Ručni EEG monitor fokusa: 32 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:05

Život na fakultetu zahtijeva fokus na časove, zadatke i projekte. Mnogim studentima je u ovom trenutku teško usredotočiti se, zbog čega je praćenje i razumijevanje vaše sposobnosti fokusiranja toliko važno. Napravili smo biosenzorski uređaj koji mjeri vaše moždane valove kako bi izmjerio vaš nivo fokusa i prikazao podatke koje možete vidjeti. Skraćenica "EEG" označava elektroencefalograf, što znači da je to mašina za snimanje električne aktivnosti u mozgu.

Ovaj biosenzor zahtijeva ulaz EEG signala i prstom pritisnite na ekranu kako biste stvorili grafikon frekvencije i podatke za ekstrakciju (opcionalno) koji se mogu kopirati u Excel.

Odricanje odgovornosti: Ovaj biosenzor NIJE medicinski uređaj.

Supplies

• Arduino Uno (23 USD)
• Oglasna ploča (5,50 USD)
• 2.8 "TFT dodirni štit za Arduino sa otpornim ekranom osjetljivim na dodir (34,95 USD)
• Žice (0,95 USD)
• EEG Bitalino (40,79 USD)
• Elektrode (9,13 USD)
• Dodatak sa 3 odvoda (21,48 USD)
• Alkoholni brisevi (4,65 USD) (izborno)
• 9V baterija (2,18 USD)
• 9V držač baterije (1,69 USD)
• USB 2.0 kabel tipa A/B 3,95 USD)

• Alati

  • Skidač žice (6,26 USD)
  • Traka za kosu / slušalice za pričvršćivanje žica iznad glave (opcionalno)

Ukupni trošak: 142 USD (ovisno o promjenama cijena)

Korak 1: Preduvjeti

• Neka osnovna znanja o načinu čitanja moždanih valova bila bi korisna za razumijevanje grafikona, ali nisu neophodna.

  Ovo je dobar izvor za neke osnovne informacije.

• Za dobivanje našeg koda također bi vam trebao pristup web stranici GitHub.
• Morali biste preuzeti aplikaciju Arduino.

Korak 2: Mjere opreza

• Uvjerite se da krug nije napajan (baterija je isključena, USB nije priključen) prilikom izmjene kola.
• Uverite se da u blizini nema tečnosti koja bi se mogla izliti na strujno kolo.
• UPOZORENJE: Ovo NIJE medicinski uređaj i nema istu tačnost. Koristite odgovarajući EEG ako trebate proučiti moždane valove.
• Držite ruke suhe dok radite sa strujnim krugom ili biosenzorom.

Korak 3: Savjeti i savjeti

TroubleShooting

• Provjerite jesu li vaše žice spojene na prave pinove. U suprotnom bi se pojavilo nerazumljivo čitanje.
• Kada priključujete ekran, provjerite niste li sve uklopili za jedan pin niže (ako primijetite da bilo koji pinovi zaslona nisu povezani, to je razlog zašto)
• Provjerite jeste li pravilno priključili BITalino (na temelju logotipa i znaka EEG -a kako se vidi u uputama)
• Provjerite je li zaslon pravilno priključen do te mjere da metal igle više nije vidljiv.
• Ako se kôd ne uspije prevesti i ne mogu pronaći određenu biblioteku, provjerite jeste li instalirali sve navedene biblioteke.

Uvidi

Ne zaboravite uzeti u obzir prostor koji vam je potreban za skidanje žice prije nego što je odrežete po dužini

• Prije nego što nanesete elektrode na čelo, prvo je operite i osušite ili upotrijebite alkoholnu krpu kako biste smanjili impedanciju.
• Korištenje Arduino Mega -e osiguralo bi dodatne analogne i digitalne pinove, što bi značilo da ne morate "dijeliti" pinove između žica i ekrana kao što to radimo u ovom modelu.

Korak 4: Nauka iza uređaja

Vaš mozak proizvodi različite frekvencije električnih signala ovisno o vašem nivou svijesti/fokusa. Proizvodi gama valove (32-100 Hz) kada je izuzetno fokusiran na zadatak, obradu informacija ili učenje. Proizvodi beta talase (13-32 Hz) kada ste budni, razmišljate ili ste uzbuđeni. Alfa talasi (8-13 Hz) nastaju ako ste fizički i psihički opušteni. Theta valovi (4-8 Hz) javljaju se tokom duboke meditacije ili REM (brzo kretanje očiju) sna. Delta talasi (<4 Hz) javljaju se tokom dubokog sna bez snova.

Naš senzor će vas obavijestiti koliko je svakog talasa prisutno kako biste mogli mjeriti svoj nivo fokusa. On detektira samo valne duljine od 0Hz-59Hz, što je raspon u kojem se javlja većina moždanih valova.

Ako više volite video vodič, evo dobrog videa koji možete pogledati.

U uvodnom videu govorili smo o Fast Fourierovoj transformaciji. Ovaj video objašnjava šta je to.

Korak 5: Skinite i odrežite žice

Za najbolje rezultate potrebna su vam 3 komada dugačka najmanje 5.

Ako prije niste skinuli žicu, evo jednostavnog vodiča.

Savjet: Kad režete žicu, ostavite prostor za skidanje žice.

Korak 6: Petlja po jedan kraj svake žice

Ovdje je cilj stvoriti petlju na jednom kraju izloženog dijela žice. Ova bi petlja trebala biti približno iste veličine kao igle ispod TFT Touch Shield -a ili nešto veće.

Korak 7: Pronađite odgovarajuće iglice ispod ekrana

Uporedite Arduino Uno i donju stranu ekrana da biste identifikovali odgovarajuće pinove za 3.3V, GND i A5.

Savjet: Ako pažljivo pogledate, možete vidjeti crvene krugove na slici koji kruže oko igle.

Korak 8: Priključite žice na TFT zaštitne igle na dodir

Pričvrstite petlje koje ste napravili na TFT Touch Shield pinove koji odgovaraju 3.3V izlazu, GND i A5 analognom pinu na Arduinu.

Savjet: Ako niste sigurni na koje ćete ga pričvrstiti, možete upotrijebiti one prikazane na gornjoj slici.

Korak 9: Pritegnite žičane petlje

Stegnite metalni dio žičane petlje kako biste je zategnuli. To će osigurati bolju vezu.

Korak 10: Uključite TFT dodirni štit

Prstima pričvrstite žice na njihova mjesta i okrenite TFT Touch Shield. Uključite ga u Arduino.

Korak 11: Priključite žice u matičnu ploču

Povežite

• 3.3V žica do + stupca na matičnoj ploči.
• GND žica do - stupca na matičnoj ploči.
• Žicom A5 do bilo kojeg reda na ploči.

Savjet: Žice koje vidite preko ekrana služe za ilustraciju. Odlučili smo se provesti žice ispod ekrana jer su žice koje smo imali bile prekratke.

Korak 12: Povežite svoj pribor sa 3 odvoda

Priključite trožilni pribor na BITalino EEG senzor. Uključite ovo na stranu označenu sa "EEG".

Korak 13: Spojite EEG senzor na žicu

Spojite žičani EEG senzor sa strane sa BITalino logom na njemu.

Korak 14: Spojite EEG na Breadboard

Drugi kraj žica spojite na matičnu ploču kao što je prikazano na slici.

• Priključite crvenu žicu u + stupac matične ploče
• Povežite crnu žicu sa - stupom matične ploče
• Spojite ljubičastu žicu u red žicom sa A5 pina.

Korak 15: Zalijepite elektrode na čelo

Odlepite elektrode i zalijepite ih na čelo kao što je prikazano na slici.

Korak 16: Uključite se

Postanite jedno sa krugom spajanjem krajeva tropolnog pribora s elektrodama na čelu. Metalni dio na elektrodi trebao bi se lijepo uklopiti u rupe 3-odvodnog pribora.

Nije važno koji provod vodi do koje elektrode sve dok je bijela u sredini.

Korak 17: Osigurajte žice (opcionalno)

Ako ne želite da vam žice blokiraju pogled, povucite ih iznad glave i osigurajte ih nečim. Za to sam odlučio koristiti slušalice.

Korak 18: Umetnite 9V bateriju u bateriju

Umetnite 9V bateriju u bateriju.

Korak 19: Priključite 9V bateriju

Priključite 9V bateriju u priključak prikazan na slici. Dok to radite, bateriju isključite.

Korak 20: Preuzmite kôd s Githuba

• Idite na ovu vezu:
• Kliknite na datoteku Hand_Held_EEG.ino. Kopirajte i zalijepite kôd u svoj Arduino prozor.

Alternativno, možete kliknuti na zeleno dugme "kloniraj ili preuzmi", spremite ga kao zip, zatim ekstrahirajte datoteku i otvorite je

Korak 21: Preuzmite odgovarajuće biblioteke

Kada pokušate kompajlirati kôd, od vas će se tražiti da potražite određene biblioteke.

• Idite na alati> Upravljanje bibliotekama
• Unesite traženu biblioteku u traku za pretraživanje. Preuzmite onu koja najviše odgovara željenoj biblioteci.

• Ovo su biblioteke koje će vam trebati:

  • arduinoFFT.h
  • Adafruit_GFX.h
  • SPI.h
  • Wire.h
  • Adafruit_STMPE610.h
  • Adafruit_ILI9341.

Alternativno, možete preuzeti biblioteke sa ovih veza. i kopirajte ih u mapu biblioteka.

Arduino FFT:

SPI:

Žica:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Korak 22: Priključite Arduino UNO na računar

Priključite Arduino UNO na računalo pomoću USB kabela.

Korak 23: Otpremite kôd

Pritisnite dugme za otpremanje u vašem Arduino prozoru kao što je prikazano u crvenom krugu na gornjoj slici. Sačekajte da se prenos završi.

Korak 24: Krajnji proizvod

Isključite USB kabel i sada imate konačni proizvod! Sve što trebate učiniti je uključiti bateriju i dodirnuti ekran za početak prikupljanja podataka!

Što više šiljaka vidite na lijevoj strani, niži je nivo fokusa.

Korak 25: EAGLE dijagram

Iznad je EAGLE dijagram. TFT Touch Shield, EEG senzor i 9V baterija su označeni. Arduino UNO već ima vlastitu naljepnicu.

9V baterija ima svoj pozitivni kraj spojen na 5V pin, a negativni kraj spojen na GND pin Arduino Uno.

EEG senzor ima svoj VCC pin spojen na 3V pin, GND pin na GND pin i REF pin na A5 pin Arduino Uno.

TFT Touch Shield je povezan sa svim pinovima Arduino Uno.

Korak 26: Čitanje podataka

U koraku 4 postojao je dijagram koji pokazuje koje frekvencije moždanih valova odgovaraju kojem nivou svijesti/fokusa. Naš grafikon je na skali od 10Hz po kvadratu. Dakle, ako vidite vrhunac na kraju drugog kvadrata (kao na slici). To znači da postoji većina moždanih valova na 20Hz. Ovo ukazuje na beta talase, što znači da je osoba budna i koncentrirana.

Korak 27: Otvaranje serijskog monitora (opcionalno)

Otvorite serijski monitor na kartici sa alatkama u gornjem lijevom kutu.

Ili možete pritisnuti Ctrl+Shift+M

Korak 28: Očitavanje na serijskom monitoru (opcionalno)

Dok je arduino priključen na računar, očitajte pomoću ekrana osjetljivog na dodir.

Korak 29: Kopirajte svoje rezultate (izborno)

Kliknite na Serijski monitor, pritisnite CTRL+A, a zatim CTRL+C da biste kopirali sve podatke.

Korak 30: Zalijepite rezultate u tekstualni dokument. (Opcionalno)

Otvorite tekstualni dokument poput Notepada i pritisnite CTRL+V da zalijepite rezultate.

Korak 31: Spremite rezultate kao.txt datoteku. (Opcionalno)

Ovaj kôd se zatim može izvesti u softver poput programa Excel radi analize podataka.

Korak 32: Dodatne ideje

• Možete stvoriti uređaj koji vas probudi kad izgubite fokus dodavanjem vibrirajućeg motora i nekog koda koji aktivira motor ako otkrije moždane valove ispod određene frekvencije (slično kao što Fitbit vibrira).
• Dodavanje mogućnosti SD kartice omogućilo bi vam pohranu podataka i njihovu obradu na druge načine putem aplikacija poput Microsoft Excela.