HackerBox 0026: BioSense: 19 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

BioSense - šomēnes HackerBox Hackers pēta operētājsistēmas pastiprinātāju shēmas cilvēka sirds, smadzeņu un skeleta muskuļu fizioloģisko signālu mērīšanai. Šajā pamācībā ir ietverta informācija darbam ar HackerBox #0026, kuru varat iegūt šeit, kamēr beidzas krājumi. Turklāt, ja vēlaties katru mēnesi saņemt šādu HackerBox tieši savā pastkastē, lūdzu, abonējiet vietni HackerBoxes.com un pievienojieties revolūcijai!

HackerBox 0026 tēmas un mācību mērķi:

• Izprast op-amp shēmu teoriju un pielietojumu
• Izmantojiet instrumentālos pastiprinātājus, lai izmērītu sīkus signālus
• Salieciet ekskluzīvo HackerBoxes BioSense dēli
• Instrumentu cilvēkam EKG un EEG
• Ierakstiet signālus, kas saistīti ar cilvēka skeleta muskuļiem
• Izstrādājiet elektriski drošas cilvēka saskarnes shēmas
• Vizualizējiet analogos signālus, izmantojot USB vai OLED displeju

HackerBoxes ir ikmēneša abonēšanas kastes pakalpojums DIY elektronikai un datortehnoloģijai. Mēs esam hobiji, veidotāji un eksperimentētāji. Mēs esam sapņu sapņotāji. HACK PLANET!

1. darbība: HackerBox 0026: kastes saturs

• HackerBoxes #0026 kolekcionējama atsauces karte
• Ekskluzīvas HackerBoxes BioSense PCB
• OpAmp un komponentu komplekts BioSense PCB
• Arduino Nano V3: 5V, 16MHz, MicroUSB
• 0,96 collu OLED modulis, 128x64, SSD1306
• Pulsa sensora modulis
• Snap stila vadi fizioloģiskajiem sensoriem
• Līmes želeja, piespraužamā stila elektrodu paliktņi
• OpenEEG elektrodu siksnu komplekts
• Saraušanās caurules - 50 gabalu šķirne
• MicroUSB kabelis
• Ekskluzīva uzlīme WiredMind

Dažas citas lietas, kas būs noderīgas:

• Lodāmurs, lodētava un pamata lodēšanas rīki
• Dators programmatūras rīku palaišanai
• 9V akumulators
• Aptinēts vads

Vissvarīgākais - jums būs nepieciešama piedzīvojumu sajūta, DIY gars un hakeru zinātkāre. Hardcore DIY elektronika nav mazsvarīga nodarbe, un mēs to nelaistām jūsu vietā. Mērķis ir progress, nevis pilnība. Kad jūs neatlaidīgi izbaudāt piedzīvojumus, lielu gandarījumu var gūt, apgūstot jaunas tehnoloģijas un cerams, ka daži projekti darbosies. Mēs iesakām spert katru soli lēnām, apdomājot detaļas un nebaidieties lūgt palīdzību.

Ņemiet vērā, ka HackerBox bieži uzdoto jautājumu sadaļā ir daudz informācijas pašreizējiem un potenciālajiem dalībniekiem.

2. darbība. Darbības pastiprinātāji

Operatīvais pastiprinātājs (vai op-amp) ir augstsprieguma pastiprinātājs ar diferenciālu ieeju. Op-amp rada izejas potenciālu, kas parasti ir simtiem tūkstošu reižu lielāks nekā potenciālā starpība starp abiem ieejas spailēm. Darbības pastiprinātāji radās analogos datoros, kur tos izmantoja matemātisku darbību veikšanai daudzās lineārās, nelineārās un no frekvences atkarīgās shēmās. Op-amp šodien ir viena no visplašāk izmantotajām elektroniskajām ierīcēm, un to izmanto plašā patēriņa, rūpniecības un zinātnes ierīču klāstā.

Parasti tiek uzskatīts, ka ideālam op-amp ir šādas īpašības:

• Bezgalīgs atvērtās cilpas pieaugums G = vout / vin
• Bezgalīga ieejas pretestība Rin (tātad nulles ieejas strāva)
• Nulles ieejas nobīdes spriegums
• Bezgalīgs izejas sprieguma diapazons
• Bezgalīgs joslas platums ar nulles fāzes nobīdi un bezgalīgu pagrieziena ātrumu
• Nulles izejas pretestības maršruts
• Nulles trokšņa
• Bezgalīga kopējā režīma noraidīšanas attiecība (CMRR)
• Bezgalīga barošanas avota noraidīšanas attiecība.

Šos ideālus var apkopot pēc diviem "zelta likumiem":

1. Slēgtā ciklā izeja mēģina darīt visu, kas nepieciešams, lai sprieguma starpība starp ieejām būtu nulle.
2. Ieejas neizmanto strāvu.

[Wikipedia]

Papildu Op-Amp resursi:

Detalizēta video apmācība no EEVblog

Hanas akadēmija

Elektronikas apmācības

3. solis: instrumentālie pastiprinātāji

Instrumentu pastiprinātājs ir diferenciālo pastiprinātāju veids, kas apvienots ar ieejas bufera pastiprinātājiem. Šī konfigurācija novērš nepieciešamību pēc ieejas pretestības saskaņošanas un tādējādi padara pastiprinātāju īpaši piemērotu izmantošanai mērīšanas un pārbaudes iekārtās. Instrumentu pastiprinātājus izmanto vietās, kur nepieciešama liela ķēdes precizitāte un stabilitāte. Instrumentu pastiprinātājiem ir ļoti augsts kopējā režīma noraidīšanas koeficients, kas padara tos piemērotus mazu signālu mērīšanai trokšņa klātbūtnē.

Lai gan instrumentu pastiprinātājs parasti shematiski tiek parādīts kā identisks standarta op-amp, elektroniskais instrumentu pastiprinātājs gandrīz vienmēr iekšēji sastāv no TRĪS op-amp. Tie ir sakārtoti tā, lai būtu viens op-amp, lai buferizētu katru ieeju (+,-), un viens, lai iegūtu vēlamo izeju ar atbilstošu pretestības atbilstību.

[Wikipedia]

PDF grāmata: Instrumentu pastiprinātāju dizainera rokasgrāmata

4. darbība: HackerBoxes BioSense Board

HackerBoxes BioSense Board piedāvā operatīvo un instrumentālo pastiprinātāju kolekciju, lai noteiktu un izmērītu četrus zemāk aprakstītos fizioloģiskos signālus. Sīkie elektriskie signāli tiek apstrādāti, pastiprināti un ievadīti mikrokontrollerī, kur tos var pārsūtīt uz datoru, izmantojot USB, apstrādāt un parādīt. Mikrokontrolleru darbībām HackerBoxes BioSense Board izmanto Arduino Nano moduli. Ņemiet vērā, ka nākamās pāris darbības ir vērstas uz Arduino Nano moduļa sagatavošanu lietošanai kopā ar BioSense Board.

Pulsa sensora moduļos ir gaismas avots un gaismas sensors. Kad modulis saskaras ar ķermeņa audiem, piemēram, pirksta galu vai auss ļipiņu, atstarotās gaismas izmaiņas tiek mērītas kā asins sūkņi caur audiem.

EKG (elektrokardiogrāfija), ko sauc arī par EKG, reģistrē sirds elektrisko aktivitāti noteiktā laika periodā, izmantojot uz ādas novietotus elektrodus. Šie elektrodi atklāj sīkas elektriskās izmaiņas uz ādas, kas rodas no sirds muskuļa elektrofizioloģiskā depolarizācijas un repolarizācijas modeļa katras sirdsdarbības laikā. EKG ir ļoti bieži veikts kardioloģijas tests. [Wikipedia]

EEG (elektroencefalogrāfija) ir elektrofizioloģiska monitoringa metode, lai reģistrētu smadzeņu elektrisko aktivitāti. Elektrodi tiek novietoti gar galvas ādu, bet EEG mēra sprieguma svārstības, ko izraisa jonu strāva smadzeņu neironos. [Wikipedia]

Elektromiogrāfija (EMG) mēra elektrisko aktivitāti, kas saistīta ar skeleta muskuļiem. Elektromiogrāfs nosaka elektrisko potenciālu, ko rada muskuļu šūnas, kad tās ir elektriski vai neiroloģiski aktivizētas. [Wikipedia]

5. darbība: Arduino Nano mikrokontrolleru platforma

Iekļautajam Arduino Nano modulim ir galvenes tapas, taču tās nav pielodētas modulim. Atstājiet tapas pagaidām nost. Veiciet šos Arduino Nano moduļa sākotnējos testus atsevišķi no BioSense Board un PRIOR, lai lodētu Arduino Nano galvenes tapas. Viss, kas nepieciešams nākamajiem pāris soļiem, ir microUSB kabelis un Nano modulis tieši tā, kā tas iznāk no somas.

Arduino Nano ir uz virsmas uzstādāms, uz maizes dēļa piemērots, miniatūrizēts Arduino dēlis ar integrētu USB. Tas ir pārsteidzoši pilnvērtīgs un viegli uzlaužams.

Iespējas:

• Mikrokontrolleris: Atmel ATmega328P
• Spriegums: 5V
• Digitālās I/O tapas: 14 (6 PWM)
• Analogās ieejas tapas: 8
• DC strāva uz I/O tapu: 40 mA
• Zibatmiņa: 32 KB (2 KB sāknēšanas ielādētājam)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Pulksteņa ātrums: 16 MHz
• Izmēri: 17 mm x 43 mm

Šis konkrētais Arduino Nano variants ir melnais Robotdyn dizains. Interfeisu nodrošina iebūvēts MicroUSB ports, kas ir saderīgs ar tiem pašiem MicroUSB kabeļiem, ko izmanto ar daudziem mobilajiem tālruņiem un planšetdatoriem.

Arduino Nanos ir iebūvēta USB/seriālā tilta mikroshēma. Šajā konkrētajā variantā tilta mikroshēma ir CH340G. Ņemiet vērā, ka dažādu veidu Arduino dēļos tiek izmantoti dažādi cita veida USB/seriālā tilta mikroshēmas. Šīs mikroshēmas ļauj datora USB portam sazināties ar Arduino procesora mikroshēmas seriālo saskarni.

Datora operētājsistēmai ir nepieciešams ierīces draiveris, lai sazinātos ar USB/seriālo mikroshēmu. Vadītājs ļauj IDE sazināties ar Arduino plati. Nepieciešamais konkrētais ierīces draiveris ir atkarīgs gan no OS versijas, gan arī no USB/seriālās mikroshēmas veida. CH340 USB/sērijas mikroshēmām ir pieejami draiveri daudzām operētājsistēmām (UNIX, Mac OS X vai Windows). Šos draiverus šeit piegādā ražotājs CH340.

Kad pirmo reizi pievienojat Arduino Nano datora USB portam, iedegas zaļais strāvas indikators un neilgi pēc tam, kad zilai gaismas diodei jāsāk lēni mirgot. Tas notiek tāpēc, ka Nano ir iepriekš ielādēts ar BLINK programmu, kas darbojas ar pavisam jauno Arduino Nano.

6. darbība: Arduino integrētā attīstības vide (IDE)

Ja jums vēl nav instalēts Arduino IDE, varat to lejupielādēt no vietnes Arduino.cc

Ja vēlaties papildu ievadinformāciju darbam Arduino ekosistēmā, iesakām iepazīties ar HackerBoxes sākuma semināra norādījumiem.

Pievienojiet Nano MicroUSB kabeli un otru kabeļa galu datora USB portam, palaidiet Arduino IDE programmatūru, izvēlieties atbilstošo USB portu IDE sadaļā Tools> port (iespējams, nosaukums ar “wchusb”)). IDE sadaļā rīki> tāfele izvēlieties arī "Arduino Nano".

Visbeidzot, ielādējiet koda parauga gabalu:

Fails-> Piemēri-> Pamati-> Mirgo

Tas faktiski ir kods, kas iepriekš tika ielādēts Nano, un tam vajadzētu darboties tieši tagad, lai lēnām mirgotu zilā gaismas diode. Attiecīgi, ja mēs ielādēsim šo piemēra kodu, nekas nemainīsies. Tā vietā nedaudz pārveidosim kodu.

Skatoties cieši, var redzēt, ka programma ieslēdz gaismas diodi, gaida 1000 milisekundes (vienu sekundi), izslēdz gaismas diodi, gaida vēl vienu sekundi un pēc tam to visu dara vēlreiz - uz visiem laikiem.

Mainiet kodu, mainot abus paziņojumus "kavēšanās (1000)" uz "aizkave (100)". Šīs modifikācijas dēļ gaismas diode mirgos desmit reizes ātrāk, vai ne?

Ielādēsim modificēto kodu Nano, noklikšķinot uz pogas UPLOAD (augšupielādēt) (bultiņas ikona) tieši virs modificētā koda. Skatiet statusa informāciju zem koda: “apkopošana” un pēc tam “augšupielāde”. Visbeidzot, IDE vajadzētu norādīt "Augšupielāde pabeigta", un jūsu gaismas diodei vajadzētu mirgot ātrāk.

Ja tā, apsveicu! Jūs tikko uzlauzāt savu pirmo iegulto kodu.

Kad jūsu ātrās mirgošanas versija ir ielādēta un darbojas, kāpēc gan nepārbaudīt, vai varat vēlreiz mainīt kodu, lai gaismas diode divas reizes ātri mirgotu, un pēc tam pagaidiet dažas sekundes pirms atkārtošanas? Pamēģināt! Kā ar dažiem citiem modeļiem? Kad jums izdosies vizualizēt vēlamo rezultātu, kodēt to un novērot, kā tas darbojas, kā plānots, esat spēris milzīgu soli, lai kļūtu par kompetentu aparatūras hakeru.

7. darbība: Arduino Nano galvenes tapas

Tagad, kad jūsu izstrādes dators ir konfigurēts, lai ielādētu kodu Arduino Nano un Nano ir pārbaudīts, atvienojiet USB kabeli no Nano un sagatavojieties lodēšanai.

Ja esat jauns lodētājs, tiešsaistē ir daudz lielisku rokasgrāmatu un videoklipu par lodēšanu. Šeit ir viens piemērs. Ja jums liekas, ka jums nepieciešama papildu palīdzība, mēģiniet savā reģionā atrast vietējo veidotāju grupu vai hakeru vietu. Arī radioamatieru klubi vienmēr ir lieliski elektronikas pieredzes avoti.

Lodējiet abas vienas rindas galvenes (katra piecpadsmit tapas) Arduino Nano modulī. Šajā projektā netiks izmantots sešu kontaktu ICSP (ķēdes sērijveida programmēšanas) savienotājs, tāpēc vienkārši atstājiet šīs tapas izslēgtas.

Kad lodēšana ir pabeigta, rūpīgi pārbaudiet, vai nav lodēšanas tiltu un/vai aukstā lodēšanas savienojumu. Visbeidzot, pievienojiet Arduino Nano atpakaļ USB kabelim un pārbaudiet, vai viss joprojām darbojas pareizi.

8. darbība: BioSense PCB komplekta sastāvdaļas

Kad mikrokontrollera modulis ir gatavs darbam, ir pienācis laiks salikt BioSense paneli.

Komponentu saraksts:

• U1:: 7805 Regulators 5V 0.5A TO-252 (datu lapa)
• U2:: MAX1044 Sprieguma pārveidotājs DIP8 (datu lapa)
• U3:: AD623N instrumentu pastiprinātājs DIP8 (datu lapa)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (datu lapa)
• U5:: INA106 diferenciālais pastiprinātājs DIP8 (datu lapa)
• U6, U7, U8:: TL072 OpAmp DIP8 (datu lapa)
• D1, D2:: 1N4148 Pārslēgšanās diodes aksiālais vads
• S1, S2:: SPDT slīdņa slēdzis 2,54 mm
• S3, S4, S5, S6:: pieskāriena mirkļa poga 6mm X 6mm X 5mm
• BZ1:: Pasīvais pjezo skaņas signāls 6,5 mm
• R1, R2, R6, R12, R16, R17, R18, R19, R20:: 10KOhm rezistors [BRN BLK ORG]
• R3, R4:: 47KOhm rezistors [YEL VIO ORG]
• R5:: 33KOhm rezistors [ORG ORG ORG]
• R7:: 2.2MOhm rezistors [RED RED GRN]
• R8, R23:: 1KOhm rezistors [BRN BLK RED]
• R10, R11:: 1MOhm rezistors [BRN BLK GRN]
• R13, R14, R15:: 150Kohm rezistors [BRN GRN YEL]
• R21, R22:: 82KOhm rezistors [GRY RED ORG]
• R9:: 10Kohm trimmeru potenciometrs “103”
• R24:: 100KOhm trimmeru potenciometrs “104”
• C1, C6, C11:: 1uF 50V monolīts vāciņš 5 mm solis “105”
• C2, C3, C4, C5, C7, C8:: 10uF 50V monolīts vāciņš 5 mm solis “106”
• C9:: 560pF 50V monolīts vāciņš 5 mm piķis “561”
• C10:: 0.01uF 50V monolīts vāciņš 5 mm solis “103”
• 9V akumulatora skavas ar vadu vadiem
• 1x40pins SIEVIETES PĀRTRAUKŠANAS GALVA 2,54 mm
• Septiņas DIP8 ligzdas
• Divas 3,5 mm audio stila ligzdas, kas piestiprinātas pie PCB

9. darbība: samontējiet BioSense PCB

Rezistori: Ir astoņas dažādas rezistoru vērtības. Tie nav savstarpēji aizvietojami, un tie ir rūpīgi jānovieto tieši tur, kur tie pieder. Sāciet, nosakot katra tipa rezistora vērtības, izmantojot komponentu sarakstā (un/vai ommetrā) parādītos krāsu kodus. Uzrakstiet vērtību uz papīra lentes, kas pievienota rezistoriem. Tas ievērojami apgrūtina rezistoru nonākšanu nepareizā vietā. Rezistori nav polarizēti un tos var ievietot jebkurā virzienā. Kad tie ir pielodēti, cieši sagrieziet vadus no plāksnes aizmugures.

KAPACITORI: Ir četras dažādas kondensatoru vērtības. Tie nav savstarpēji aizvietojami, un tie ir rūpīgi jānovieto tieši tur, kur tie pieder. Sāciet, nosakot katra tipa kondensatora vērtības, izmantojot komponentu sarakstā redzamos skaitļu marķējumus. Keramikas kondensatori nav polarizēti un tos var ievietot jebkurā virzienā. Kad tie ir pielodēti, cieši sagrieziet vadus no plāksnes aizmugures.

Barošanas avots: divi pusvadītāju komponenti, kas veido barošanas avotu, ir U1 un U2. Lodējiet šos tālāk. Lodējot U1, ņemiet vērā, ka plakanais atloks ir ierīces zemējuma tapa un siltuma izlietne. Tam jābūt pilnībā pielodētam pie PCB. Komplektā ietilpst DIP8 kontaktligzdas. Tomēr sprieguma pārveidotājam U2 mēs ļoti iesakām rūpīgi lodēt IC tieši pie plates bez kontaktligzdas.

Lodēt uz diviem bīdāmiem slēdžiem un 9V akumulatora spailēm. Ņemiet vērā: ja akumulatora skavas vados ir pievienots savienotāja spraudnis, varat vienkārši atvienot savienotāju.

Šobrīd jūs varat pievienot 9 V akumulatoru, ieslēgt barošanas slēdzi un izmantot voltmetru, lai pārbaudītu, vai jūsu barošanas avots rada -9 V sliedi un +5 V sliedi no komplektā iekļautā +9 V. Tagad mums ir trīs sprieguma avoti un zemējums no viena 9 V akumulatora. Lai turpinātu montāžu, izņemiet akumulatoru.

DIODAS: Abas diodes D1 un D2 ir mazas, aksiāli svina, stiklaini oranžas sastāvdaļas. Tie ir polarizēti, un tiem jābūt orientētiem tā, lai diodes iepakojuma melnā līnija sakristu ar biezo līniju uz PCB sietspiedes.

GALVAS KOMPLEKTI: sadaliet 40 kontaktu galviņu trīs daļās pa 3, 15 un 15 pozīcijām katrā. Lai nogrieztu galvenes garumā, izmantojiet mazus stiepļu griezējus, lai izgrieztu pozīciju ONE PAST, kur vēlaties, lai ligzdas sloksne beigtos. Taps/caurums, kuru izgriezāt, tiek upurēts. Trīs tapu galvene ir paredzēta pulsa sensoram tāfeles augšpusē ar tapām ar uzrakstu "GND 5V SIG". Divas piecpadsmit tapu galvenes ir paredzētas Arduino Nano. Atcerieties, ka šeit netiek izmantots Nano sešu kontaktu ICSP (sērijas programmēšanas ķēdē) savienotājs, un tam nav nepieciešama galvene. Mēs arī neiesakām savienot OLED displeju ar galveni. Lodējiet galvenes vietā un pagaidām atstājiet tās tukšas.

DIP SOCKETS: sešas pastiprinātāja mikroshēmas U3-U8 ir DIP8 iepakojumā. Lodējiet DIP8 mikroshēmas ligzdu katrā no šīm sešām pozīcijām, pārliecinoties, ka ligzdas iecirtums ir orientēts tā, lai tas atbilstu PCB sietspiedes iecirtumam. Lodējiet kontaktligzdas bez mikroshēmas. Pagaidām atstājiet tos tukšus.

ATLIKUŠĀS SASTĀVDAĻAS: Visbeidzot pielodējiet četras spiedpogas, divus trimpotus (ņemiet vērā, ka tās ir divas dažādas vērtības), skaņas signālu (ņemiet vērā, ka tas ir polarizēts), divas 3,5 mm audio stila ligzdas un, visbeidzot, OLED displeju.

KOMPONENTES KOMPONENTES: Kad visa lodēšana ir pabeigta, var ievietot sešas pastiprinātāja mikroshēmas (ņemot vērā iecirtuma orientāciju). Tāpat Arduino Nano var ievietot ar USB savienotāju BioSense plates malā.

10. darbība: elektriskās drošības un barošanas avota slēdži

HackerBoxes BioSense Board shematiskajā diagrammā ņemiet vērā, ka ir sadaļa HUMAN INTERFACE (vai ANALOG), kā arī DIGITAL sadaļa. Vienīgās pārejas, kas šķērso šīs divas sadaļas, ir trīs Arduino Nano analogās ieejas līnijas un +9 V akumulatora padeve, ko var atvērt, izmantojot USB/BAT slēdzi S2.

Būdams ļoti piesardzīgs, ir ierasta prakse izvairīties no tā, ka jebkura ķēde ir savienota ar cilvēka ķermeni, ko darbina sienas sienas (tīkla jauda, elektrotīkls, atkarībā no dzīvesvietas). Attiecīgi plāksnes HUMAN INTERFACE daļu darbina tikai 9 V akumulators. Lai arī cik maz ticams, ka dators pēkšņi pievienotajam USB vadam uzliek 120 V spriegumu, tā ir neliela papildu apdrošināšanas polise. Šī dizaina papildu priekšrocība ir tā, ka mēs varam barot visu dēli no 9 V akumulatora, ja mums nav nepieciešams savienots dators.

IESLĒGŠANAS/IZSLĒGŠANAS Slēdzis (S1) kalpo, lai pilnībā atvienotu 9V akumulatoru no ķēdes. Izmantojiet S1, lai pilnībā izslēgtu paneļa analogo daļu, kad to nelietojat.

USB/BAT SWITCH (S2) kalpo, lai savienotu 9V akumulatoru ar Nano un OLED digitālo barošanu. Atstājiet S2 USB pozīcijā, kad tāfele ir savienota ar datoru, izmantojot USB kabeli, un digitālo barošanu nodrošinās dators. Kad Nano un OLED tiks darbināts ar 9 V akumulatoru, vienkārši pārslēdziet S2 BAT pozīcijā.

PIEZĪME PAR PIEGĀDES SLĒDZIEM: Ja S1 ir ieslēgts, S2 ir USB un nav nodrošināta USB barošana, Nano mēģinās sevi barot, izmantojot analogās ieejas tapas. Lai gan tas nav cilvēku drošības jautājums, tas ir nevēlams nosacījums delikātajiem pusvadītājiem, un to nevajadzētu pagarināt.

11. darbība: OLED displeja bibliotēka

Kā sākotnējo OLED displeja pārbaudi, instalējiet šeit atrodamo SSD1306 OLED displeja draiveri Arduino IDE.

Pārbaudiet OLED displeju, ielādējot ssd1306/sniegpārsliņu piemēru un ieprogrammējot to BioSense Board.

Pārliecinieties, ka tas darbojas, pirms virzāties uz priekšu.

12. darbība: BioSense demonstrācijas programmaparatūra

Spēlēsim spēli, profesor Falken?

SSD1306 piemēros ir arī forša Arkanoid spēle. Lai tas darbotos ar BioSense paneli, ir jāmaina kods, kas inicializē un nolasa pogas. Mēs esam izdarījuši brīvību veikt šīs izmaiņas šeit pievienotajā failā "biosense.ino".

Dublējiet mapi arkanoid no SSD1306 piemēriem uz jaunu mapi, kuru esat nosaucis par biosense. Izdzēsiet arkanoid.ino failu no šīs mapes un ievietojiet failā "biosense.ino". Tagad apkopojiet un augšupielādējiet biosense nano. Nospiežot labo pogu (poga 4), spēle tiks palaista. Lāpstiņu kontrolē ar pogu 1 pa kreisi un pogu 4 pa labi. Labs metiens, BrickOut.

Nospiediet Arduino Nano atiestatīšanas pogu, lai atgrieztos galvenajā izvēlnē.

13. solis: impulsa sensora modulis

Pulsa sensora modulis var saskarties ar BioSense Board, izmantojot trīs kontaktu galveni tāfeles augšpusē.

Pulsa sensora modulī tiek izmantots LED gaismas avots un APDS-9008 apkārtējās gaismas foto sensors (datu lapa), lai noteiktu LED gaismu, kas atstarojas caur pirksta galu vai auss ļipiņu. Signāls no apkārtējās gaismas sensora tiek pastiprināts un filtrēts, izmantojot MCP6001 op-amp. Pēc tam mikrokontrolleris var nolasīt signālu.

Nospiežot pogu 3 biosense.ino skices galvenajā izvēlnē, tiks pārsūtīti impulsa sensora izejas signāla paraugi, izmantojot USB saskarni. Arduino IDE izvēlnē RĪKI atlasiet "Sērijas ploteris" un pārliecinieties, vai datu pārraides ātrums ir iestatīts uz 115200. Uzmanīgi novietojiet pirkstu uz pulsa sensora gaismas.

Papildu informāciju un projektus, kas saistīti ar impulsa sensora moduli, var atrast šeit.

14. darbība: elektromiogrāfs (EMG)

Pievienojiet elektrodu kabeli apakšējai 3,5 mm ligzdai, kas apzīmēta ar EMG, un novietojiet elektrodus, kā parādīts diagrammā.

Nospiežot pogu 1 biosense.ino skices galvenajā izvēlnē, tiks pārsūtīti EMG izejas signāla paraugi, izmantojot USB saskarni. Arduino IDE izvēlnē RĪKI atlasiet "Sērijas ploteris" un pārliecinieties, vai datu pārraides ātrums ir iestatīts uz 115200.

Jūs varat pārbaudīt EMG uz citām muskuļu grupām - pat uzacu muskuļiem pieres daļā.

BioSense Board EMG shēmu iedvesmoja šī Instructable no Advancer Technologies, kas jums noteikti jāpārbauda, lai iegūtu papildu projektus, idejas un videoklipus.

15. solis: elektrokardiogrāfs (EKG)

Pievienojiet elektrodu kabeli augšējai 3,5 mm ligzdai, kas apzīmēta ar EKG/EEG, un novietojiet elektrodus, kā parādīts diagrammā. EKG elektrodu novietošanai ir divas pamata iespējas. Pirmais atrodas plaukstas iekšpusē ar atsauci (sarkans svins) vienas rokas aizmugurē. Šī pirmā iespēja ir vieglāka un ērtāka, taču bieži vien ir nedaudz trokšņaināka. Otrā iespēja ir pāri krūtīm ar norādi labajā vēderā vai augšstilbā.

Nospiežot pogu 2 biosense.ino skices galvenajā izvēlnē, tiks pārsūtīti EKG izejas signāla paraugi, izmantojot USB saskarni. Arduino IDE izvēlnē RĪKI atlasiet "Sērijas ploteris" un pārliecinieties, vai datu pārraides ātrums ir iestatīts uz 115200.

BioSense Board EKG/EEG shēmu iedvesmoja sirds un smadzeņu SpikerShield no Backyard Brains. Pārbaudiet viņu vietni, lai uzzinātu dažus papildu projektus, idejas un šo foršo EKG video.

16. darbība: elektroencefalogrāfs (EEG)

Pievienojiet elektrodu kabeli augšējai 3,5 mm ligzdai, kas apzīmēta ar EKG/EEG, un novietojiet elektrodus, kā parādīts diagrammā. EEG elektrodu izvietošanai ir daudz iespēju, un šeit ir redzamas divas pamata iespējas.

Pirmais atrodas uz pieres ar atsauci (sarkans svins) uz auss ļipiņas vai mastoīda procesa. Šī pirmā opcija var vienkārši izmantot tos pašus fiksācijas stila vadus un gēla elektrodus, ko izmanto EKG.

Otrā iespēja galvas aizmugurē. Ja jums gadās būt plikam, šeit darbosies arī gēla elektrodi. Pretējā gadījumā laba ideja ir veidot elektrodus, kas var "izbāzt" matus. Lodēšanas cilpa ar slēdzenes mazgātāja stilu ir laba iespēja. Izmantojiet adatas knaibles uz mazajām cilpiņām (šajā gadījumā sešas) mazgātāja iekšpusē, lai saliektu, tad visas izvirzītos vienā virzienā. Novietošana zem elastīgas galvas saites maigi piespiedīs šos izvirzījumus caur matiem un saskarsies ar zemāk esošo galvas ādu. Ja nepieciešams, savienojuma uzlabošanai var izmantot vadošu želeju. Vienkārši sajauciet galda sāli ar biezu šķidrumu, piemēram, vazelīnu vai ūdens un cietes vai miltu vircu. Derēs arī sāļš ūdens, bet tas būs jāiekļauj nelielā sūklī vai kokvilnas bumbiņā.

Nospiežot pogu 2 biosense.ino skices galvenajā izvēlnē, tiks pārsūtīti EEG izejas signāla paraugi, izmantojot USB saskarni. Arduino IDE izvēlnē RĪKI atlasiet "Sērijas ploteris" un pārliecinieties, vai datu pārraides ātrums ir iestatīts uz 115200.

Papildu EEG projekti un resursi:

Šī pamācība izmanto līdzīgu dizainu kā BioSense EEG, kā arī parāda papildu apstrādi un pat to, kā spēlēt EEG Pong!

Backyard Brains ir arī jauks video EEG mērījumiem.

BriainBay

OpenEEG

OpenViBe

EEG signāli var izmērīt stroboskopiskus smadzeņu viļņu efektus (piemēram, izmantojot Mindroid).

17. darbība. Izaicinājuma zona

Vai papildus seriālajam ploterim varat parādīt analogo signālu pēdas OLED?

Sākumā pārbaudiet šo XTronical projektu.

Var būt noderīgi apskatīt arī projektu Tiny Scope.

Kā būtu ar teksta indikatoru pievienošanu signāla ātrumam vai citiem interesantiem parametriem?

18. darbība: BioBox ikmēneša abonēšanas kaste

HackerBoxes mātes uzņēmums Applied Science Ventures ir iesaistīts jaunā aizraujošā abonēšanas kastes koncepcijā. BioBox iedvesmos un izglītos ar dzīvības zinātņu, bio uzlaušanas, veselības un cilvēku darbības projektiem. Sekojiet BioBox Facebook lapai, lai izvairītos no jaunumiem un hartas dalībnieku atlaidēm.

19. solis: uzlauzt planētu

Ja jums patika šī pamācība un vēlaties, lai šāda elektronikas un datortehnikas projektu kaste katru mēnesi tiktu piegādāta tieši uz jūsu pastkasti, lūdzu, pievienojieties HackerBox revolūcijai, abonējot ŠEIT.

Sazinieties un dalieties savos panākumos zemāk esošajos komentāros vai HackerBoxes Facebook lapā. Noteikti informējiet mūs, ja jums ir kādi jautājumi vai nepieciešama palīdzība ar kaut ko. Paldies, ka esat daļa no HackerBoxes. Lūdzu, turpiniet saņemt savus ieteikumus un atsauksmes. HackerBoxes ir JŪSU kastes. Izgatavosim kaut ko lielisku!