A fények irányítása a szemével: 9 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ebben a félévben az egyetemen elvégeztem a Biomedicine Instrumentation nevű osztályt, ahol megtanultam az orvosi alkalmazásokhoz tartozó jelfeldolgozás alapjait. Az osztály utolsó projektjében a csapatom az EOG (elektrookulográfia) technológián dolgozott. Lényegében valakinek a halántékához rögzített elektródák feszültségkülönbséget küldenek (a corneo-retina dipólus alapján) egy olyan áramkörbe, amely a jel szűrésére és erősítésére szolgál. A jelet egy ADC-hez (analóg-digitális konverter-esetemben az Arduino Uno ADC-je) táplálják, és egy neopixel ékszer színének megváltoztatására használják.

Ez az oktatóanyag lehetővé teszi számomra, hogy rögzítsem a tanultakat, és megosszam a rendszeres olvasóval, hogyan különülnek el a jelek az emberi testtől (ezért figyelmeztetni kell: tele van további részletekkel!). Ez az áramkör néhány apró változtatással valóban használható a motoros szív elektromos impulzusaira EKG hullámformaként és még sok más! Bár ez közel sem olyan fejlett és tökéletesített, mint a kórházban található gépek, ez a szempozícióval vezérelt lámpa nagyszerű a kezdeti megértéshez és pillantáshoz.

Megjegyzés: Nem vagyok szakértője a jelfeldolgozásnak, ezért ha bármilyen hiba van, vagy ha javítási javaslata van, kérjük, tudassa velem! Még sok tanulnivalóm van, ezért a kommentárokat nagyra értékelik. Ezenkívül sok olyan tanulmány, amelyekre hivatkozom az oktatóanyag hivatkozásaiban, megköveteli az egyetem jóvoltából kapott tudományos hozzáférést; előre is elnézést azoktól, akik nem férnek hozzá.

1. lépés: Anyagok

• protoboard
• ellenállások (100, 1k, 10k, 33k, 1M + 0,5M)
• kondenzátor (0,1uF)
• műszeres erősítő (az én esetemben INA111, de van egy pár, aminek viszonylag jól kell működnie)
• op erősítő (bármelyik - véletlenül volt egy LM324N)
• neopixel (bármilyen mű, de ékszert használtam)
• 9V -os elemek x2
• 9V -os elemfej x2
• szilárd gél elektródák (az elektróda kiválasztását az 5. lépés tárgyalja)
• potenciométer
• szigetelt huzal
• huzalcsupaszítók
• forrasztópáka + forrasztópáka
• aligátor klipek (vezetékek csatlakoztatva - forrasztás néhány, ha szükséges)
• forró ragasztó (az oda -vissza hajlított vezetékek stabilizálására)
• Arduino (nagyjából bármilyen munkalapon használható, de én egy Arduino Uno -t használtam)

NAGYON Javasoljuk: oszcilloszkóp, multiméter és funkciógenerátor. Próbálja ki a kimeneteit, és ne csak támaszkodjon az ellenállás értékeimre!

2. lépés: Fiziológiai háttér és az áramkör szükségessége

Gyors felelősségi nyilatkozat: Semmiképpen sem vagyok orvosi szakértő ezen a területen, de az alábbiakban összeállítottam és leegyszerűsítettem az osztályban/a Googlingból tanultakat, további linkekkel, ha szeretné. Ezenkívül ez a link messze a legjobb áttekintés a témában, amelyet találtam - alternatív technikákat is tartalmaz.

Az EOG (elektro-okulográfia) a corneo-retina dipóluson működik. A szaruhártya (a szem eleje) enyhén pozitív töltésű, a retina (a szem hátsó része) enyhén negatív töltésű. Amikor elektródákat helyez a halántékra, és földeli az áramkört a homlokához (segít stabilizálni az értékeket, és megszabadulni a 60 Hz-es interferenciától), körülbelül 1-10 mV feszültségkülönbséget mérhet a vízszintes szemmozgásokhoz (lásd a fenti képet). Függőleges szemmozgások esetén helyezzen elektródákat a szeme fölé és alá. Ebben a cikkben olvassa el a test kölcsönhatásában az elektromos árammal - nagyszerű információ a bőr impedanciájáról stb. A szemmel vezérelt robotikában is vannak olyan alkalmazások, amelyekben egyszerű feladatokat lehet elvégezni egy szemmozdulattal.

Ezeknek a jeleknek az olvasásához, azaz az elektródák közötti feszültségkülönbség kiszámításához egy fontos chipet, műszeres erősítőt építünk be az áramkörünkbe. Ez a műszer erősítő feszültségkövetőkből, egy nem invertáló erősítőből és egy differenciális erősítőből áll. Ha nem sokat tud az erősítőkről, kérjük, olvassa el ezt az ütközési tanfolyamot - lényegében bemeneti feszültséget mérnek, skáláznak, és az eredményül kapott feszültséget a tápcsövek segítségével adják ki. Az összes ellenállás integrálása az egyes lépések között segít a tűrési hibák megoldásában: általában az ellenállások 5-10% -os tűréssel rendelkeznek, és a normál áramkör (nincs teljesen beépítve a műszeres erősítőbe) nagymértékben függ a jó CMMR pontosságától (lásd a következő lépést)). A feszültségkövetők nagy bemeneti impedanciát szolgálnak (a fenti bekezdésben tárgyaljuk - fő a beteg károsodásának megelőzése érdekében), a nem invertáló erősítő biztosítja a jel nagy erősítését (bővebben az erősítésről a következő lépésben), és a differenciális erősítő veszi a különbséget a bemenetek között (kivonja az értékeket az elektródákból). Ezeket úgy tervezték, hogy a lehető legtöbb közös módú zajt/interferenciát letörjék (a jelfeldolgozásról bővebben lásd a következő lépést) a biológiai orvosi jelek esetében, amelyek tele vannak idegen tárgyakkal.

Az elektródák némi bőrimpedanciával néznek szembe, mivel a bőr szövetei és zsírjai akadályozzák a feszültség közvetlen mérését, ami a jelerősítés és szűrés szükségességéhez vezet. Itt, itt és itt van néhány cikk, amelyekben a kutatók megkísérelték számszerűsíteni ezt az impedanciát. Ezt a fiziológiai mennyiséget általában 51 kOhm -os ellenállásnak modellezik, párhuzamosan egy 47 nF kondenzátorral, bár sok variáció és kombináció létezik. A bőr különböző helyeken eltérő impedanciával rendelkezhet, különösen, ha figyelembe vesszük a szomszédos izomzat különböző vastagságát és mennyiségét. Az impedancia azzal is változik, hogy a bőre mennyire van felkészülve az elektródákra: a szappannal és vízzel végzett alapos tisztítást általában javasolják a kiváló tapadás és konzisztencia biztosítása érdekében, sőt, ha speciális tökéletességre vágynak, speciális zseléket is használnak az elektródákhoz. Az egyik legfontosabb megjegyzés az, hogy az impedancia a frekvenciával változik (a kondenzátorokra jellemző), ezért ismernie kell a jel sávszélességét az impedancia előrejelzéséhez. És igen, az impedancia megbecsülése fontos a zajmegfelelés szempontjából - további információkért lásd a későbbi lépést.

3. lépés: Jelfeldolgozás: miért és hogyan?

Most miért nem használhatja az 1-10 mV feszültségkülönbséget azonnali kimenetként a LED-ek vezérlésére? Nos, sok oka van a jelek szűrésére és erősítésére:

• Sok ADC (analóg-digitális átalakító-vegye be az analóg bemenetét, és digitalizálja őket az adatok olvasásához és tárolásához a számítógépen) egyszerűen nem képes észlelni ilyen apró változásokat. Például az Arduino Uno ADC-je kifejezetten egy 10 bites ADC, 5 V kimenettel, ami azt jelenti, hogy 0-5 V bemeneti feszültséget jelenít meg (a tartományon kívüli értékek "sínre" kerülnek, ami azt jelenti, hogy az alacsonyabb értékeket 0 V-os, a magasabb értékeket pedig A 10 mV olyan kicsi abban az 5 V tartományban, így ha a jelet a teljes 5 V tartományba tudja erősíteni, akkor a kisebb változások könnyebben észlelhetők, mert nagyobb mennyiségi változások tükrözik őket (5mV váltás 10mV -ra, szemben a 2V -os váltással 4V -ra). Tekintse úgy, mint egy apró képet a számítógépén: a részleteket tökéletesen meghatározhatják a képpontok, de nem fogja tudni megkülönböztetni az alakzatokat, ha nem bővíti ki a képet.

  Vegye figyelembe, hogy jobb, ha több bitje van az ADC -hez, mert minimalizálhatja a kvantálási zajt attól, hogy a folyamatos jelet diszkrét, digitalizált értékekké változtatja. Annak kiszámításához, hogy hány bitre van szüksége a bemeneti SNR ~ 96% -os megtartásához, használja az N = SNR (dB -ben)/6 szabályt. Emellett a pénztárcáját is szem előtt kell tartania: ha több darabot szeretne, hajlandónak kell lennie több pénzt kivenni

• A zaj és interferencia (zaj = véletlenszerű műtermékek, amelyek a jeleket szaggatottá teszik a sima és az interferencia helyett = nem véletlen, szinuszos műtermékek a szomszédos rádióhullámokból származó jelekből stb.) Minden hétköznapi életből származó jelet sújtanak.

  • A leghíresebb a 60 Hz -es interferencia (50 Hz, ha Európában tartózkodik, Oroszországban pedig egyik sem, mert egyenáramot használnak a váltakozó árammal ellentétben a kimeneti áramellátáshoz…), amelyet a hálózati aljzatok elektromágneses mezőinek használati frekvenciájának neveznek. Az áramvezetékek nagyfeszültségű váltakozó áramot szállítanak az elektromos generátoroktól a lakóövezetekig, ahol a transzformátorok lecsökkentik a feszültséget a szabványos ~ 120 V -ra az amerikai konnektorokban. A váltakozó feszültség ehhez az állandó, 60 Hz -es interferenciafürdőhöz vezet környezetünkben, ami zavar minden típusú jelet, és ki kell szűrni.

  • A 60 Hz -es interferenciát általában közös módú interferenciának nevezik, mert mindkét bemenetén (+ és -) megjelenik az op erősítő. Most, az op erősítőknek van valami közös módú elutasítási aránya (CMRR) a közös módú műtermékek csökkentése érdekében, de (javítsatok ki, ha tévedek!) Ez főleg a közös módú zajokhoz jó (véletlen: zaj nem véletlenszerű: interferencia helyett). A 60 Hz -től való megszabadulás érdekében a sávszűrő szűrők segítségével szelektíven eltávolítható a frekvenciaspektrumból, de akkor fennáll annak a kockázata is, hogy eltávolítja a tényleges adatokat. A legjobb esetben aluláteresztő szűrővel csak 60 Hz -nél alacsonyabb frekvenciatartományt tarthat fenn, így a magasabb frekvenciájú minden kiszűrik. Ezt tettem az EOG esetében: a jel várt sávszélessége 0-10 Hz volt (figyelmen kívül hagyva a gyors szemmozgásokat-nem akartam ezzel foglalkozni az egyszerűsített verziónkban), ezért aluláteresztő szűrővel eltávolítottam a 10 Hz-nél nagyobb frekvenciákat.

    • A 60 Hz kapacitív csatoláson és induktív csatoláson keresztül károsíthatja jeleinket. Kapacitív csatolás (itt olvasható a kondenzátorokról) akkor fordul elő, amikor a levegő dielektrikumként működik a szomszédos áramkörök közötti AC jelek vezetésére. Az induktív csatolás Faraday törvényéből származik, amikor mágneses mezőben áramot vezet. Sokféle trükköt lehet leküzdeni: például földelt pajzsot használhat Faraday ketreceként. A vezetékek csavarása/fonása, ha lehetséges, csökkenti az induktív csatlakozás zavaró területét. A vezetékek lerövidítése és az áramkör teljes méretének csökkentése ugyanolyan hatással jár ugyanazon okból. Az op erősítő sínek akkumulátorának tápellátása a fali aljzathoz való csatlakoztatással szemben is segít, mivel az akkumulátorok egyenáramú forrást biztosítanak szinuszos oszcilláció nélkül. Olvass itt még sokat!

    • Az aluláteresztő szűrők sok zajtól is megszabadulnak, mivel a véletlenszerű zajt magas frekvenciák képviselik. Sok zaj fehér zaj, ami azt jelenti, hogy a zaj minden frekvencián jelen van, így a jel sávszélességének a lehető legnagyobb mértékű korlátozása segít korlátozni a jelben lévő zaj mennyiségét.

      Néhány aluláteresztő szűrőt elhárító szűrőnek neveznek, mivel megakadályozzák az álnevesítést: amikor a szinuszok mintavételezése alul történik, előfordulhat, hogy más frekvenciával érzékelik őket, mint valójában. Mindig ne felejtse el követni Nyquist mintavételi tételét (a mintajelek 2x magasabb frekvencián:> 2Hz mintavételi frekvenciára van szükség 1 Hz -es szinuszhullám esetén stb.). Ebben az EOG esetben nem kellett aggódnom Nyquist miatt, mert a jelzésem várhatóan főleg a 10 Hz -es tartományban volt, és az Arduino ADC mintáim 10 kHz -en - több mint elég gyorsak ahhoz, hogy mindent elkapjanak

  • Vannak apró trükkök is a zaj megszabadítására. Az egyik az, hogy csillagföldet kell használni, így az áramkörök minden része pontosan azonos referenciával rendelkezik. Ellenkező esetben az, amit az egyik rész földelésnek nevez, eltérhet a másiktól a vezetékek enyhe ellenállása miatt, ami következetlenségeket eredményez. A protoboardra való forrasztás a kenyérlapok ragasztása helyett szintén csökkenti a zajt, és biztonságos csatlakozásokat hoz létre, amelyekben bízhat, szemben a préselhető beillesztéssel.

Rengeteg más módja is van a zaj és az interferencia elnyomásának (lásd itt és itt), de erről tanfolyamot tarthat, vagy a Google -on további információkért: térjünk át a tényleges áramkörre!

4. lépés: Az áramkör működése

Ne ijedjen meg a kapcsolási rajztól: itt van egy durva bontás arról, hogyan működik minden: (nézze meg az előző lépést néhány magyarázatért)

• A bal szélső oldalon vannak az elektródák. Az egyik a bal, a másik a jobb halántékon van rögzítve, a harmadik elektróda pedig a homlokához van földelve. Ez a földelés stabilizálja a jelet, így kevesebb a sodródás, és megszabadul a 60 Hz -es interferencia egy részétől.
• A következő a műszeres erősítő. Menjen vissza két lépéssel, hogy megmagyarázza, mit tesz a feszültségkülönbség létrehozása érdekében. Az erősítő megváltoztatásának egyenlete az adatlap 7. oldalán található [G = 1+ (50kOhm/Rg), ahol Rg csatlakozik az erősítő 1. és 8. érintkezőjéhez]. Az áramkörömnél 500 erősítésre állítottam be Rg = 100Ohm használatával.
• Miután a műszeres erősítő kiadta az 500x erősített feszültségkülönbséget, van egy elsőrendű RC aluláteresztő szűrő, amely egy R_szűrő és C_szűrő kondenzátorból áll. Az aluláteresztő szűrő megakadályozza az elhárítást (bár számomra nem okoz gondot, mert Nyquist szerint legalább 20 Hz-es mintavételt kell végeznem a várható 10 Hz-es sávszélességhez, az Arduino ADC mintákat pedig 10 kHz-en-több mint elég), és csökkenti a zajt is minden olyan frekvencián, amire nincs szükségem. Az RC rendszer azért működik, mert a kondenzátorok könnyen átengedik a magas frekvenciákat, de akadályozzák az alacsonyabb frekvenciákat (impedancia Z = 1/(2*pi*f)), és a kondenzátor feszültségelosztójának létrehozása olyan szűrőt eredményez, amely csak alacsonyabb frekvenciákat tesz lehetővé keresztül [a 3dB intenzitás határértékét az f_c = 1/(2*pi*RC) képlet szabályozza]. A szűrő R- és C -értékeit úgy állítottam be, hogy ~ 10 Hz -nél nagyobb jeleket vágjanak le, mert az EOG -k biológiai jele ebben a tartományban várható. Eredetileg 20 Hz után vágtam le, de a kísérletezés után a 10Hz ugyanolyan jól működött, így a kisebb sávszélesség mellett döntöttem (a kisebb sávszélesség jobb, ha minden feleslegeset kivágunk, minden esetre).
• Ezzel a szűrt jelrel oszcilloszkóppal mértem a kimenetet, hogy lássam az értéktartományomat balról és jobbról nézve (tartományom két szélső pontja). Ezzel körülbelül 2-4 V-ra jutottam (mivel a műszeres erősítő 500x volt a ~ 4-8 mV tartományban), amikor a célom 5 V (az Arduino ADC teljes tartománya). Ez a tartomány nagyon változó volt (attól függően, hogy az illető mennyire mosta meg előtte a bőrt, stb.), Ezért nem akartam ekkora nyereséget szerezni a második nem invertáló erősítőmmel. Végül úgy állítottam be, hogy csak körülbelül 1,3 erősítés legyen (állítsa be az R1 és R2 értékeket az áramkörben, mert az erősítő = 1+R2/R1). Be kell állítania a saját kimenetét, és onnan kell beállítania, hogy ne lépje túl az 5 V -ot! Ne csak az ellenállás értékeimet használja.
• Ez a jel most betáplálható az Arduino analóg érintkezőbe olvasásra, DE az Arduino ADC nem fogad el negatív bemeneteket! A jelét felfelé kell tolnia, hogy a tartomány 0-5V legyen, szemben a -2,5 V -tól 2,5 V -ig. Ennek egyik módja a probléma megoldása, ha az áramköri kártya földjét az Arduino 3,3 V -os csatlakozójához rögzíti: ez 3,3 V -mal növeli a jelet (több mint 2,5 V, de működik). A tartományom nagyon nyűgös volt, ezért változó eltolási feszültséget terveztem: így a potenciométert forgatva 0-5 V középpontba állíthatom a tartományt. Ez lényegében egy változó feszültségosztó, amely a +/- 9V tápfeszültségeket használja, így az áramkör földjét bármilyen -9 és 9V közötti értékhez csatlakoztathatom, és így 9V -ra felfelé vagy lefelé tolhatom a jelzést.

5. lépés: Az összetevők és értékek kiválasztása

Az áramkör magyarázatával hogyan válasszuk ki, hogy melyiket (elektróda, op erősítő) használjuk?

• Érzékelőként a szilárd gél -elektródák nagy bemeneti impedanciájúak és alacsony kimeneti impedanciájúak: ez lényegében azt jelenti, hogy az áram könnyen áthaladhat az áramlás többi részén (alacsony kimeneti impedancia), de gondot okozna, hogy az áramlást megelőzően visszajut a halántékához (nagy bemeneti impedancia). Ez megakadályozza, hogy a felhasználó sérülést szenvedjen az áramkör többi részében található nagy áramok vagy feszültségek miatt; valójában sok rendszerben van valami úgynevezett betegvédelmi ellenállás a további védelem érdekében, minden esetre.

  • Sokféle elektróda létezik. A legtöbb ember az Ag/AgCl szilárd gél elektródákat javasolja EKG/EOG/etc alkalmazásokhoz. Ezt szem előtt tartva, meg kell keresnie ezen elektródák forrásellenállását (két lépéssel hátrébb kell menni a bőrimpedanciával kapcsolatos megjegyzéseimhez), és hozzá kell igazítania a zajállósághoz (zajfeszültség V/sqrt (Hz) osztva a zajárammal) A/sqrt (Hz) - lásd az operősítők adatlapjait) - így választhatja ki a készülékéhez megfelelő műszeres erősítőt. Ezt zajkiegyenlítésnek hívják, és annak magyarázatai, hogy miért működik az Rs forrásellenállás és az Rn zajállóság összeegyeztetése, megtalálhatók az interneten, például itt. Az általam választott INA111 esetében az Rn kiszámítható az adatlap zajfeszültségével és zajáramával (fenti kép).

    • NAGYON sok cikk értékeli az elektróda teljesítményét, és egyik elektróda sem a legjobb minden célra: például itt próbálja ki. Az impedancia is változik a különböző sávszélességeknél, amint az az op amp adatlapjain is megjelenik (egyes adatlapokon görbék vagy táblázatok lesznek különböző frekvenciákon). Végezzen kutatást, de ne feledje, hogy szem előtt tartja a pénztárcáját. Jó tudni, hogy melyik elektróda/op erősítő a legjobb, de hasztalan, ha nem engedheti meg magának. Legalább 50 elektródára lesz szüksége a teszteléshez, nem csak 3 darab egyszeri használatra.

      • Az optimális zajmegfelelés érdekében nem csak Rn ~ = Rs kell: azt is szeretné, ha a zajfeszültség * zajáram (Pn) a lehető legkisebb legyen. Ez fontosabbnak tekinthető, mint az Rn ~ = Rs, mert szükség esetén transzformátorok segítségével beállíthatja az Rs és Rn értékeket.

        Figyelmeztetések transzformátorokkal (javítsatok ki, ha tévedek): némileg terjedelmesek lehetnek, és így nem optimálisak a kicsi eszközökhöz. Hőt is felhalmoznak, ezért hűtőbordákra vagy kiváló szellőzésre van szükség

      • A zaj csak az első kezdeti erősítővel egyezik; a második erősítő nem befolyásolja annyira, így minden op erősítő megteszi.

6. lépés: Az áramkör építése

Használja a fenti fritzizálási diagramot az áramkör felépítéséhez (a második példány felvázolja, hogy az egyes részek mire utalnak az előző lépés kapcsolási rajzán). Ha segítségre van szüksége a diagramon lévő LED -ek azonosításához, használja ezt az ellenállás színkód számológépet, de a műszeres erősítő Rg értéke 100 Ohm, az R_szűrő 1,5MOhm, a C_szűrő 0,1uF, a nem invertáló erősítő R1 értéke 10 kOhm, R2 a 33 kOhm, és a potenciométer ellenállása az 1 kOhm (a potenciométer 0 és 20 kOhm között változik). Ne felejtse el szükség szerint módosítani az ellenállás értékeit a nyereség beállításához!

Szerkesztés: hiba van az eltolt földrészben. Törölje a bal fekete vezetéket. Az ellenállást a piros vezetékkel a tápcsatlakozóhoz kell csatlakoztatni az ábrán látható módon, de a potenciométer második csapjához is, nem először. A potenciométer első érintkezőjét az Arduino 5 V -os csatlakozójához kell csatlakoztatni. A narancssárga vezetéket, amely az eltolt föld, a második csaphoz kell csatlakoztatni, nem az elsőhöz.

Sokat tárgyaltam az ellentmondásról. A diagramon láthatja, hogy az Arduino földelés a kenyértábla talajához csatlakoztatva látható. Ez abban a forgatókönyvben van, hogy nem kell változtatnia a helyzetén. Ha a jele a hatótávolságon kívül van, és át kell kapcsolnia a földet, először próbálja meg csatlakoztatni az Arduino földet az Arduino 3,3 V -os csatlakozójához, és nézze meg a jelét. Ellenkező esetben próbálja bekötni a narancssárga vezetéket a beállított potenciométerben (eltolt föld) az Arduino GND csapjához.

BIZTONSÁGI MEGJEGYZÉS: NE tartsa az elemeket forrasztás közben, és NE NE tegye vagy forrasztja visszafelé az elemeket. Az áramköre füstölni kezd, a kondenzátorok kifújnak, és a kenyérlap is megsérülhet. Általános szabály, hogy csak akkor használja az elemeket, ha használni szeretné az áramkört; ellenkező esetben vegye le őket (egy jó megoldás egy flip kapcsoló hozzáadása az elemek könnyű leválasztásához).

Ne feledje, hogy az áramkört darabonként kell felépítenie (ellenőrizze az egyes szakaszokat!), És egy kenyérsütő táblára, mielőtt forrasztja a protoboardra. Az ellenőrzés első lépése a műszeres erősítő: rögzítse az összes sínt (forrasztás az elemtartókban), az Rg -t stb., És oszcilloszkóppal használja a kimeneti tüskét. Kezdésként használjon 1 Hz -es szinuszhullámú funkciógenerátort, 5 mV amplitúdóval (vagy a generátor legalacsonyabb értékével). Ez csak annak ellenőrzése, hogy a műszeres erősítő megfelelően működik -e, és az Rg biztosítja a célnyereséget.

Ezután ellenőrizze az aluláteresztő szűrőt. Adja hozzá az áramkörnek ezt a részét, és ellenőrizze a hullámformáját: pontosan ugyanúgy kell kinéznie, de kevesebb zajjal (szaggatott - lásd a fenti két utolsó képet). Vizsgáljuk meg a végső kimenetet egy oszcilloszkóppal az elektródáival a funkciógenerátor helyett …

7. lépés: Áramkör tesztelése emberrel

Ismét tegyen elektródákat a bal és jobb halántékára, és csatlakoztasson egy földelő vezetéket a homlokán lévő elektródához. Csak ezután tegye be az elemeket - ha bizsergés jelentkezik, AZONNAL távolítsa el és ellenőrizze újra a csatlakozásokat !!! Most ellenőrizze az értéktartományt, amikor balra és jobbra néz, és állítsa be a nem invertáló erősítő R1/R2 értékét, ahogyan azt két lépéssel korábban ismertettük-ne feledje, hogy a cél egy 5 V-os tartomány! Tekintse meg a fenti képeket, hogy megtudja, mire kell figyelni.

Ha elégedett az ellenállás összes értékével, forrasztjon mindent egy protoboardra. A forrasztás nem feltétlenül szükséges, de nagyobb stabilitást biztosít az egyszerű préselt illesztéseknél, és megszünteti a bizonytalanságot, hogy az áramkör nem működik egyszerűen azért, mert nem nyomta be őket elég erősen a kenyérlapba.

8. lépés: Arduino kód

Minden kód a lépés alján található!

Most, hogy van 5 V -os tartománya, meg kell győződnie arról, hogy 0–5 V -ra esik, nem -1–4 V -ra, stb. Vagy csatlakoztassa a földet az Arduino 3,3 V -os érintkezőjéhez, vagy csatlakoztassa az eltolt földelőfeszültséget (narancssárga vezeték fent) csatlakoztassa a vezetéket a földelő sínről az Arduino GND csapjához (ez a jel felfelé vagy lefelé történő eltolását teszi lehetővé, hogy a 0-5V tartományba essen). Meg kell játszani: ne felejtse el kiterjeszteni a kimenetet, ha bizonytalan!

Most a kalibráláshoz: azt szeretné, hogy a fény megváltoztassa a színeket a különböző szempozíciókhoz (balra nézve és nem annyira balra..). Ehhez értékekre és tartományokra van szüksége: futtassa az EOG-calibration-numbers.ino fájlt az Arduino-hoz, és minden megfelelően össze van kötve (fejezze be az Arduino és a neopixel kapcsolatait a fritting diagramom szerint). Nem feltétlenül szükséges, de futtassa a nálam lévő bioe.py kódot is - ez egy szöveges fájlt ad ki az asztalra, így rögzítheti az összes értéket, ahogy balra vagy jobbra néz (a python kódot ebből a példából alakítottuk ki). Hogyan csináltam ezt, az 8 ütemre balra nézett, majd jobbra, majd fel, majd le, és ismételje meg későbbi átlagoláshoz (lásd output_2.pdf az egyik naplóhoz, amelyet megőriztem). Nyomja meg a ctrl+C billentyűkombinációt a kilépéshez, ha elégedett. Ezekkel az értékekkel módosíthatja az animációk tartományát a BioE101_EOG-neopixel.ino kódomban. Nekem szivárványos animációm volt, amikor egyenesen előre néztem, kék a szélsőbalhoz, zöld a enyhe balhoz, lila a kis jobbhoz és piros a szélső jobbhoz.

9. lépés: Jövőbeni lépések

Voálá; valamit, amit csak a szemeddel irányíthatsz. Sok mindent kell optimalizálni, mielőtt kórházba kerülhet, de ez egy másik napra szól: az alapfogalmak most legalább könnyebben megérthetők. Egy dolgot szeretnék visszamenni, és változtatni, hogy a műszeres erősítő 500-ra állítom a nyereséget: visszanézve ez valószínűleg 0 volt, mert a jelzésem 2-4 V volt már, és nehezen tudtam használni a nem invertálót erősítő, hogy tökéletesen beállítsam a tartományomat …

Nehéz elérni a következetességet, mert a jel NAGYON változik a különböző körülmények között:

• más személy
• fényviszonyok
• bőr előkészítése (gélek, mosás stb.)

de még így is nagyon elégedett vagyok a teljesítmény utolsó videó bizonyításával (hajnali 3 -kor készült, mert ekkor minden varázslatosan elkezd működni).

Tudom, hogy az oktatóanyag nagy része zavarónak tűnhet (igen, a tanulási görbe nekem is nehéz volt), ezért kérjük, tegye fel az alábbi kérdéseket, és mindent megteszek, hogy válaszoljak. Élvezd!

Második hely az érinthetetlen kihívásban