Жидкокристаллические очки для амблиопии (очки для тренировки чередующейся окклюзии) [ATtiny13]: 10 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Амблиопия (ленивый глаз), расстройство зрения, которым страдает примерно 3% населения, обычно лечится простыми повязками на глаза или каплями атропина. К сожалению, эти методы лечения закрывают более сильный глаз на длительные непрерывные периоды времени, не позволяя двум глазам (фактически нейронам мозга, обрабатывающим визуальную информацию) работать вместе и синхронизироваться. Совсем недавно я нашел статью в Википедии, в которой подробно описывается альтернативная форма лечения, при которой жидкокристаллические панели размещаются перед глазами, а их окклюзия управляется цифровой схемой. Исследования в этой форме лечения довольно многообещающие, поэтому я решил «модернизировать» обычные очки с активным затвором с 3D-телевизора на тренировочные очки с чередующейся окклюзией.

РЕДАКТИРОВАТЬ: вы можете найти более новую версию очков здесь

Шаг 1. Заявление об отказе от ответственности

Использование такого устройства может вызвать эпилептические припадки или другие неблагоприятные эффекты у небольшой части пользователей устройства. Строительство такого устройства требует использования умеренно опасных инструментов и может привести к повреждению или повреждению имущества. Вы создаете и используете описанное устройство на свой страх и риск.

Тем не менее, есть места, где надлежащая медицинская помощь людям с нарушениями зрения невозможна (по крайней мере, об этом мне говорит карта ВОЗ). К счастью, сегодня мобильное устройство за 100 долларов имеет такую же вычислительную мощность и разрешение дисплея, что и игровые ПК 10 лет назад, поэтому я лично считаю, что кибернетические имплантаты, сделанные своими руками, станут доступными в качестве формы лечения для многих людей в развивающихся странах * раньше, чем надлежащая медицинская помощь.

* в некоторых постиндустриальных округах Северной Америки есть «отличные» системы медицинского страхования, призванные сделать жизнь людей несчастной !!!

Шаг 2: Детали и инструменты

Детали и материалы:

3D-очки с активным затвором

ATtiny13 или ATtiny13A

2 тактильные кнопки переключения

кулисный переключатель ВКЛ-ВЫКЛ

Конденсатор 100 нФ

Конденсатор 4,7 мкФ

1N4148 диод

небольшой кусок перфорированного картона (около 28 мм x 35 мм)

несколько кусков провода (кабель UTP - отличный источник проводов)

2 батареи 3 В (CR2025 или CR2032)

изолента

скотч

цианоакрилатный клей

Инструменты:

диагональный резак

плоскогубцы

отвертка с плоским лезвием

маленькая крестовая отвертка

универсальный нож

паяльная станция

припаять

Программатор AVR (автономный программатор, такой как USBasp или вы можете использовать ArduinoISP)

Шаг 3. 3D-очки с активным затвором

Источником жидкокристаллических панелей для нашего проекта являются активные 3D TV очки. Те, которые я использовал, обошлись мне в 5 долларов (они были подержанными). Существует несколько видов очков с активным затвором, поэтому убедитесь, что те, которые вы используете, должным образом блокируют поляризованный свет (вы можете проверить это, поместив перед ними поляризационный фильтр или ЖК-экран, он должен работать, даже когда очки выключены). Помните, что любой кусок пластика, прикрепленный к жидкокристаллическим панелям, может влиять на поляризацию света. В первых очках, которые я пытался модифицировать, не был установлен передний поляризационный фильтр (их должно быть по 2 на каждой жидкокристаллической панели, так как они построены аналогично ЖК-дисплеям), и когда их заставляли блокировать свет, они выглядели фиолетовыми, а не черными., подробнее об этом на последнем шаге.

Активные очки 3D TV обычно работают на частоте 60 Гц, одинаково блокируя свет для обоих глаз. Левый глаз заблокирован на 8,333 мс, затем правый глаз заблокирован на 8,333 мс, затем цикл повторяется. Глаз блокируется при подаче напряжения на ЖК-панель. Напряжение, которое питает панели LC, симметрично 9,2 В (размах амплитуды 18,4 В).

Шаг 4. Разборка 3D-очков с активным затвором

Используйте отвертку, чтобы вывернуть все винты, удерживающие очки вместе. Было бы неплохо поставить некоторую защиту на ЖК-панели (наверное, я должен был сделать это до того, как открутил винты). Затем используйте универсальный нож (или нож для резки коробок), чтобы разрезать стык двух частей рамы. Затем с помощью отвертки с плоским лезвием подденьте соединение. Поддеть его может быть немного сложно, но это должно быть возможно (будьте осторожны, чтобы не повредить стеклянные детали!). После того, как вы выполнили эту задачу, снимите электронные детали со стекол и снимите ЖК-панели с печатной платы.

Шаг 5: собираем очки вместе

Припаяйте 4 провода к ЖК-панелям (они должны быть немного длиннее, чем показано на фото). Используйте изоляционную ленту, чтобы закрепить тонкую ленту, которая идет от панелей LC и припаяна к проводам. Затем снова вставьте ЖК-панели в оправу очков, закрутите винты. Вы можете использовать цианоакрилатный клей, чтобы соединить задние нижние части рамы. Крышка аккумуляторного отсека не нужна, и я не ставил ее на место.

Шаг 6: Программирование микроконтроллера ATtiny

Подключите ATtiny13 к своему любимому программисту, откройте свой любимый инструмент разработки AVR и запишите файл glasses.hex во флэш-память микроконтроллера. Оставьте биты предохранителей по умолчанию (H: FF, L: 6A).

Я использовал USBasp и AVRDUDE, поэтому после правильного подключения выводов VCC, GND, RESET, SCK, MISO, MOSI ATtiny13 к программисту мне нужно было выполнить только одну простую команду для загрузки glasses.hex:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 8 -U flash: w: glasses.hex

Я заметил, что платы Arduino довольно популярны в Instructables, поэтому вот ссылка на учебное пособие, в котором объясняется, как преобразовать Arduino в программист. Вы можете пропустить шаги с 5 по 7, которые касаются компиляции кода, написанного на C.

Шаг 7: пайка

Припаяйте все электронные компоненты к сборным платам. На изображении распаянной платы отсутствует диод 1N4148, позже я подключил его к бело-синему проводу. Скрученные провода позже будут подключены к батареям и надежно закреплены изоляционной лентой. Не забудьте подключить провода панели LC к контактам PB0, PB1 и PB2 ATtiny13.

Шаг 8: Окончательная сборка

Используйте изоляционную ленту, чтобы отделить нижнюю часть сборного картона от корпуса пользователя очков. Прикрепите сборную оправу очков с помощью липкой ленты по вашему выбору.

Далее вам нужно прикрепить к устройству 2 кнопочные ячейки (CR2025 или CR2032). К сожалению, когда они новые, их напряжение может превышать 3,3 В. Две из этих ячеек соединены последовательно, поэтому даже после падения напряжения на диоде 1N4148 (менее 0,7 В) ATtiny может немного превысить максимальное рабочее напряжение 6,0 В. Я рекомендую слегка разрядить полностью новые батареи, прежде чем вставлять их в устройство.

Устройство потребляет примерно 1 мА.

Шаг 9: Использование тренировочных очков с чередующейся окклюзией

Кнопка, подключенная к PB3, изменяет частоту устройства (2,5 Гц, 5,0 Гц, 7,5 Гц, 10,0 Гц, 12,5 Гц), а кнопка, подключенная к PB4, изменяет продолжительность окклюзии каждого глаза (L-10%: R-90%, L- 30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). После того, как вы установили настройки, вам нужно подождать около 10 секунд (10 секунд без нажатия кнопок), чтобы они были сохранены в EEPROM и загружены после отключения питания при следующем запуске устройства. При одновременном нажатии обеих кнопок устанавливаются значения по умолчанию.

Есть как минимум один случай восстановления стереопсиса при просмотре 3D-материала. Если вы хотите использовать тренировочные очки с чередующейся окклюзией для просмотра 3D-материалов, нося другую пару очков того же типа (только без изменений), вам необходимо прикрепить кусок прозрачного пластика к задней стороне их ЖК-панелей, как и те. фото из шага 3 (или вы можете использовать скотч). В этой конфигурации неизмененные очки сидят ближе к дисплею. Или, в качестве альтернативы, вы можете поставить левую панель LC вместо правой и наоборот. Это поворачивает поляризацию ЖК-панелей, подробнее об этом на последнем шаге. Однако из-за этого вы не сможете смотреть на дисплей без очков.

Шаг 10: похожие проекты

Дихоптическая электронная книга: первая версия моих очков требовала использования внешнего поляризационного фильтра. Я прикрепил его только к передней части правой панели LC. Это позволило мне установить несколько других поляризационных фильтров поверх дисплея электронной бумаги (который излучает неполяризованный свет) и полностью заблокировать части страницы для правого глаза (текст за фильтрами теперь мигает для левого глаза, поскольку свет теперь поляризован). Это заставляет меня читать заблокированные части левым глазом и объединять изображения обоих глаз. И есть исследования, утверждающие, что наблюдение за дигоптическими явлениями весьма полезно для людей с амблиопией. Вы можете делать то же самое с другими дисплеями, которые излучают неполяризованный свет, например, ЭЛТ. Еще есть надежда на старые добрые рентгеновские излучатели, они снова могут пригодиться!

Кибернетический монокль: К сожалению, поляризация моего 3D-телевизора повернута на 90 градусов относительно поляризации монитора моего ПК. Я решил эту проблему, поставив левую панель ЖК вместо правой. ЖК-панели имеют 2 поляризационных фильтра, повернутых на 90 градусов, поэтому при просмотре через них с другой стороны происходит поворот поляризации света, «принимаемой» ЖК-панелями. Я также увеличил напряжение, управляющее ЖК-панелями, до 9 В (размах амплитуды 18 В) с помощью H-моста. Это делает ЖК-панели более непрозрачными во время окклюзии. Также я добавил светодиоды, которые мигают во время окклюзии, дополнительно «ослепляя» глаз и не позволяя ему привыкнуть к темноте. Эффект «ослепления» особенно заметен, когда я помещаю анаглифические 3D-очки между глазом и ЖК-панелью (цветные фильтры рассеивают свет). Как я упоминал ранее, просмотр 3D-материалов может быть полезен для восстановления стереопсиса, а монитор моего ПК не поддерживает 3D-технологии, кроме анаглифа, поэтому я чувствую себя вынужденным рекомендовать GZ3Doom (ViveDoom), мод для классических игр Doom из 90-х. Он позволяет использовать два типа анаглифических очков (зелено-пурпурные и красно-голубые), поэтому вы не слишком приучаете глаза к использованию одних и тех же цветовых фильтров.

Пусть Икона Греха из MAP30 подарит вам должное зрение!

(на самом деле у вас гораздо больше шансов излечить расстройство зрения, глядя на кибердемонов в демонической видеоигре, чем посещая христианские святилища)