EEG AD8232 Φάση 2: 5 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:32

Αυτό το Lazy Old Geek (L. O. G.) έφτιαξε ένα ΗΕΓ:

www.instructables.com/id/EEG-AD8232-Phase-…

Φαίνεται να λειτουργεί εντάξει, αλλά ένα από τα πράγματα που δεν μου αρέσει είναι η σύνδεση με υπολογιστή. Το χρησιμοποιώ ως δικαιολογία για να μην κάνω καμία δοκιμή. Μια άλλη ανησυχία που έχω είναι ότι φαίνεται ότι παίρνω λίγο θόρυβο από το καλώδιο τροφοδοσίας στο σήμα μου.

Κατά τη διάρκεια κάποιων προηγούμενων δοκιμών είδα μυστηριώδη ακίδα 40Hz που φαίνεται να εξαφανίζεται όταν αποσυνδέω το USB και το τρέχω με μπαταρία. Δείτε εικόνες.

Τέλος πάντων, έκανα κάποιες δοκιμές με μονάδες Bluetooth HC05 και HC06 και μπόρεσα να τις κάνω να λειτουργήσουν:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Όπως αναφέρθηκε, συνάδελφε Instructabler, ο lingib κυκλοφόρησε το EEG Monitor του:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Γράφει πολύ καλύτερο κώδικα από μένα και ανέπτυξε επίσης έναν κώδικα επεξεργασίας, οπότε αυτό το έργο βασίζεται στο EEG Monitor του. Για τη Φάση 2, θέλω να φτιάξω μια οθόνη EEG με μπαταρία. (Θα προσπαθήσει να συμμετάσχει σε διαγωνισμό με μπαταρία)

Βήμα 1: Σχεδιάστε ασύρματη μονάδα

Για τον μικροελεγκτή θα χρησιμοποιήσω ένα 3.3V Micro Pro. Αυτό το Arduino είναι μια συσκευή 3.3V, επομένως είναι συμβατή με το AD8232. Η έκδοση Sparkfun χρησιμοποιεί ρυθμιστή τάσης 3.3V MIC5219.

Για μια μπαταρία, θα χρησιμοποιήσω μια παλιά επαναφορτιζόμενη μπαταρία που τυχαίνει να έχω. Αυτή είναι μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία λιθίου που έχει σχεδιαστεί πιθανώς για smartphone.

Όπως συζητήθηκε αργότερα, ανακάλυψα ότι το AliExpress Micro Pro χρησιμοποιεί ρυθμιστή τάσης XC6204 αντί του MIC5219.

Ο σχεδιασμός μου λοιπόν είναι λίγο οριακός. Οι μπαταρίες λιθίου είναι συνήθως 3,5 έως 4,2V ανάλογα με τη φόρτιση. Το XC6204 υποστηρίζει μια τυπική εγκατάλειψη 200mV με φορτίο έως 100mA. Το χειρότερο σενάριο σε πλήρες φορτίο με μπαταρία 3,5V, ο ρυθμιστής θα παράγει περίπου 3,3V. Αυτό θα πρέπει να είναι καλό, αλλά να γνωρίζετε πιθανά προβλήματα.

Άλλα εξαρτήματα είναι το τροποποιημένο AD8232 από τη Φάση 1 και ένα HC05 τροποποιημένο για μονάδα Bluetooth 3.3V όπως συζητείται στο:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Για ευκολία χρησιμοποίησα το Eagle Cadsoft και έφτιαξα ένα PCB χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB…

Επισυνάπτονται αρχεία σχηματικού και αετού.

Μέτρησα την κατανάλωση ενέργειας: ήταν 58mA. Κάποτε, είχα δοκιμάσει αυτήν την μπαταρία για χωρητικότητα 1750mA ώρες, η οποία δίνει χρόνο λειτουργίας περίπου 30 ώρες με μια φόρτιση.

Για την υποδοχή μπαταρίας, χρησιμοποίησα μια υποδοχή JST2.0 2pin έτσι ώστε να ταιριάζει με το Adafruit M4 Express μου. Πολλές από αυτές τις μπαταρίες έχουν τρεις επαφές, αλλά απλώς μετρήστε με ένα πολύμετρο για περίπου 4V και κολλήστε τα καλώδια στην μπαταρία. Χρησιμοποίησα θερμή κόλλα για να σφραγίσω και να υποστηρίξω τη σύνδεση.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Ορισμένοι σύνδεσμοι JST2.0 έχουν τα κόκκινα και μαύρα καλώδια αντίστροφα από το Adafruit.

Πρόσθεσα επίσης μια υποδοχή JST2.0 σε έναν φορτιστή μπαταριών λιθίου. Δείτε εικόνα.

Βήμα 2: Συσκευασία και σκίτσο

Για να μου φανεί χρήσιμο, το ΗΕΓ πρέπει να είναι φορητό. Είχα μια μικρή τσάντα για άλλο έργο. Έραψα λίγο Velcro στο πίσω μέρος. Έραψα έναν ιμάντα βραχίονα με το άλλο Velcro και λίγο ελαστικό, μετρημένο για να ταιριάζει στο χέρι μου. Το ΗΕΓ μπαίνει στην τσέπη και προσαρτάται στο περιβραχιόνιο. Δείτε εικόνες.

Για να διευκολύνω τη χρήση του κεφαλόδεσμου, (αντί για συγκόλληση) πήρα μια επέκταση καλωδίου ήχου 3,5 mm, έκοψα το ένα άκρο και το συνέδεσα με τους αισθητήρες της κεφαλής και το έδαφος του αυτιού. Αυτό θα συνδεθεί στη μονάδα AD8232.

ΣΥΜΒΟΥΛΗ: Υπέθεσα ότι ο σύνδεσμος θα ήταν σαν τυπικά καλώδια ήχου με αριστερά στην άκρη, δεξιά στη μέση και στο κάτω έδαφος. Αυτό δεν είναι σωστό για το AD8232, οπότε έπρεπε να το επανασυνδέσω, δείτε την εικόνα.

Το αρχικό HC05 έχει ακίδες που βγαίνουν παράλληλα με το PCB. Για να είναι πιο κολακευτικό, τα ίσιωσα έτσι ώστε να είναι σε ορθή γωνία με το PCB, δείτε την εικόνα. Ενώ οι ανώμαλες ακίδες δεν είναι σκόπιμες, κάνουν καλύτερη ηλεκτρική σύνδεση.

Η επόμενη εικόνα δείχνει το συναρμολογημένο ασύρματο EEG, στη συνέχεια πώς θα μπει στην τσέπη, το οποίο θα περάσει βελονάκι στο περιβραχιόνιο.

Μερικές φωτογραφίες δείχνουν πώς συνδέονται όλα.

Επισυνάπτεται το σκίτσο του Arduino, fix_FFT_EEG_wireless.ino

Αυτό βασίζεται στον κώδικα lingib με μερικές γραμμές που προστίθενται για επικοινωνίες HC05.

Βήμα 3: Σταθμός βάσης

Έτσι, αυτό το EEG Wireless θα λειτουργήσει με έναν από τους προσαρμογείς CP2102-HC06 για την εμφάνιση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο σε έναν υπολογιστή χρησιμοποιώντας την επεξεργασία από:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Οι σκέψεις μου: έτσι τα εγκεφαλικά κύματα αντιπροσωπεύουν αυτό που κάνει ο εγκέφαλός σας. Έτσι, αν κοιτάζω τι κάνουν τα εγκεφαλικά μου κύματα στην οθόνη του υπολογιστή, η διαδικασία του να κοιτάζω την οθόνη και να το σκέφτομαι θα επηρεάσει το ΗΕΓ μου. Έτσι ήθελα την επιλογή εγγραφής του ΗΕΓ μου χωρίς να χρειάζεται να τα δω. Αποφάσισα να καταγράψω δεδομένα με χρονική σφραγίδα σε κάρτα micro SD, ώστε να μπορώ να κάνω κάποια ανάλυση εκτός σύνδεσης.

Η ιδέα είναι, για παράδειγμα, ότι εάν δοκιμάζω πώς μερικοί διχτυοειδείς παλμοί επηρεάζουν τα εγκεφαλικά μου κύματα, μπορώ να γράψω πότε και τι χτυπά ακούω και αργότερα να κοιτάξω τα δεδομένα του ΗΕΓ για να δω εάν υπάρχουν κάποια αποτελέσματα κατά τη διάρκεια και μετά εκείνη τη χρονική περίοδο.

Αυτό θα χρησιμοποιήσει έναν σταθμό βάσης, βασικά ένα άλλο Micro Pro με HC06 για λήψη δεδομένων από το ασύρματο EEG, έναν DS3231 RTC για την καταγραφή της ώρας και έναν προσαρμογέα κάρτας microSD για την αποθήκευση των δεδομένων που έχουν σφραγιστεί στο χρόνο σε μια κάρτα microSD. Αυτό είναι βασικά σαν το θερμόμετρο IR μου:

www.instructables.com/id/IR-Thermometer-fo…

Στην πραγματικότητα θα αφήσω την επιλογή χρήσης θερμόμετρου IR και DHT22 (θερμοκρασία και υγρασία) στο PCB.

Εδώ είναι τα κύρια συστατικά:

3.3V Micro Pro Arduino

DS3231 RTC (τροποποιημένο)

(μελλοντική προσθήκη θερμοκρασίας DHT22/RH)

HC06

(μελλοντική προσθήκη MLX90614 IR Temp Sensor)

Προσαρμογέας κάρτας microSD 5V

Κατανάλωση ενέργειας:

Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλοί αισθητήρες προσαρτημένοι σε αυτό το Micro Pro, θα δώσω λίγη προσοχή στο ρεύμα.

Ο ρυθμιστής τάσης στο Micro Pro τροφοδοτεί όλους τους αισθητήρες.

(Το Sparkfun Micro Pro διαθέτει ρυθμιστή MIC5219 3.3v που μπορεί να παρέχει 500mA ρεύματος.)

Το AliExpress 3.3v Micro Pro που αγόρασα έχει προφανώς έναν ρυθμιστή Torex XC6204B. Αυτό προτείνεται από τη σήμανση που μόλις διαβάζω, αλλά μοιάζει με 4Β2Χ.

Το 4Β σημαίνει XC6204B, το 2 σημαίνει έξοδο 3.3V.

Από όσο μπορώ να πω, το XC6204B εξέρχεται έως 150mA το πολύ (πολύ λιγότερο από το MIC5219 500mA). Παρ 'όλα αυτά.

Δεν μπορώ να βρω δεδομένα σχετικά με την κλήρωση ρελαντί του 3.3V Micro Pro. Έτσι αποφάσισα να μετρήσω μερικά:

3,3V Pro Micro 11,2mA

3.3V L. O. G. Δυοακουστικός ρυθμός 20mA

3.3V Ασύρματο EEG 58mA

Το μέγιστο ρεύμα του φύλλου δεδομένων DS3231 στα 3V είναι 200uA ή 0,2mA.

Το μέγιστο ρεύμα του φύλλου δεδομένων DHT22 είναι 2,5mA.

Το HC06 είναι 8,5mA στην ενεργή λειτουργία (40mA στη λειτουργία σύζευξης)

Το φύλλο δεδομένων MLX90614 δεν είμαι σίγουρος ότι το μέγιστο ρεύμα είναι 52mA.

Έτσι, η προσθήκη όλων είναι περίπου 85mA που δεν είναι πολύ μικρότερη από 150mA. Αλλά πρέπει να είναι εντάξει.

Ο προσαρμογέας κάρτας microSD τροφοδοτείται από τον ακροδέκτη RAW 5V.

Επισυνάπτω ένα σχηματικό διάγραμμα του σταθμού βάσης. Το πρωτόκολλο που χρησιμοποιώ και το σκίτσο που πρέπει να ακολουθήσω δεν περιλαμβάνει το θερμόμετρο DHT22 ή IR.

Βήμα 4: Σκίτσο

Βασικά, το σκίτσο λαμβάνει τα δεδομένα που αποστέλλονται από το ασύρματο EEG HC05 μέσω του συνδεδεμένου HC06, στέλνει τα δεδομένα από τη θύρα USB στην ίδια μορφή με το ασύρματο EEG, ώστε να μπορεί να διαβαστεί από το EEG_Monitor_2 (Επεξεργασία) και να εμφανιστεί.

Λαμβάνει επίσης την ώρα και την ημερομηνία από το DS3231 RTC και ο χρόνος σφραγίζει τα δεδομένα και τα γράφει σε κάρτα microSD σε μορφή CSV (τιμές διαχωρισμένες με κόμμα).

ΠΡΟΒΛΗΜΑ 1: Το ασύρματο EEG έστελνε δεδομένα Bluetooth στο HC06 μου στα 115, 200 baud. Προφανώς το HC06 δεν μπορεί να επικοινωνήσει σωστά με αυτήν την ταχύτητα καθώς έβλεπε σκουπίδια. Λοιπόν, έπαιξα με αυτό, τελικά το έβαλα σε λειτουργία ρυθμίζοντας τόσο το HC05 όσο και το HC06 σε 19, 200 baud.

ΠΡΟΒΛΗΜΑ 2: Η θερινή ώρα ήταν πρόβλημα για μένα. Συνάντησα τα ακόλουθα από τον JChristensen:

forum.arduino.cc/index.php?topic=96891.0

github.com/JChristensen/Timezone

Για να το χρησιμοποιήσετε, πρέπει πρώτα να ορίσετε το RTC σε UTC (Coordinated Universal Time), αυτή είναι η ώρα στο Γκρίνουιτς της Αγγλίας. Λοιπόν, δεν ήξερα πώς να το κάνω, αλλά βρήκα αυτό το άρθρο:

www.justavapor.com/archives/2482

Ξαναγράψτε το για ώρα Βουνό (επισυνάπτεται) UTCtoRTC.ino

Αυτό ρυθμίζει το χρόνο DS3231 σε UTC, 6 ώρες αργότερα από την ώρα του βουνού.

Στη συνέχεια ενσωμάτωσα τη ζώνη ώρας στο Σκίτσο μου. Για να είμαι ειλικρινής, δεν το έχω δοκιμάσει, υποθέτοντας ότι λειτουργεί.

ΠΡΟΒΛΗΜΑ 3: Ένα από τα προβλήματα με το Bluetooth (και τις περισσότερες άλλες σειριακές επικοινωνίες) είναι ότι είναι ασύγχρονο. Αυτό σημαίνει ότι δεν γνωρίζετε πραγματικά πότε ξεκίνησαν τα δεδομένα και ίσως ψάχνετε στη μέση μιας ροής δεδομένων.

Αυτό που έκανα ήταν να ξεκινήσω κάθε πακέτο δεδομένων με ένα "$" και το έψαξα στο σταθμό βάσης μου. Ένας καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό ονομάζεται χειραψία όπου ο αποστολέας στέλνει κάποια δεδομένα και περιμένει τον παραλήπτη να στείλει πίσω μια απόδειξη παραλαβής. Για το σκοπό αυτό, δεν με απασχολεί αν χάσω ένα πακέτο κάθε τόσο.

Το σκίτσο επισυνάπτεται, basecode.ino

Βήμα 5: Συμπεράσματα

Δυστυχώς, από τότε που ξεκίνησα αυτό το έργο, έχω χάσει την ικανότητά μου να εστιάζω πραγματικά σε έργα. Wantedθελα να κάνω κάποιες πραγματικές δοκιμές με αυτό το ΗΕΓ, ειδικά με διχοειδείς παλμούς. Ισως κάποια μέρα.

Νομίζω όμως ότι έχω παράσχει αρκετές πληροφορίες σε άλλους για να δημιουργήσουν αυτό το έργο.

Μουν στη διαδικασία ανάπτυξης κάποιου κώδικα 5 ζωνών. Η ιδέα ήταν να εμφανιστούν οι πέντε ζώνες εγκεφαλικών κυμάτων, δέλτα, θήτα, άλφα, βήτα και γάμμα. Νομίζω ότι το σκίτσο της βασικής ζώνης λειτουργεί, δεν νομίζω ότι το fix_FFT λειτουργεί για την επεξεργασία, αλλά το επισυνάπτω για όσους μπορεί να ενδιαφέρονται.