Ұйықтауға арналған оқырманға арналған таспа: 24 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Сіз түнде қалай ұйықтайсыз деп ойланып көрдіңіз бе? FitBit сияқты құрылғылар түні бойы қозғалысты талдау арқылы ұйқыны бақылайды, бірақ олар сіздің миыңыздың не істеп жатқанын қарай алмайды.

Медициналық аспаптармен танысқан семестрден кейін біздің сыныпқа биологиялық айнымалыларды өлшеуге арналған киілетін құрылғы жасау міндеті қойылды. Менің серіктесім екеуміз ұйықтап жатқанда сіздің миыңыздың не істей алатынын көре алатын бас байлам жасауды таңдадық. Бастағы ұйқы режимін бақылау үшін ми толқыны сигналдарын оқиды. Ол пайдаланушының ми толқындарының түн ішінде альфа, бета, гамма және дельта фазалары арқылы қалай өтетінін анықтайды. Содан кейін деректерді Excel -де экспорттауға және талдауға болады.

Біз оның стильділігін атап өттік пе?

1 -қадам: материалдар мен құралдар

Ұйқыдағы оқырманға арналған таспаны жасау үшін сізге келесі материалдар қажет:

1. Баста жолақ (бұл жобада HOTER Sportline бас жолағы қолданылған)
2. Adafruit Flora микроконтроллері
3. Flora киетін Bluefruit LE модулі
4. Flora RGB Neo Pixel жарық диоды
5. Snaps
6. Өткізгіш жіп
7. Сымдар
8. Жіп
9. Батарея жиынтығы
10. UC-E6 кабелі мен 3-қорғасын электрод кабелі бар Bitalino EEG
11. Мата
12. Серпімді белдік

Төмендегі құралдар сізге таспаны жасауға көмектеседі:

1. Тігу түйреуіші
2. Қайшы
3. Сымды тазартқыштар
4. Пісіру үтігі мен толтырғыш металл

2 -қадам: Дайындық

Ұйқыға арналған оқырманға арналған таспаны жасамас бұрын, ми толқындары мен кейбір негізгі схемалар туралы білуге уақыт бөліңіз. Мидың ішінде нейрон деп аталатын арнайы жасушалар денеде әр түрлі әрекеттерді ұйымдастырады. Бұл нейрондар шоуды толқын тәрізді шағын электрлік сигналдарды жіберу арқылы жүргізеді. Ми төрт түрлі толқындар шығаратыны белгілі - альфа, бета, тета және дельта. Бұл толқындар белгілі бір жиілік диапазонымен ерекшеленеді және әр диапазон психикалық белсенділіктің белгілі бір деңгейіне сәйкес келеді. Сіздің бас жолағыңыз бұл толқындарды анықтау үшін электроэнцефалограмма немесе ЭЭГ деп аталатын құрылғыны қолданады, себебі сіздің миыңыз оларды ұйқы кезінде шығарады.

Ұйқыға арналған оқырман жасау үшін сізге бірнеше құрылғыны бас жолағына қосу керек. Негізгі құрылғылар - бұл микропроцессор, ол кішкене компьютер; Bluetooth модулі, бұл бас жолағы компьютермен байланысуға мүмкіндік беретін чип; NeoPixel-бұл түс өзгертетін жарық; ЭЭГ; және батарея.

Толық жүйе әрбір құрылғыны өткізгіш жіп арқылы белгілі бір орындарға қосу арқылы құрылады. Егер сізде осы ағындарды пайдалану тәжірибесі болмаса, мұнда оқулық бар. Жіптер Flora микропроцессоры мен bluetooth модулін оңай қосуға және алып тастауға мүмкіндік беретін ілмектерге байланған. Қысқыштың бір ұшы матаға енеді, ал екіншісі электр құрылғысына түседі. Бұл суреттерді орындауға арналған нұсқаулық мұнда қол жетімді.

Жүйе құрастырылғаннан кейін оған код берілуі керек. Бұл жоба арнайы Arduino кодын қолданады. Егер сіз Arduino кодымен танысқыңыз келсе, https://www.arduino.cc пайдалы оқулықтарға толы. Бұл жобаға қолданылатын кодты енгізу үшін сізге Arduino қосымшасын https://www.arduino.cc/en/Main/Software сайтынан жүктеп алу қажет болады. Бұл жерде бар Flora тақтасымен толықтырылуы керек. Микропроцессордың мүмкіндіктерін кеңейту үшін сізге басқа бірнеше кітапханаларды жүктеу қажет болады; мұны www.github.com арқылы жасауға болады. Қажетті кітапханалар:

• Жылдам Фурье трансформациясы (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Ақырында, сіз Adafruit Bluefruit LE Connect қосымшасын ақылды телефонмен жүктеп алуыңыз керек.

3 -қадам: Қауіпсіздік

Адам денесі электр энергиясының шектеулі әсеріне төтеп бере алады, сондықтан электронды құрылғыларды қолданған кезде тиісті күтім қажет. Электр қауіпсіздігінің негізгі қағидаты - бұл сіздің денеңізді электр тізбегіндегі электр тогының өтуіне жол бермеу. Бұған жол бермеу үшін кейбір жалпы әдістер:

• Қуат ӨШІРІЛГЕН кезде сымдар мен басқа металл тізбектерді ғана ұстаңыз
• Тұтқасы оқшауланған құралдарды қолданыңыз
• Схеманы құрған кезде суды жұмыс аймағынан аулақ ұстауға тырысыңыз
• Жүрегіңізден өтетін электр тогының қаупін азайту үшін мүмкіндігінше екі қолмен емес, бір қолмен жұмыс істеуге тырысыңыз

Электр тогы тұтанғыш материалдарды тұтатуы мүмкін, сондықтан тізбекте сымдардың толық қосылғанына көз жеткізу керек. Әйтпесе, сіз шашыңызды немесе бас байламыңызды отқа жағып жібере аласыз.

Ескерту: Бұл бас киімі сертификатталған медициналық құрылғы емес және неврологиялық ауруларды диагностикалау үшін қолданылмауы керек.

4 -қадам: кеңестер мен кеңестер

Ұйқыдағы оқырманға арналған таспаны жасау кезінде есте сақтау керек бірнеше кеңестер:

• Байланыстырғаннан кейін өткізгіш жіптің ұштары бір -біріне тимейтініне көз жеткізіңіз

• Егер микроконтроллерді Arduino -ға қосқанда порт Arduino -да қол жетімді болмаса, кодты жүктеу үшін келесі әрекеттерді орындаңыз:

  1. Микроконтроллер қосылған кезде, микроконтроллердегі қалпына келтіру түймесін басып тұрып, кодты жүктеңіз
  2. Күй жолағы компиляциядан жүктеуге ауысқанда, қалпына келтіру түймесін жіберіңіз
  3. Код жүктелуі керек және порт енді танылуы керек
• Қысқыштарды дәнекерлеу кезінде, тізбекті қысқартпау үшін екі түйреуішті дәнекерлеуге жол бермеу үшін абай болыңыз. Мультиметр көмегімен түйреуіштер арасында байланыс орнатылғанын немесе жоқтығын тексеруге болады
• Бастағышты тағу кезінде ілмектердің байланыста болуын қадағалаңыз
• Bluetooth модулі командалық режимде емес, деректер режимінде екеніне көз жеткізіңіз
• Сіздің орамал жасалғаннан кейін, сіз оның тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз еткіңіз келеді! Жақсы сигналға қол жеткізу үшін шаңды, бос жіптерді, шашты немесе басқа кедергілерді сүрту арқылы электродтар мен маңдайдың арасында таза байланыс бар екеніне көз жеткізіңіз.

5 -қадам: Схеманы құруды бастаңыз

Енді сізде кейбір білім мен қауіпсіздік ережелері бар, сіз сағаттық таспаны жасауға дайынсыз. Келесі нұсқауларды мұқият оқып шығыңыз және қосымша нұсқаулармен суреттерде қалдырылған ескертулерге назар аударыңыз.

6 -қадам: схема

Жоғарыдағы схема аяқталған тізбектегі қосылыстарды көрсетеді. Электр тізбегінің дұрыс қосылғанына көз жеткізу үшін осы схеманы сілтеме ретінде пайдаланыңыз.

7 -қадам: Дәнекер флора микропроцессорына қосылады

Егер сіз «Дайындық» қадамында ілмектерді пайдалану туралы оқулық сілтемесін тексермеген болсаңыз, оны қазір тексеріңіз. Бұл кезде сіз ілмектерді микропроцессор мен bluetooth модуліне қосасыз. Сіз бұл бөлікті шатастырғыңыз келмейді, себебі дәнекерленген дәнекерлеу жұмысы сіздің схемаңызды бұзуы мүмкін.

Микропроцессорға келесі түйреуіштерді бекіту қажет болады:

• Барлық 3 жердегі (GND) түйреуіштер
• Екеуі де 3,3 В кернеу түйреуіштері
• SCL № 3
• RX № 0
• TX №1
• Сандық түйреуіш №9

8 -қадам: Дәнекер Bluetooth модуліне қосылады

Ал Bluetooth модулі мына түйреуіштерді бекітуді қажет етеді:

• 3.3В қуаты
• TX
• RX
• GND

9 -қадам: флора микропроцессоры үшін матаға тігістер тігіңіз

Енді сіз ілгектердің екінші ұшын матаға тігуге болады. Бұл ілмектерді дұрыс орналастыру үшін bluetooth модулі мен микропроцессорды бекітілген ілгектермен бірге қолданғаныңызға көз жеткізіңіз!

10 -қадам: Bluetooth модуліне маталарды тігіңіз

Енді Bluetooth үшін ілгектерді тігіңіз.

11 -қадам: Bluetooth модулін Flora микропроцессорына қосыңыз

Әрі қарай, Bluetooth модулін Flora микропроцессорына әр құрылғыға сәйкес ілгектер арасында өткізгіш жіп тігу арқылы қосыңыз. Келесі пин байланыстары қажет:

1. Bluetooth 3.3V микропроцессорға 3.3В
2. Bluetooth TX микропроцессоры RX #0
3. Bluetooth RX №1 микропроцессорға
4. Bluetooth GND микропроцессорға GND

12 -қадам: Neo Pixel -ті Flora MicroProcessor -ге қосыңыз

Neo Pixel -ді микропроцессорға келесі жолмен қосыңыз:

1. NeoPixel светодиодты № 9 микропроцессорға қосылады
2. NeoPixel Ground микропроцессорлық жерге
3. NeoPixel қуаты микропроцессорлық қуатқа дейін

13 -қадам: аккумуляторлық батареяны Flora микропроцессорына қосыңыз

Бұл бөлім біршама маңызды; сізге бәрін жасау үшін қуат көзі қажет болуы мүмкін!

14 -қадам: EEG кабелін жасаңыз

Бұл кабель EEG чипі, 3 өткізгіш электрод кабелі және UC-E6 кабелі арқылы салынған. EEG чипі жоғарыдағы суретте көрсетілгендей «EEG» жазылатын ұш электрод кабеліне қосылатындай етіп дұрыс туралануы керек.

15 -қадам: EEG -ді Flora микропроцессорына қосыңыз

EEG кабелін Flora микропроцессорына қосыңыз. Жоғарыдағы суретте сымдарды қосудың тиісті нүктелерін көрсететін нұсқаулықтар көрсетілген. Келесі байланыстар орнатылады:

1. Қуат үшін қызыл сым
2. Жерге қара сым
3. № 3 SCL -ге күлгін сым

16 -қадам: электродтарды таспаға тігу

Электродтарды таспаның ішкі жағына тігіңіз. Электродтардың тиісті орындарға қойылғанына көз жеткізіңіз. Бастағыштың ішкі жағына қарасақ, қызыл электрод сол жақта, ақ электрод ортасында, ал қара электрод оң жақта орналасуы керек.

17 -қадам: шүберек пен белдікке байлау

Енді сіз басыңызды байлап қойдыңыз! Уау!

18 -қадам: кодты жүктеу

Енді сіз бұл кодты ақылды оқуға мүмкіндік беру үшін оны басына жүктей аласыз!

19 -қадам: Баста жолағын телефонға қосыңыз

Adafruit Bluefruit LE Connect қосымшасын ашып, телефонды Adafruit Bluefruit LE -ге қосыңыз.

20 -қадам: Баста тағыңыз және деректерді жинаңыз

Енді сіз орамал тағып, оны сынап көре аласыз! Adafruit Bluefruit LE Connect қосымшасында деректерді кіру кезінде қарау үшін «UART» таңдауға болады.

21 -қадам: телефоннан компьютерге деректерді экспорттау

Деректер жиналғаннан кейін деректерді бірнеше файл пішімдерінде экспорттауға болады. Біз оны Excel бағдарламасында талдау үшін.txt файлы ретінде экспорттауды ұсынамыз.

22 -қадам: деректерді талдау

Міне, сіздің бас жолағыңыздағы деректерді визуализациялау және түсіндіру үшін жасай алатын графиктің мысалы. Бізде дельта, тета, альфа және бета диапазондары бар, олар әр нүктенің қай диапазонға кіретінін көрсетеді.

23 -қадам: қосымша идеялар

Ұйқыға арналған оқырманға арналған таспаны аяқтағаннан кейін, дизайнға кейбір өзгерістер енгізуге болады. Деректерді автоматты түрде жинау және пайдаланушының ұйқы режимін бағалайтын есепті құру үшін кодты өзгертуге тырысыңыз. Немесе нақты уақыттағы сағатты қосуға болады, сол кезде пайдаланушы ұйықтап, терең ұйқы мен REM ұйқысы арқылы оянып, оянатын түннің нақты уақытын бақылауға болады. Мүмкін сіз ұйқы туралы сөйлесуді жазуға қызығушылық танытатын шығарсыз, бұл жағдайда пайдаланушы REM ұйқысын басқан кезде іске қосылатын дыбыс жазғышты қосуға болады. Мүмкіндіктер шексіз!

24 -қадам: тану

Бұл жобаның кодының Fourier түрлендіру бөлігі осы бетте Норвегиялық шығармаларда орналастырылған кодты қолданды. Сондай -ақ, кодтың NeoPixel бөлігі Adafruit ұсынған мысалдарға сілтеме жасады.