Детектор подмигивания: 6 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

В этом руководстве объясняется, как сделать «детектор подмигивания» из модифицированного датчика ЭКГ (электрокардиограммы) AD8232, четырехъядерного ОУ LM324-N, Arduino Uno R3 и самодельной повязки на голову.

Детектор имеет два выхода… один для подмигивания левым глазом… и один для подмигивания правым глазом.

Нормальное моргание, при котором задействованы оба глаза, игнорируется.

Приложения для этой схемы включают:

• игровые интерфейсы
• вспомогательные технологии

Требуется немного инструментов… только паяльник и острый нож.

Модификации датчика, которые могут быть отменены, требуют, чтобы вы:

• вырезать две дорожки
• добавить два паяных перемычки / шорт
• добавить короткую проводную ссылку

Расчётная стоимость комплектующих составляет $ 15.00.

Изображений

• На обложке показан детектор подмигивания крупным планом.
• На фото 2 показано примерное положение оголовья.
• Видео показывает работу детектора подмигивания. Каждый глаз делает три последовательных подмигивания.

Шаг 1: Список деталей

Следующие детали были получены с

• 1 только модуль кардиомонитора ЭКГ AD8232
• 1 только Arduino Uno R3

Следующие детали были получены на месте:

• 1 только четырехъядерный операционный усилитель LM324
• 1 резистор только 220 кОм 1/8 ватт
• 2 резистора только 120 кОм 1/8 ватт
• 1 резистор всего 15 кОм 1/8 ватт
• 2 резистора только 10 кОм 1/8 ватт
• 1 резистор всего 1200 Ом 1/8 Вт

Разные предметы уже в наличии:

• макет
• многожильный медный провод
• припаять

Ориентировочная стоимость комплектующих - 15 $.

Шаг 2: Схема

Принципиальная схема «детектора подмигивания» представлена на фото 1.

Схема включает модифицированный модуль сердечного датчика ЭКГ AD8232, четырехъядерный операционный усилитель LM324, Arduino Uno R3, несколько резисторов и два светодиода.

Форма выходного сигнала AD8232 колеблется около 1,5 вольт постоянного тока.

Когда левый глаз подмигивает, форма выходного сигнала AD8232 возрастает до 3,3 В. Когда форма сигнала превышает 2,8 В, выходное напряжение компаратора, подмигивающего влево, изменяется с нуля до 5 вольт, как показано на фото 2.

Когда правый глаз подмигивает, форма выходного сигнала AD8232 падает до нуля вольт. Когда форма волны падает ниже 0,2 В, выходной сигнал компаратора правого подмигивания изменяется с нуля до 5 вольт, как показано на фото 3.

Нормальные мигания не влияют на выходной сигнал, поскольку они эквивалентны двум одновременным миганиям, и выход AD8232 не может одновременно двигаться в двух противоположных направлениях.

AD8232 поставляется с набором гелевых электродов и отведений для ЭКГ. После нескольких использований подушечки имеют тенденцию отваливаться. Чтобы противостоять этому, я прикрепил несколько луженых стальных прокладок к оголовью, сделанному из старого шнурка и липучки. Подробная информация о том, как сделать эту повязку на голову, описана в других разделах этой статьи.

Шаг 3: Модификации схемы AD8232

Печатная плата в неизмененном виде представлена на фото 1.

При использовании в качестве кардиомонитора отведения ЭКГ подключаются следующим образом:

• Правая рука связана с RA
• Левая рука связана с ЛА
• Правая нога связана с RL

Доработанная печатная плата представлена на фото 2.

После модификаций отведения становятся:

• Правая бровь соединена с РА
• Левая бровь соединена с ЛП.
• Лоб соединяется с RL

Оригинальная схема

Упрощенная блок-схема оригинального кардиомонитора представлена на фото 3.

Эта диаграмма была создана путем сопоставления значений компонентов на схеме «Heart Monitor» Sparkfun [1] с «функциональной блок-схемой» AD8232 [2]

При использовании в качестве кардиомонитора оба входа инструментального усилителя AD8232 подключаются к шине питания 3,3 В через резисторы 10 МОм. Однако инструментальный усилитель не может работать, если два входных провода не находятся рядом с потенциалом средней шины.

Потенциал средней шины получается путем подачи крошечного (10 мкА) тока от вывода RLD (привод правой ноги) в вашу ногу. Мы эффективно создали делитель напряжения, используя ваше тело в качестве одного из резисторов.

Фактическое назначение вывода RLD объяснено в спецификации AD8232… Я просто смотрю на это с другой точки зрения.

Модифицированная схема

Блок-схема модификации схемы представлена на фото 3.

Вместо того, чтобы искать сердцебиение, детектор подмигивания ищет различия в электрическом потенциале. Таким образом, он должен быть полностью работоспособным в любое время … оба входа инструментального усилителя должны быть связаны с потенциалом средней шины, таким как Vref (1,5 В).

Это достигается путем обрезания дорожки, которая соединяет оба резистора 10 МОм с источником питания 3,3 В, и соединения обрезанного конца с Vref посредством небольшой перемычки. Оба входа инструментального усилителя теперь находятся под потенциалом средней шины, что означает, что выход AD8232 колеблется около 1,5 В постоянного тока.

Нам также не нужен вывод RLD… давайте воспользуемся этим выводом, чтобы улучшить CMRR (коэффициент отклонения синфазного сигнала) системы за счет повышения вашего тела до среднего потенциала. Это достигается путем обрезки дорожки до штифта AD8232 RLD и присоединения обрезанного конца к Vref.

В листе данных AD8232 рекомендуется закоротить контакты RLD и RLDF (обратная связь привода правой ноги) при использовании двухпроводной схемы. Это достигается за счет короткого замыкания конденсатора, соединяющего эти два контакта.

использованная литература

[1]

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

[2]

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

Шаг 4: повязка на голову

Повязка на голову была сделана из старого шнурка, длинной липучки и нескольких крючков на липучке. Детали конструкции показаны на фото 1..4.

Подушечки сделаны из тонкой жести … Я использовал дно старой банки с краской … и прикреплены к шнурку узкими язычками, вырезанными из той же жести. Это позволяет подушечкам скользить по оголовью.

Края металлических подушечек заглушите напильником и слегка отшлифуйте контактные поверхности. Припаяйте выводы кардиомонитора к открытым металлическим ушкам.

Важно, чтобы подушечки хорошо контактировали с кожей. Рекомендуется использовать гель для медицинских контактов, но я обнаружил, что увлажняющий крем для рук также работает.

Размер пэда не критичен… С тех пор я уменьшил ширину, экспериментируя с более близким расстоянием между пэдами… уменьшение размера вдвое не имело никакого значения.

Шаг 5: Программное обеспечение

инструкции

Загрузите прикрепленный файл «wink_detector_4.ino» в свой Arduino и запустите.

Примечания

Код удивительно прост … он просто опрашивает каждый из двух выходов детектора мигания и мигает соответствующим светодиодом всякий раз, когда компаратор меняет состояние.

Но есть одна загвоздка … сильное подмигивание может вызвать мигание противоположного светодиода.

Верхний график на фотографии 1 показывает, что выходное напряжение AD8232 падает до нуля вольт после сильного подмигивания левого глаза. Компаратор правого глаза (нижняя кривая) видит это как подмигивание правой кнопкой мыши и генерирует ложный вывод.

На фото 2 показаны оба выхода компаратора с сильным подмигиванием влево. Правый компаратор по-прежнему генерирует ложный выходной сигнал 800 мс после запуска левого подмигивания.

Чтобы обойти это, используется программное решение … первый детектор, увидевший подмигивание, отключает другой детектор на 1 секунду. Этот период настраивается в заголовке кода,

Шаг 6: Резюме

В этом руководстве объясняется, как преобразовать «Монитор сердца» Sparkfun AD8232 в «Детектор подмигивания».

Также представлены детали конструкции регулируемого оголовья.

Код Arduino исключает ложные срабатывания из-за перерегулирования на выходе AD8232 при наличии сильных миганий.

Приложения для этой схемы включают:

• игровые интерфейсы
• вспомогательные технологии

Расчётная стоимость комплектующих составляет $ 15.00.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть другие мои инструкции.