Silmäniskujen ilmaisin: 6 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Tässä ohjeessa selitetään, kuinka tehdä "silmänräpäysilmaisin" muokatusta AD8232 EKG (EKG) -anturista, LM324-N quad -op-vahvistimesta, Arduino Uno R3: sta ja kotitekoisesta päänauhasta.

Ilmaisimessa on kaksi lähtöä… yksi vasemman silmän silmänräpäyksesi… ja toinen oikean silmän silmänräpäys.

Normaaleja silmänräpäyksiä, joihin liittyy molemmat silmät, ei oteta huomioon.

Tämän piirin sovelluksia ovat:

• pelin rajapinnat
• avustava tekniikka

Tarvitaan vain vähän työkaluja… vain juotin ja terävä veitsi.

Anturimuutokset, jotka voidaan peruuttaa, edellyttävät, että

• leikkaa kaksi raitaa
• lisää kaksi juotosiltaa/shortseja
• lisää lyhyt langallinen linkki

Osien arvioitu hinta on 15,00 dollaria

Kuvat

• Kansikuvassa on lähikuva silmäniskujen tunnistimesta
• Kuva 2 näyttää päänauhan likimääräisen asennon.
• Videossa näkyy räpytysilmaisin toiminnassa. Kolme peräkkäistä silmäniskua tehdään molemmilla silmillä.

Vaihe 1: Osaluettelo

Seuraavat osat on hankittu osoitteesta

• 1 vain AD8232 EKG -sydänmonitorimoduuli
• 1 vain Arduino Uno R3

Seuraavat osat on hankittu paikallisesti:

• 1 vain LM324 quad-op-vahvistin
• 1 vain 220K ohmin vastus 1/8 wattia
• 2 vain 120K ohmin vastukset 1/8 wattia
• 1 vain 15K ohmin vastus 1/8 wattia
• 2 vain 10K ohmin vastukset 1/8 wattia
• 1 vain 1200 ohmin vastus 1/8 wattia

Muut tuotteet jo saatavilla:

• leipälauta
• säikeinen kuparilanka
• juottaa

Osien arvioitu hinta on 15 dollaria

Vaihe 2: Piiri

”Silmäniskuilmaisimen” piirikaavio on esitetty kuvassa 1

Piiri käsittää muokatun AD8232 EKG-sydänanturimoduulin, LM324 quad-op-vahvistimen, Arduino Uno R3: n, muutaman vastuksen ja kaksi LEDiä.

AD8232: n lähtöaaltomuoto on noin 1,5 volttia tasavirtaa.

Kun vasen silmä vilkkuu, AD8232-lähtöaaltomuoto nousee kohti 3,3 volttia. Kun aaltomuoto ylittää 2,8 volttia, vasemmanpuoleisen vertailulähtö muuttuu nollasta 5 volttiin kuvan 2 mukaisesti.

Kun oikea silmä vilkkuu, AD8232-lähtöaaltomuoto laskee kohti nolla volttia. Kun aaltomuoto laskee alle 0,2 voltin, oikeanpuoleisen silmän vertailulähtö muuttuu nollasta 5 volttiin kuvan 3 mukaisesti.

Normaalit välähdykset eivät vaikuta lähtöön, koska ne vastaavat kahta simulatiivista silmäniskua, eikä AD8232 -ulostulon voi kulkea kahteen vastakkaiseen suuntaan samanaikaisesti.

AD8232: n mukana toimitetaan joukko geelipinnoitettuja EKG-tyynyjä ja -johtoja. Muutaman käytön jälkeen tyynyillä on taipumus pudota. Tämän torjumiseksi kiinnitin joitakin tinattuja terästyynyjä pääpantaan, joka oli valmistettu vanhasta kaulanauhasta ja tarranauhasta. Tämän pääpannan rakentamisen yksityiskohdat on kuvattu muualla tässä artikkelissa.

Vaihe 3: AD8232 -piirin muutokset

Muuttamaton piirilevy näkyy kuvassa 1

Kun EKG -johtoja käytetään sykemittarina, ne on kytketty seuraavasti:

• Oikea käsi on kytketty RA: han
• Vasen käsi on kytketty LA: han
• Oikea jalka on kytketty RL: ään

Kuvassa 2 on muokattu piirilevy

Muutosten jälkeen johtimista tulee:

• Oikea kulmakarva on liitetty RA: han
• Vasen kulmakarva on kytketty LA: han
• Otsa on kytketty RL: ään

Alkuperäinen piiri

Yksinkertaistettu lohkokaavio alkuperäisestä sykemittarista on esitetty kuvassa 3.

Tämä kaavio luotiin sovittamalla Sparkfunin sykemittarin [1] komponenttien arvot AD8232: n toiminnalliseen lohkokaavioon [2]

Kun sydänmonitorina käytetään, molemmat tulot AD8232 -instrumenttivahvistimeen on sidottu 3,3 voltin syöttökiskoon 10M vastuksen kautta. Mittarivahvistin ei kuitenkaan voi toimia, elleivät kaksi tulojohtoa ole keskikiskopotentiaalin ympärillä.

Keskikiskopotentiaali saadaan ruiskuttamalla pieni (10uA) virta RLD (oikean jalan käyttö) -johdosta jalkaan. Olemme luoneet tehokkaasti jännitteenjakajan, jossa kehosi on yksi vastuksista.

RLD -johtimen todellinen tarkoitus on selitetty AD8232 -tietolomakkeessa … Katson sitä vain eri näkökulmasta.

Muokattu piiri

Lohkokaavio piirin muutoksista on esitetty kuvassa 3.

Sydämenlyönnin etsimisen sijaan silmäniskujen ilmaisin etsii eroja sähköpotentiaalissa. Sellaisena sen on oltava täysin toiminnassa koko ajan… instrumentointivahvistimen molemmat tulot on sidottava keskikiskopotentiaaliin, kuten Vref (1,5 volttia)

Tämä saavutetaan leikkaamalla kisko, joka yhdistää molemmat 10M vastukset 3,3 voltin syöttöön, ja yhdistämällä katkaisupää Vrefiin pienen lankayhteyden avulla. Molemmat instrumentointivahvistimen tulot ovat nyt keskikiskopotentiaalissa, mikä tarkoittaa, että AD8232-lähtö ulottuu noin 1,5 voltin tasavirtaan.

Emme myöskään tarvitse RLD -johtoa … käytämme tätä liitäntää järjestelmän CMRR: n (Common Mode Rejection ratio) parantamiseen nostamalla kehosi keskikiskoon. Tämä saavutetaan leikkaamalla raita AD8232 RLD -tappiin ja liittämällä leikkauspää Vrefiin.

AD8232-tietolomake suosittelee, että RLD- ja RLDF-nastat (oikean jalan taajuusmuuttajan takaisinkytkentä) on oikosulussa, kun käytetään kaksijohtimista piiriä. Tämä saavutetaan oikosulkemalla kondensaattori, joka yhdistää nämä kaksi nastaa.

Viitteet

[1]

cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biomet…

[2]

www.analog.com/media/en/technical-document…

Vaihe 4: Pääpanta

Pääpanta valmistettiin vanhasta kaulanauhasta, tarranauhasta ja joistakin tarranauhoista. Rakennustiedot on esitetty kuvissa 1..4

Tyynyt on valmistettu ohuesta tinalevystä… Käytin vanhan maalipurkin pohjaa… ja ne on kiinnitetty kaulanauhaan kapeilla kielekkeillä, jotka on leikattu samasta tinalevystä. Tämä mahdollistaa tyynyjen liukumisen pääpannan ympäri.

Tyhjennä metallityynyjen reunat viilalla ja hio kevyesti kosketuspinnat. Juottaa sydänmonitori johtaa paljaisiin metallikielekkeisiin.

On tärkeää, että tyynyt saavat hyvän ihokosketuksen… lääketieteellistä kosketusgeeliä suositellaan, mutta olen huomannut, että myös käsien kosteusvoide toimii.

Tyynyn koko ei ole kriittinen… Olen sittemmin pienentänyt leveyttä kokeillessani lähempää tyynyväliä… puolittamalla koko ei tehnyt eroa.

Vaihe 5: Ohjelmisto

Ohjeet

Lataa liitteenä oleva tiedosto “wink_detector_4.ino” Arduinollesi ja suorita.

Huomautuksia

Koodi on hämmästyttävän yksinkertainen … se yksinkertaisesti kyselee kummastakin räpytysilmaisimen lähdöstä ja vilkuttaa sopivaa LEDiä aina, kun vertailutila vaihtaa tilan.

Mutta siinä on jotain … voimakas silmänräpäys voi aiheuttaa vastakkaisen LED -valon vilkkumisen.

Kuvan 1 ylempi jälki osoittaa, että AD8232-ulostulo putoaa nollaan volttiin voimakkaan vasemman silmäniskujen jälkeen. Oikean silmän vertailija (alempi jälki) näkee tämän oikeasilmäisenä ja tuottaa väärän tuloksen.

Kuva 2 näyttää molemmat vertailulähdöt vahvaa vasemmanpuoleista silmää varten. Oikeanpuoleinen vertailija tuottaa edelleen väärän lähdön 800mS sen jälkeen, kun vasen silmänisku alkaa.

Ohjelmistoratkaisua käytetään kiertämään tämä… ensimmäinen ilmaisin, joka näkee silmänräpäyksen, poistaa toisen ilmaisimen käytöstä sekunniksi. Tämä aika on säädettävissä koodin otsikossa,

Vaihe 6: Yhteenveto

Tässä ohjeessa kerrotaan, miten Sparkfun AD8232 -sydänmonitori muutetaan "Wink Detectoriksi".

Mukana on myös säädettävän pääpannan rakennetiedot.

Arduino -koodi poistaa väärät laukaisimet, jotka johtuvat AD8232 -lähdön ylityksestä voimakkaiden silmäniskujen läsnä ollessa.

Tämän piirin sovelluksia ovat:

• pelin rajapinnat
• avustava tekniikka

Osien arvioitu hinta on 15,00 dollaria

Napsauta tätä nähdäksesi muut ohjeeni.