Sensorik
Elektroden, Sensoren und Aufnehmer am Probanden oder in der Umgebung. Sie liefern das physikalische Rohsignal an den jeweiligen Satelliten.
DAS SYSTEM
Beim MobPhysioLab®-System (HealthLab) handelt es sich um ein psychophysiologisches Monitoring-System, welches in der Lage ist, diverse physiologische und umweltbezogene Daten aufzunehmen und zu protokollieren. Diese Seite beschreibt den Aufbau des Systems, die Aufgabenteilung zwischen Master und Satelliten, die beiden Übertragungswege sowie die Art der Datenaufzeichnung.
Überblick
WAS IST MOBPHYSIOLAB®?
Das System ist als modulares Baukastensystem aufgebaut. Es besteht aus einem Master-Modul und mindestens einem Satelliten-Modul. Erst die Kombination beider Bestandteile ergibt einen funktionsfähigen Messplatz: Ohne Satellit fehlt dem Master in den meisten Fällen die Sensorik, ohne Master fehlt den Satelliten die Steuerung, die Spannungsversorgung und die Datenhaltung.
Erfasst und protokolliert werden sowohl physiologische Daten — also Messgrößen, die direkt am Probanden abgenommen werden — als auch umweltbezogene Daten aus der Umgebung des Probanden. Damit lassen sich physiologische Reaktionen und äußere Einflussgrößen in einem gemeinsamen, zeitlich synchronen Datensatz betrachten.
Aufgabenteilung im System
Die Rollenverteilung ist eindeutig geregelt und über alle Ausbaustufen hinweg gleich:
- Satelliten übernehmen die Messwerterfassung.
- Der Master übernimmt die Kommunikation, die Konfiguration und die Datenverwaltung der Satelliten.
- Der Master dient außerdem als Spannungsquelle der mit ihm verbundenen Satelliten.
- Die Software stellt die Konfigurationsoberfläche bereit und zeigt die Messwerte im laufenden Betrieb an.
Diese Trennung hat einen praktischen Vorteil: Ändert sich die Fragestellung einer Studie, muss nicht das ganze System ersetzt werden. Es genügt, die Satellitenbestückung anzupassen — der Master, die Verkabelung und die gewohnte Softwareumgebung bleiben bestehen.
MASTER & SATELLITEN
Das System folgt einer klassischen Stern-Topologie: In der Mitte steht der Master, um ihn herum die Satelliten. Jeder Satellit spricht ausschließlich mit dem Master, nicht mit anderen Satelliten.
Satellit
Erfasst die Messwerte der angeschlossenen Sensorik. Jeder Satellit ist für eine bestimmte Anwendung entwickelt worden.
Master
Konfiguriert die Satelliten, sammelt deren Daten, versorgt sie mit Spannung und schreibt die Messreihe auf die SD-Karte.
Software
Greift auf die Funktionen des Masters zu, nimmt die Systemanpassungen vor und stellt die Messwerte live dar.
Der Master ist immer genau einmal im System vorhanden. Die Anzahl der Satelliten bestimmt, welche Messgrößen in einer Messreihe gleichzeitig erfasst werden können.
Zentrale Einheit
DAS MASTER-MODUL
Der Master ist das Herzstück des Systems. Er übernimmt die Kommunikation, die Konfiguration und die Datenverwaltung der Satelliten. Außerdem dient er als Spannungsquelle der mit ihm verbundenen Satelliten — ein separates Netzteil je Satellit entfällt damit im Busbetrieb.
Darüber hinaus ist der Master nicht nur Verwalter, sondern auch selbst Messgerät: Über einen eigenen Sensoranschluss und ein integriertes Accelerometer erfasst er einzelne Messwerte ohne jeden zusätzlichen Satelliten.
Kommunikationshandler
Steuert den Datenverkehr zu allen angeschlossenen Satelliten.
Spannungsversorgung
Versorgt die über den Bus verbundenen Satelliten mit Betriebsspannung.
Datenverwaltung
Sammelt die Messwerte und schreibt sie auf die eingesteckte SD-Karte.
Eigene Sensorik
Sensoranschluss für einen Doppelthermo-Sensor sowie integriertes Accelerometer.
Messwerterfassung
DIE SATELLITEN-MODULE
Die erfassten Messwerte des Systems sind von den verwendeten Satelliten abhängig. Jeder Satellit ist für eine bestimmte Anwendung entwickelt worden und kann zum Teil für mehrere unterschiedliche Messungen genutzt werden.
Durch die Kombination unterschiedlicher Satelliten mit einem Master-Modul ist es möglich, eine Vielzahl an Messkombinationen abzudecken. Ein Aufbau für eine Stressstudie sieht damit anders aus als einer für eine Bewegungsanalyse — die Hardware dahinter bleibt dieselbe.
Was das für die Planung bedeutet
- Zuerst wird festgelegt, welche Messgrößen die Fragestellung erfordert.
- Daraus ergibt sich, welche Satelliten benötigt werden.
- Erst dann steht fest, wie viele Busteilnehmer der Aufbau tatsächlich hat.
Weil einzelne Satelliten mehrere Messgrößen abdecken, ist die Zahl der benötigten Module häufig kleiner als die Zahl der gewünschten Messwerte.
ZWEI ARTEN DER ANBINDUNG
Die Kommunikation zwischen Master und Satelliten erfolgt entweder über ein RS-485-Bussystem oder durch das Bluetooth-Low-Energy-Protokoll. Beide Wege haben unterschiedliche Stärken — die Wahl hängt vom Messszenario ab.
Kabelgebundener Bus
Bus mit integrierter Spannungsversorgung
Bei einer Anbindung über RS-485 dient der Master neben seiner Rolle als Kommunikationshandler auch als Spannungsversorgung der Satelliten. Über diese Busverbindung können bis zu sechs unterschiedliche Satelliten mit dem Master verbunden werden.
Die maximale Anzahl an verbundenen Teilnehmern wird dabei durch deren Stromaufnahme begrenzt: Je mehr Strom die angeschlossenen Module ziehen, desto weniger Teilnehmer lassen sich gemeinsam betreiben.
Bluetooth Low Energy
Verbindung ohne Kabel zum Satelliten
Alternativ erfolgt die Kommunikation über das Bluetooth-Low-Energy-Protokoll. Damit entfällt die Kabelverbindung zwischen Master und Satellit — nützlich überall dort, wo Bewegungsfreiheit im Vordergrund steht.
Da über BLE keine Spannung übertragen wird, benötigen kabellos angebundene Satelliten eine eigene Energieversorgung.
| Eigenschaft | RS-485 | Bluetooth Low Energy |
|---|---|---|
| Verbindung | Kabelgebunden über Bus | Funk |
| Spannungsversorgung der Satelliten | Über den Master | Eigene Versorgung nötig |
| Teilnehmer je Master | Bis zu sechs unterschiedliche Satelliten | Abhängig vom Aufbau |
| Begrenzender Faktor | Stromaufnahme der Teilnehmer | Funkstrecke und Energievorrat |
| Typischer Einsatz | Stationärer Messplatz, feste Verkabelung | Bewegungsfreiheit am Probanden |
Anzeige & Speicherung
WOHIN DIE DATEN GEHEN
Der Aufbau dieses Systems ermöglicht die zeitgleiche Anzeige und Speicherung der erfassten Messdaten. Die Speicherung findet dabei sowohl auf einer im Master eingesteckten SD-Karte als auch auf einem verbundenen Computer statt.
Die Anzeige der erfassten Messwerte kann nur im stationären Betrieb mit einem verbundenen Computer stattfinden, da hierfür eine spezielle Softwareumgebung benötigt wird. Im mobilen Betrieb läuft die Aufzeichnung weiter — nur eben ohne Bildschirmdarstellung.
Zwei Speicherorte, ein Datensatz
- SD-Karte im Master: läuft unabhängig vom Computer und ist damit die Grundlage für mobile Messungen.
- Verbundener Computer: erhält die Daten parallel und erlaubt zugleich die Live-Darstellung.
In der Praxis bedeutet das eine gewisse Redundanz: Fällt während einer Messreihe die Verbindung zum Computer aus, bleibt die Aufzeichnung auf der Speicherkarte davon unberührt.
MOBIL ODER STATIONÄR
Systemgrenzen
WAS ZU BEACHTEN IST
Damit ein Messaufbau zuverlässig funktioniert, sollten die folgenden Randbedingungen von Anfang an mitgedacht werden:
- Über die Busverbindung können bis zu sechs unterschiedliche Satelliten mit dem Master verbunden werden.
- Die maximale Anzahl an verbundenen Teilnehmern wird durch deren Stromaufnahme begrenzt — sie kann also im Einzelfall kleiner ausfallen.
- Die Live-Anzeige setzt einen verbundenen Computer mit der entsprechenden Softwareumgebung voraus.
- Welche Messwerte zur Verfügung stehen, hängt von den verwendeten Satelliten ab — nicht vom Master allein.
Bei grenzwertiger Bestückung lohnt sich vorab eine Abschätzung der Gesamtstromaufnahme. Wir unterstützen bei der Auslegung — sprechen Sie uns an.
DAS SYSTEM IM DETAIL
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