HackerBox 0026: BioSense: 19 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

BioSense - Tässä kuussa HackerBox Hackers tutkii operaatiovahvistinpiirejä ihmisen sydämen, aivojen ja luustolihasten fysiologisten signaalien mittaamiseksi. Tämä opas sisältää tietoja HackerBox #0026: n kanssa työskentelystä, jonka voit noutaa täältä, kun tavaraa riittää. Lisäksi, jos haluat saada tällaisen HackerBoxin postilaatikkoosi joka kuukausi, tilaa HackerBoxes.com ja liity vallankumoukseen!

HackerBox 0026: n aiheet ja oppimistavoitteet:

• Ymmärrä op-vahvistinpiirien teoria ja sovellukset
• Käytä instrumenttivahvistimia pienien signaalien mittaamiseen
• Kokoa ainutlaatuinen HackerBoxes BioSense Board
• Instrumentoi ihmiskohde EKG: tä ja EEG: tä varten
• Tallenna signaalit, jotka liittyvät ihmisen luustolihaksiin
• Suunnittele sähköisesti turvallisia ihmisen rajapintoja
• Visualisoi analogiset signaalit USB: n tai OLED -näytön kautta

HackerBoxes on kuukausittainen tilauslaatikkopalvelu DIY -elektroniikalle ja tietotekniikalle. Olemme harrastajia, tekijöitä ja kokeilijoita. Olemme unelmien haaveilijoita. HACK PLANET!

Vaihe 1: HackerBox 0026: Laatikon sisältö

• HackerBoxes #0026 Kerättävä viitekortti
• Ainutlaatuinen HackerBoxes BioSense PCB
• OpAmp ja komponenttisarja BioSense -piirilevylle
• Arduino Nano V3: 5 V, 16 MHz, MicroUSB
• OLED -moduuli 0,96 tuumaa, 128x64, SSD1306
• Pulssianturimoduuli
• Snap-Style-johdot fysiologisille antureille
• Liimageeli, napsautettavat elektrodityypit
• OpenEEG -elektrodihihnasarja
• Kutistusletku - 50 kpl
• MicroUSB -kaapeli
• Ainutlaatuinen WiredMind -tarra

Muutamia muita asioita, joista on apua:

• Juotosrauta, juote ja perusjuottotyökalut
• Tietokone ohjelmistotyökalujen suorittamiseen
• 9V akku
• Kierretty kytkentäjohto

Mikä tärkeintä, tarvitset seikkailutunnetta, DIY -henkeä ja hakkereiden uteliaisuutta. Hardcore DIY -elektroniikka ei ole triviaali harrastus, emmekä kastele sitä puolestasi. Tavoitteena on edistyminen, ei täydellisyys. Kun jatkat ja nautit seikkailusta, voit saada paljon tyydytystä uuden tekniikan oppimisesta ja toivottavasti joidenkin projektien toimivuudesta. Suosittelemme, että otat jokaisen askeleen hitaasti, huomioi yksityiskohdat ja älä pelkää pyytää apua.

Huomaa, että HackerBoxin usein kysytyissä kysymyksissä on runsaasti tietoa nykyisille ja tuleville jäsenille.

Vaihe 2: Käyttövahvistimet

Operaatiovahvistin (tai op-vahvistin) on suurivahvistusjännitevahvistin, jossa on differentiaalitulo. Op-vahvistin tuottaa lähtöpotentiaalin, joka on tyypillisesti satoja tuhansia kertoja suurempi kuin sen kahden tuloliitännän välinen potentiaaliero. Operatiiviset vahvistimet saivat alkunsa analogisista tietokoneista, joissa niitä käytettiin matemaattisten operaatioiden suorittamiseen monissa lineaarisissa, epälineaarisissa ja taajuusriippuvissa piireissä. Op-vahvistimet ovat nykyään yleisimmin käytettyjä elektronisia laitteita, ja niitä käytetään monenlaisissa kuluttaja-, teollisuus- ja tieteellisissä laitteissa.

Ihanteellisella op-vahvistimella katsotaan yleensä olevan seuraavat ominaisuudet:

• Ääretön avoimen silmukan vahvistus G = vout / vin
• Ääretön tuloimpedanssi Rin (siis nolla tulovirta)
• Tulon offset -jännite nolla
• Ääretön lähtöjännitealue
• Ääretön kaistanleveys, nolla vaihesiirto ja ääretön siirtonopeus
• Lähtöimpedanssi nollaan
• Ei melua
• Ääretön yhteisen tilan hylkäyssuhde (CMRR)
• Ääretön virtalähteen hylkäyssuhde.

Nämä ihanteet voidaan tiivistää kahden "kultaisen säännön" avulla:

1. Suljetussa silmukassa lähtö yrittää tehdä kaiken tarvittavan tulojen välisen jännite -eron nollaamiseksi.
2. Tulot eivät ota virtaa.

[Wikipedia]

Muita op-vahvistinresursseja:

Yksityiskohtainen opetusvideo EEVblogista

Khan Academy

Elektroniikan opetusohjelmat

Vaihe 3: Instrumentointivahvistimet

Instrumenttivahvistin on eräänlainen differentiaalivahvistin yhdistettynä tulopuskurivahvistimiin. Tämä kokoonpano eliminoi tuloimpedanssin sovituksen tarpeen ja tekee siten vahvistimesta erityisen sopivan käytettäväksi mittaus- ja testilaitteissa. Mittarivahvistimia käytetään silloin, kun tarvitaan suurta tarkkuutta ja vakautta. Instrumenttivahvistimilla on erittäin korkeat yhteismoodin hylkäyssuhteet, joten ne soveltuvat pienten signaalien mittaamiseen melun läsnä ollessa.

Vaikka instrumentointivahvistin on yleensä esitetty kaavamaisesti identtisenä tavallisen op-vahvistimen kanssa, elektroninen instrumentointivahvistin koostuu lähes aina sisäisesti kolmesta op-vahvistimesta. Nämä on järjestetty siten, että on yksi op-vahvistin puskuroimaan jokaista tuloa (+,-) ja yksi halutun lähdön tuottamiseksi riittävän impedanssisovituksen avulla.

[Wikipedia]

PDF -kirja: Suunnittelijan opas instrumentointivahvistimiin

Vaihe 4: HackerBoxes BioSense Board

HackerBoxes BioSense Board sisältää kokoelman toiminnallisia ja instrumentoituja vahvistimia jäljempänä kuvattujen neljän fysiologisen signaalin havaitsemiseksi ja mittaamiseksi. Pienet sähköiset signaalit käsitellään, vahvistetaan ja syötetään mikro -ohjaimeen, jossa ne voidaan välittää tietokoneelle USB: n kautta, käsitellä ja näyttää. HackerBoxes BioSense Board käyttää mikrokontrolleritoimintoja varten Arduino Nano -moduulia. Huomaa, että seuraavat pari vaihetta keskittyvät Arduino Nano -moduulin valmisteluun käytettäväksi BioSense Boardin kanssa.

Pulssianturimoduuleissa on valonlähde ja valotunnistin. Kun moduuli on kosketuksissa kehon kudoksen, esimerkiksi sormenpään tai korvanipun kanssa, heijastuneen valon muutokset mitataan veripumpuina kudoksen läpi.

EKG (elektrokardiografia), jota kutsutaan myös EKG: ksi, tallentaa sydämen sähköisen toiminnan tietyn ajanjakson ajan käyttämällä iholle asetettuja elektrodeja. Nämä elektrodit havaitsevat pienet sähköiset muutokset iholla, jotka johtuvat sydänlihaksen elektrofysiologisesta depolarisoivasta ja repolarisoivasta mallista jokaisen sykkeen aikana. EKG on erittäin yleinen kardiologinen testi. [Wikipedia]

EEG (elektroenkefalografia) on sähköfysiologinen seurantamenetelmä aivojen sähköisen aktiivisuuden rekisteröimiseksi. Elektrodit sijoitetaan päänahkaa pitkin, kun taas EEG mittaa jännitevaihteluja, jotka johtuvat ionivirrasta aivojen neuroneissa. [Wikipedia]

Elektromyografia (EMG) mittaa luustolihaksiin liittyvää sähköistä aktiivisuutta. Elektromyografi tunnistaa lihassolujen tuottaman sähköpotentiaalin, kun ne ovat sähköisesti tai neurologisesti aktivoituja. [Wikipedia]

Vaihe 5: Arduino Nano -mikrokontrollerialusta

Mukana tulevassa Arduino Nano -moduulissa on otsatapit, mutta niitä ei ole juotettu moduuliin. Jätä nastat toistaiseksi pois. Suorita nämä Arduino Nano -moduulin ensimmäiset testit erillään BioSense Boardista ja ENNEN Arduino Nanon otsikkotappien juottamista. Seuraavia paria vaihetta varten tarvitaan vain microUSB -kaapeli ja Nano -moduuli juuri sellaisena kuin se tulee pussista.

Arduino Nano on pinta-asennettava, leipälautaystävällinen, pienikokoinen Arduino-levy, jossa on integroitu USB. Se on hämmästyttävän monipuolinen ja helppo hakata.

Ominaisuudet:

• Mikro -ohjain: Atmel ATmega328P
• Jännite: 5V
• Digitaaliset I/O -nastat: 14 (6 PWM)
• Analogiset tulonastat: 8
• DC -virta per I/O -nasta: 40 mA
• Flash -muisti: 32 kt (2 kt käynnistyslataimelle)
• SRAM: 2 kt
• EEPROM: 1 kt
• Kellotaajuus: 16 MHz
• Mitat: 17 x 43 mm

Tämä Arduino Nanon muunnelma on musta Robotdyn -muotoilu. Käyttöliittymä on sisäisen MicroUSB-portin kautta, joka on yhteensopiva samojen MicroUSB-kaapeleiden kanssa, joita käytetään monissa matkapuhelimissa ja tableteissa.

Arduino Nanosissa on sisäänrakennettu USB/Serial Bridge -siru. Tässä tietyssä versiossa siltapiiri on CH340G. Huomaa, että erityyppisissä Arduino -levyissä käytetään erilaisia USB-/sarjasiltapiirejä. Näiden sirujen avulla tietokoneen USB -portti voi kommunikoida Arduinon suoritinpiirin sarjaliitännän kanssa.

Tietokoneen käyttöjärjestelmä vaatii laiteohjaimen kommunikoidakseen USB-/sarjapiirin kanssa. Kuljettaja sallii IDE: n kommunikoida Arduino -kortin kanssa. Tarvittava laiteajuri riippuu sekä käyttöjärjestelmän versiosta että USB-/sarjapiirin tyypistä. CH340 USB-/sarjapiireille on saatavana ohjaimia monille käyttöjärjestelmille (UNIX, Mac OS X tai Windows). CH340: n valmistaja toimittaa nämä ohjaimet täällä.

Kun liität Arduino Nanon ensimmäisen kerran tietokoneen USB -porttiin, vihreän virran merkkivalon pitäisi syttyä ja pian sen jälkeen, kun sininen LED -valo alkaa vilkkua hitaasti. Tämä johtuu siitä, että Nano on esiladattu BLINK-ohjelmalla, joka toimii uudella Arduino Nanolla.

Vaihe 6: Arduinon integroitu kehitysympäristö (IDE)

Jos sinulla ei vielä ole Arduino IDE: tä asennettuna, voit ladata sen osoitteesta Arduino.cc

Jos haluat lisätietoa Arduinon ekosysteemissä työskentelystä, suosittelemme tutustumaan HackerBoxes Starter Workshopin ohjeisiin.

Liitä Nano MicroUSB -kaapeliin ja kaapelin toinen pää tietokoneen USB -porttiin, käynnistä Arduino IDE -ohjelmisto, valitse sopiva USB -portti IDE: stä kohdasta Työkalut> portti (todennäköisesti nimi, jossa on "wchusb"). Valitse myös "Arduino Nano" IDE: stä kohdasta Työkalut> taulu.

Lataa lopuksi esimerkikoodi:

Tiedosto-> Esimerkit-> Perusteet-> Vilkkuu

Tämä on itse asiassa koodi, joka oli esiladattu nanolle, ja sen pitäisi toimia juuri nyt, jotta sininen LED vilkkuu hitaasti. Näin ollen, jos lataamme tämän esimerkkikoodin, mikään ei muutu. Muokataan sen sijaan koodia hieman.

Tarkasti katsottuna näet, että ohjelma kytkee LED -valon päälle, odottaa 1000 millisekuntia (yksi sekunti), sammuttaa LED -valon, odottaa toisen sekunnin ja tekee sitten kaiken uudelleen - ikuisesti.

Muokkaa koodia vaihtamalla molemmat "delay (1000)" -lausekkeet tilaan "delay (100)". Tämä muutos saa LED -valon vilkkumaan kymmenen kertaa nopeammin, eikö?

Ladataan muokattu koodi nanoon napsauttamalla UPLOAD -painiketta (nuolikuvake) juuri muokatun koodisi yläpuolella. Katso koodin alta tilatiedot: "kokoaminen" ja sitten "lataaminen". Lopulta IDE: n pitäisi osoittaa "Lataus valmis" ja LED -valon pitäisi vilkkua nopeammin.

Jos näin on, onnittelut! Olet juuri hakkeroinut ensimmäisen upotetun koodin.

Kun nopea vilkkuva versio on ladattu ja käynnissä, miksi et katso, voitko vaihtaa koodin uudelleen niin, että LED-valo vilkkuu nopeasti kahdesti ja odota sitten muutama sekunti ennen toistamista? Kokeile! Entä muut mallit? Kun olet onnistunut visualisoimaan halutun tuloksen, koodaamaan sen ja havaitsemaan sen toimivan suunnitellusti, olet ottanut valtavan askeleen kohti pätevää laitteistohakkeria.

Vaihe 7: Arduino Nano -otsikkotapit

Nyt kun kehitystietokoneesi on määritetty lataamaan koodi Arduino Nanoon ja Nano on testattu, irrota USB -kaapeli nanosta ja valmistaudu juottamaan.

Jos olet uusi juotos, verkossa on paljon hienoja oppaita ja videoita juottamisesta. Tässä on yksi esimerkki. Jos sinusta tuntuu, että tarvitset lisäapua, yritä löytää alueeltasi paikallinen tekijäryhmä tai hakkeritila. Myös radioamatööriklubit ovat aina erinomaisia elektroniikkakokemuksen lähteitä.

Juotos kaksi yksirivistä otsikkoa (kukin viisitoista nastaa) Arduino Nano -moduuliin. Kuuden nastan ICSP (in-circuit serial programming) -liitintä ei käytetä tässä projektissa, joten jätä nastat pois.

Kun juotos on valmis, tarkista huolellisesti juotosillat ja/tai kylmäjuotosliitokset. Lopuksi kytke Arduino Nano takaisin USB -kaapeliin ja tarkista, että kaikki toimii edelleen oikein.

Vaihe 8: BioSense -piirilevysarjan komponentit

Kun mikro -ohjainmoduuli on käyttövalmis, on aika koota BioSense -kortti.

Komponenttiluettelo:

• U1:: 7805 Säädin 5V 0,5A TO-252 (tietolomake)
• U2:: MAX1044 Jännitemuunnin DIP8 (tietolomake)
• U3:: AD623N -instrumenttivahvistin DIP8 (tietolomake)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (tietolomake)
• U5:: INA106 -differentiaalivahvistin DIP8 (tietolomake)
• U6, U7, U8:: TL072 OpAmp DIP8 (tietolomake)
• D1, D2:: 1N4148 Kytkentädiodin aksiaalijohdin
• S1, S2:: SPDT -liukukytkin 2,54 mm: n nousu
• S3, S4, S5, S6:: Kosketusnäppäin 6 mm X 6 mm X 5 mm
• BZ1:: Passiivinen pietsosummeri 6,5 mm
• R1, R2, R6, R12, R16, R17, R18, R19, R20:: 10Kohmin vastus [BRN BLK ORG]
• R3, R4:: 47Kohmin vastus [YEL VIO ORG]
• R5:: 33Kohmin vastus [ORG ORG ORG]
• R7:: 2.2Mohhm vastus [RED RED GRN]
• R8, R23:: 1Kohmin vastus [BRN BLK RED]
• R10, R11:: 1MOhm vastus [BRN BLK GRN]
• R13, R14, R15:: 150Kohmin vastus [BRN GRN YEL]
• R21, R22:: 82Kohmin vastus [HARMAA PUNAINEN ORG]
• R9:: 10Kohmin trimmeripotentiometri “103”
• R24:: 100Kohmin trimmeripotentiometri “104”
• C1, C6, C11:: 1uF 50V monoliittinen korkki 5mm piki "105"
• C2, C3, C4, C5, C7, C8:: 10uF 50V monoliittinen korkki 5mm piki "106"
• C9:: 560pF 50V monoliittinen korkki 5mm piki "561"
• C10:: 0,01uF 50V monoliittinen korkki 5mm piki "103"
• 9 V: n akunpidikkeet johdoilla
• 1 x 40-nastainen NAISTEN POISTOKULMA 2,54 mm: n nousu
• Seitsemän DIP8 -liitintä
• Kaksi 3,5 mm: n äänityylistä PCB-kiinnitystä

Vaihe 9: Kokoa BioSense -piirilevy

RESISTORS: Vastuksia on kahdeksan eri arvoa. Ne eivät ole keskenään vaihdettavissa ja ne on sijoitettava huolellisesti juuri sinne, minne ne kuuluvat. Aloita tunnistamalla kunkin vastustyypin arvot käyttämällä komponenttiluettelossa (ja/tai ohmimittarissa) näytettyjä värikoodeja. Kirjoita arvo vastuksiin kiinnitetylle paperinauhalle. Tämä tekee paljon vaikeammaksi päätyä vastuksiin väärään paikkaan. Vastukset eivät ole polarisoituneita ja ne voidaan asettaa kumpaankin suuntaan. Kun juotos on paikallaan, leikkaa johdot tiiviisti levyn takaa.

Kondensaattorit: Kondensaattoreita on neljä eri arvoa. Ne eivät ole keskenään vaihdettavissa ja ne on sijoitettava huolellisesti juuri sinne, minne ne kuuluvat. Aloita tunnistamalla kunkin kondensaattorityypin arvot komponenttiluettelossa olevien numeromerkkien avulla. Keraamiset kondensaattorit eivät ole polarisoituneita ja ne voidaan asettaa kumpaankin suuntaan. Kun juotos on paikallaan, leikkaa johdot tiiviisti levyn takaa.

VIRRANSYÖTTÖ: Kaksi puolijohdekomponenttia, jotka muodostavat virtalähteen, ovat U1 ja U2. Juotetaan nämä seuraavaksi. Huomaa juotettaessa U1, että litteä laippa on laitteen maadoitustappi ja jäähdytyselementti. Se on juotettava kokonaan piirilevyyn. Sarja sisältää DIP8 -pistorasiat. Jännitemuuntimelle U2 suosittelemme kuitenkin voimakkaasti juottamaan IC huolellisesti suoraan levylle ilman pistorasiaa.

Juotos kahdessa liukukytkimessä ja 9 V: n akun pidikkeissä. Huomaa, että jos akun pidikkeen mukana tuli liittimen pistoke, voit vain irrottaa liittimen.

Tällä hetkellä voit kytkeä 9 V: n akun, kääntää virtakytkimen päälle ja käyttää voltimittaria varmistaaksesi, että virtalähteesi luo -9 V -kiskon ja +5 V -kiskon mukana toimitetusta +9 V: sta. Meillä on nyt kolme jännitelähdettä ja maadoitus yhdestä 9 V: n paristosta. IRROTA AKKU JATKAMAAN KOKOAMISTA.

DIODIT: Kaksi diodia D1 ja D2 ovat pieniä, aksiaalisesti johdettuja, lasioransseja komponentteja. Ne ovat polarisoituneita ja ne on suunnattava siten, että diodipakkauksen musta viiva on linjassa PCB -silkkipainan paksun viivan kanssa.

KUULOKKEET: Erota 40 -nastainen otsikko kolmeen osaan, joista kukin on 3, 15 ja 15 asentoa. Jos haluat leikata otsikot pituudeltaan, katkaise pienillä lankaleikkureilla kohta ONE ONE, jossa haluat pistorasian päättyvän. Tappi/reikä, jonka leikkaat, uhrataan. Kolmen nastainen otsikko on levyn yläosassa olevalle pulssianturille, jossa on nastat "GND 5V SIG". Kaksi 15 -nastaista otsikkoa on tarkoitettu Arduino Nano -laitteelle. Muista, että Nanon kuuden nastaisen ICSP (in-circuit serial programming) -liitintä ei käytetä tässä eikä se tarvitse otsikkoa. Emme myöskään suosittele OLED -näytön liittämistä otsikkoon. Juotos otsikot paikalleen ja jätä ne tyhjäksi toistaiseksi.

DIP-PISTEET: Kuusi vahvistinpiiriä U3-U8 ovat kaikki DIP8-pakkauksissa. Juotos DIP8 -siruliitin kuhunkin näistä kuudesta kohdasta ja varmista, että pistorasian lovi on kohdistettu PCB -silkkipainan loven kanssa. Juotos pistorasiat ilman sirua. Jätä ne tyhjäksi toistaiseksi.

JÄLJELLÄ KOMPONENTIT: Lopuksi juotetaan neljä painonappia, kaksi trimpota (huomaa, että ne ovat kaksi eri arvoa), summeri (huomaa, että se on polarisoitu), kaksi 3,5 mm: n äänityyppistä liitintä ja lopuksi OLED-näyttö.

LIITÄNTÄKOMPONENTIT: Kun kaikki juotos on valmis, kuusi vahvistinsirua voidaan lisätä (huomioiden loven suunta). Arduino Nano voidaan myös liittää USB -liittimellä BioSense -kortin reunassa.

Vaihe 10: Sähköturvallisuus ja virtalähteen kytkimet

Huomaa HackerBoxes BioSense Boardin kaaviossa, että siinä on HUMAN INTERFACE (tai ANALOG) -osa ja DIGITAL -osio. Ainoat ristit näiden kahden osion välillä ovat kolme analogista tulolinjaa Arduino Nano -laitteeseen ja +9 V: n akkuvirta, jotka voidaan avata USB/BAT -kytkimellä S2.

Suuren varovaisuuden vuoksi on yleinen käytäntö välttää, että mitään virtapiiriä on kytketty ihmiskehoon virtalähteellä (verkkovirta, verkkovirta, asuinpaikastasi riippuen). Näin ollen levyn HUMAN INTERFACE -osa saa virtaa vain 9 V: n paristosta. Vaikka on epätodennäköistä, että tietokone laittaa yhtäkkiä 120 V kytkettyyn USB -johtoon, tämä on pieni lisävakuutus. Lisäetuna tähän suunnitteluun on, että voimme käyttää koko levyä 9 V: n akusta, jos emme tarvitse tietokonetta.

PÄÄLLE/POIS KYTKIN (S1) katkaisee 9 V: n akun virran kokonaan. Kytke kortin analoginen osa kokonaan pois päältä S1: llä, kun sitä ei käytetä.

USB/BAT SWITCH (S2) toimii 9 V: n akun kytkemiseksi Nano- ja OLED -digitaalilähteeseen. Jätä S2 USB -asentoon, kun kortti on liitetty tietokoneeseen USB -kaapelilla ja tietokone tarjoaa digitaalisen syötön. Kun Nano- ja OLED -virtalähteet saavat 9 V: n akun, vaihda S2 BAT -asentoon.

HUOMAUTUS TOIMITUSKYTKIMISTÄ: Jos S1 on PÄÄLLÄ, S2 on USB: ssä eikä USB -virtaa ole toimitettu, Nano yrittää syöttää virtaa analogisten tulonappien kautta. Vaikka tämä ei olekaan ihmisten turvallisuuskysymys, tämä on epätoivottu ehto herkille puolijohteille, eikä sitä pitäisi pidentää.

Vaihe 11: OLED -näyttökirjasto

Asenna OLED -näytön ensimmäiseksi testiksi SSD1306 OLED -näytönohjain, joka löytyy täältä Arduino IDE: hen.

Testaa OLED -näyttö lataamalla ssd1306/snowflakes -esimerkki ja ohjelmoimalla se BioSense Boardiin.

Varmista, että tämä toimii ennen kuin siirryt eteenpäin.

Vaihe 12: BioSense Demo Firmware

Pelataanko peliä, professori Falken?

SSD1306 -esimerkeissä on myös hieno Arkanoid -peli. Jotta se toimisi BioSense -kortin kanssa, painikkeita alustava ja lukeva koodi on kuitenkin muutettava. Olemme ottaneet vapauden tehdä nämä muutokset tähän liitteenä olevaan "biosense.ino" -tiedostoon.

Kopioi arkanoid -kansio SSD1306 -esimerkeistä uuteen kansioon, jonka olet nimittänyt biosenseksi. Poista arkanoid.ino -tiedosto kyseisestä kansiosta ja pudota tiedosto "biosense.ino". Käännä ja lataa biosense nanolle. Oikeanpuoleisimman painikkeen (painike 4) painaminen käynnistää pelin. Melaa ohjataan vasemmalla olevalla painikkeella 1 ja oikealla olevalla painikkeella 4. Hieno laukaus, BrickOut.

Palaa päävalikkoon painamalla Arduino Nanon nollauspainiketta.

Vaihe 13: Pulssianturimoduuli

Pulssianturimoduuli voi liittyä BioSense -korttiin käyttämällä kortin yläosassa olevaa kolminastaista otsikkoa.

Pulssianturimoduuli käyttää LED-valonlähdettä ja APDS-9008-ympäristön valokennoa (tietolomake) havaitsemaan LED-valon, joka heijastuu sormenpäästä tai korvanipasta. Ympäristön valoanturin signaali vahvistetaan ja suodatetaan käyttämällä MCP6001-op-vahvistinta. Mikro -ohjain voi sitten lukea signaalin.

Painikkeen 3 painaminen biosense.ino -luonnoksen päävalikosta välittää näytteet pulssianturin lähtösignaalista USB -liitännän kautta. Valitse Arduino IDE: n TYÖKALUT -valikosta "Sarjakuvaaja" ja varmista, että siirtonopeudeksi on asetettu 115200. Aseta sormenpää varovasti pulssianturin valon päälle.

Pulssianturimoduuliin liittyvät lisätiedot ja projektit löytyvät täältä.

Vaihe 14: Elektromyografi (EMG)

Kytke elektrodikaapeli alempaan 3,5 mm: n liittimeen, jossa on merkintä EMG, ja aseta elektrodit kuvan osoittamalla tavalla.

Painikkeen 1 painaminen biosense.ino -luonnoksen päävalikosta välittää näytteet EMG -lähtösignaalista USB -liitännän kautta. Valitse Arduino IDE: n TYÖKALUT -valikosta "Sarjakuvaaja" ja varmista, että siirtonopeudeksi on asetettu 115200.

Voit testata EMG: tä muilla lihasryhmillä - jopa otsaasi kulmalihaksilla.

BioSense Boardin EMG -piiri on saanut inspiraationsa tästä Advancer Technologiesin Instructable -ohjelmasta, joka kannattaa ehdottomasti tarkistaa lisäprojekteja, ideoita ja videoita varten.

Vaihe 15: Elektrokardiografia (EKG)

Liitä elektrodikaapeli ylempään 3,5 mm: n liittimeen, jossa on merkintä EKG/EEG, ja aseta elektrodit kuvan osoittamalla tavalla. EKG -elektrodien sijoittamiseen on kaksi perusvaihtoehtoa. Ensimmäinen on ranteiden sisäpuolella viite (punainen johto) toisen käden takana. Tämä ensimmäinen vaihtoehto on helpompi ja mukavampi, mutta usein hieman meluisampi. Toinen vaihtoehto on rinnan poikki ja viittaus oikeaan vatsaan tai yläosaan.

Painikkeen 2 painaminen biosense.ino -luonnoksen päävalikosta välittää näytteet EKG -lähtösignaalista USB -liitännän kautta. Valitse Arduino IDE: n TYÖKALUT -valikosta "Sarjakuvaaja" ja varmista, että siirtonopeudeksi on asetettu 115200.

BioSense Boardin EKG/EEG -piiri on saanut inspiraationsa Backyard Brainsin Heart and Brain SpikerShield -sovelluksesta. Katso heidän sivustoltaan muita projekteja, ideoita ja tämä siisti EKG -video.

Vaihe 16: Elektroenkefalografia (EEG)

Liitä elektrodikaapeli ylempään 3,5 mm: n liittimeen, jossa on merkintä EKG/EEG, ja aseta elektrodit kuvan osoittamalla tavalla. EEG -elektrodien sijoittamiseen on monia vaihtoehtoja, joista tässä on kaksi perusvaihtoehtoa.

Ensimmäinen on otsalla, jossa on viittaus (punainen lyijy) korvakuulossa tai mastoidiprosessissa. Tässä ensimmäisessä vaihtoehdossa voidaan yksinkertaisesti käyttää samoja pikakiinnitysjohtoja ja geelielektrodeja, joita käytetään EKG: ssä.

Toinen vaihtoehto pään takaosassa. Jos satut olemaan kalju, geelielektrodit toimivat myös täällä. Muuten elektrodien muodostaminen, jotka voivat "lävistää" hiukset, on hyvä idea. Lukko-aluslevytyyppinen juotoskorva on hyvä vaihtoehto. Käytä neulanpihtejä pienissä kielekkeissä (tässä tapauksessa kuusi) pesukoneen sisällä taivuttaaksesi ja sitten kaikki työntyäksesi samaan suuntaan. Joustavan pääpannan alle asettaminen painaa nämä ulkonemat varovasti hiusten läpi ja kosketukseen alla olevan päänahan kanssa. Tarvittaessa voidaan käyttää johtavaa geeliä yhteyden parantamiseen. Sekoita ruokasuola paksuun nesteeseen, kuten vaseliiniin tai lietteeseen vettä ja tärkkelystä tai jauhoja. Myös suolainen vesi toimii, mutta sen on oltava pienessä sienessä tai puuvillapallossa.

Painikkeen 2 painaminen biosense.ino -luonnoksen päävalikosta välittää näytteitä EEG -lähtösignaalista USB -liitännän kautta. Valitse Arduino IDE: n TYÖKALUT -valikosta "Sarjakuvaaja" ja varmista, että siirtonopeudeksi on asetettu 115200.

Muita EEG -hankkeita ja resursseja:

Tämä Instructable käyttää samanlaista rakennetta kuin BioSense EEG ja esittelee myös lisäkäsittelyä ja jopa kuinka pelata EEG Pongia!

Backyard Brainsilla on myös mukava video EEG -mittauksiin.

BriainBay

OpenEEG

OpenViBe

EEG -signaalit voivat mitata stroboskooppisia aivoaaltovaikutuksia (esim. Käyttämällä Mindroidia).

Vaihe 17: Haastealue

Voitko näyttää analogisen signaalin jäljet OLED -laitteessa sarjaplotterin lisäksi?

Lähtökohtana on tarkistaa tämä projekti XTronicalista.

Voi myös olla hyödyllistä tutustua Tiny Scope -hankkeeseen.

Entä tekstimittareiden lisääminen signaalinopeuksiin tai muihin mielenkiintoisiin parametreihin?

Vaihe 18: BioBoxin kuukausittainen tilauslaatikko

HackerBoxesin emoyhtiö Applied Science Ventures on mukana uudessa jännittävässä tilauslaatikonseptissa. BioBox innostaa ja kouluttaa biotieteiden, biohakkeroinnin, terveyden ja ihmisten suorituskyvyn projekteilla. Pidä optinen anturi poissa uutisia ja tilausjäsenen alennuksia seuraamalla BioBoxin Facebook -sivua.

Vaihe 19: HACK PLANET

Jos olet nauttinut tästä opetusohjelmasta ja haluat, että tällainen elektroniikka- ja tietotekniikkaprojekti toimitetaan postilaatikkoosi joka kuukausi, liity HackerBox -vallankumoukseen tilaamalla TÄSTÄ.

Ota yhteyttä ja jaa menestyksesi alla olevissa kommenteissa tai HackerBoxesin Facebook -sivulla. Kerro meille toki, jos sinulla on kysyttävää tai tarvitset apua missä tahansa. Kiitos, että olet osa HackerBoxesia. Pidä ehdotuksesi ja palautteesi tulossa. HackerBoxes ovat SINUN laatikoitasi. Tehdään jotain hienoa!