Alvásolvasó fejpánt: 24 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

Gondolkozott már azon, hogyan alszik éjszaka? Az olyan eszközök, mint a FitBit, nyomon követik az alvást az éjszakai mozgás elemzésével, de nem tudják megnézni, hogy mit csinál az agyad.

Egy féléves orvosi műszerek megismerése után osztályunkat kihívás elé állították, hogy hozzanak létre egy hordható eszközt valamilyen biológiai változó mérésére. A párommal úgy döntöttünk, hogy kifejlesztünk egy fejpántot, amely meg tudja nézni, mit csinál az agy alvás közben. A fejpánt agyhullám -jeleket olvas, hogy figyelemmel kísérje az alvási szokásokat. Meghatározza, hogy a felhasználó agyhullámai hogyan haladnak előre az alfa, béta, gamma és delta fázisokon keresztül az éjszaka folyamán. Az adatokat ezután Excelben lehet exportálni és elemezni.

Említettük már a stílusát is?

1. lépés: Anyagok és eszközök

Az alvó olvasó fejpántjának elkészítéséhez a következő anyagokra lesz szüksége:

1. Fejpánt (ehhez a projekthez HOTER Sportline fejpántot használtak)
2. Adafruit Flora mikrokontroller
3. Flora Wearable Bluefruit LE modul
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Snaps
6. Vezető szál
7. Vezetékek
8. cérna
9. Akkumulátor
10. Bitalino EEG UC-E6 kábellel és 3 vezetékes elektróda kábellel
11. Szövet
12. Rugalmas heveder

A következő eszközök segítenek a fejpánt megépítésében:

1. Varrócsap
2. Olló
3. Huzalhúzók
4. Forrasztópáka és töltőfém

2. lépés: Előkészítés

Az alvásolvasó fejpánt építése előtt szánjon egy kis időt az agyhullámok és néhány alapvető áramkör megismerésére. Az agyban az idegsejtek néven ismert speciális sejtek szervezik a test különböző tevékenységeit. Ezek az idegsejtek a programot úgy vezetik, hogy kis elektromos jeleket küldenek hullámok formájában. Ismeretes, hogy az agy négy különböző típusú hullámot termel - alfa, béta, théta és delta. Ezeket a hullámokat meghatározott frekvenciatartományok különböztetik meg, és mindegyik tartomány megfelel a mentális tevékenység bizonyos szintjeinek. A fejpántja egy elektroencefalogramnak vagy EEG -nek nevezett eszközt használ, hogy azonosítsa ezeket a hullámokat, amikor az agy alvás közben előállítja őket.

Az alvásolvasó elkészítéséhez néhány eszközt be kell kötni a fejpántba. A fő eszközök egy mikroprocesszor, amely egy kis számítógép; egy Bluetooth modul, amely egy chip, amely lehetővé teszi a fejpánt kommunikációját a számítógéppel; egy NeoPixel, amely színváltó fény; egy EEG; és egy akkumulátort.

A teljes rendszer úgy épül fel, hogy az egyes eszközöket meghatározott helyeken összekapcsolják vezető menettel. Ha még nincs tapasztalata a szálak használatával, itt talál egy oktatóanyagot. A szálak pattanásokba vannak kötve, amelyek lehetővé teszik a Flora mikroprocesszor és a Bluetooth modul egyszerű csatlakoztatását és eltávolítását. A pattanó egyik vége a szövetbe kerül, a másik pedig egy elektromos eszközre. Az oktatóprogram ezeknek a pattanásoknak a megvalósításához itt érhető el.

A rendszer felépítése után el kell látni egy kóddal. Ez a projekt kifejezetten Arduino kódot használ. Ha szeretné megismerni az Arduino kódot, a https://www.arduino.cc tele van hasznos oktatóanyagokkal. A projekthez használt kód megvalósításához le kell töltenie az Arduino alkalmazást a https://www.arduino.cc/en/Main/Software címen. Ezt ki kell egészíteni a Flora táblával, amely itt érhető el. Ezenkívül le kell töltenie egy maroknyi más könyvtárat, hogy kibővítse a mikroprocesszor képességeit; ezt megteheti a www.github.com webhelyen. A szükséges könyvtárak a következők:

• Gyors Fourier -transzformáció (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Végül töltse le okostelefonjáról az Adafruit Bluefruit LE Connect alkalmazást a fejpánthoz.

3. lépés: Biztonság

Az emberi test csak korlátozottan képes elviselni az elektromosságot, ezért megfelelő gondosságra van szükség az elektronikus eszközök használatakor. Az elektromos biztonság fő elve, hogy ne tegye a testét a villamos áram áramlási útjává. Néhány általános gyakorlat ennek elkerülésére:

• Csak akkor érintse meg a vezetékeket és más fémáramköröket, ha a készülék ki van kapcsolva
• Használjon szigetelt fogantyúval ellátott szerszámokat
• Az áramkör építésekor próbálja meg távol tartani a vizet a munkaterülettől
• Próbáljon meg két kézzel egy kézzel dolgozni, amennyire csak lehetséges, hogy csökkentse a szívében áramló elektromos áram kockázatát

Egy másik aggodalom, amellyel az áramkör építésekor tisztában kell lenni, hogy az elektromos áram meggyújthat gyúlékony anyagokat, ezért gondoskodnia kell arról, hogy a vezetékek teljesen be legyenek kapcsolva az áramkörbe. Ellenkező esetben tűzre gyújthatja a haját vagy a fejpántot.

Figyelmeztetés: Ez a fejpánt nem minősített orvosi eszköz, és nem használható neurológiai állapotok diagnosztizálására.

4. lépés: Tippek és tippek

Íme néhány tipp, amelyet szem előtt kell tartania az alvásolvasó fejpántjának építésekor:

• Győződjön meg arról, hogy a vezető szál végei nem érintkeznek egymással, miután lekötözték őket

• Ha a port nem érhető el az Arduino -ban, amikor a mikrovezérlőt az Arduino -hoz csatlakoztatja, a következő lépésekkel töltse fel a kódot:

  1. Miközben a mikrovezérlő csatlakoztatva van, töltse fel a kódot, miközben lenyomva tartja a mikrovezérlő reset gombját
  2. Amikor az állapotsor átvált a fordításról a feltöltésre, engedje el a reset gombot
  3. A kódot fel kell tölteni, és a portot fel kell ismerni
• Amikor a pattanásokon forraszt, ügyeljen arra, hogy ne forrasztjon össze két csapot, nehogy rövidre zárja az áramkört. Multiméterrel ellenőrizhető, hogy létrejött -e kapcsolat a csapok között
• A fejpánt felhelyezésekor ügyeljen arra, hogy a pattanások csatlakoztatva maradjanak
• Győződjön meg arról, hogy a Bluetooth modul adatmódban van, és nem parancs módban
• Miután elkészítette a fejpántját, biztos akar lenni abban, hogy hatékonyan működik! A jó jel elérése érdekében győződjön meg arról, hogy tiszta érintkezés van az elektródák és a homlok között a por, a laza szálak, a haj vagy más interferencia eltávolításával.

5. lépés: Kezdje el építeni az áramkört

Most, hogy már rendelkezik némi háttértudással és biztonsági eljárásokkal, készen áll az óra fejpánt készítésére. Olvassa el figyelmesen az alábbi utasításokat, és vegye figyelembe a képeken maradt megjegyzéseket a további utasításokkal együtt.

6. lépés: Áramköri diagram

A fenti kapcsolási rajz a befejezett áramkörben lévő csatlakozásokat mutatja. Használja ezt a kapcsolási rajzot referenciaként, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az áramköre megfelelően be van -e kötve.

7. lépés: A forrasztó beépül a Flora mikroprocesszorba

Ha nem nézte meg az "Előkészítés" lépésben a snaps használatára vonatkozó oktatóanyag linkjét, akkor most nézze meg. Ezen a ponton csatlakoztatja a pattanásokat a mikroprocesszorhoz és a Bluetooth modulhoz. Nem akarja elrontani ezt a részt, mivel a rendetlen forrasztási munka tönkreteheti az áramkört.

A mikroprocesszornak rögzítenie kell a következő csapokat:

• Mind a 3 földelt (GND) csap
• Mindkét 3.3V -os táp
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• Digitális pin #9

8. lépés: A forrasztó beépül a Bluetooth -modulba

És a Bluetooth modulnak szüksége lesz pattanásokra ezeken a csapokon:

• 3.3V teljesítmény
• TX
• RX
• GND

9. lépés: Varrja be a pattanásokat a szövetbe a Flora mikroprocesszorhoz

Most varrhatja a pattanások másik végét az anyagra. Győződjön meg róla, hogy a Bluetooth modult és a mikroprocesszort a hozzájuk tartozó pattanókkal használja a pattanások megfelelő sorba állításához!

10. lépés: Varrja be a pattanásokat a Bluetooth -modul szövetébe

Most varrja be a Bluetooth kapcsokat.

11. lépés: Csatlakoztassa a Bluetooth modult a Flora mikroprocesszorhoz

Ezután csatlakoztassa a Bluetooth modult a Flora mikroprocesszorhoz úgy, hogy vezető szálat varr az egyes eszközök megfelelő pattanásai közé. A következő csapszegekre van szükség:

1. Bluetooth 3.3V - 3,3V mikroprocesszor
2. Bluetooth TX - mikroprocesszoros RX #0
3. Bluetooth RX - TX #mikroprocesszor
4. Bluetooth GND - GND mikroprocesszor

12. lépés: Csatlakoztassa a Neo Pixelt a Flora MicroProcesszorhoz

Csatlakoztassa a Neo Pixelt a mikroprocesszorhoz a következő módon:

1. NeoPixel LED bemenet a mikroprocesszor digitális tüskéjébe #9
2. NeoPixel földelés mikroprocesszoros földeléshez
3. NeoPixel teljesítmény - mikroprocesszoros teljesítmény

13. lépés: Vegye fel az akkumulátorcsomagot a Flora mikroprocesszorra

Ez a rész nagyon fontos; szükség lehet egy erőforrásra, hogy minden működjön!

14. lépés: Építse fel az EEG -kábelt

Ez a kábel az EEG chip, a 3 vezetékes elektródakábel és az UC-E6 kábel felhasználásával készült. Az EEG chipet megfelelően kell igazítani, hogy az "EEG" feliratú vég csatlakozzon az elektróda kábeléhez, a fenti képen látható módon.

15. lépés: Csatlakoztassa az EEG -t a Flora mikroprocesszorhoz

Csatlakoztassa az EEG kábelt a Flora mikroprocesszorhoz. A fenti képen utasítás található, amely megmutatja a vezetékek csatlakoztatásának megfelelő pontjait. A következő kapcsolatok jönnek létre:

1. Piros vezeték a tápellátáshoz
2. Fekete vezeték a földhöz
3. Lila huzal az SCL #3 -hoz

16. lépés: Varrja az elektródákat a fejpántba

Varrja az elektródákat a fejpánt belsejébe. Győződjön meg arról, hogy az elektródák a megfelelő helyzetben vannak. A fejpánt belsejét tekintve a piros elektródát a bal oldalon, a fehér elektródát középen, a fekete elektródát pedig a jobb oldalon kell elhelyezni.

17. lépés: Varrjon ruhát és hevedert a fejpántra

Most befejezte a fejpántját! Ju Hú!

18. lépés: Töltse fel a kódot

Most feltöltheti ezt a kódot a fejpántjára, hogy gondolatolvasó képességeket biztosítson!

19. lépés: Csatlakoztassa a fejpántot a telefonhoz

Nyissa meg az Adafruit Bluefruit LE Connect alkalmazást, és csatlakoztassa telefonját az Adafruit Bluefruit LE -hez.

20. lépés: Vegye fel a fejpántot és gyűjtsön adatokat

Most felveheti a fejpántját és kipróbálhatja! Kiválaszthatja az "UART" lehetőséget az Adafruit Bluefruit LE Connect alkalmazásban az adatok megjelenítéséhez.

21. lépés: Adatok exportálása telefonról számítógépre

Az adatok összegyűjtése után több fájlformátumban is exportálhatja az adatokat. Javasoljuk, hogy exportálja.txt fájlként az Excelben történő elemzéshez.

22. lépés: Adatelemzés

Íme egy példa arra, hogy milyen típusú grafikont készíthet a fejpánt adatainak megjelenítéséhez és értelmezéséhez. A delta, théta, alfa és béta tartományok mindegyike ki van jelölve annak jelzésére, hogy az egyes pontok melyik tartományba esnek.

23. lépés: További ötletek

Miután befejezte az alvásolvasó fejpántját, bátran fedezze fel a kialakítás néhány módosítását. Esetleg próbálja meg módosítani a kódot, hogy automatikusan összegyűjtse az adatokat, és készítsen jelentést, amely felméri a felhasználó alvási szokásait. Vagy csatlakoztathat egy valós idejű órát, hogy pontosan megfigyelhesse az éjszakai időt, amikor a felhasználó elalszik, áthalad a mély alváson és a REM alváson, és felébred. Talán érdekli az alvásbeszélgetés rögzítése, ebben az esetben felvehet egy hangrögzítőt, amely akkor aktiválódik, amikor a felhasználó eléri a REM alvást. A lehetőségek végtelenek!

24. lépés: Felismerés

A projekt kódjának négyes átalakítási része a Norwegian Creations ezen az oldalon közzétett kódját használta. Ezenkívül a kód NeoPixel része az Adafruit által megadott példákra hivatkozott.