HackerBox 0026: BioSense: 19 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-13 06:58

BioSense - в этом месяце хакеры HackerBox исследуют схемы операционных усилителей для измерения физиологических сигналов человеческого сердца, мозга и скелетных мышц. Это руководство содержит информацию по работе с HackerBox # 0026, которую вы можете получить здесь, пока расходные материалы есть в наличии. Кроме того, если вы хотите получать такой HackerBox каждый месяц прямо в свой почтовый ящик, пожалуйста, подпишитесь на HackerBoxes.com и присоединяйтесь к революции!

Темы и цели обучения для HackerBox 0026:

• Понимать теорию и применение схем операционного усилителя
• Используйте инструментальные усилители для измерения крошечных сигналов
• Соберите эксклюзивную доску HackerBoxes BioSense
• Инструмент человека для ЭКГ и ЭЭГ
• Запись сигналов, связанных со скелетными мышцами человека
• Разработка электрически безопасных цепей интерфейса человека
• Визуализируйте аналоговые сигналы через USB или OLED-дисплей

HackerBoxes - это ежемесячный абонентский ящик для электроники и компьютерной техники своими руками. Мы любители, творцы и экспериментаторы. Мы мечтатели мечты. ВЗЛОМАЙТЕ ПЛАНЕТУ!

Шаг 1: HackerBox 0026: Содержимое коробки

• Коллекционная справочная карточка HackerBoxes # 0026
• Эксклюзивная печатная плата HackerBoxes BioSense
• Операционный усилитель и комплект компонентов для печатной платы BioSense
• Arduino Nano V3: 5 В, 16 МГц, MicroUSB
• Модуль OLED 0,96 дюйма, 128x64, SSD1306
• Модуль датчика импульсов
• Отведения Snap-Style для физиологических датчиков
• Клейкий гель, электродные накладки Snap-Style
• Комплект ремешка для электродов OpenEEG
• Термоусадочные трубки - разнообразие 50 шт.
• Кабель MicroUSB
• Эксклюзивная наклейка WiredMind

Еще кое-что, что будет полезно:

• Паяльник, припой и основные паяльные инструменты
• Компьютер для запуска программных средств
• Батарея 9В
• Многожильный соединительный провод

Самое главное, вам понадобится чувство приключений, дух DIY и хакерское любопытство. Хардкорная электроника своими руками - нетривиальное занятие, и мы не пытаемся избавиться от него. Цель - прогресс, а не совершенство. Когда вы упорствуете и получаете удовольствие от приключений, большое удовлетворение можно получить, изучая новые технологии и, надеюсь, заставляя некоторые проекты работать. Мы предлагаем делать каждый шаг медленно, обращая внимание на детали, и не бойтесь просить о помощи.

Обратите внимание, что в разделе часто задаваемых вопросов HackerBox есть много информации для нынешних и потенциальных участников.

Шаг 2: операционные усилители

Операционный усилитель (или операционный усилитель) - это усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления и дифференциальным входом. Операционный усилитель создает выходной потенциал, который обычно в сотни тысяч раз превышает разность потенциалов между двумя его входными клеммами. Операционные усилители возникли в аналоговых компьютерах, где они использовались для выполнения математических операций во многих линейных, нелинейных и частотно-зависимых схемах. Операционные усилители являются одними из наиболее широко используемых в настоящее время электронных устройств, которые используются во множестве потребительских, промышленных и научных устройств.

Обычно считается, что идеальный операционный усилитель имеет следующие характеристики:

• Бесконечное усиление без обратной связи G = vout / vin
• Бесконечное входное сопротивление Rin (таким образом, нулевой входной ток)
• Напряжение смещения нулевого входа
• Бесконечный диапазон выходного напряжения
• Бесконечная полоса пропускания с нулевым фазовым сдвигом и бесконечной скоростью нарастания
• Нулевой выходной импеданс Rout
• Нулевой шум
• Бесконечный коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR)
• Бесконечный коэффициент отказа источника питания.

Эти идеалы можно резюмировать двумя «золотыми правилами»:

1. В замкнутом контуре выход пытается сделать все необходимое, чтобы разность напряжений между входами была равна нулю.
2. Входы не потребляют ток.

[Википедия]

Дополнительные ресурсы по операционным усилителям:

Подробный видеоурок от EEVblog

Ханская академия

Учебники по электронике

Шаг 3: инструментальные усилители

Инструментальный усилитель - это тип дифференциального усилителя, совмещенный с усилителями входного буфера. Такая конфигурация устраняет необходимость согласования входного импеданса и, таким образом, делает усилитель особенно подходящим для использования в измерительном и испытательном оборудовании. Инструментальные усилители используются там, где требуется высокая точность и стабильность схемы. Инструментальные усилители имеют очень высокий коэффициент подавления синфазного сигнала, что делает их пригодными для измерения слабых сигналов в присутствии шума.

Хотя инструментальный усилитель обычно схематически показан как идентичный стандартному операционному усилителю, электронный инструментальный усилитель почти всегда внутренне состоит из ТРЕХ операционных усилителей. Они устроены так, что есть один операционный усилитель для буферизации каждого входа (+, -) и один для получения желаемого выхода с адекватным согласованием импеданса.

[Википедия]

Книга в формате PDF: Руководство разработчика по инструментальным усилителям

Шаг 4: Доска HackerBoxes BioSense

HackerBoxes BioSense Board включает набор операционных и инструментальных усилителей для обнаружения и измерения четырех физиологических сигналов, описанных ниже. Крошечные электрические сигналы обрабатываются, усиливаются и подаются на микроконтроллер, где они могут быть переданы на компьютер через USB, обработаны и отображены. Для работы микроконтроллера в HackerBoxes BioSense Board используется модуль Arduino Nano. Обратите внимание, что следующие несколько шагов сосредоточены на подготовке модуля Arduino Nano для использования с платой BioSense.

Модули импульсного датчика включают источник света и датчик освещенности. Когда модуль находится в контакте с тканями тела, например с кончиком пальца или мочкой уха, изменения отраженного света измеряются по мере того, как кровь прокачивается через ткань.

ЭКГ (электрокардиография), также называемая ЭКГ, регистрирует электрическую активность сердца в течение определенного периода времени с помощью электродов, помещенных на кожу. Эти электроды обнаруживают крошечные электрические изменения на коже, которые возникают из-за электрофизиологического паттерна деполяризации и реполяризации сердечной мышцы во время каждого сокращения сердца. ЭКГ - это очень часто выполняемый кардиологический тест. [Википедия]

ЭЭГ (электроэнцефалография) - это метод электрофизиологического мониторинга для регистрации электрической активности мозга. Электроды размещаются вдоль кожи головы, в то время как ЭЭГ измеряет колебания напряжения, возникающие в результате ионного тока в нейронах мозга. [Википедия]

ЭМГ (электромиография) измеряет электрическую активность, связанную со скелетными мышцами. Электромиограф обнаруживает электрический потенциал, генерируемый мышечными клетками, когда они электрически или неврологически активированы. [Википедия]

Шаг 5: Платформа микроконтроллеров Arduino Nano

Входящий в комплект модуль Arduino Nano поставляется с контактами заголовка, но они не припаяны к модулю. Пока оставьте булавки отключенными. Выполните эти начальные тесты модуля Arduino Nano отдельно от платы BioSense и ПЕРЕД пайкой контактов разъема Arduino Nano. Все, что потребуется для следующих нескольких шагов, - это кабель microUSB и модуль Nano в том виде, в котором он достается из сумки.

Arduino Nano - это миниатюрная плата Arduino для поверхностного монтажа, удобная для макетирования, со встроенным USB. Это потрясающе полнофункциональная программа, которую легко взломать.

Функции:

• Микроконтроллер: Atmel ATmega328P
• Напряжение: 5 В
• Цифровые контакты ввода / вывода: 14 (6 ШИМ)
• Аналоговые входные контакты: 8
• Постоянный ток на контакт ввода / вывода: 40 мА
• Флэш-память: 32 КБ (2 КБ для загрузчика)
• SRAM: 2 КБ
• EEPROM: 1 КБ
• Тактовая частота: 16 МГц
• Размеры: 17 мм x 43 мм

Этот конкретный вариант Arduino Nano - это черный дизайн Robotdyn. Интерфейс представляет собой встроенный порт MicroUSB, совместимый с теми же кабелями MicroUSB, которые используются во многих мобильных телефонах и планшетах.

Arduino Nanos имеет встроенный чип USB / последовательного моста. В этом конкретном варианте микросхемой моста является CH340G. Обратите внимание, что существуют различные другие типы микросхем USB / последовательного моста, используемые на различных типах плат Arduino. Эти микросхемы позволяют USB-порту компьютера взаимодействовать с последовательным интерфейсом процессора Arduino.

Операционная система компьютера требует наличия драйвера устройства для связи с микросхемой USB / последовательного интерфейса. Драйвер позволяет IDE взаимодействовать с платой Arduino. Необходимый конкретный драйвер устройства зависит как от версии ОС, так и от типа USB / последовательного чипа. Для микросхем CH340 USB / Serial доступны драйверы для многих операционных систем (UNIX, Mac OS X или Windows). Эти драйверы поставляет производитель CH340.

Когда вы впервые подключаете Arduino Nano к USB-порту компьютера, должен загореться зеленый индикатор питания, а вскоре после этого синий индикатор должен начать медленно мигать. Это происходит потому, что в Nano предварительно загружена программа BLINK, которая работает на новом Arduino Nano.

Шаг 6: интегрированная среда разработки Arduino (IDE)

Если у вас еще не установлена Arduino IDE, вы можете загрузить ее с Arduino.cc

Если вам нужна дополнительная вводная информация для работы в экосистеме Arduino, мы предлагаем ознакомиться с инструкциями для HackerBoxes Starter Workshop.

Подключите Nano к кабелю MicroUSB, а другой конец кабеля к USB-порту на компьютере, запустите программное обеспечение Arduino IDE, выберите соответствующий USB-порт в среде IDE в разделе инструменты> порт (вероятно, имя с «wchusb» в нем.). Также выберите «Arduino Nano» в среде IDE в разделе «Инструменты»> «Плата».

Наконец, загрузите фрагмент кода примера:

Файл-> Примеры-> Основы-> Blink

На самом деле это код, который был предварительно загружен в Nano и должен работать прямо сейчас, чтобы медленно мигать синим светодиодом. Соответственно, если мы загрузим этот пример кода, ничего не изменится. Вместо этого давайте немного изменим код.

Присмотревшись, вы можете увидеть, что программа включает светодиод, ждет 1000 миллисекунд (одну секунду), выключает светодиод, ждет еще секунду, а затем делает все это снова - навсегда.

Измените код, изменив оба оператора «delay (1000)» на «delay (100)». Эта модификация заставит светодиод мигать в десять раз быстрее, не так ли?

Давайте загрузим измененный код в Nano, нажав кнопку ЗАГРУЗИТЬ (значок стрелки) прямо над измененным кодом. Посмотрите ниже код для информации о статусе: «компиляция», а затем «загрузка». В конце концов, в среде IDE должно появиться сообщение «Загрузка завершена», а светодиодный индикатор должен мигать быстрее.

Если да, то поздравляю! Вы только что взломали свой первый фрагмент встроенного кода.

После того, как ваша версия с быстрым миганием загружена и запущена, почему бы не посмотреть, можете ли вы снова изменить код, чтобы светодиод быстро мигал дважды, а затем подождал пару секунд перед повторением? Попробуйте! Как насчет других шаблонов? Как только вам удастся визуализировать желаемый результат, закодировать его и наблюдать, как он работает, как запланировано, вы сделали огромный шаг к тому, чтобы стать компетентным хакером оборудования.

Шаг 7: контакты заголовка Arduino Nano

Теперь, когда ваш компьютер разработки настроен для загрузки кода в Arduino Nano, а Nano протестирован, отсоедините USB-кабель от Nano и приготовьтесь к пайке.

Если вы новичок в пайке, в Интернете есть много отличных руководств и видео по пайке. Вот один пример. Если вы чувствуете, что вам нужна дополнительная помощь, попробуйте найти группу местных производителей или место для хакеров в вашем районе. Кроме того, радиолюбительские клубы всегда являются отличным источником опыта в области электроники.

Припаяйте два однорядных заголовка (по пятнадцать контактов каждый) к модулю Arduino Nano. Шестиконтактный разъем ICSP (внутрисхемное последовательное программирование) не будет использоваться в этом проекте, поэтому просто оставьте эти контакты отключенными.

После завершения пайки внимательно проверьте наличие паяных перемычек и / или холодных паяных соединений. Наконец, снова подключите Arduino Nano к USB-кабелю и убедитесь, что все по-прежнему работает правильно.

Шаг 8: Компоненты для набора печатной платы BioSense

Когда модуль микроконтроллера готов к работе, пришло время собрать плату BioSense.

Список компонентов:

• Регулятор U1:: 7805 5V 0.5A TO-252 (даташит)
• U2:: MAX1044 Преобразователь напряжения DIP8 (лист данных)
• U3:: AD623N инструментальный усилитель DIP8 (техническое описание)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (лист данных)
• U5:: INA106 Дифференциальный усилитель DIP8 (техническое описание)
• U6, U7, U8:: TL072 OpAmp DIP8 (лист данных)
• D1, D2:: Осевой вывод переключающего диода 1N4148
• S1, S2:: Ползунковый переключатель SPDT с шагом 2,54 мм
• S3, S4, S5, S6:: Тактильная кнопка мгновенного действия 6 мм X 6 мм X 5 мм
• BZ1:: Пассивный пьезозуммер с шагом 6,5 мм
• R1, R2, R6, R12, R16, R17, R18, R19, R20:: резистор 10 кОм [BRN BLK ORG]
• R3, R4:: резистор 47 кОм [YEL VIO ORG]
• R5:: Резистор 33 кОм [ORG ORG ORG]
• R7:: Резистор 2,2 МОм [КРАСНЫЙ КРАСНЫЙ GRN]
• R8, R23:: Резистор 1 кОм [BRN BLK RED]
• R10, R11:: Резистор 1 МОм [BRN BLK GRN]
• R13, R14, R15:: Резистор 150 кОм [BRN GRN YEL]
• R21, R22:: Резистор 82 кОм [GRY RED ORG]
• R9:: Подстроечный потенциометр 10 кОм «103»
• R24:: Подстроечный потенциометр 100 кОм «104»
• C1, C6, C11:: Монолитный колпачок 1 мкФ, 50 В, шаг 5 мм, «105»
• C2, C3, C4, C5, C7, C8:: Монолитный колпачок 10 мкФ, 50 В, шаг 5 мм, шаг «106»
• C9:: 560pF 50V Монолитный колпачок с шагом 5 мм «561»
• C10:: 0,01 мкФ, 50 В, монолитный колпачок, шаг 5 мм, «103»
• Зажимы для батарей 9 В с выводами
• 1x40pin ВНУТРЕННЯЯ ЗАПОРНАЯ ЖАТКА, шаг 2,54 мм
• Семь разъемов DIP8
• Два аудиоразъема 3,5 мм для монтажа на печатную плату

Шаг 9: соберите печатную плату BioSense

РЕЗИСТОРЫ: существует восемь различных номиналов резисторов. Они не взаимозаменяемы и должны быть аккуратно размещены именно там, где они должны быть. Начните с определения значений каждого типа резистора с помощью цветовых кодов, показанных в списке компонентов (и / или омметре). Напишите значение на бумажной ленте, прикрепленной к резисторам. Это значительно затрудняет установку резисторов в неправильном месте. Резисторы не поляризованы и могут быть вставлены в любом направлении. После пайки аккуратно обрежьте выводы с тыльной стороны платы.

КОНДЕНСАТОРЫ: Есть четыре различных номинала конденсаторов. Они не взаимозаменяемы, и их необходимо аккуратно размещать именно там, где они должны быть. Начните с определения значений каждого типа конденсатора, используя числовые обозначения, указанные в списке компонентов. Керамические конденсаторы не поляризованы и могут вставляться в любом направлении. После пайки аккуратно обрежьте выводы задней части платы.

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ: Два полупроводниковых компонента, составляющих источник питания, - это U1 и U2. Припаяйте их дальше. При пайке U1 обратите внимание, что плоский фланец является контактом заземления устройства и радиатором. Его необходимо полностью припаять к печатной плате. В комплект входят розетки DIP8. Однако для преобразователя напряжения U2 мы настоятельно рекомендуем аккуратно припаять ИС прямо к плате без розетки.

Припаяйте два ползунковых переключателя и провода зажима батареи 9 В. Обратите внимание, что если у вашего зажима аккумулятора есть штекер на выводах, вы можете просто отрезать разъем.

В это время вы можете подключить батарею 9 В, щелкнуть выключателем питания и использовать вольтметр, чтобы убедиться, что ваш источник питания создает шину -9 В и шину + 5 В от поставляемого + 9 В. Теперь у нас есть три источника напряжения и заземление от одной батареи 9 В. СНИМИТЕ АККУМУЛЯТОР, ЧТОБЫ ПРОДОЛЖИТЬ СБОРКУ.

ДИОДЫ: Два диода D1 и D2 представляют собой небольшие элементы с аксиальными выводами и стекловидно-оранжевым цветом. Они поляризованы и должны быть ориентированы так, чтобы черная линия на корпусе диодов совпадала с толстой линией на шелкографии печатной платы.

РАЗЪЕМЫ ЖАТКИ: Разделите 40-контактный разъем на три секции по 3, 15 и 15 позиций каждая. Чтобы отрезать заголовки до нужной длины, используйте маленькие кусачки, чтобы прорезать положение ОДИН ПРОШЛОЕ, где вы хотите, чтобы полоса розеток заканчивалась. Штифт / отверстие, которое вы прорезали, приносится в жертву. Трехконтактный разъем предназначен для импульсного датчика в верхней части платы с контактами, помеченными «GND 5V SIG». Два пятнадцатиконтактных разъема предназначены для Arduino Nano. Помните, что шестиконтактный разъем ICSP (внутрисхемное последовательное программирование) Nano здесь не используется и не требует заголовка. Мы также не предлагаем соединять OLED-дисплей заголовком. Припаяйте заголовки на место и оставьте их пока пустыми.

РОЗЕТКИ DIP: все шесть микросхем усилителя U3-U8 находятся в корпусах DIP8. Припаяйте гнездо для микросхемы DIP8 в каждое из этих шести положений, убедившись, что выемка в гнезде совмещается с выемкой на шелкографии печатной платы. Припаиваем гнезда без вставленной в них микросхемы. Оставьте их пока пустыми.

ОСТАВШИЕСЯ КОМПОНЕНТЫ: наконец припаяйте четыре кнопки, две подстроечные точки (обратите внимание, что это два разных значения), зуммер (обратите внимание, что он поляризован), два 3,5-мм аудиоразъема и, наконец, OLED-дисплей.

КОМПОНЕНТЫ С РАЗЪЕМОМ: После завершения пайки можно вставить шесть микросхем усилителя (соблюдая ориентацию выемки). Кроме того, Arduino Nano можно вставить с помощью USB-разъема на краю платы BioSense.

Шаг 10: Электробезопасность и переключатели источника питания

Обратите внимание на схематическую диаграмму HackerBoxes BioSense Board, что есть раздел ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС (или АНАЛОГОВЫЙ), а также ЦИФРОВОЙ раздел. Единственные трансы, которые пересекаются между этими двумя секциями, - это три аналоговые входные линии для Arduino Nano и источник питания + 9 В, который можно открыть с помощью переключателя USB / BAT S2.

Из соображений осторожности принято избегать подключения каких-либо цепей к человеческому телу с питанием от стены (от сети, от сети, в зависимости от того, где вы живете). Соответственно, ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕЙС на плате питается только от батареи 9 В. Однако маловероятно, что компьютер внезапно подаст 120 В на подключенный шнур USB, это небольшая дополнительная страховка. Дополнительным преимуществом этой конструкции является то, что мы можем запитать всю плату от батареи 9 В, если нам не нужен подключенный компьютер.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ ВКЛ / ВЫКЛ (S1) служит для полного отключения батареи 9 В от цепи. Используйте S1, чтобы полностью отключить аналоговую часть платы, когда она не используется.

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ USB / BAT (S2) служит для подключения батареи 9 В к цифровому питанию Nano и OLED. Оставьте S2 в положении USB, когда плата подключена к компьютеру через USB-кабель, и цифровое питание будет обеспечиваться компьютером. Когда Nano и OLED должны питаться от батареи 9 В, просто переключите S2 в положение BAT.

ПРИМЕЧАНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ ПИТАНИЯ: Если S1 включен, S2 находится в режиме USB, и питание от USB отсутствует, Nano попытается запитать себя через аналоговые входные контакты. Хотя это не проблема безопасности человека, это нежелательное состояние для тонких полупроводников, и его нельзя продлевать.

Шаг 11: Библиотека OLED-дисплеев

В качестве первоначального теста OLED-дисплея установите драйвер дисплея SSD1306 OLED, найденный здесь, в Arduino IDE.

Протестируйте OLED-дисплей, загрузив пример ssd1306 / snowflakes и запрограммировав его на доску BioSense.

Убедитесь, что это работает, прежде чем двигаться дальше.

Шаг 12: демонстрационная прошивка BioSense

Давай сыграем в игру, профессор Фалькен?

Еще в примерах SSD1306 есть классная игра Arkanoid. Однако для того, чтобы он работал с платой BioSense, необходимо изменить код, который инициализирует и считывает кнопки. Мы взяли на себя смелость внести эти изменения в прикрепленный сюда файл "biosense.ino".

Скопируйте папку arkanoid из примеров SSD1306 в новую папку, которую вы назвали biosense. Удалите файл arkanoid.ino из этой папки и вставьте файл «biosense.ino». Теперь скомпилируйте и загрузите биосенс в нано. Нажатие самой правой кнопки (кнопка 4) запустит игру. Веслом управляет кнопка 1 слева и кнопка 4 справа. Хороший снимок, BrickOut.

Нажмите кнопку сброса на Arduino Nano, чтобы вернуться в главное меню.

Шаг 13: Модуль датчика импульсов

Модуль датчика импульсов может взаимодействовать с платой BioSense с помощью трехконтактного разъема в верхней части платы.

Модуль импульсного датчика использует светодиодный источник света и фотодатчик внешнего освещения APDS-9008 (техническое описание) для обнаружения светодиодного света, отраженного кончиком пальца или мочкой уха. Сигнал от датчика внешней освещенности усиливается и фильтруется с помощью операционного усилителя MCP6001. Затем сигнал может быть прочитан микроконтроллером.

Нажатие кнопки 3 в главном меню скетча biosense.ino передаст образцы выходного сигнала датчика пульса через интерфейс USB. В меню «ИНСТРУМЕНТЫ» среды Arduino IDE выберите «Последовательный плоттер» и убедитесь, что скорость передачи данных установлена на 115200. Осторожно поместите кончик пальца над светом на датчике пульса.

Дополнительные сведения и проекты, связанные с модулем датчика импульсов, можно найти здесь.

Шаг 14: электромиограф (ЭМГ)

Подключите кабель электрода к нижнему разъему 3,5 мм с надписью EMG и расположите электроды, как показано на схеме.

Нажатие кнопки 1 в главном меню скетча biosense.ino передаст образцы выходного сигнала ЭМГ через интерфейс USB. В меню ИНСТРУМЕНТЫ IDE Arduino выберите «Последовательный плоттер» и убедитесь, что скорость передачи данных установлена на 115200.

Вы можете проверить ЭМГ на любых других группах мышц - даже на мышцах бровей на лбу.

Схема ЭМГ платы BioSense была вдохновлена этой инструкцией от Advancer Technologies, которую вы обязательно должны проверить, чтобы ознакомиться с некоторыми дополнительными проектами, идеями и видео.

Шаг 15: Электрокардиограф (ЭКГ)

Подключите кабель электрода к верхнему разъему 3,5 мм с надписью ЭКГ / ЭЭГ и расположите электроды, как показано на схеме. Есть два основных варианта размещения электродов ЭКГ. Первый находится на внутренней стороне запястий с указателем (красный провод) на тыльной стороне одной руки. Этот первый вариант проще и удобнее, но часто немного шумнее. Второй вариант - поперек груди с ориентиром на правом животе или верхней части ноги.

Нажатие кнопки 2 в главном меню скетча biosense.ino передаст образцы выходного сигнала ЭКГ через интерфейс USB. В меню ИНСТРУМЕНТЫ IDE Arduino выберите «Последовательный плоттер» и убедитесь, что скорость передачи данных установлена на 115200.

Схема ЭКГ / ЭЭГ платы BioSense была вдохновлена Heart and Brain SpikerShield от Backyard Brains. Посетите их сайт, чтобы найти дополнительные проекты, идеи и это крутое видео ЭКГ.

Шаг 16: Электроэнцефалограф (ЭЭГ)

Подключите кабель электрода к верхнему разъему 3,5 мм с надписью ЭКГ / ЭЭГ и расположите электроды, как показано на схеме. Существует множество вариантов размещения электродов ЭЭГ, и здесь показаны два основных варианта.

Первый находится на лбу с ориентиром (красный провод) на мочке уха или сосцевидном отростке. В этом первом варианте можно просто использовать те же отведения и гелевые электроды, которые используются для ЭКГ.

Второй вариант на затылке. Если вы оказались лысыми, гелевые электроды здесь тоже подойдут. В противном случае рекомендуется сформировать электроды, которые могут «проткнуть» волосы. Паяльный наконечник с пружинной шайбой - хороший вариант. Используйте тонкие плоскогубцы на маленьких выступах (в данном случае шесть) внутри шайбы, чтобы согнуть, а затем все выступить в одном направлении. Помещение под эластичное оголовье мягко продвигает эти выступы через волосы и соприкасается с кожей головы ниже. При необходимости можно использовать токопроводящий гель для улучшения соединения. Просто смешайте поваренную соль с густой жидкостью, например, вазелином или водной суспензией с крахмалом или мукой. Сама по себе соленая вода тоже подойдет, но ее нужно поместить в небольшую губку или ватный диск.

Нажатие кнопки 2 в главном меню скетча biosense.ino передаст образцы выходного сигнала ЭЭГ через интерфейс USB. В меню ИНСТРУМЕНТЫ IDE Arduino выберите «Последовательный плоттер» и убедитесь, что скорость передачи данных установлена на 115200.

Дополнительные проекты и ресурсы ЭЭГ:

В этом учебном пособии используется конструкция, аналогичная BioSense EEG, а также демонстрируется некоторая дополнительная обработка и даже то, как играть в EEG Pong!

У Backyard Brains также есть хорошее видео для измерений ЭЭГ.

BriainBay

OpenEEG

OpenViBe

Сигналы ЭЭГ могут измерять стробоскопические эффекты мозговых волн (например, с помощью Mindroid).

Шаг 17: зона испытаний

Можете ли вы отображать кривые аналогового сигнала на OLED-экране в дополнение к последовательному плоттеру?

В качестве отправной точки ознакомьтесь с этим проектом от XTronical.

Также может быть полезно взглянуть на проект Tiny Scope.

Как насчет добавления текстовых индикаторов скорости сигналов или других интересных параметров?

Шаг 18: Поле для ежемесячной подписки BioBox

Applied Science Ventures, компания-учредитель HackerBoxes, участвует в новой захватывающей концепции коробки подписки. BioBox будет вдохновлять и обучать проектами в области наук о жизни, биохакинга, здоровья и деятельности человека. Держите оптический датчик под рукой для новостей и скидок для чартеров, подписавшись на страницу BioBox в Facebook.

Шаг 19: взломайте планету

Если вам понравился этот Instrucable, и вы хотите, чтобы ящик с электронными и компьютерными проектами, подобными этому, доставлялся прямо в ваш почтовый ящик каждый месяц, пожалуйста, присоединяйтесь к революции HackerBox, ПОДПИСавшись ЗДЕСЬ.

Сообщите о своем успехе в комментариях ниже или на странице HackerBoxes в Facebook. Обязательно дайте нам знать, если у вас возникнут какие-либо вопросы или вам понадобится помощь. Спасибо за то, что вы являетесь частью HackerBoxes. Пожалуйста, продолжайте присылать ваши предложения и отзывы. HackerBoxes - это ВАШИ коробки. Сделаем что-нибудь отличное!