Ανιχνευτής ματιών: 6 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Αυτό το οδηγό εξηγεί πώς να φτιάξετε έναν «ανιχνευτή οφθαλμού» από έναν τροποποιημένο αισθητήρα ΗΚΓ (ηλεκτροκαρδιογράφημα) AD8232, έναν τετραπλό ενισχυτή LM324-N, ένα Arduino Uno R3 και μια σπιτική κεφαλή.

Ο ανιχνευτής έχει δύο εξόδους … μία για όταν κλείνετε το μάτι με το αριστερό σας μάτι… και μία για όταν κλείνετε το μάτι με το δεξί σας.

Οι φυσιολογικές αναλαμπές, που αφορούν και τα δύο μάτια, αγνοούνται.

Οι εφαρμογές για αυτό το κύκλωμα περιλαμβάνουν:

• διεπαφές παιχνιδιών
• Βοηθητική τεχνολογία

Απαιτούνται λίγα εργαλεία … μόνο ένα συγκολλητικό σίδερο και ένα κοφτερό μαχαίρι.

Οι τροποποιήσεις του αισθητήρα, οι οποίες μπορούν να αντιστραφούν, απαιτούν από εσάς:

• έκοψε δύο κομμάτια
• προσθέστε δύο γέφυρες/σορτς
• προσθέστε ένα σύντομο καλώδιο σύνδεσης

Το εκτιμώμενο κόστος των εξαρτημάτων είναι $ 15,00

Εικόνες

• Η φωτογραφία εξωφύλλου δείχνει μια κοντινή προβολή του ανιχνευτή των ματιών
• Η φωτογραφία 2 δείχνει την κατά προσέγγιση θέση για την κεφαλόδεση.
• Το βίντεο δείχνει τον ανιχνευτή των ματιών σε λειτουργία. Τρία διαδοχικά μάτια κλείνουν με κάθε μάτι.

Βήμα 1: Λίστα μερών

Τα παρακάτω μέρη προέρχονται από τη διεύθυνση

• 1 μονάδα AD8232 ECG καρδιακής παρακολούθησης
• 1 μόνο Arduino Uno R3

Τα ακόλουθα μέρη αποκτήθηκαν τοπικά:

• 1 μόνο τετραπλό ενισχυτή LM324
• 1 μόνο αντίσταση 220K ohm 1/8 watt
• 2 μόνο αντιστάσεις 120K ohm 1/8 watt
• 1 μόνο αντίσταση 15K ohm 1/8 watt
• 2 μόνο αντιστάσεις 10K ohm 1/8 watt
• 1 μόνο αντίσταση 1200 ohm 1/8 watt

Διάφορα αντικείμενα που είναι ήδη διαθέσιμα:

• σανίδα ψωμιού
• καλυμμένο χάλκινο σύρμα
• κόλλα μετάλλων

Το εκτιμώμενο κόστος των εξαρτημάτων είναι $ 15

Βήμα 2: Κύκλωμα

Το διάγραμμα κυκλώματος "ανιχνευτής οφθαλμού" εμφανίζεται στη φωτογραφία 1

Το κύκλωμα περιλαμβάνει μια τροποποιημένη μονάδα αισθητήρα καρδιογράφου AD8232 ECG, έναν τετραπλό ενισχυτή LM324, ένα Arduino Uno R3, μερικές αντιστάσεις και δύο LED.

Η κυματομορφή εξόδου από το AD8232 αιωρείται περίπου 1,5 βολτ DC.

Όταν το αριστερό μάτι κλείνει το μάτι, το κύμα εξόδου AD8232 ανεβαίνει προς τα 3,3 βολτ. Όταν η κυματομορφή υπερβεί τα 2,8 βολτ, η έξοδος του συγκριτή αριστερού ματιού αλλάζει από μηδέν σε 5 βολτ, όπως φαίνεται στη φωτογραφία 2.

Όταν το δεξί μάτι κλείνει το μάτι, το κύμα εξόδου AD8232 πέφτει στα μηδενικά βολτ. Όταν η κυματομορφή πέσει κάτω από τα 0,2 βολτ, η έξοδος του συγκριτή με το δεξί μάτι αλλάζει από μηδέν σε 5 βολτ, όπως φαίνεται στη φωτογραφία 3.

Τα κανονικά αναβοσβήματα δεν έχουν καμία επίδραση στην έξοδο καθώς είναι ισοδύναμα δύο προσομοιωμένων οφθαλμών και δεν είναι δυνατόν η έξοδος AD8232 να πηγαίνει ταυτόχρονα σε δύο αντίθετες κατευθύνσεις.

Το AD8232 παρέχεται με ένα σετ μαξιλαριών και καλωδίων ΗΚΓ επικαλυμμένων με γέλη. Μετά από μερικές χρήσεις τα μαξιλάρια τείνουν να πέφτουν. Για να το αντιμετωπίσω, έβαλα μερικά μαξιλαράκια από κασσίτερο σε μια κεφαλόδεση από ένα παλιό κορδόνι και Velcro. Λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο κατασκευής αυτής της κεφαλής περιγραφής περιγράφονται αλλού σε αυτό το άρθρο.

Βήμα 3: Τροποποιήσεις κυκλώματος AD8232

Μια μη τροποποιημένη πλακέτα κυκλώματος φαίνεται στη φωτογραφία 1

Όταν χρησιμοποιούνται ως όργανο ελέγχου καρδιάς, τα καλώδια του ΗΚΓ συνδέονται ως εξής:

• Ο δεξιός βραχίονας είναι συνδεδεμένος με RA
• Ο αριστερός βραχίονας συνδέεται με το LA
• Το δεξί πόδι είναι συνδεδεμένο με το RL

Μια τροποποιημένη πλακέτα κυκλώματος φαίνεται στη φωτογραφία 2

Μετά τις τροποποιήσεις, τα καλώδια γίνονται:

• Το δεξί φρύδι συνδέεται με RA
• Το αριστερό φρύδι συνδέεται με το LA
• Το μέτωπο συνδέεται με το RL

Το αρχικό κύκλωμα

Ένα απλοποιημένο μπλοκ διάγραμμα της αρχικής οθόνης καρδιάς εμφανίζεται στη φωτογραφία 3.

Αυτό το διάγραμμα δημιουργήθηκε με την αντιστοίχιση των τιμών των συστατικών στο σχηματικό Sparkfun "Heart Monitor" [1] με το AD8232 "Functional Block Diagram" [2]

Όταν χρησιμοποιούνται ως οθόνη οθόνης, και οι δύο είσοδοι στον ενισχυτή οργάνων AD8232 συνδέονται με τη ράγα τροφοδοσίας 3,3 volt μέσω αντιστάσεων 10Μ. Ο ενισχυτής οργάνων, ωστόσο, δεν μπορεί να λειτουργήσει εκτός εάν οι δύο αγωγοί εισόδου είναι γύρω από το δυναμικό του μεσαίου σιδηροδρόμου.

Το δυναμικό της σιδηροδρομικής γραμμής επιτυγχάνεται με την έγχυση ενός μικροσκοπικού ρεύματος (10uA) από το μόλυβδο RLD (κίνηση δεξιού ποδιού) στο πόδι σας. Δημιουργήσαμε αποτελεσματικά ένα διαχωριστή τάσης χρησιμοποιώντας το σώμα σας ως έναν από τους αντιστάτες.

Ο πραγματικός σκοπός του καλωδίου RLD εξηγείται στο φύλλο δεδομένων AD8232… Απλώς το κοιτάζω από διαφορετική σκοπιά.

Το τροποποιημένο κύκλωμα

Ένα σχηματικό σχήμα των τροποποιήσεων του κυκλώματος εμφανίζεται στη φωτογραφία 3.

Αντί να ψάχνει για καρδιακούς παλμούς, ο ανιχνευτής του ματιού ψάχνει για διαφορές στο ηλεκτρικό δυναμικό. Ως εκ τούτου, πρέπει να είναι πλήρως λειτουργικό ανά πάσα στιγμή… και οι δύο είσοδοι του ενισχυτή οργάνων πρέπει να συνδέονται με ένα δυναμικό μεσαίας σιδηροτροχιάς όπως το Vref (1,5 βολτ)

Αυτό επιτυγχάνεται με την κοπή της τροχιάς που συνδέει και τις δύο αντιστάσεις 10Μ με την τροφοδοσία 3,3 volt και συνδέοντας το άκρο κοπής στο Vref μέσω ενός μικρού καλωδίου. Και οι δύο είσοδοι του ενισχυτή οργάνων βρίσκονται τώρα στο μέσο σιδηροδρομικό δυναμικό, πράγμα που σημαίνει ότι η έξοδος AD8232 αιωρείται περίπου 1,5 βολτ DC.

Επίσης, δεν χρειαζόμαστε το καλώδιο RLD… ας χρησιμοποιήσουμε αυτό το καλώδιο για να βελτιώσουμε το CMRR (λόγος απόρριψης κοινής λειτουργίας) του συστήματος αυξάνοντας το σώμα σας σε δυνατότητες μεσαίου σιδηροδρόμου. Αυτό επιτυγχάνεται με την κοπή της τροχιάς στον πείρο AD8232 RLD και τη σύνδεση του άκρου κοπής στο Vref.

Το δελτίο δεδομένων AD8232 προτείνει να βραχυκυκλωθούν οι ακίδες RLD και RLDF (ανάδραση κίνησης δεξιού ποδιού) όταν χρησιμοποιείτε κύκλωμα δύο καλωδίων. Αυτό επιτυγχάνεται βραχυκυκλώνοντας τον πυκνωτή που ενώνει αυτούς τους δύο πείρους.

βιβλιογραφικές αναφορές

[1]

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

[2]

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

Βήμα 4: Το κεφαλόδεσμο

Το κεφαλόδεσμο σχεδιάστηκε από ένα παλιό κορδόνι, ένα μήκος Velcro και μερικά άγκιστρα Velcro. Οι λεπτομέρειες κατασκευής φαίνονται στις φωτογραφίες 1..4

Τα τακάκια είναι κατασκευασμένα από λεπτή πλάκα κασσίτερου … Χρησιμοποίησα το κάτω μέρος ενός παλιού δοχείου βαφής … και στερεώνονται στο κορδόνι με στενές γλωττίδες κομμένες από την ίδια πλάκα κασσίτερου. Αυτό επιτρέπει στα μαξιλαράκια να γλιστρούν γύρω από την κεφαλόδεση.

Θαμπώστε τις άκρες των μεταλλικών μαξιλαριών με ένα αρχείο και τρίψτε ελαφρά τις επιφάνειες επαφής. Συγκολλήστε το όργανο ελέγχου καρδιάς στις εκτεθειμένες μεταλλικές γλωττίδες.

Είναι σημαντικό τα μαξιλάρια να έχουν καλή επαφή με το δέρμα… συνιστάται το ιατρικό τζελ επαφής, αλλά διαπίστωσα ότι η ενυδατική κρέμα χεριών λειτουργεί επίσης.

Το μέγεθος του μαξιλαριού δεν είναι κρίσιμο… Έκτοτε μείωσα το πλάτος ενώ πειραματιζόμουν με πιο κοντινή απόσταση των μαξιλαριών… το μισό στο μέγεθος δεν έκανε καμία διαφορά.

Βήμα 5: Λογισμικό

Οδηγίες

Ανεβάστε το συνημμένο αρχείο "wink_detector_4.ino" στο Arduino σας και τρέξτε.

Σημειώσεις

Ο κώδικας είναι εξαιρετικά απλός … απλώς κάνει δημοσκοπήσεις για κάθε μία από τις δύο εξόδους ανιχνευτή ματιού και αναβοσβήνει την κατάλληλη λυχνία LED κάθε φορά που ένας συγκριτής αλλάζει κατάσταση.

Υπάρχει όμως ένα πρόβλημα … τα δυνατά μάτι μπορούν να αναβοσβήνουν το αντίθετο LED.

Το πάνω ίχνος στη φωτογραφία 1 δείχνει την έξοδο AD8232 να μειώνεται στα μηδενικά βολτ μετά από ένα δυνατό κλείσιμο του αριστερού ματιού. Ο συγκριτής δεξιού ματιού (χαμηλότερο ίχνος) το βλέπει ως ένα δεξί κλείσιμο ματιού και δημιουργεί μια ψευδή έξοδο.

Η φωτογραφία 2 δείχνει και τις δύο εξόδους σύγκρισης για ένα δυνατό αριστερό κλείσιμο ματιού. Ο δεξιός συγκριτής εξακολουθεί να παράγει μια ψευδή έξοδο 800mS μετά την έναρξη του αριστερού ματιού.

Μια λύση λογισμικού χρησιμοποιείται για να το ξεπεράσει… ο πρώτος ανιχνευτής που βλέπει το μάτι απενεργοποιεί τον άλλο ανιχνευτή για 1 δευτερόλεπτο. Αυτή η περίοδος είναι ρυθμιζόμενη στην κεφαλίδα κώδικα,

Βήμα 6: Περίληψη

Αυτό το οδηγό εξηγεί πώς να μετατρέψετε ένα Sparkfun AD8232 "Heart Monitor" σε "Wink Detector".

Παρέχονται επίσης λεπτομέρειες κατασκευής για ρυθμιζόμενη κεφαλή.

Ο κώδικας Arduino εξαλείφει τις ψευδείς εκκινήσεις λόγω υπέρβασης από την έξοδο AD8232 παρουσία ισχυρών οφθαλμών.

Οι εφαρμογές για αυτό το κύκλωμα περιλαμβάνουν:

• διεπαφές παιχνιδιών
• Βοηθητική τεχνολογία

Το εκτιμώμενο κόστος των εξαρτημάτων είναι $ 15,00

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε τις άλλες οδηγίες μου.