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BCIKit M1 使用规格与安全

用户需要了解的通道、采样、供电、输入模式、首次上电与人体连接边界。

BCIKit M1 是一块面向教学、科研原型和开发者实验的 8 通道生物电信号采集扩展板。本页只说明用户在选型、连接和使用时需要知道的内容,不展开内部电路设计。

BCIKit M1 接口与角色开关

1. 用户需要了解的参数

项目规格或要求
单板通道数8 路同步采集
转换精度24 位
推荐采样率250 SPS 或 500 SPS
扩展数量1 至 4 块板,合计 8 至 32 通道
输入模式公共参考模式或全差分模式,由配套固件选择
板卡供电5.0 V 标称,建议保持在 4.75 至 5.25 V
数字信号电平3.3 V;不得向信号引脚输入 5 V
主时钟主控需持续提供 2.048 MHz 时钟
通信方式SPI Mode 1,MSB first;参考时钟 4 MHz
供电预算主控或电源按每块 M1 至少 100 mA 预留,并额外考虑主控和线缆损耗
支持用途EEG、EMG、EOG 教学和科研原型
产品边界非医疗设备,不用于诊断、治疗或生命支持

以上参数是当前 BCIKit 配套固件和 M1 板卡的使用范围。更高采样率、更长连接线或超过 4 块板的组合不属于当前保证范围。

2. 先认识板上的接口

把板卡正面朝上,并让 BCIKit M1 丝印可以正常阅读:

  • 上方接口丝印为 CHAIN OUT,只用于连接下一块 M1。
  • 下方接口丝印为 POWER/CHAIN IN,用于接入主控/电源,或接入上一块 M1 的输出。
  • 模拟输入接口位于板卡左侧,用于连接通道电极、参考电极和偏置电极。
  • 板卡右侧的 ROLE 1/2 用于设置本板在链路中的位置。

日常接线时只按这些板上丝印识别接口。不要按原理图中的元件编号寻找插座,也不要根据线材颜色猜测方向。

3. 单板使用

  1. 关闭主控和 M1 的全部电源,暂时不要连接人体电极。
  2. 将板卡固定在绝缘支撑柱上,避免焊点或焊盘接触金属桌面、机壳或导电杂物。
  3. 将 ROLE 1 置于 ON,将 ROLE 2 置于 ON。
  4. 把配套主控线插入下方 POWER/CHAIN IN。
  5. 对照接口两端的 GND、5V 以及箭头方向,确认插头没有反插、错位一位或斜插。
  6. 单板使用时,上方 CHAIN OUT 保持空置。
  7. 先进行无电极上电和通信自检;确认没有异常发热、异味或供电跌落后,再断电连接电极。

4. 电极连接方式

BCIKit M1 支持两种常用接法,具体模式由配套软件或固件选择。

公共参考模式

  • 每个启用通道连接一个测量电极。
  • 所有启用通道共用一个参考电极。
  • 偏置电极用于改善人体共模干扰抑制,它不是电源地,也不能替代参考电极。
  • 适合常见的多通道 EEG 教学和实验。

全差分模式

  • 每个启用通道使用一对电极,分别作为该通道的正、负输入。
  • 不依赖公共参考完成该通道的差分测量。
  • 适合 EOG、EMG 或局部差分 EEG 实验。

只能使用与 M1 模拟输入接口匹配的线束或转接板。插拔时握住插头外壳,不要拉扯导线;线束应在机壳或支架处做应力释放,避免连接器长期受力。

5. 首次上电顺序

  1. 确认 M1 已固定,板底没有金属接触物。
  2. 确认 ROLE 1/2 与单板或多板角色一致。
  3. 确认所有连接器完全断电后才完成插接。
  4. 确认整条链只有一个 5 V 供电入口。
  5. 暂不连接人体电极,先给电源设置合理限流并上电。
  6. 检查主控是否能识别正确板数,并先运行内部测试或输入短接测试。
  7. 断电后连接电极,再重新上电并开始采集。

如果出现明显发热、异味、供电电压快速下降、主控反复重启或板卡无法识别,应立即断电并检查插头方向、5 V/GND 对应关系和链路角色设置。

6. 人体连接安全

  • 人体连接时优先使用电池供电或合规隔离电源。
  • 人体连接期间,不要同时接入未隔离的电脑 USB、调试器、台式示波器地线或其他接地设备。
  • 不要在充电状态下进行人体采集,除非整套充电和通信链路已经按相应安全标准完成隔离。
  • 不要热插拔电极线、POWER/CHAIN IN 或 CHAIN OUT。
  • 皮肤破损、潮湿环境或无法确认隔离条件时,不应连接人体。
  • 板卡用于教学和科研原型,不替代经过认证的医疗设备。

7. 使用前快速检查

  • POWER/CHAIN IN 和 CHAIN OUT 没有接反。
  • 插头没有反插、偏移或露出一排触点。
  • ROLE 1/2 与板卡角色一致。
  • 整条链只有一个 5 V 入口。
  • 数字信号为 3.3 V 电平。
  • 单板按至少 100 mA 计算供电余量。
  • 板卡已使用绝缘支撑柱固定。
  • 首次测试未连接人体,且已先通过内部测试。
  • 人体实验已断开所有非隔离接地路径。