Detektor žmurkania: 6 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Tento návod vysvetľuje, ako vytvoriť „detektor žmurknutia“z upraveného snímača EKG (elektrokardiogramu) AD8232, štvorpialového zosilňovača LM324-N, Arduino Uno R3 a domácej čelenky.

Detektor má dva výstupy … jeden na žmurkanie ľavého oka … a druhý na žmurkanie pravým.

Normálne žmurknutie, ktoré zahŕňa obe oči, sa ignoruje.

Aplikácie pre tento okruh zahŕňajú:

• herné rozhrania
• pomocná technológia

Vyžaduje sa niekoľko nástrojov … iba spájkovačka a ostrý nôž.

Úpravy senzorov, ktoré je možné vrátiť späť, vyžadujú, aby ste:

• prerušiť dve stopy
• pridajte dva spájkovacie mostíky/šortky
• pridajte krátky drôtový odkaz

Odhadované náklady na komponenty sú 15,00 dolárov

snímky

• Titulná fotografia zobrazuje detailný pohľad na detektor žmurknutia
• Na fotografii 2 je znázornená približná poloha čelenky.
• Video zobrazuje detektor žmurkania v prevádzke. Každé oko urobí tri po sebe nasledujúce žmurknutia.

Krok 1: Zoznam dielov

Nasledujúce diely boli získané z

• 1 iba modul monitora srdca EKG AD8232
• 1 iba Arduino Uno R3

Nasledujúce časti boli získané lokálne:

• 1 iba quad-op-amp LM324
• 1 iba odpor 220K ohm 1/8 wattu
• 2 iba odpory 120K ohmov 1/8 wattov
• 1 iba odpor 15K ohmov 1/8 wattu
• 2 iba odpory 10K ohmov 1/8 wattov
• 1 iba odpor 1200 ohmov 1/8 wattu

Rôzne položky, ktoré sú už k dispozícii:

• breadboard
• lankový medený drôt
• spájka

Odhadované náklady na komponenty sú 15 dolárov

Krok 2: Okruh

Schéma zapojenia „detektora žmurknutia“je zobrazená na fotografii 1

Obvod obsahuje upravený modul snímača srdca AD8232 EKG, quad-op-amp LM324, Arduino Uno R3, niekoľko odporov a dve LED diódy.

Výstupný priebeh vlny z AD8232 sa pohybuje okolo 1,5 voltov DC.

Keď mrkne ľavé oko, výstupná vlna AD8232 stúpne smerom k 3,3 voltu. Keď priebeh vlny prekročí 2,8 voltov, výstup komparátora ľavého žmurknutia sa zmení z nuly na 5 voltov, ako je znázornené na fotografii 2.

Keď mrkne pravé oko, výstupná vlnová forma AD8232 klesne k nulovým voltom. Keď tvar vlny klesne pod 0,2 voltov, výstup komparátora pravého žmurknutia sa zmení z nuly na 5 voltov, ako je znázornené na fotografii 3.

Normálne žmurknutia nemajú žiadny vplyv na výstup, pretože sú ekvivalentom dvoch simultánnych žmurknutí a nie je možné, aby výstup AD8232 prechádzal dvoma opačnými smermi súčasne.

AD8232 sa dodáva so sadou gélom potiahnutých podložiek a elektród EKG. Po niekoľkých použitiach podložky zvyčajne odpadávajú. Aby som tomu zabránil, pripevnil som pár pocínovaných ocelí na čelenku vyrobenú zo starého šnúrka na suchý zips. Podrobnosti o tom, ako vytvoriť túto čelenku, sú popísané na inom mieste v tomto článku.

Krok 3: Úpravy obvodu AD8232

Nemodifikovaná doska s plošnými spojmi je zobrazená na fotografii 1

Pri použití ako monitora srdca sú EKG vodiče pripojené nasledovne:

• Pravé rameno je spojené s RA
• Ľavé rameno je spojené s LA
• Pravá noha je spojená s RL

Upravený obvod s plošnými spojmi je znázornený na fotografii 2

Po úpravách sa z potenciálnych zákazníkov stávajú:

• Pravé obočie je spojené s RA
• Ľavé obočie je spojené s LA
• Čelo je napojené na RL

Pôvodný obvod

Zjednodušený blokový diagram pôvodného monitora srdca je zobrazený na fotografii 3.

Tento diagram bol vytvorený porovnaním hodnôt komponentov v schéme „Heart Monitor“Sparkfun [1] s „funkčným blokovým diagramom“AD8232 [2]

Keď sa používajú ako monitor srdca, oba vstupy do prístrojového zosilňovača AD8232 sú viazané na 3,3 voltovú napájaciu lištu pomocou 10M odporov. Prístrojový zosilňovač však nemôže fungovať, ak sa dva vstupné vodiče pohybujú okolo potenciálu v strede koľajnice.

Potenciál strednej koľajnice sa získava vstreknutím malého (10uA) prúdu z elektródy RLD (pohon pravej nohy) do vašej nohy. Účinne sme vytvorili delič napätia pomocou vášho tela ako jedného z odporov.

Skutočný účel elektródy RLD je vysvetlený v dátovom liste AD8232 … Pozerám sa na to z iného uhla pohľadu.

Upravený obvod

Bloková schéma úprav obvodu je zobrazená na fotografii 3.

Namiesto hľadania úderov srdca hľadá detektor žmurkania rozdiely v elektrickom potenciáli. Preto musí byť vždy plne funkčný … oba vstupy zosilňovača prístrojov musia byť viazané na potenciál strednej koľajnice, ako je Vref (1,5 voltu)

To sa dosiahne rozrezaním dráhy, ktorá spája obidva 10M odpory k napájaniu 3,3 voltov, a spojením rezaného konca s Vref pomocou malého drôtového prepojenia. Oba vstupy zosilňovača prístrojov sú teraz na potenciáli strednej koľajnice, čo znamená, že výstup AD8232 sa pohybuje okolo 1,5 voltu DC.

Tiež nepotrebujeme zvod RLD … použime tento zvod na zlepšenie CMRR (pomer odmietnutia spoločného režimu) systému zvýšením vášho tela na stredný potenciál. To sa dosiahne vyrezaním dráhy na kolík AD8232 RLD a spojením rezaného konca s Vref.

Dátový list AD8232 odporúča, aby boli kolíky RLD a RLDF (spätná väzba pohonu pravej nohy) pri použití dvojvodičového obvodu skratované. To sa dosiahne skratovaním kondenzátora spájajúceho tieto dva piny.

Referencie

[1]

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

[2]

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

Krok 4: Čelenka

Čelenka bola vyrobená zo starého popruhu, dlhého suchého zipsu a niekoľkých suchých zipsov. Konštrukčné detaily sú zobrazené na fotografiách 1..4

Podložky sú vyrobené z tenkého plechového plechu … Použil som dno starej plechovky od farby … a sú pripevnené k šnúrke pomocou úzkych úchytiek vyrezaných z rovnakého plechu. Vďaka tomu sa podložky môžu kĺzať okolo čelenky.

Okraje kovových podložiek potiahnite pilníkom a zľahka obrúste kontaktné povrchy. Spájkujte srdcový monitor s odhalenými kovovými úchytkami.

Je dôležité, aby podložky mali dobrý kontakt s pokožkou … odporúča sa lekársky kontaktný gél, ale zistil som, že funguje aj zvlhčovač rúk.

Veľkosť podložky nie je rozhodujúca … Odvtedy som zmenšil šírku pri experimentovaní s bližším rozstupom podložiek … zníženie veľkosti na polovicu znížilo rozdiel.

Krok 5: Softvér

Inštrukcie

Nahrajte priložený súbor „wink_detector_4.ino“do svojho Arduina a spustite.

Poznámky

Kód je pozoruhodne jednoduchý … jednoducho dotazuje každý z dvoch výstupov detektora žmurknutia a bliká príslušnou diódou LED vždy, keď komparátor zmení stav.

Má to však háčik … silné žmurknutie môže spôsobiť, že začne blikať opačná dióda LED.

Horná stopa na fotografii 1 zobrazuje výstup AD8232 klesajúci na nulové volty po silnom mrknutí ľavého oka. Komparátor pravého oka (dolná stopa) to považuje za pravé žmurknutie a generuje falošný výstup.

Fotografia 2 zobrazuje oba výstupy komparátora pre silné ľavé žmurknutie. Pravý porovnávač stále generuje falošný výkon 800 mS po spustení ľavého žmurknutia.

Na vyriešenie tohto problému sa používa softvérové riešenie … prvý detektor, ktorý uvidí žmurknutie, deaktivuje druhý detektor na 1 sekundu. Toto obdobie je nastaviteľné v hlavičke kódu,

Krok 6: Zhrnutie

Tento návod vysvetľuje, ako previesť „monitor srdca“Sparkfun AD8232 na „detektor žmurknutia“.

K dispozícii sú tiež konštrukčné detaily pre nastaviteľný hlavový pás.

Kód Arduino eliminuje falošné spúšťače v dôsledku prekmitov z výstupu AD8232 za prítomnosti silných žmurknutí.

Aplikácie pre tento okruh zahŕňajú:

• herné rozhrania
• pomocná technológia

Odhadované náklady na komponenty sú 15,00 dolárov

Kliknutím sem zobrazíte ďalšie moje pokyny.