HackerBox 0026: BioSense: 19 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-13 06:58

BioSense – w tym miesiącu HackerBox Hackers badają obwody wzmacniaczy operacyjnych do pomiaru sygnałów fizjologicznych ludzkiego serca, mózgu i mięśni szkieletowych. Ta instrukcja zawiera informacje dotyczące pracy z HackerBox #0026, które możesz odebrać tutaj do wyczerpania zapasów. Ponadto, jeśli chcesz otrzymywać co miesiąc taki HackerBox bezpośrednio do swojej skrzynki pocztowej, zasubskrybuj na HackerBoxes.com i dołącz do rewolucji!

Tematy i cele edukacyjne dla HackerBox 0026:

• Zrozum teorię i zastosowania obwodów wzmacniacza operacyjnego
• Użyj wzmacniaczy pomiarowych do pomiaru małych sygnałów
• Złóż ekskluzywną tablicę HackerBoxes BioSense
• Instrumentacja człowieka do EKG i EEG
• Rejestruj sygnały związane z ludzkimi mięśniami szkieletowymi
• Projektuj elektrycznie bezpieczne obwody interfejsu użytkownika
• Wizualizuj sygnały analogowe przez USB lub przez wyświetlacz OLED

HackerBoxes to miesięczna usługa subskrypcji dla elektroniki DIY i technologii komputerowej. Jesteśmy hobbystami, twórcami i eksperymentatorami. Jesteśmy marzycielami marzeń. ZHAKUJ PLANETĘ!

Krok 1: HackerBox 0026: Zawartość pudełka

• HackerBoxes #0026 Karta referencyjna kolekcjonerska
• Ekskluzywna płytka PCB HackerBoxes BioSense
• OpAmp i zestaw komponentów do PCB BioSense
• Arduino Nano V3: 5V, 16MHz, MicroUSB
• Moduł OLED 0,96 cala, 128x64, SSD1306
• Moduł czujnika tętna
• Przewody zatrzaskowe do czujników fizjologicznych
• Żel samoprzylepny, elektrody zatrzaskowe
• Zestaw paska elektrody OpenEEG
• Rurki termokurczliwe - różnorodność 50 sztuk
• Kabel MicroUSB
• Ekskluzywna naklejka WiredMind

Kilka innych rzeczy, które będą pomocne:

• Lutownica, lut i podstawowe narzędzia lutownicze
• Komputer do uruchamiania narzędzi programowych
• Bateria 9V
• Linka z drutu przyłączeniowego

Co najważniejsze, będziesz potrzebować poczucia przygody, ducha DIY i ciekawości hakerskiej. Hardkorowa elektronika DIY nie jest trywialnym zajęciem i nie rozwadniamy jej dla Ciebie. Celem jest postęp, a nie doskonałość. Kiedy będziesz wytrwać i cieszyć się przygodą, wiele satysfakcji można czerpać z nauki nowych technologii i, miejmy nadzieję, z udanych projektów. Sugerujemy, aby każdy krok robić powoli, pamiętając o szczegółach i nie bój się prosić o pomoc.

Pamiętaj, że w często zadawanych pytaniach HackerBox znajduje się mnóstwo informacji dla obecnych i przyszłych członków.

Krok 2: Wzmacniacze operacyjne

Wzmacniacz operacyjny (lub wzmacniacz operacyjny) to wzmacniacz napięciowy o dużym wzmocnieniu z wejściem różnicowym. Wzmacniacz operacyjny wytwarza potencjał wyjściowy, który jest zazwyczaj setki tysięcy razy większy niż różnica potencjałów między dwoma zaciskami wejściowymi. Wzmacniacze operacyjne wywodzą się z komputerów analogowych, gdzie były wykorzystywane do wykonywania operacji matematycznych w wielu obwodach liniowych, nieliniowych i zależnych od częstotliwości. Wzmacniacze operacyjne są obecnie jednymi z najczęściej używanych urządzeń elektronicznych, są używane w szerokiej gamie urządzeń konsumenckich, przemysłowych i naukowych.

Uważa się, że idealny wzmacniacz operacyjny ma następujące cechy:

• Nieskończone wzmocnienie w otwartej pętli G = vout / vin
• Nieskończona impedancja wejściowa Rin (a więc zerowy prąd wejściowy)
• Zerowe napięcie niezrównoważenia wejściowego
• Nieskończony zakres napięcia wyjściowego
• Nieskończona przepustowość z zerowym przesunięciem fazowym i nieskończoną szybkością narastania
• Zerowa impedancja wyjściowa Rout
• Zero hałasu
• Nieskończony współczynnik odrzucenia w trybie wspólnym (CMRR)
• Nieskończony współczynnik odrzucenia zasilania.

Te ideały można podsumować dwoma „złotymi zasadami”:

1. W zamkniętej pętli wyjście próbuje zrobić wszystko, co jest konieczne, aby różnica napięć między wejściami wynosiła zero.
2. Wejścia nie pobierają prądu.

[Wikipedia]

Dodatkowe zasoby wzmacniacza operacyjnego:

Szczegółowy samouczek wideo z EEVblog

Khan academy

Samouczki dotyczące elektroniki

Krok 3: Wzmacniacze oprzyrządowania

Wzmacniacz instrumentacyjny to rodzaj wzmacniacza różnicowego połączonego z wejściowymi wzmacniaczami buforowymi. Taka konfiguracja eliminuje potrzebę dopasowania impedancji wejściowej, dzięki czemu wzmacniacz jest szczególnie odpowiedni do stosowania w sprzęcie pomiarowym i testowym. Wzmacniacze oprzyrządowania są stosowane tam, gdzie wymagana jest duża dokładność i stabilność obwodu. Wzmacniacze instrumentalne mają bardzo wysokie współczynniki tłumienia w trybie wspólnym, dzięki czemu nadają się do pomiaru małych sygnałów w obecności szumu.

Chociaż wzmacniacz oprzyrządowania jest zwykle przedstawiany schematycznie jako identyczny ze standardowym wzmacniaczem operacyjnym, elektroniczny wzmacniacz oprzyrządowania prawie zawsze składa się wewnętrznie z TRZECH wzmacniaczy operacyjnych. Są one rozmieszczone w taki sposób, że jest jeden wzmacniacz operacyjny do buforowania każdego wejścia (+, -) i jeden do wytwarzania pożądanego wyjścia z odpowiednim dopasowaniem impedancji.

[Wikipedia]

Książka PDF: Przewodnik projektanta po wzmacniaczach instrumentalnych

Krok 4: Płytka BioSense HackerBoxes

Płytka HackerBoxes BioSense zawiera zestaw wzmacniaczy operacyjnych i oprzyrządowania do wykrywania i pomiaru czterech opisanych poniżej sygnałów fizjologicznych. Drobne sygnały elektryczne są przetwarzane, wzmacniane i podawane do mikrokontrolera, gdzie mogą być przekazywane do komputera przez USB, przetwarzane i wyświetlane. Do obsługi mikrokontrolera, HackerBoxes BioSense Board wykorzystuje moduł Arduino Nano. Zauważ, że kilka następnych kroków koncentruje się na przygotowaniu modułu Arduino Nano do użytku z płytką BioSense.

Moduły Pulse Sensor zawierają źródło światła i czujnik światła. Gdy moduł styka się z tkanką ciała, na przykład z opuszkiem palca lub płatkiem ucha, zmiany w odbitym świetle są mierzone jako przepompowywanie krwi przez tkankę.

EKG (elektrokardiografia), zwana również EKG, rejestruje aktywność elektryczną serca przez pewien czas za pomocą elektrod umieszczonych na skórze. Elektrody te wykrywają drobne zmiany elektryczne na skórze, które wynikają z elektrofizjologicznego wzorca depolaryzacji i repolaryzacji mięśnia sercowego podczas każdego uderzenia serca. EKG jest bardzo często wykonywanym badaniem kardiologicznym. [Wikipedia]

EEG (elektroencefalografia) to elektrofizjologiczna metoda monitorowania służąca do rejestrowania aktywności elektrycznej mózgu. Elektrody umieszcza się wzdłuż skóry głowy, podczas gdy EEG mierzy wahania napięcia wynikające z prądu jonowego w neuronach mózgu. [Wikipedia]

EMG (elektromiografia) mierzy aktywność elektryczną związaną z mięśniami szkieletowymi. Elektromiograf wykrywa potencjał elektryczny generowany przez komórki mięśniowe, gdy są one aktywowane elektrycznie lub neurologicznie. [Wikipedia]

Krok 5: Platforma mikrokontrolera Arduino Nano

Dołączony moduł Arduino Nano jest dostarczany z pinami nagłówka, ale nie są one przylutowane do modułu. Na razie zostaw szpilki wyłączone. Wykonaj te wstępne testy modułu Arduino Nano oddzielnie od płytki BioSense i PRZED przylutowaniem pinów nagłówka Arduino Nano. Wszystko, czego potrzeba do kolejnych kilku kroków, to kabel microUSB i moduł Nano zaraz po wyjęciu z torby.

Arduino Nano to zminiaturyzowana płytka Arduino do montażu powierzchniowego, przyjazna dla płytek stykowych, ze zintegrowanym portem USB. Jest niesamowicie w pełni funkcjonalny i łatwy do zhakowania.

Cechy:

• Mikrokontroler: Atmel ATmega328P
• Napięcie: 5V
• Cyfrowe piny we/wy: 14 (6 PWM)
• Piny wejścia analogowego: 8
• Prąd DC na pin we/wy: 40 mA
• Pamięć Flash: 32 KB (2 KB dla bootloadera)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Szybkość zegara: 16 MHz
• Wymiary: 17mm x 43mm

Ten szczególny wariant Arduino Nano to czarna konstrukcja Robotdyn. Interfejs jest przez wbudowany port MicroUSB, który jest kompatybilny z tymi samymi kablami MicroUSB, które są używane w wielu telefonach komórkowych i tabletach.

Arduino Nanos ma wbudowany układ mostka USB/szeregowego. W tym konkretnym wariancie układ mostkowy to CH340G. Zwróć uwagę, że istnieją różne inne typy układów mostków USB/szeregowych używanych na różnych typach płyt Arduino. Te układy umożliwiają komunikację portu USB komputera z interfejsem szeregowym w układzie procesora Arduino.

System operacyjny komputera wymaga sterownika urządzenia do komunikacji z układem USB/szeregowym. Sterownik umożliwia komunikację IDE z płytą Arduino. Konkretny sterownik urządzenia, który jest potrzebny, zależy zarówno od wersji systemu operacyjnego, jak i typu układu USB/szeregowego. Dla układów CH340 USB/Serial dostępne są sterowniki dla wielu systemów operacyjnych (UNIX, Mac OS X lub Windows). Producent CH340 dostarcza te sterowniki tutaj.

Po pierwszym podłączeniu Arduino Nano do portu USB komputera powinna zaświecić się zielona lampka zasilania, a wkrótce po tym niebieska dioda LED powinna zacząć powoli migać. Dzieje się tak, ponieważ Nano jest fabrycznie załadowany programem BLINK, który działa na zupełnie nowym Arduino Nano.

Krok 6: Zintegrowane środowisko programistyczne Arduino (IDE)

Jeśli nie masz jeszcze zainstalowanego Arduino IDE, możesz pobrać je ze strony Arduino.cc

Jeśli chcesz uzyskać dodatkowe informacje wstępne dotyczące pracy w ekosystemie Arduino, sugerujemy zapoznanie się z instrukcjami dla warsztatu HackerBoxes Starter Workshop.

Podłącz Nano do kabla MicroUSB, a drugi koniec kabla do portu USB w komputerze, uruchom oprogramowanie Arduino IDE, wybierz odpowiedni port USB w IDE pod narzędzia>port (prawdopodobnie nazwa z wchusb w nim). Wybierz również "Arduino Nano" w IDE w menu narzędzia>płyta.

Na koniec załaduj przykładowy kod:

Plik->Przykłady->Podstawy->Mrugnięcie

W rzeczywistości jest to kod, który został wstępnie załadowany do Nano i powinien teraz działać, aby powoli migać niebieską diodą LED. W związku z tym, jeśli załadujemy ten przykładowy kod, nic się nie zmieni. Zamiast tego zmodyfikujmy nieco kod.

Przyglądając się uważnie, widać, że program włącza diodę, czeka 1000 milisekund (jedna sekunda), wyłącza diodę, czeka kolejną sekundę, a potem robi to wszystko od nowa - na zawsze.

Zmodyfikuj kod, zmieniając obie instrukcje „delay(1000)” na „delay(100)”. Ta modyfikacja spowoduje, że dioda LED będzie migać dziesięć razy szybciej, prawda?

Załadujmy zmodyfikowany kod do Nano, klikając przycisk PRZEŚLIJ (ikona strzałki) tuż nad zmodyfikowanym kodem. Obejrzyj poniżej kod, aby uzyskać informacje o stanie: „kompilowanie”, a następnie „przesyłanie”. W końcu IDE powinno wskazać „Przesyłanie zakończone”, a dioda LED powinna migać szybciej.

Jeśli tak, to gratulacje! Właśnie zhakowałeś swój pierwszy fragment kodu osadzonego.

Po załadowaniu i uruchomieniu wersji z szybkim miganiem, dlaczego nie sprawdzić, czy możesz ponownie zmienić kod, aby dioda LED szybko mignęła dwukrotnie, a następnie odczekać kilka sekund przed powtórzeniem? Spróbuj! Co powiesz na inne wzory? Kiedy już uda Ci się zwizualizować pożądany rezultat, zakodować go i obserwować, jak działa zgodnie z planem, zrobiłeś ogromny krok w kierunku zostania kompetentnym hakerem sprzętowym.

Krok 7: Piny Arduino Nano Header

Teraz, gdy komputer programistyczny został skonfigurowany do ładowania kodu do Arduino Nano, a Nano zostało przetestowane, odłącz kabel USB od Nano i przygotuj się do lutowania.

Jeśli jesteś nowy w lutowaniu, istnieje wiele świetnych przewodników i filmów online na temat lutowania. Oto jeden przykład. Jeśli czujesz, że potrzebujesz dodatkowej pomocy, spróbuj znaleźć lokalną grupę twórców lub miejsce dla hakerów w Twojej okolicy. Ponadto, amatorskie kluby radiowe są zawsze doskonałym źródłem doświadczeń z elektroniką.

Przylutuj dwa jednorzędowe nagłówki (piętnaście pinów każdy) do modułu Arduino Nano. Sześciopinowe złącze ICSP (programowanie szeregowe w obwodzie) nie będzie używane w tym projekcie, więc po prostu pozostaw te szpilki wyłączone.

Po zakończeniu lutowania należy dokładnie sprawdzić mostki lutownicze i/lub połączenia lutowane na zimno. Na koniec podłącz Arduino Nano z powrotem do kabla USB i sprawdź, czy wszystko nadal działa poprawnie.

Krok 8: Komponenty zestawu BioSense PCB

Gdy moduł mikrokontrolera jest gotowy do pracy, nadszedł czas na złożenie płytki BioSense.

Lista komponentów:

• U1:: 7805 Regulator 5V 0,5A TO-252 (karta katalogowa)
• U2:: MAX1044 Konwerter napięcia DIP8 (karta katalogowa)
• U3:: Wzmacniacz oprzyrządowania AD623N DIP8 (arkusz danych)
• U4:: TLC2272344P Wzmacniacz operacyjny DIP8 DIP8 (karta katalogowa)
• U5:: Wzmacniacz różnicowy INA106 DIP8 (karta katalogowa)
• U6, U7, U8:: TL072 Wzmacniacz operacyjny DIP8 (karta katalogowa)
• D1, D2:: 1N4148 Przewód osiowy diody przełączającej
• S1, S2:: Przełącznik suwakowy SPDT o skoku 2,54 mm
• S3, S4, S5, S6:: Dotykowy przycisk chwilowy 6 mm X 6 mm X 5 mm
• BZ1:: Pasywny brzęczyk piezoelektryczny o rozstawie 6,5 mm
• R1, R2, R6, R12, R16, R17, R18, R19, R20:: Rezystor 10KOhm [BRN BLK ORG]
• R3, R4:: Rezystor 47KOhm [YEL VIO ORG]
• R5:: Rezystor 33KOhm [ORG ORG ORG]
• R7:: Rezystor 2,2 MOhm [CZERWONY CZERWONY GRN]
• R8, R23:: Rezystor 1KOhm [BRN BLK RED]
• R10, R11:: Rezystor 1MOhm [BRN BLK GRN]
• R13, R14, R15:: Rezystor 150KOhm [BRN GRN YEL]
• R21, R22:: Rezystor 82KOhm [GRY RED ORG]
• R9:: Potencjometr trymera 10KOhm „103”
• R24:: Potencjometr trymera 100KOhm „104”
• C1, C6, C11:: 1uF 50V Monolityczna nasadka 5mm Podziałka „105”
• C2, C3, C4, C5, C7, C8:: 10uF 50V Monolityczna nasadka 5mm Raster „106”
• C9:: Monolityczna nasadka 560 pF 50 V, skok 5 mm „561”
• C10:: 0,01 uF 50 V monolityczna nasadka 5 mm podziałka „103”
• Zaciski baterii 9V z przewodami
• 1x40pin ŻEŃSKI NAGŁÓWEK ODŁĄCZALNY Rozstaw 2,54mm
• Siedem gniazd DIP8
• Dwa gniazda audio 3,5 mm do montażu na płytce drukowanej

Krok 9: Złóż płytkę BioSense

REZYSTORY: Istnieje osiem różnych wartości rezystorów. Nie są wymienne i muszą być starannie umieszczone dokładnie tam, gdzie należą. Zacznij od zidentyfikowania wartości każdego typu rezystora za pomocą kodów kolorów pokazanych na liście komponentów (i/lub omomierza). Wpisz wartość na papierowej taśmie przyczepionej do oporników. To sprawia, że o wiele trudniej jest znaleźć rezystory w niewłaściwym miejscu. Rezystory nie są spolaryzowane i można je wkładać w dowolnym kierunku. Po przylutowaniu dokładnie przytnij wyprowadzenia z tyłu płyty.

KONDENSATORY: Istnieją cztery różne wartości kondensatorów. Nie są wymienne i muszą być starannie umieszczone dokładnie tam, gdzie należą. Zacznij od zidentyfikowania wartości każdego typu kondensatora za pomocą oznaczeń liczbowych pokazanych na liście komponentów. Kondensatory ceramiczne nie są spolaryzowane i można je wkładać w dowolnym kierunku. Po przylutowaniu na miejscu, dokładnie przytnij wyprowadzenia z tyłu płyty.

ZASILANIE: Dwa elementy półprzewodnikowe tworzące zasilacz to U1 i U2. Przylutuj je dalej. Podczas lutowania U1 zwróć uwagę, że płaski kołnierz to pin uziemiający urządzenia i radiator. Musi być całkowicie przylutowany do PCB. W zestawie gniazda DIP8. Jednak w przypadku konwertera napięcia U2 zdecydowanie zalecamy staranne przylutowanie układu scalonego bezpośrednio do płytki bez gniazda.

Przylutuj dwa przełączniki suwakowe i przewody zaciskowe akumulatora 9V. Zwróć uwagę, że jeśli klips baterii jest wyposażony w wtyk złącza na przewodach, możesz po prostu odciąć złącze.

W tym momencie możesz podłączyć baterię 9V, włączyć zasilanie i użyć woltomierza, aby sprawdzić, czy twój zasilacz tworzy szynę -9V i szynę +5V z dostarczonego +9V. Mamy teraz trzy źródła napięcia i uziemienie, wszystkie z jednej baterii 9V. WYJMIJ AKUMULATOR, ABY KONTYNUOWAĆ MONTAŻ.

DIODY: Dwie diody D1 i D2 to małe, szklisto-pomarańczowe elementy z wyprowadzeniami osiowymi. Są spolaryzowane i powinny być zorientowane tak, aby czarna linia na obudowie diody pokrywała się z grubą linią na sitodruku PCB.

GNIAZDA GNIAZDA: Rozdziel 40-pinową główkę na trzy sekcje po 3, 15 i 15 pozycji każda. Aby przyciąć listwy na odpowiednią długość, użyj małych przecinaków do drutu, aby przeciąć pozycję ONE PAST, w której ma się kończyć listwa zasilająca. Szpilka/dziurka, przez którą przecinasz, jest poświęcana. Trzy pinowe złącze jest przeznaczone dla czujnika impulsów na górze płyty z pinami oznaczonymi „GND 5V SIG”. Dwa piętnaście pinów są przeznaczone dla Arduino Nano. Pamiętaj, że sześciopinowe złącze ICSP (in-circuit Serial Programming) Nano nie jest tutaj używane i nie wymaga nagłówka. Nie sugerujemy również łączenia wyświetlacza OLED z nagłówkiem. Przylutuj nagłówki na miejsce i na razie pozostaw je puste.

GNIAZDA DIP: Wszystkie sześć układów wzmacniaczy U3-U8 znajduje się w obudowach DIP8. Przylutuj gniazdo chipa DIP8 do każdej z tych sześciu pozycji, upewniając się, że wycięcie w gnieździe jest ustawione w linii z wycięciem na sitodruku PCB. Przylutuj gniazda bez włożonego w nie chipa. Na razie zostaw je puste.

POZOSTAŁE KOMPONENTY: Na koniec przylutuj cztery przyciski, dwa trimpoty (zwróć uwagę, że są to dwie różne wartości), brzęczyk (zwróć uwagę, że jest spolaryzowany), dwa gniazda audio 3,5 mm, a na koniec wyświetlacz OLED.

KOMPONENTY Z GNIAZDAMI: Po zakończeniu lutowania można włożyć sześć układów wzmacniacza (pamiętając o orientacji wycięcia). Ponadto Arduino Nano można podłączyć za pomocą złącza USB na krawędzi płytki BioSense.

Krok 10: Elektryczne wyłączniki bezpieczeństwa i zasilania

Na schematycznym diagramie płyty HackerBoxes BioSense, zauważ, że jest sekcja INTERFEJS LUDZKI (lub ANALOGOWY), a także sekcja CYFROWA. Jedyne transy, które przecinają te dwie sekcje, to trzy analogowe linie wejściowe do Arduino Nano i zasilanie bateryjne +9V, które można otworzyć za pomocą przełącznika USB/BAT S2.

Ze względu na dużą ostrożność, powszechną praktyką jest unikanie podłączania jakiegokolwiek obwodu do ludzkiego ciała zasilanego ze ściany (zasilanie sieciowe, zasilanie sieciowe, w zależności od miejsca zamieszkania). W związku z tym część HUMAN INTERFACE płyty jest zasilana tylko baterią 9V. Jakkolwiek mało prawdopodobne może się okazać, że komputer nagle poda napięcie 120V do podłączonego kabla USB, jest to trochę dodatkowa polisa ubezpieczeniowa. Dodatkową zaletą tego projektu jest to, że możemy zasilać całą płytkę z baterii 9V, jeśli nie potrzebujemy podłączonego komputera.

WŁĄCZNIK (S1) służy do całkowitego odłączenia akumulatora 9V od obwodu. Użyj S1, aby całkowicie wyłączyć analogową część płyty, gdy nie jest używana.

PRZEŁĄCZNIK USB/BAT (S2) służy do podłączenia baterii 9V do cyfrowego zasilania Nano i OLED. Pozostaw S2 w pozycji USB, gdy płytka jest podłączona do komputera kablem USB, a zasilanie cyfrowe będzie dostarczane przez komputer. Gdy Nano i OLED mają być zasilane baterią 9V, wystarczy przełączyć S2 w pozycję BAT.

UWAGA DOTYCZĄCA PRZEŁĄCZNIKÓW ZASILAJĄCYCH: Jeśli S1 jest WŁĄCZONY, S2 jest w USB i nie ma zasilania USB, Nano spróbuje zasilić się przez piny wejścia analogowego. Chociaż nie jest to kwestia bezpieczeństwa człowieka, jest to niepożądany warunek dla delikatnych półprzewodników i nie należy go przedłużać.

Krok 11: Biblioteka wyświetlaczy OLED

Jako wstępny test wyświetlacza OLED, zainstaluj sterownik wyświetlacza OLED SSD1306 znajdujący się tutaj w Arduino IDE.

Przetestuj wyświetlacz OLED, ładując przykład ssd1306/snowflakes i programując go na płytce BioSense.

Upewnij się, że to działa, zanim przejdziesz dalej.

Krok 12: Oprogramowanie demonstracyjne BioSense

Zagramy w grę, profesorze Falken?

W przykładach SSD1306 jest też fajna gra Arkanoid. Aby jednak działał z płytą BioSense, kod, który inicjuje i odczytuje przyciski, musi zostać zmodyfikowany. Pozwoliliśmy sobie na wprowadzenie tych zmian w załączonym pliku „biosense.ino”.

Zduplikuj folder Arkanoid z przykładów SSD1306 do nowego folderu o nazwie biosense. Usuń plik arkanoid.ino z tego folderu i upuść plik „biosense.ino”. Teraz skompiluj i prześlij biosens do nano. Naciśnięcie prawego przycisku (przycisk 4) uruchomi grę. Wiosło jest sterowane przyciskiem 1 po lewej stronie i przyciskiem 4 po prawej stronie. Niezły strzał, BrickOut.

Naciśnij przycisk resetowania na Arduino Nano, aby wrócić do menu głównego.

Krok 13: Moduł czujnika tętna

Moduł czujnika tętna może łączyć się z płytką BioSense za pomocą trzypinowego złącza w górnej części płytki.

Moduł czujnika tętna wykorzystuje źródło światła LED i fotoczujnik światła otoczenia APDS-9008 (arkusz danych) do wykrywania światła LED odbitego przez opuszki palca lub płatek ucha. Sygnał z czujnika światła otoczenia jest wzmacniany i filtrowany za pomocą wzmacniacza operacyjnego MCP6001. Sygnał może być następnie odczytany przez mikrokontroler.

Naciśnięcie przycisku 3 w menu głównym szkicu biosense.ino przekaże próbki sygnału wyjściowego czujnika tętna przez interfejs USB. W menu NARZĘDZIA Arduino IDE wybierz „Serial Plotter” i upewnij się, że prędkość transmisji jest ustawiona na 115200. Delikatnie umieść palec nad światłem na czujniku tętna.

Dodatkowe szczegóły i projekty związane z modułem czujnika tętna można znaleźć tutaj.

Krok 14: Elektromiograf (EMG)

Podłącz kabel elektrody do dolnego gniazda 3,5 mm oznaczonego EMG i umieść elektrody tak, jak pokazano na schemacie.

Naciśnięcie przycisku 1 w menu głównym szkicu biosense.ino przekaże próbki sygnału wyjściowego EMG przez interfejs USB. W menu NARZĘDZIA Arduino IDE wybierz „Serial Plotter” i upewnij się, że prędkość transmisji jest ustawiona na 115200.

Możesz przetestować EMG na dowolnych innych grupach mięśni - nawet mięśniach brwiowych na czole.

Obwód EMG płyty BioSense został zainspirowany tym Instruktażem firmy Advancer Technologies, który zdecydowanie powinieneś sprawdzić pod kątem dodatkowych projektów, pomysłów i filmów.

Krok 15: Elektrokardiograf (EKG)

Podłącz kabel elektrody do górnego gniazda 3,5 mm oznaczonego EKG/EEG i umieść elektrody zgodnie z rysunkiem. Istnieją dwie podstawowe opcje umieszczenia elektrod EKG. Pierwszy znajduje się po wewnętrznej stronie nadgarstków z odnośnikiem (czerwony ołów) na grzbiecie jednej ręki. Ta pierwsza opcja jest łatwiejsza i wygodniejsza, ale często jest trochę głośniejsza. Druga opcja to w poprzek klatki piersiowej z odniesieniem na prawym brzuchu lub górnej części nogi.

Naciśnięcie przycisku 2 w menu głównym szkicu biosense.ino przekaże próbki sygnału wyjściowego EKG przez interfejs USB. W menu NARZĘDZIA Arduino IDE wybierz „Serial Plotter” i upewnij się, że prędkość transmisji jest ustawiona na 115200.

Obwód EKG/EEG płytki BioSense został zainspirowany tarczą Heart and Brain SpikerShield firmy Backyard Brains. Sprawdź ich stronę, aby znaleźć dodatkowe projekty, pomysły i ten fajny film EKG.

Krok 16: Elektroencefalograf (EEG)

Podłącz kabel elektrody do górnego gniazda 3,5 mm oznaczonego EKG/EEG i umieść elektrody zgodnie z rysunkiem. Istnieje wiele opcji umieszczania elektrod EEG, z przedstawionymi tutaj dwiema podstawowymi opcjami.

Pierwszy znajduje się na czole z odniesieniem (czerwony przewód) na płatku ucha lub wyrostku sutkowatym. Ta pierwsza opcja może po prostu korzystać z tych samych odprowadzeń zatrzaskowych i elektrod żelowych, które są używane do EKG.

Druga opcja z tyłu głowy. Jeśli zdarzy ci się być łysym, elektrody żelowe również sprawdzą się tutaj. W przeciwnym razie dobrym pomysłem jest tworzenie elektrod, które mogą „przebijać” włosy. Dobrym rozwiązaniem jest końcówka lutownicza w stylu podkładki zabezpieczającej. Użyj wąskich szczypiec na małych wypustkach (w tym przypadku sześciu) wewnątrz pralki, aby zgiąć, a następnie wszystkie wystawać w tym samym kierunku. Umieszczenie pod elastyczną opaską delikatnie przesunie te wypukłości przez włosy i zetkną się ze skórą głowy poniżej. W razie potrzeby można zastosować żel przewodzący, aby poprawić połączenie. Po prostu wymieszaj sól kuchenną z gęstym płynem, takim jak wazelina lub zawiesina wody i skrobi lub mąki. Sama słona woda również będzie działać, ale będzie musiała być umieszczona w małej gąbce lub waciku.

Naciśnięcie przycisku 2 w menu głównym szkicu biosense.ino przekaże próbki sygnału wyjściowego EEG przez interfejs USB. W menu NARZĘDZIA Arduino IDE wybierz „Serial Plotter” i upewnij się, że prędkość transmisji jest ustawiona na 115200.

Dodatkowe projekty i zasoby EEG:

Ten Instructable wykorzystuje podobny projekt jak BioSense EEG, a także demonstruje dodatkowe przetwarzanie, a nawet jak grać w EEG Pong!

Backyard Brains ma również fajny film do pomiarów EEG.

BriainBay

OtwórzEEG

OpenViBe

Sygnały EEG mogą mierzyć stroboskopowe efekty fal mózgowych (np. za pomocą Mindroid).

Krok 17: Strefa wyzwań

Czy możesz wyświetlić ślady sygnału analogowego na wyświetlaczu OLED oprócz plotera szeregowego?

Jako punkt wyjścia sprawdź ten projekt od XTronical.

Przydatne może być również przyjrzenie się projektowi Tiny Scope.

Co powiesz na dodanie wskaźników tekstowych dla szybkości sygnału lub innych interesujących parametrów?

Krok 18: Pudełko miesięcznej subskrypcji BioBox

Applied Science Ventures, firma macierzysta HackerBoxes, jest zaangażowana w ekscytującą koncepcję nowej skrzynki abonamentowej. BioBox będzie inspirować i edukować dzięki projektom z zakresu nauk przyrodniczych, biohackingu, zdrowia i wydajności człowieka. Zachowaj czujnik optyczny, aby otrzymywać wiadomości i zniżki dla członków czarteru, śledząc stronę BioBox na Facebooku.

Krok 19: HAKOWANIE PLANETY

Jeśli podobał Ci się ten Instrucable i chciałbyś, aby pudełko z projektami elektronicznymi i komputerowymi takimi jak ten dostarczane było co miesiąc prosto do Twojej skrzynki pocztowej, dołącz do rewolucji HackerBox, SUBSKRYBUJĄC TUTAJ.

Dotrzyj i podziel się swoim sukcesem w komentarzach poniżej lub na stronie HackerBoxes na Facebooku. Daj nam znać, jeśli masz jakieś pytania lub potrzebujesz pomocy. Dziękujemy za bycie częścią HackerBoxes. Prosimy o nadsyłanie swoich sugestii i opinii. HackerBox to TWOJE pudełka. Zróbmy coś wspaniałego!