Sleep Reader գլխակապ. 24 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:50

Երբևէ մտածե՞լ եք, թե ինչպես եք քնում գիշերը: FitBit- ի նման սարքերը հետևում են քունին ՝ ամբողջ գիշեր վերլուծելով ձեր շարժումները, բայց դրանք չեն կարող նայել, թե ինչ է անում ձեր ուղեղը:

Բժշկական սարքավորումների մասին սովորելուց մեկ կիսամյակ անց մեր դասին մարտահրավեր նետեց ՝ ստեղծելու կրող սարք ՝ որոշ կենսաբանական փոփոխականները չափելու համար: Ես և իմ գործընկերը ընտրեցինք գլխակապ մշակել, որը կարող է նայել, թե ինչ է անում ձեր ուղեղը քնած ժամանակ: Գլխարկը կարդում է ուղեղի ալիքի ազդանշանները `քնի ռեժիմը վերահսկելու համար: Այն բացահայտում է, թե ինչպես են օգտագործողի ուղեղի ալիքները առաջ ընթանում գիշերվա ընթացքում ալֆա, բետա, գամմա և դելտա փուլերում: Տվյալները կարող են արտահանվել և վերլուծվել Excel- ում:

Արդյո՞ք մենք նաև նշեցինք դրա ոճը:

Քայլ 1: Նյութեր և գործիքներ

Sleep Reader գլխակապը կառուցելու համար ձեզ հարկավոր են հետևյալ նյութերը.

1. Գլխակապ (այս նախագծի համար օգտագործվել է HOTER Sportline գլխակապ)
2. Adafruit Flora միկրոկոնտրոլեր
3. Flora Wearable Bluefruit LE մոդուլ
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Սեղմում է
6. Հաղորդիչ թեմա
7. Լարերը
8. Թել
9. Մարտկոցի փաթեթ
10. Bitalino EEG UC-E6 մալուխով և 3 կապար էլեկտրոդի մալուխով
11. Գործվածք
12. Էլաստիկ ժապավեն

Հետևյալ գործիքները կօգնեն ձեզ գլխաշորի կառուցման մեջ.

1. Կարի քորոց
2. Մկրատ
3. Մետաղալարեր
4. Sոդման երկաթ և լցոնող մետաղ

Քայլ 2: Նախապատրաստում

Նախքան ձեր Sleep Reader գլխակապը կառուցելը, որոշ ժամանակ հատկացրեք ՝ սովորելու ուղեղի ալիքների և մի քանի հիմնական սխեմաների մասին: Ուղեղի ներսում հատուկ բջիջները, որոնք հայտնի են որպես նեյրոններ, կազմակերպում են մարմնի տարբեր գործողություններ: Այս նեյրոնները ցուցադրությունը վարում են ՝ ուղարկելով փոքր էլեկտրական ազդակներ, որոնք ստանում են ալիքների տեսք: Հայտնի է, որ ուղեղը արտադրում է չորս տարբեր տեսակի ալիքներ `ալֆա, բետա, տետա և դելտա: Այս ալիքները տարբերվում են հաճախությունների որոշակի տիրույթներով, և յուրաքանչյուր տիրույթ համապատասխանում է մտավոր գործունեության որոշակի մակարդակների: Գլխարկը կօգտագործի էլեկտրոէնցեֆալոգրաֆիա կամ EEG կոչվող սարք ՝ այս ալիքները նույնականացնելու համար, երբ ուղեղը դրանք առաջացնում է քնի ժամանակ:

Ձեր Sleep Reader- ը դարձնելու համար հարկավոր է մի քանի սարք միացնել գլխարկին: Հիմնական սարքերը միկրոպրոցեսոր են, որը փոքր համակարգիչ է. Bluetooth մոդուլ, որը չիպ է, որը թույլ է տալիս գլխարկը հաղորդակցվել ձեր համակարգչի հետ. NeoPixel, որը գույնը փոխող լույս է. EEG; և մարտկոց:

Ամբողջական համակարգը կառուցված է `յուրաքանչյուր սարքը միմյանց միացնելով որոշակի վայրերում` հաղորդիչ թելի միջոցով: Եթե այս թեմաների օգտագործման հետ կապված որևէ փորձ չունեիք, ձեռնարկը հասանելի է այստեղ: Թելերը կապված են սեղմակների հետ, որոնք թույլ են տալիս հեշտությամբ կցել և հեռացնել Flora միկրոպրոցեսորը և bluetooth մոդուլը: Կտրվածքի մի ծայրը կմտնի հյուսվածքի մեջ, իսկ մյուսը `էլեկտրական սարքի վրա: Այս արագացումներն իրականացնելու ձեռնարկը հասանելի է այստեղ:

Համակարգը կառուցվելուց հետո այն պետք է տրամադրվի ծածկագրով: Այս նախագիծը հատուկ օգտագործում է Arduino ծածկագիրը: Եթե ցանկանում եք ծանոթանալ Arduino կոդի հետ, https://www.arduino.cc- ն լի է օգտակար ձեռնարկներով: Այս ծրագրի համար օգտագործվող ծածկագիրը կյանքի կոչելու համար ձեզ հարկավոր է ներբեռնել Arduino ծրագիրը ՝ https://www.arduino.cc/hy/Main/Software: Սա պետք է լրացվի Ֆլորայի տախտակով, որը հասանելի է այստեղ: Դուք նաև պետք է ներբեռնեք մի բուռ այլ գրադարաններ ՝ ձեր միկրոպրոցեսորի կարողությունները ընդլայնելու համար. դա կարելի է անել ՝ օգտագործելով www.github.com: Անհրաժեշտ գրադարաններն են.

• Ֆուրիեի արագ փոխակերպում (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Վերջապես, դուք պետք է ներբեռնեք Adafruit Bluefruit LE Connect ծրագիրը ձեր խելացի հեռախոսի վրա ՝ գլխարկով օգտագործելու համար:

Քայլ 3: Անվտանգություն

Մարդու մարմինը կարող է դիմակայել միայն էլեկտրականության սահմանափակ ազդեցությանը, ուստի էլեկտրոնային սարքեր օգտագործելիս անհրաժեշտ է համապատասխան խնամք: Էլեկտրական անվտանգության հիմնական սկզբունքն է ՝ խուսափել ձեր մարմինը էլեկտրական հոսանքի հոսանքի ուղի դարձնել սնուցվող միացումում: Դրանից խուսափելու մի քանի ընդհանուր գործելակերպ է.

• Հպեք միայն լարերին և այլ մետաղական սխեմաներին, երբ հոսանքը անջատված է
• Օգտագործեք մեկուսացված բռնակներով գործիքներ
• Փորձեք ձեր շրջանը կառուցելիս ջուրը հեռու պահել աշխատանքային տարածքից
• Փորձեք հնարավորինս երկու ձեռքի փոխարեն աշխատել մեկ ձեռքով `ձեր սրտով հոսող էլեկտրական հոսանքի վտանգը նվազեցնելու համար

Մեկ այլ մտահոգություն, որի մասին պետք է տեղյակ լինել, միացում կառուցելիս այն է, որ էլեկտրական հոսանքը կարող է բռնկել դյուրավառ նյութեր, այնպես որ դուք պետք է ապահովեք, որ լարերը միացված լինեն շղթայում: Հակառակ դեպքում, դուք կարող եք վառել ձեր մազերը կամ գլխարկը:

Wգուշացում. Այս գլխակալը սերտիֆիկացված բժշկական սարք չէ և չպետք է օգտագործվի նյարդաբանական հիվանդությունների ախտորոշման համար:

Քայլ 4: Հուշումներ և խորհուրդներ

Ահա մի քանի խորհուրդ, որոնք պետք է հիշել, երբ կառուցում եք ձեր Sleep Reader գլխակապը.

• Համոզվեք, որ հաղորդիչ թելի ծայրերը չեն դիպչում միմյանց դրանք ամրացնելուց հետո

• Եթե նավահանգիստը Arduino- ում անհասանելի է, երբ միկրոհսկիչը միացնում եք Arduino- ին, կատարեք հետևյալ քայլերը ՝ ձեր ծածկագիրը վերբեռնելու համար.

  1. Մինչ միկրոհսկիչը միացված է, վերբեռնեք կոդը միկրոկառավարիչի վերակայման կոճակը պահելով
  2. Երբ կարգավիճակի սանդղակը փոխարկումից անցնում է վերբեռնում, բաց թողեք վերակայման կոճակը
  3. Կոդը պետք է վերբեռնվի, և նավահանգիստը այժմ պետք է ճանաչվի
• Կտրուկների վրա եռակցման ժամանակ զգույշ եղեք, որպեսզի խուսափեք երկու կապում միասին միացնելուց, որպեսզի միացում չկտրեք: Մուլտիմետրը կարող է օգտագործվել `ստուգելու համար, թե կապեր ստեղծվե՞լ են, թե՞ ոչ
• Գլխարկը դնելիս համոզվեք, որ ամրացումները միացված են
• Համոզվեք, որ bluetooth մոդուլը գտնվում է տվյալների ռեժիմում և ոչ թե հրամանի ռեժիմում
• Գլխարկը կառուցվելուց հետո դուք կցանկանաք ապահովել, որ այն արդյունավետ աշխատի: Լավ ազդանշանի հասնելու համար համոզվեք, որ մաքուր շփում ունեք էլեկտրոդների և ձեր ճակատի միջև ՝ սրբելով փոշին, չամրացված թելերը, մազերը կամ այլ միջամտություններ:

Քայլ 5: Սկսեք կառուցել ձեր սխեման:

Այժմ, երբ դուք հագեցած եք նախնական գիտելիքներով և անվտանգության ընթացակարգերով, պատրաստ եք ժամացույցի ժապավեն կառուցել: Ուշադիր կարդացեք հետևյալ հրահանգները և նկատեք պատկերների վրա թողած մեկնաբանությունները ՝ հետագա հրահանգներով:

Քայլ 6: Շղթայի դիագրամ

Վերոնշյալ սխեմայի սխեման ցույց է տալիս ավարտված սխեմայի միացումները: Օգտագործեք այս սխեմայի դիագրամը որպես հղում `համոզվելու համար, որ ձեր սխեման պատշաճ կերպով լարված է:

Քայլ 7. oldոդիչն անցնում է ֆլորայի միկրոպրոցեսորին

Եթե դուք չեք ստուգել ձեռնարկի հղումը, թե ինչպես օգտագործել «Պատրաստում» քայլում սեղմումները, ստուգեք այն հիմա: Այս պահին դուք միացրեք snaps- ը միկրոպրոցեսորին և bluetooth մոդուլին: Դուք չեք ցանկանում խառնաշփոթել այս հատվածը, քանի որ խառնաշփոթային զոդման աշխատանքը կարող է փչացնել ձեր միացումը:

Միկրոպրոցեսորը կպահանջի սեղմումներ հետևյալ կապում.

• Բոլոր 3 գրունտային (GND) կապում
• Երկուսն էլ 3.3 Վ հոսանքի կապում
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• Թվային PIN #9

Քայլ 8: oldոդիչն անցնում է Bluetooth մոդուլին

Եվ bluetooth մոդուլը կպահանջի սեղմել այս կապում.

• 3.3 Վ հզորություն
• TX
• RX
• GND

Քայլ 9. Կարել է հյուսվածքի մեջ Flora միկրոպրոցեսորի համար

Այժմ դուք կարող եք կարերի մյուս ծայրը կարել կտորի վրա: Համոզվեք, որ օգտագործեք bluetooth մոդուլը և միկրոպրոցեսորը `դրանց կցված կադրերով, որպեսզի դրանք արագ տեղադրվեն:

Քայլ 10. Կարել կոճակը գործվածքների մեջ Bluetooth մոդուլի համար

Այժմ կարել է snaps համար Bluetooth.

Քայլ 11. Լարային Bluetooth մոդուլ Flora միկրոպրոցեսորին

Հաջորդը միացրեք Bluetooth մոդուլը Flora միկրոպրոցեսորին `յուրաքանչյուր սարքի համար համապատասխան ամրակների միջև հաղորդիչ թել կարելով: Պահանջվում են կապի հետևյալ միացումները.

1. Bluetooth 3.3V դեպի միկրոպրոցեսոր 3.3V
2. Bluetooth TX դեպի միկրոպրոցեսոր RX #0
3. Bluetooth RX դեպի միկրոպրոցեսոր TX #1
4. Bluetooth GND դեպի միկրոպրոցեսորային GND

Քայլ 12. Մետաղալար Neo Pixel to Flora MicroProcessor

Neo Pixel- ը միացրեք միկրոպրոցեսորին հետևյալ կերպ.

1. NeoPixel LED ներկառուցված միկրոպրոցեսորային թվային PIN #9
2. NeoPixel Ground- ից Microprocessor Ground
3. NeoPixel Power- ից միկրոպրոցեսորային էներգիա

Քայլ 13: Լարային մարտկոցների փաթեթ Flora միկրոպրոցեսորին

Այս հատվածը մի տեսակ կարևոր է. գուցե ձեզ անհրաժեշտ լինի էներգիայի աղբյուր ՝ ամեն ինչ աշխատեցնելու համար:

Քայլ 14: Կառուցեք EEG մալուխ

Այս մալուխը կառուցված է EEG չիպի, 3 կապար էլեկտրոդի մալուխի և UC-E6 մալուխի միջոցով: EEG չիպը պետք է պատշաճ կերպով դասավորված լինի այնպես, որ «EEG» կարդացող ծայրը միացված լինի էլեկտրոդի մալուխին, ինչպես ցույց է տրված վերևում նկարում:

Քայլ 15. Հաղորդալար EEG դեպի Ֆլորա միկրոպրոցեսոր

Միացրեք EEG մալուխը Flora միկրոպրոցեսորին: Վերոնշյալ պատկերը պիտակավորված է հրահանգներով `ձեր լարերը միացնելու համապատասխան կետերը ցույց տալու համար: Հետևյալ կապերը կկատարվեն.

1. Կարմիր մետաղալարեր դեպի իշխանություն
2. Սև մետաղալար գետնին
3. Մանուշակագույն մետաղալար SCL #3 -ին

Քայլ 16: Կարի էլեկտրոդներ գլխի մեջ

Էլեկտրոդները կարեք գլխաշորի ներսում: Համոզվեք, որ էլեկտրոդները տեղադրված են ճիշտ դիրքերում: Գլխարկի ներսից նայելով ՝ կարմիր էլեկտրոդը պետք է տեղադրվի ձախ կողմում, սպիտակ էլեկտրոդը ՝ մեջտեղում, իսկ սև էլեկտրոդը ՝ աջ:

Քայլ 17: Կպչեք կտորը և ժապավենը գլխին

Այժմ դուք ավարտել եք ձեր գլխարկը: Վաoh

Քայլ 18: Վերբեռնեք ծածկագիրը

Այժմ դուք կարող եք վերբեռնել այս ծածկագիրը ձեր գլխարկի վրա `մտքի ընթերցման ունակություն հաղորդելու համար:

Քայլ 19. Գլխարկը միացրեք հեռախոսին

Բացեք Adafruit Bluefruit LE Connect ծրագիրը և միացրեք ձեր հեռախոսը ձեզ Adafruit Bluefruit LE- ին:

Քայլ 20: Գլխարկը կապեք և հավաքեք տվյալները

Այժմ կարող եք գլխարկը դնել և փորձարկել այն: Adafruit Bluefruit LE Connect հավելվածում կարող եք ընտրել «UART» ՝ տվյալները մուտքագրված տեսնելու համար:

Քայլ 21. Տվյալների արտահանում հեռախոսից համակարգիչ

Ձեր տվյալները հավաքվելուց հետո կարող եք տվյալները արտահանել բազմաթիվ ֆայլի ձևաչափերով: Մենք խորհուրդ ենք տալիս այն արտահանել որպես.txt ֆայլ ՝ Excel- ում վերլուծության համար:

Քայլ 22. Տվյալների վերլուծություն

Ահա գրաֆիկի տեսակի օրինակ, որը կարող եք կազմել ՝ ձեր գլխարկի տվյալները պատկերացնելու և մեկնաբանելու համար: Մենք ունենք դելտայի, թետայի, ալֆայի և բետա միջակայքերը, որոնք բոլորն անջատված են ՝ ցույց տալու համար, թե որ միջակայքում է գտնվում յուրաքանչյուր կետ:

Քայլ 23. Լրացուցիչ գաղափարներ

Ձեր Sleep Reader գլխակապն ավարտելուց հետո, ազատ զգալ ուսումնասիրեք դիզայնի որոշ փոփոխություններ: Միգուցե փորձեք փոփոխել ծածկագիրը ՝ տվյալները ինքնաբերաբար հավաքելու և զեկույց ստեղծելու համար, որը գնահատում է օգտագործողի քնի ռեժիմը: Կամ դուք կարող եք միացնել իրական ժամանակի ժամացույց ՝ գիշերվա ճշգրիտ ժամանակը վերահսկելու համար, երբ օգտվողը քնում է, խոր քնի և REM քնի միջով անցնում և արթնանում: Գուցե ձեզ հետաքրքրում է քնի խոսակցության ձայնագրումը, որի դեպքում կարող եք ներառել ձայնագրիչ, որն ակտիվանում է, երբ օգտվողը հարվածում է REM քունին: Հնարավորություններն անսպառ են:

Քայլ 24. Recանաչում

Այս նախագծի համար կոդի ավելի չորրորդ փոխակերպման հատվածը օգտագործել է Norwegian Creations- ի այս էջում տեղադրված ծածկագիրը: Բացի այդ, կոդի NeoPixel հատվածը հղում էր անում Adafruit- ի տրամադրած օրինակներին: