EEG AD8232 Phase 2: 5 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Итак, этот ленивый старый компьютерщик (L. O. G.) построил ЭЭГ:

www.instructables.com/id/EEG-AD8232-Phase-…

Вроде работает нормально, но одна из вещей, которые мне не нравятся, - это привязка к компьютеру. Я использую это как оправдание, чтобы не проводить никаких тестов. Еще одно беспокойство, которое меня беспокоит, это то, что мне кажется, что в моем сигнале появляются помехи от линии электропередачи переменного тока.

Во время некоторого более раннего тестирования я увидел загадочный всплеск 40 Гц, который, кажется, уходит, когда я отключаю USB и запускаю его от батареи. Смотрите картинки.

В любом случае, я провел несколько тестов с модулями Bluetooth HC05 и HC06 и смог заставить их работать:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Как уже упоминалось, товарищ по инструктажу Лингиб выпустил свой монитор ЭЭГ:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Он пишет гораздо лучший код, чем я, а также разработал код обработки, поэтому этот проект основан на его мониторе ЭЭГ. Для фазы 2 я хочу сделать ЭЭГ-монитор с батарейным питанием. (Постараюсь принять участие в конкурсе с питанием от батареи)

Шаг 1. Разработка беспроводного модуля

В качестве микроконтроллера я буду использовать 3.3V Micro Pro. Этот Arduino является устройством с напряжением 3,3 В, поэтому он совместим с AD8232. Версия Sparkfun использует стабилизатор напряжения MIC5219 3.3В.

В качестве батареи я буду использовать старую перезаряжаемую батарею, которая у меня есть. Это литиевая аккумуляторная батарея, вероятно, предназначенная для смартфона.

Как обсуждалось позже, я обнаружил, что AliExpress Micro Pro использует стабилизатор напряжения XC6204 вместо MIC5219.

Так что мой дизайн немного пограничный. Литиевые батареи обычно имеют напряжение от 3,5 до 4,2 В в зависимости от заряда. XC6204 заявляет о типичном падении напряжения 200 мВ при нагрузке до 100 мА. Таким образом, в худшем случае при полной нагрузке с батареей 3,5 В на выходе стабилизатора будет около 3,3 В. Это должно быть нормально, но помните о возможных проблемах.

Другие компоненты - это модифицированный AD8232 из фазы 1 и HC05, модифицированный для модуля Bluetooth 3,3 В, как описано в:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Для удобства я использовал Eagle Cadsoft и сделал печатную плату таким способом:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB…

Файлы схемы и Eagle прилагаются.

Я замерил потребляемую мощность: 58мА. Одно время я тестировал эту батарею на емкость 1750 мАч, что дает время работы около 30 часов без подзарядки.

Для разъема аккумулятора я использовал 2-контактный разъем JST2.0, чтобы он соответствовал моему Adafruit M4 Express. Многие из этих батарей имеют три контакта, но просто измерьте мультиметром около 4 В и припаяйте провода к батарее. Я использовал горячий клей, чтобы запечатать и поддержать соединение.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. В некоторых разъемах JST2.0 красный и черный провода перевернуты по сравнению с Adafruit.

Я также добавил разъем JST2.0 к зарядному устройству для литиевых батарей. См. Изображение.

Шаг 2: упаковка и эскиз

Чтобы быть полезной для меня, моя ЭЭГ должна быть портативной. У меня был небольшой мешочек для другого проекта. Я пришила липучку сзади. Я сшила ремешок на руку с другой липучкой и резинкой, размер которой соответствовал моей руке. ЭЭГ помещается в карман и прикрепляется к повязке. Смотрите картинки.

Чтобы упростить использование оголовья (вместо пайки) я взял удлинитель аудиокабеля 3,5 мм, отрезал один конец и подключил его к датчикам оголовья и заземлению уха. Это подключится к модулю AD8232.

СОВЕТ: Я предполагал, что разъем будет похож на стандартные аудиокабели с левым на конце, правым посередине и нижним заземлением. Это неверно для AD8232, поэтому мне пришлось его перепрограммировать, см. Рисунок.

У оригинального HC05 контакты выходят параллельно печатной плате. Чтобы они были более плоскими, я выпрямил их так, чтобы они находились под прямым углом к печатной плате, см. Рисунок. Хотя неровные контакты не являются преднамеренными, они обеспечивают лучшее электрическое соединение.

На следующем снимке изображена собранная беспроводная ЭЭГ, а затем как она попадет в карман, который застегивается на липучку на нарукавной повязке.

На паре картинок видно, как все это прикреплено.

Скетч Arduino прилагается, fix_FFT_EEG_wireless.ino

Это основано на коде лингиба с добавлением нескольких строк для связи HC05.

Шаг 3: базовая станция

Таким образом, этот EEG Wireless будет работать с одним из моих адаптеров CP2102-HC06 для отображения данных в реальном времени на ПК с использованием обработки из:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Мои мысли: значит, мозговые волны представляют то, что делает ваш мозг. Итак, если я смотрю на то, что делают мои мозговые волны на экране компьютера, то процесс взгляда на экран и размышлений о нем повлияет на мою ЭЭГ. Поэтому я хотел иметь возможность записывать свою ЭЭГ, не просматривая их. Я решил записать данные с отметкой времени на карту micro SD, чтобы провести автономный анализ.

Концепция, например, заключается в том, что если я проверяю, как некоторые бинауральные биения влияют на мои мозговые волны, я могу записать, когда и какие ритмы я слушаю, а затем смотрю на свои данные ЭЭГ, чтобы увидеть, есть ли какие-то эффекты во время и после. тот период времени.

Это будет использовать базовую станцию, в основном другую Micro Pro с HC06 для приема данных от беспроводного EEG, DS3231 RTC для записи времени и адаптер карты microSD для сохранения данных с отметкой времени на карту microSD. Это в основном похоже на мой ИК-термометр:

www.instructables.com/id/IR-Thermometer-fo…

Фактически, я оставлю возможность использовать ИК-термометр и DHT22 (температура и влажность) на печатной плате.

Вот основные компоненты:

3.3 В Micro Pro Arduino

DS3231 RTC (модифицированный)

(в будущем добавление температуры DHT22 / относительной влажности)

HC06

(Будущее дополнение MLX90614 ИК датчик температуры)

Адаптер карты microSD на 5 В

Потребляемая мощность:

Поскольку к этому Micro Pro подключено много датчиков, я собираюсь уделить немного внимания току.

Регулятор напряжения Micro Pro питает все датчики.

(На Sparkfun Micro Pro установлен регулятор MIC5219 3,3 В, который может обеспечивать ток 500 мА.)

Купленный мной AliExpress 3.3v Micro Pro, по-видимому, имеет регулятор Torex XC6204B. Об этом свидетельствует маркировка, которую я едва могу прочитать, но она выглядит как 4B2X.

4B означает XC6204B, 2 означает выход 3,3 В.

Насколько я могу судить, XC6204B выдает максимум 150 мА (намного меньше, чем 500 мА MIC5219). Тем не менее.

Я не могу найти никаких данных о потребляемом токе холостого хода 3.3V Micro Pro. Поэтому я решил примерить:

3,3 В Pro Micro 11,2 мА

3.3V L. O. G. Бинауральные ритмы 20 мА

3,3 В беспроводной ЭЭГ 58 мА

Максимальный ток в таблице данных DS3231 при 3 В составляет 200 мкА или 0,2 мА.

Максимальный ток в таблице данных DHT22 составляет 2,5 мА.

HC06 - 8,5 мА в активном режиме (40 мА в режиме сопряжения)

Я не уверен, что в таблице данных MLX90614 указано, что максимальный ток составляет 52 мА.

Таким образом, сумма их всех составляет около 85 мА, что не намного меньше 150 мА. Но все должно быть в порядке.

Адаптер карты microSD питается от пина RAW 5V.

Я приложил схему базовой станции. Проточная плата, которую я использую, и набросок, который я буду использовать, не включают DHT22 или ИК-термометр.

Шаг 4: набросок

По сути, скетч получает данные, отправленные беспроводным EEG HC05 через связанный HC06, он отправляет данные через USB-порт в том же формате, что и беспроводной EEG, поэтому они могут быть прочитаны EEG_Monitor_2 (Processing) и отображены.

Он также получает время и дату от DS3231 RTC, ставит метки времени и записывает их на карту microSD в формате CSV (значения, разделенные запятыми).

ПРОБЛЕМА 1. Беспроводная ЭЭГ отправляла данные Bluetooth на мой HC06 со скоростью 115 200 бод. Очевидно, мой HC06 не может правильно общаться на такой скорости, так как видел мусор. Ну, я поигрался с ним, наконец, он заработал, установив для HC05 и HC06 значение 19 200 бод.

ПРОБЛЕМА 2: Переход на летнее время был для меня проблемой. Я наткнулся на следующее от JChristensen:

forum.arduino.cc/index.php?topic=96891.0

github.com/JChristensen/Timezone

Чтобы использовать это, вы сначала должны установить RTC на UTC (всемирное координированное время), это время в Гринвиче, Англия. Ну, я не знал, как это сделать, но нашел эту статью:

www.justavapor.com/archives/2482

Переписал на Горное время (прилагается) UTCtoRTC.ino

Это устанавливает для DS3231 время UTC, на 6 часов позже, чем время в горах.

Затем я включил часовой пояс в свой Sketch. Честно говоря, я не тестировал это, поэтому просто предполагаю, что это работает.

ПРОБЛЕМА 3: Одна из проблем Bluetooth (и большинства других последовательных коммуникаций) заключается в том, что он асинхронный. Это означает, что вы на самом деле не знаете, когда начались данные, и можете смотреть в середину потока данных.

Я начинал каждый пакет данных с символа «$» и искал его на своей базовой станции. Лучший способ сделать это - это квитирование, когда отправитель отправляет некоторые данные, а затем ожидает, пока получатель отправит обратно подтверждение получения. Для этого меня не особо беспокоит, если я время от времени пропускаю какой-нибудь пакет.

Скетч прилагается, basecode.ino

Шаг 5: выводы

К сожалению, с тех пор, как я начал этот проект, я потерял способность по-настоящему сосредоточиться на проектах. Я хотел провести реальное тестирование этой ЭЭГ, особенно с бинауральными ритмами. Возможно когда-нибудь.

Но я думаю, что предоставил достаточно информации для других, чтобы построить этот проект.

Я был в процессе разработки 5-полосного кода. Идея заключалась в том, чтобы отобразить пять полос мозговых волн: дельта, тета, альфа, бета и гамма. Я думаю, что скетч baseband работает, я не думаю, что fix_FFT работает для Processing, но я прикрепил его для тех, кому может быть интересно.