Miniloop v0.1 Daughter Board

Since three month, I spend some time in the OpenAPS community. Of course I build some rigs and I try to find the optimal configuration for me at the moment. My design goals are clear:

  • I want a super small rig, to carry it around all the time.
  • It should run for at least one working day (10 hours).
  • It should be super cheap to build, since it is a commodity item and may get damaged regularly.
  • I don’t want to spend to much time to care about software issues.

Thankfully, the OpenAPS community has nearly the same design goals, and thus, there is lot’s of soft- and hardware around the RaspberryPi Zero. The current state-of-the-art solution is the Pi0 together with a communication board called 900MHZ Explorer HAT. It offers a radio chip, a step-up converter to use 1S Li-Po batteries to power the pi, a charging circuit to charge the 1S Li-Po, some LEDs and a display. It works quite well, but let’s face it: I hate it! I have lots of complains about that board, but that’s a topic for a different post. The important points are:

  • It’s way to expensive! (~180 EUR inkl. tax, toll and shipping).
  • I don’t need the display.

So .. typical (maybe German) reaction from my side: „Hold my beer for a moment, I can do that!“. I thought a bit, how to make it super small and easy to build at the same time (since I have no clue about electrical engineering). My solution was to build a daughter board, holding a RF module, a chip antenna, the Pi0, a buck-boost regulator and a ADC for measuring battery voltage. I also added some buttons and some LEDs just in case …

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After some work making a schematic and a board design, I simply ordered everything and tired to build it up. The board came as 3 in 1 panels, so I had so separate them first. The quality looks decent and it seems to have enough space for all components.

Motivated from this first success I started soldering. As one of my design goals was easy to build, I used 1206 SMD components, since they are pretty easy to solder but keep the design small. As power plug I used a XT40 connector, since I have a lot of 2S batteries from my drones (caution: the voltage regulator destroys itself and every other component on the board including the Pi0 if you put more voltage than 11V). The RFM69 is place able as SMD component out of the box. For the voltage regulator I had to cut the board a bit, to be able to solder the through hole connections to my daughter board, but wasn’t any of an issue.

BTW: As minimal version, it’s enough to solder the voltage regulator, the radio board and a power plug along with some pin headers for the PI0. As Antenna a piece of wire with a length of 86 mm (for 868 MHz) is good enough.

As always in my hardware projects, I had some issues while placing the components. I figured, the SD-card slot is unreachable if I solder the buttons and the Pi und the bottom layer.

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To fix this, I put the Pi0 on the upper layer. The result isn’t as thin as it was supposed to be, but still ok (and still thinner as the Explorer HAT 😀 ). For now, it’s good enough as development platform and for testing. When the main problems are solved and the software is ported, maybe I’ll update the design to match the original design goals.

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I put together some affiliate links if you want to gather the parts at Amazon:

One word on software support: Since the OpenAPS usually uses a different (and lot more expensive) radio device, the RFM69 is not supported out of the box. At the current time, it’s possible to run this board with the oref0 version 0.7.0-dev, if the corresponding communication programs (programmed in GO-lang) are compiled with the tag „-tags rfm69“. More information about this is shown on github. I’ll work on this and write an update when the software is full compatible.

PS: I have some left over boards, which I’ll give away for free (except shipping). Just ask if you like to have one 🙂

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Contour NEXT Link & Link 2.4 Teardown

Für die Insulinpumpen von Medtronic gibt es schon einige Jahre lang Blutzuckermessgeräte die das Messergebnis per Funk an die Pumpe übertragen können. Laut Hersteller braucht man das, um weniger Eingabefehler zu machen 😀 . Ich fühle mich zwar im Stande eine 2-3 stellige Zahl abzuschreiben aber finde es dennoch sehr praktisch, da es viel schneller und bequemer ist. Die aktuelle Reihe dieser Geräte sind die Contour NEXT Link für Paradigm Insulinpumpen und die Contour NEXT Link 2.4 für die neuen 600er Insulinpumpen. Ich habe mich immer gefragt warum man den Nachfolger 2.4 und nicht 2 nennt aber dazu gleich mehr!

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Allerdings habe ich mich immer gefragt was technisch hinter dem Zauber steckt. Meine Annahme war, ein Standard-Prozessor der die Messung erledigt, ein Funk-Chip zur Übertragung und ein rieeeeesiger Akku. Ich wollte es dann doch aber etwas genauer wissen und hab mal eins auseinander genommen:

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Mein erster Eindruck war etwas ernüchternd. Der Akku ist winzig (!!) und es ist noch jede Menge Luft im Gehäuse. Nicht das mir die Akkulaufzeit nicht reicht, ganz im Gegenteil. Aber man hätte das Ding halb so dick bauen können …. Ok weiter im Text: Man sieht eine schöne Platine mit integrierter Antenne, auf der anderen Seite das Display. Also mal weiter auseinander nehmen:

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Unter dem Display findet sich ein Slot für die Teststreifen, zwei Mikrocontroller und jede Menge Kleinkram. Ich war etwas überrascht, dass es gleich zwei Mikrocontroller sind. Google lieferte mir auch keine belastbaren Informationen. Der eine ist ein „Toshiba T5DB0“ der vermutlich der Hauptprozessor ist, denn in einem Forum habe ich gelesen, dass der gleiche Chip in älteren Geräten zu finden ist. Der andere Chip mit dem formschönen Namen „F3796 018 usw“ scheint mir ein Displaycontroller zu sein, da er mit dem Display-Connector verbunden ist.

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Hätte man sich meiner Meinung nach alles sparen können, denn ich benutze das Gerät nur um einen Teststreifen einzustecken und Blut drauf zu geben wenn ich dazu aufgefordert werde. Den Wert lese ich auf der Pumpe ab. Früher haben die Geräte auch schneller gebootet, da man kein Farbdisplay hatte auf dem 100 Logos eingeblendet wurden bevor man messen kann … Aber gut, lass sie machen.

Kommen wir zum interessanten Teil: Der Funkübertragung! Unter dem EM-Shield findet man einen Funk-Chip von Texas Instruments, den CC2430 (müsst Ihr mir jetzt glauben, ich habe das EM-Shield nicht vollständig entfernt da ich das Gerät noch brauche und konnte deshalb kein Foto machen). Das Datenblatt sagt, dass es sich um einen ZigBee-Chip auf dem 2.4 GHz Band handelt. Ahaaaa 2.4!!! Ich bin ein wenig überrascht, warum Medtronic von ihrem 868 MHz Band auf das 2.4er gewechselt sind. Aus meinen Vorlesungen habe ich noch im Hinterkopf, dass niedrige Frequenzen (im Vergleich zu hohen Frequenzen) weniger Energie brauchen und höhere Reichweite haben. 2.4 GHz hat den Vorteil, dass man die Antenne kompakter bauen kann und man mehr Bandbreite hat. Beide Punkte werden von dem Gerät nicht genutzt .. also … WTF! Man hat sich jetzt ein Band ausgesucht, dass dank WLAN total überlastet ist, mehr Energie verbraucht oder kürzere Reichweite hat und sich damit sicherlich einige Störungen eingehandelt …

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Die einzigen beiden plausiblen Gründe die mir für so eine Entscheidung einfallen sind:

  • Lizenzkosten für das 868 MHz Band (keine Ahnung was das kostet, aber soweit ich weiss ist 2.4 GHz weltweit kostenlos da es ein ISM Band ist und 868 MHz nicht).
  • Man wollte diese (völlig nutzlose) „ich kann jetzt von meiner Pumpe aus einen manuellen Bolus geben“-Funktion einbauen, hat aber keine Lust gehabt das eigene Protokoll zu erweitern und hat ZigBee eingekauft. WTF ZigBee … das Protokoll über das es mehr security-break-Paper gibt als Bibeln im Jahr verkauft werden. Für ein lebenswichtiges Gerät!! Gäbe es doch nur ein Protokoll auf dem 2.4 GHz Band, dass halbwegs sicher und energiesparend ist und bereits für den Gesundheitseinsatz Protokolle definiert hat … Aber auf der anderen Seite ist das ganz nett, denn ZigBee ist deutlich leichter abzuhören als das 868 MHz Band, denn das Protokoll ist bekannt und die Hardware ist billig (das riecht nach einem Projekt).

Mich hat dann doch noch interessiert was die „alten“ Geräte zu bieten haben. Der Aufbaut ist prinzipiell identisch. Aber es ist natürlich kein ZigBee-Chip verbaut, sondern ein Funk-Chip der das 868 MHz Band unterstützt: Der CC1110 von Texas Instruments. Bei dem alten Geräte haben ich dann natürlich für ein Foto den EM-Shield entfernt 😉 .

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Wir werden sehen wo das alles noch hin führt. Ich würde ja gerne mal in so ne Entwicklungsabteilung schauen und die Leute fragen was sie eigentlich so den halben Tag rauchen 😀 .