دیگر برنامههای اندازهگیری است. این سنسور برای تقویت و فیلتر سیگنالهای کوچک در وجود شرایط نویز بکار میرود. این طراحی برای یک مبدل آنالوگ به دیجیتال با توان بسیار کم و یا یک میکروکنترلر برای به دست آوردن آسان سیگنال خروجی استفاده میشود. این فیلتر با تجهیزات تقویت کننده به سختی کوپله شده تا افزایش گین و فیلترینگ high-pass  در سیگنال را فراهم سازد، در نتیجه باعث صرفه جویی در فضا و هزینه میشود. کاربر میتواند فرکانس قطع همه فیلترها را با توجه به انواع عملیات انتخاب کند. سنسور AD8232  در بستههای 4mm*4mm,20-Lead LFCSP  موجود است. عملکرد تجهیز مخصوص بازه 70-0 درجه سانتیگراد بوده و در بازه 85-40- درجه سانتیگراد عملیاتی است.

مشخصات
- منبع جریان پایین :170میکروآمپر
- پکیربندی دو یا سه الکترود
- گین سیگنال بالا
- فیلتر بالا گذر دو قطبی قابل تنظیم
- فیلتر پایین گذر سه قطبی قابل تنظیم با گین قابل تنظیم
- ولتاژ کاری :5/3- 2  ولت

کاربردها
- مانیتور کردن ضربان  و تناسب اندام
- ECG قابل حمل
- بررسی وضعیت سلامت از راه دور
- لوازم جانبی بازی
 

سنسور نبض
سنسور نبض می تواند نبض را به سادگی اندازه گیری کند. پزشکان با استفاده از سنجش نبض سطح استرس، آرامش، آمادگی جسمانی، وضعیت بهداشتی و ... را تعیین می کنند. این اطلاعات به آسانی با استفاده از اندازه گیری لمسی بدست می آید. فرد می تواند با استفاده از لمس کردن رگ های مچ دست یا گردن ضربان نبض خود را تعیین کند. سنسور نبض در هر ناحیه از پوست (مانند انگشت یا نرمه گوش) تغییرات نامحسوس انبساط موی رگ های خونی برای سنجش ضربان  را آشکار می کند و آن پالس دیتا را به میکرو برای پردازش می فرستد. اطلاعات مربوط به ضربان  می تواند برای طراحی یک روتین ورزش، مطالعه روی فعالیت ها، تعیین سطح اضطراب یا پروژه های سرگرم کننده مفید باشد این سنسور ضربان بصری ساده  را تقویت کرده و نویزهای آن را حذف می کند تا خواندن آسان و مطمئن نبض را فراهم آورد. این سنسور با 3 یا 5 ولت و به وسیله انواع میکروکنترلر قابل راه اندازی است. مصرف جریان این سنسور در 5 ولت تنها 4 میلی آمپر است.

ماژول سیگنال ژنراتور
این ماژول یک مولد سیگنال قابل تنظیم و برنامه ریزی است که درای دو خروجی پالس مربعی و دو خروجی موج سینوسی است. این ماژول دارای یک درگاه 8 بیتی دیجیتال و یک درگاه ارتباط سریال جهت ارتباط با میکروکنترلر ها یا کامپیوترها است. همچنین یک پتانسیومتر جهت تنظیم سیکل کاری دارد.

ویژگی ها
پروتکل های ارتباطی: سری و موازی
ولتاژ کاری: 3/3 و 5/5 ولت
تولید پالس مربعی و موج سینوسی صاف از 0 تا 40 مگاهرتز
قابل اتصال به بردهای آردوینو
دو خروجی پالس مربعی و دو خروجی موج سینوسی
دارای کریستال داخلی 125 مگاهرتزی

کاربردها
سیگنال ژنراتورهای آزمایشگاهی
اسیلاتورهای دستگاه های مخابراتی

سنسور تعیین مسافت مادون قرمز شارپ
ماژول سنسور مسافت شارپ دارای یک سنسور اندازه گیری فاصله است که از مجموعه آشکارساز حساس به موقعیت، دیود مادون قرمز و مدار پردازشگر سیگنال تشکیل شده است. در این سنسور به دلیل روشtriangulation، گوناگونی بازتاب از اشیا، دمای محیطی و مدت عملکرد به راحتی تشخیص فاصله را تحت تاثیر قرار نمی دهد. خروجی این دستگاه آنالوگ بوده ولتاژی متناظر با فاصله اندازه گیری شده است. بنابراین از این سنسور می توان به عنوان سنسور مجاورتی نیز استفاده کرد. این سنسور با بردهای آردینو سازگاری کامل دارد و انتخاب مناسب برای تمامی پروژه هایی است که نیاز به اندازه گیری دقیق فاصله دارد.

ویژگی ها
محدوده اندازه گیری فاصله: 10 تا 80 سانتیمتر
خروجی از نوع آنالوگ
جریان مصرفی: 30 میلی آمپر
ولتاژ تغذیه: 5/4 و 5/5 ولت
کاربردها
- سویچ هایtouchless (تجهیزات پزشکی، کنترل روشنایی و ..)
- رباتcleaner
- سنسور برای صرفه جویی در انرژی ( ATM و دستگاه کپی و ماشین های خرید)
- تجهیزات تفریحی و سرگرمی (ربات، ماشین بازی)

سنسور سنجش سطح آب
سنسور سطح آب سنسوری آنالوگ با استفاده آسان، به صرفه و با تشخیص بالای سطح و افت آب است که با داشتن سری سیم های موازی برای اندازه گیری مقدار آب یا قطره به کار می رود. مقدار آب به سیگنال آنالوگ  تبدیل می شود و مقدار آنالوگ خروجی می تواند به طور مستقیم توسط بردهای گشترش یافته آردوینو برای دستیابی به هشداری برای فهمیدن تغییری در مقدار خوانده می شود. این برد سازگار با بردهای Due ،Mega2560 ،UNO R3  سازگار است.
رطوبت قابل قبول برای این سنسور بین 10% تا 90% به صورت غیرمتراکم است.
ولتاژ کاری: 5-3 ولت
محدوده دمای کاری : 30-10 درجه سانتی گراد
جریان: 20 میلی آمپر

ماژول دماسنج غیر تماسی مادون قرمز
به وسیله ماژول GY-MCU90615 می توان دمای اشیا را از فاصله دور بدون تماس با اجسام اندازه گیری کرد. این ماژول را میتوان توسط پروتکل سریال به آردوینو یا هر میکروکنترلر دیگری متصل  نمود.
MLX90615  یک ماژول دماسنج مادون قرمز هوشمند برای اندازهگیری دما به روش غیر تماسی است. از مشخصات منحصر به فرد این سنسور علاوه بر این که برای اندازه گیری دما نیازی به تماس با جسم مورد نظر ندارد، نویز بسیار کم و دارای مبدل داخلی 17 بیتی آنالوگ به دیجیتال است که باعث شده است بتوان دما را  با دقت 02/0درجه سانتیگراد اندازهگیری کرد.

ویژگیهای دماسنج مادون قرمز
پروتکل ارتباطی سریال
کالیبره شدن در کاخانه برای محدوده های:40-  الی 85+  درجه سانتیگراد برای اندازهگیری دمای خود سنسور
70-  الی 380+  درجه سانتیگزاد برای اندازهگیری اجسام توسط سنسور
انطباق ولتاژی 3/3 ولت الی 5 ولت
حالت ذخیره انرژی
بادریت 9600 یا 115200 برای برقراری ارتباط سریال

سنسور های بسیار کوچک فشار خون و فشار داخل مغز
بسیاری از بیماران نیاز دارند تا فشار خون آن ها بطور مستمر و مکرر اندازه گیری شود ولی فعلا معمول ترین راه اندازه گیری فشار خون بازوبند های بزرگی است که به دور بازو بسته شده و از طریق فشار سنج متصل به آن فشار خون بیمار را اندازه گیری می کند. به تازگی بسیاری از محققان در پی این هستند تا با استفاده از امواج ثبت شده در نوار ی و سپس بررسی زمان ترانزیت موج نبضی که از آن بدست آمده است به روشی دست یابند تا بدون نیاز به بازوبند فشار خون را اندازه گیری کنند. با این حال دقت این روش هنوز در حدی نیست که بتوان از آن استفاده کلینکی کرد. روش دیگری که محققان بر روی آن کار کرده اند سنسورهای بسیار ریز بیسمی هستند که طول و عرض یک میلیمتر و کلفتی یک دهم میلیمتر دارد.
این سنسورها که به توسط محققین دانشگاه استنفورد به وجود آمده اند از دو سیم پیچ مسی بسیار ظریف تشکیل شده اند که در یک محیط الاستیک قرار می گیرند. وقتی فشار محیط بالا می رود سیم پیچ ها به هم نزدیک تر شده و فرکانس رزونانس آن ها برای امواج رادیویی که به سیم پیچ ها تابیده می شود تغییر می کند. این تغییر به سرعت اندازه گیری می شود و این تغییرات متناسب به فشاری هستند که به سیم پیچ ها اعمال می شود. با این روش و با قرار دادن این سنسورهای بسیار کوچک در مسیر جریان خون یا در مغز میتوان فشار خون یا فشار داخل مغز را به طور مستمر و از راه وایرلس اندازه گیری کرد.

ماژول اثر انگشت
استفاده از این ماژول بسیار ساده است. این ماژول با میکروکنترلر های 8051، MSP430، AVR، PIC،ARM، FPGA، STM32 و کنترلر آردوینو کار می کند. ماژول اثر انگشت از طریق پورت سریال قابل کنترل است، بنابراین می توان از پورت سریال کامپیوتر برای کنترل این ماژول استفاده کرد. این ماژول دارای یک سنسور نوری اثر انگشت، پردازندهDSP  سرعت بالا، الگوریتم های تطبیق اثر انگشت با عملکرد بالا، چیپ های فلش ظرفیت بالا و ترکیبی از دیگر سخت افزارها است.

ویژگی ها
 پایدار
کاربردی
ثبت انواع توابع اثر انگشت
تطبیق اثر انگشت
جستجوی اثر انگشت

کاربردها
استفاده در ماژول های اثر انگشت
سیستم های شناسایی اثر انگشت

ماژول بلوتوث سریال
این ماژول نیز یکی دیگر از ماژول ها ارزان قیمت بلوتوث بوده که از نسل دوم بلوتوث پشتیبانی می کند. ماژول در دو حالت  master slave  قابل استفاده است. به منظور نشان دادن حالات مختلف از یک LED متصل به پین 24 استفاده می شود. در حالت Slave ، LED متصل به این پایه به صورت 800 میلی ثانیه خاموش، 800 میلی ثانیه روشن خواهد بود و هنگام pair شدن، نیز دائم روشن خواهد بود. اطلاعات مختلف در این ماژول مانند تغییر نام، تغییر بادریت، تغییر پسورد pair و... از طریق ارسال ATcommand قابل تغییر است. بادریت پیش فرض ماژول 9600 است. برای تبادل اطلاعات بی سیم در فواصل کوتاه مناسب است که به راحتی می توان به کامپیوتر (PC) و یا بین دو ماژول ارتباط برقرار کرد.

ویژگی ها
ولتاژ: 3/3 ولت
جریان: 20 میلی آمپر
فرکانس: 4/2 گیگا هرتز
کارکرد: در دو حالت master & slave
نوع ارتبا ط با میکروکنترلر :  UART
بادریت های مورد پوشش: 9600,19200، 38400,57600,115200,230400,460800
بادریت پیش فرض: 9600
نوع ارتبا ط بلوتوث : SPP serial protocol
تعداد پایه ها: 34 پایه
ورژن بلوتوث: V1/2 CLASS 2
مشخصات فیزیکی:
طول و عرض: 13 x 27 میلی متر
ارتفاع: 2 میلی متر
وزن: 2گرم
محدوده دمای کاری: 150+ ~ 40-

کاربرد ها
ریموت کنترل و مانیتورینگ
هوشمند سازی ساختمان ها
دستگاه های دیاگ خودرو بی سیم
موس و کی برد بی سیم
سیستم های آلارم و امنیت
انتقال اطلاعات در سیستم ها
جایگزین کابل سریال
وسایل هوشمند، کنترل صنعتی
تجهیزات بازرسی
کنسول های بازی بی سیم (joystick)
پرینترهای بلوتوثی
سیستم بی سیم نمایش،کنترل و افکت دهی LED
تجهیزات رای گیری تعاملی ویژه برنامه های تلویزیونی ، مسابقات و ...

ماژول سنسور صوت - سنسور صدا
این ماژول دارای یک میکروفن خازنی استاندارد است که یک مدار تقویت کننده آپ امپ ترکیب شده است. ولتاژ تغذیه ماژول 3 تا 24 ولت و خروجی آن نیز منطبق با سطوح ولتاژ TTL است. ماژول دارای دو   LED  قرمز است. با اتصال ولتاژ تغذیه به ماژول LED پاور روشن می شود. با افزایش صدای محیط و رسیدن آن به آستانه تنظیم شده،  LED دیگر روشن می شود. با استفاده از پتانسیومتر تعبیه شده روی ماژول می توان حساسیت سنسور را تنظیم کرد. از دیگر ویژگی های این ماژول این است که علاوه بر خروجی دیجیتال، دارای یک خروجی آنالوگ نیز است که برای اندازه گیری شدت صوت نیز کمک می کند.

مشخصات
ولتاژ تغذیه 3 تا 24 ولت
دارای LED های وضعیت
خروجی آنالوگ AO و خروجی دیجیتال DO (مقایسه گر)

ادامه دارد ....

منبع : ماهنامه مهندسی پزشکی