HackerBox 0026: BioSense: 19 ნაბიჯი

2025 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-23 14:50

BioSense - ამ თვეში HackerBox ჰაკერები იკვლევენ გამაძლიერებელი სქემებს ადამიანის გულის, ტვინის და ჩონჩხის კუნთების ფიზიოლოგიური სიგნალების გასაზომად. ეს ინსტრუქცია შეიცავს ინფორმაციას HackerBox #0026– თან მუშაობისთვის, რომელიც შეგიძლიათ აიღოთ აქ მარაგების ბოლომდე. ასევე, თუ გსურთ მიიღოთ მსგავსი HackerBox თქვენს საფოსტო ყუთში ყოველთვიურად, გთხოვთ გამოიწეროთ HackerBoxes.com და შეუერთდეთ რევოლუციას!

თემები და სწავლის მიზნები HackerBox 0026– ისთვის:

• გაიგეთ op-amp სქემების თეორია და გამოყენება
• გამოიყენეთ ინსტრუმენტების გამაძლიერებლები მცირე სიგნალების გასაზომად
• შეიკრიბეთ ექსკლუზიური HackerBoxes BioSense დაფა
• ინსტრუმენტი ადამიანის სუბიექტური ეკგ და EEG
• ჩაწერეთ სიგნალები, რომლებიც დაკავშირებულია ადამიანის ჩონჩხის კუნთებთან
• შეიმუშავეთ ელექტრულად უსაფრთხო ადამიანის ინტერფეისის სქემები
• აჩვენეთ ანალოგური სიგნალები USB– ით ან OLED დისპლეით

HackerBoxes არის ყოველთვიური ხელმოწერის სერვისი წვრილმანი ელექტრონიკისა და კომპიუტერული ტექნოლოგიებისთვის. ჩვენ ვართ ჰობისტები, შემქმნელები და ექსპერიმენტატორები. ჩვენ სიზმრების მეოცნებეები ვართ. გატეხე პლანეტა!

ნაბიჯი 1: HackerBox 0026: ყუთის შინაარსი

• HackerBoxes #0026 საკოლექციო საცნობარო ბარათი
• ექსკლუზიური HackerBoxes BioSense PCB
• OpAmp და კომპონენტის ნაკრები BioSense PCB– სთვის
• Arduino Nano V3: 5V, 16MHz, MicroUSB
• OLED მოდული 0.96 ინჩი, 128x64, SSD1306
• პულსის სენსორის მოდული
• Snap-style ლიდერობს ფიზიოლოგიური სენსორებისთვის
• წებოვანი გელი, ვადამდელი სტილის ელექტროდის ბალიშები
• OpenEEG ელექტროდის სამაჯურის ნაკრები
• Shrink Tubing - 50 ცალი ჯიში
• MicroUSB კაბელი
• ექსკლუზიური WiredMind Decal

ზოგიერთი სხვა რამ, რაც სასარგებლო იქნება:

• Soldering რკინის, solder, და ძირითადი soldering ინსტრუმენტები
• კომპიუტერი პროგრამული ინსტრუმენტების გასაშვებად
• 9 ვ ბატარეა
• ჩამკეტი კაუჭის მავთული

რაც მთავარია, თქვენ დაგჭირდებათ თავგადასავლების გრძნობა, წვრილმანი სული და ჰაკერების ცნობისმოყვარეობა. მყარი წვრილმანი ელექტრონიკა არ არის ტრივიალური დევნა და ჩვენ არ ვასრულებთ მას თქვენთვის. მიზანი არის პროგრესი და არა სრულყოფილება. როდესაც თქვენ დაჟინებით დატკბებით თავგადასავლებით, დიდი კმაყოფილება შეიძლება მიიღოთ ახალი ტექნოლოგიების სწავლისგან და იმედია ზოგიერთი პროექტის განხორციელებაში. ჩვენ გირჩევთ თითოეული ნაბიჯის გადადგმა ნელა, დეტალების გათვალისწინებით და ნუ შეგეშინდებათ დახმარების თხოვნა.

გაითვალისწინეთ, რომ HackerBox– ის ხშირად დასმულ კითხვებში არის უზარმაზარი ინფორმაცია მიმდინარე და პერსპექტიული წევრებისთვის.

ნაბიჯი 2: ოპერატიული გამაძლიერებლები

ოპერატიული გამაძლიერებელი (ან op-amp) არის მაღალი ძაბვის გამაძლიერებელი დიფერენციალური შეყვანის საშუალებით. Op-amp აწარმოებს გამომავალ პოტენციალს, რომელიც ჩვეულებრივ ასობით ათასჯერ აღემატება პოტენციურ განსხვავებას მის ორ შეყვანის ტერმინალს შორის. ოპერატიული გამაძლიერებლები წარმოიშვნენ ანალოგური კომპიუტერებიდან, სადაც მათ იყენებდნენ მათემატიკური ოპერაციების შესასრულებლად მრავალ ხაზოვან, არაწრფივ და სიხშირეზე დამოკიდებულ სქემებში. Op-amps დღეს ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გავრცელებული ელექტრონული მოწყობილობაა, რომელიც გამოიყენება სამომხმარებლო, სამრეწველო და სამეცნიერო მოწყობილობების ფართო სპექტრში.

როგორც წესი, იდეალურ ოპ-ამპერს აქვს შემდეგი მახასიათებლები:

• უსასრულო ღია მარყუჟის მომატება G = vout / vin
• უსასრულო შეყვანის წინაღობა Rin (ამდენად, ნულოვანი შეყვანის დენი)
• ნულოვანი შეყვანის ოფსეტური ძაბვა
• უსასრულო გამომავალი ძაბვის დიაპაზონი
• უსასრულო გამტარუნარიანობა ნულოვანი ფაზის ცვლის და უსასრულო დარტყმის სიჩქარით
• ნულოვანი გამომავალი წინაღობის მარშრუტი
• ნულოვანი ხმაური
• უსასრულო საერთო რეჟიმის უარყოფის კოეფიციენტი (CMRR)
• უსასრულო დენის წყაროს უარყოფის კოეფიციენტი.

ეს იდეალები შეიძლება შეჯამდეს ორი "ოქროს წესით":

1. დახურულ მარყუჟში გამომავალი ცდილობს გააკეთოს ყველაფერი რაც საჭიროა ძაბვის სხვაობის შესაყვანად ნულს შორის.
2. შესასვლელები არ ახორციელებენ მიმდინარეობას.

[ვიკიპედია]

დამატებითი Op-Amp რესურსები:

დეტალური ვიდეო გაკვეთილი EEVblog– დან

ხანის აკადემია

ელექტრონიკის გაკვეთილები

ნაბიჯი 3: ინსტრუმენტული გამაძლიერებლები

ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი არის დიფერენციალური გამაძლიერებლის ტიპი, რომელიც შერწყმულია შეყვანის ბუფერულ გამაძლიერებლებთან. ეს კონფიგურაცია გამორიცხავს შეყვანის წინაღობის შესატყვისობას და ამით გამაძლიერებელს განსაკუთრებით გამოსაყენებლად ხდის გაზომვისა და გამოცდის მოწყობილობებში გამოსაყენებლად. ინსტრუმენტული გამაძლიერებლები გამოიყენება იქ, სადაც საჭიროა სქემის დიდი სიზუსტე და სტაბილურობა. ინსტრუმენტების გამაძლიერებლებს აქვთ ძალიან მაღალი საერთო რეჟიმის უარყოფის კოეფიციენტები, რაც მათ შესაფერისია მცირე სიგნალების გასაზომად ხმაურის არსებობისას.

მიუხედავად იმისა, რომ ინსტრუმენტული გამაძლიერებელი ჩვეულებრივ სქემატურად არის ნაჩვენები, როგორც სტანდარტული op-amp- ის იდენტური, ელექტრონული ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი თითქმის ყოველთვის შინაგანად შედგება სამი op-amper- ისგან. ისინი ისეა მოწყობილი, რომ არის ერთი op-amp თითოეული შეყვანის ბუფერული (+,-) და ერთი სასურველი გამომუშავების შესაქმნელად წინაღობის შესაბამისი წინაღობით.

[ვიკიპედია]

PDF წიგნი: დიზაინერის სახელმძღვანელო ინსტრუმენტული გამაძლიერებლებისთვის

ნაბიჯი 4: HackerBoxes BioSense დაფა

HackerBoxes BioSense Board– ს გააჩნია ოპერატიული და ინსტრუმენტული გამაძლიერებლების კოლექცია ქვემოთ აღწერილი ოთხი ფიზიოლოგიური სიგნალის გამოსავლენად და გასაზომად. მცირე ელექტრული სიგნალები დამუშავებულია, გაძლიერებულია და მიეწოდება მიკროკონტროლერს, სადაც მათი გადაცემა შესაძლებელია კომპიუტერში USB- ის საშუალებით, დამუშავება და ჩვენება. მიკროკონტროლერის ოპერაციებისთვის HackerBoxes BioSense Board იყენებს Arduino Nano მოდულს. გაითვალისწინეთ, რომ მომდევნო რამდენიმე ნაბიჯი ორიენტირებულია Arduino Nano მოდულის მზაობაზე BioSense დაფაზე გამოსაყენებლად.

პულსის სენსორის მოდულები აღჭურვილია სინათლის წყაროსთან და სინათლის სენსორთან. როდესაც მოდული სხეულის ქსოვილთან კონტაქტშია, მაგალითად თითის წვერი ან ყურის ბიბილო, ასახული სინათლის ცვლილებები იზომება, როგორც სისხლის ტუმბო ქსოვილში.

ეკგ (ელექტროკარდიოგრაფია), ასევე EKG, აღწერს გულის ელექტრულ აქტივობას გარკვეული პერიოდის განმავლობაში კანზე მოთავსებული ელექტროდების გამოყენებით. ეს ელექტროდები გამოავლენენ კანზე არსებულ უმცირეს ელექტრულ ცვლილებებს, რომლებიც წარმოიქმნება გულის კუნთის ელექტროფიზიოლოგიური ნიმუშის მიერ, ყოველი დეპოლარიზაციისა და რეპოლარიზაციის დროს თითოეული გულისცემის დროს. ეკგ არის ძალიან ხშირად ჩატარებული კარდიოლოგიური ტესტი. [ვიკიპედია]

EEG (ელექტროენცეფალოგრაფია) არის ელექტროფიზიოლოგიური მონიტორინგის მეთოდი ტვინის ელექტრული აქტივობის აღრიცხვის მიზნით. ელექტროდები მოთავსებულია სკალპის გასწვრივ, ხოლო EEG ზომავს ძაბვის რყევებს ტვინის ნეირონებში იონური დენის შედეგად. [ვიკიპედია]

EMG (ელექტრომიოგრაფია) ზომავს ელექტრო აქტივობას, რომელიც დაკავშირებულია ჩონჩხის კუნთებთან. ელექტრომიოგრაფი ამოიცნობს კუნთების უჯრედების მიერ წარმოქმნილ ელექტრულ პოტენციალს, როდესაც ისინი ელექტრონულად ან ნევროლოგიურად გააქტიურებულია. [ვიკიპედია]

ნაბიჯი 5: Arduino Nano მიკროკონტროლის პლატფორმა

Arduino Nano მოდული მოყვება სათაურის ქინძისთავებს, მაგრამ ისინი არ არის მოდულებული. დატოვე ქინძისთავები ახლავე. შეასრულეთ Arduino Nano მოდულის ეს საწყისი ტესტები BioSense Board– დან და PRIOR– დან ცალკე, რათა დააკავშიროთ სათაურის ქინძისთავები Arduino Nano– სთან. ყველაფერი რაც საჭიროა მომდევნო ორი ნაბიჯის გადადგმისთვის არის microUSB კაბელი და ნანოს მოდული, როგორც ჩანთიდან გამოდის.

Arduino Nano არის ზედაპირზე დასაყენებელი, დაფაზე დაფარული, მინიატურული Arduino დაფა ინტეგრირებული USB- ით. ეს არის საოცრად სრულფასოვანი და ადვილად გატეხილი.

Მახასიათებლები:

• მიკროკონტროლი: Atmel ATmega328P
• ძაბვა: 5V
• ციფრული I/O ქინძისთავები: 14 (6 PWM)
• ანალოგური შეყვანის ქინძისთავები: 8
• DC დენი თითო I/O პინზე: 40 mA
• ფლეშ მეხსიერება: 32 KB (2KB ჩატვირთვისთვის)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 კბ
• საათის სიჩქარე: 16 MHz
• ზომები: 17 მმ x 43 მმ

არდუინო ნანოს ეს კონკრეტული ვარიანტი არის შავი რობოტინის დიზაინი. ინტერფეისი არის MicroUSB პორტით, რომელიც თავსებადია იმავე MicroUSB კაბელებთან, რომლებიც გამოიყენება ბევრ მობილურ ტელეფონსა და ტაბლეტში.

Arduino Nanos– ს აქვს ჩაშენებული USB/სერიული ხიდის ჩიპი. ამ კონკრეტულ ვარიანტზე, ხიდის ჩიპი არის CH340G. გაითვალისწინეთ, რომ არსებობს სხვადასხვა სახის USB/სერიული ხიდის ჩიპები, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის Arduino დაფებზე. ეს ჩიპები საშუალებას გაძლევთ კომპიუტერის USB პორტი დაუკავშირდეთ Arduino– ს პროცესორულ ჩიპზე არსებულ სერიულ ინტერფეისს.

კომპიუტერის ოპერაციული სისტემა მოითხოვს მოწყობილობის დრაივერს USB/სერიულ ჩიპთან დასაკავშირებლად. მძღოლი საშუალებას აძლევს IDE– ს დაუკავშირდეს Arduino– ს დაფას. მოწყობილობის დრაივერი, რომელიც საჭიროა, დამოკიდებულია როგორც OS ვერსიაზე, ასევე USB/სერიული ჩიპის ტიპზე. CH340 USB/სერიული ჩიპებისთვის არის დრაივერები ხელმისაწვდომი მრავალი ოპერაციული სისტემისთვის (UNIX, Mac OS X, ან Windows). CH340- ის მწარმოებელი აქ ამარაგებს ამ დრაივერებს.

როდესაც პირველად ჩართავთ Arduino Nano– ს თქვენი კომპიუტერის USB პორტში, მწვანე შუქი უნდა აინთოს და ცოტა ხნის შემდეგ ლურჯი LED უნდა დაიწყოს ნელა ციმციმება. ეს ხდება იმიტომ, რომ ნანო წინასწარ არის დატვირთული BLINK პროგრამით, რომელიც მუშაობს სრულიად ახალ არდუინო ნანოზე.

ნაბიჯი 6: Arduino ინტეგრირებული განვითარების გარემო (IDE)

თუ ჯერ არ გაქვთ Arduino IDE დაინსტალირებული, შეგიძლიათ გადმოწეროთ Arduino.cc– დან

თუ გსურთ დამატებითი შესავალი ინფორმაცია Arduino ეკოსისტემაში მუშაობისთვის, ჩვენ გირჩევთ გაეცნოთ HackerBoxes Starter Workshop– ის ინსტრუქციებს.

შეაერთეთ ნანო MicroUSB კაბელში და კაბელის მეორე ბოლო კომპიუტერში USB პორტში, გაუშვით Arduino IDE პროგრამული უზრუნველყოფა, შეარჩიეთ შესაბამისი USB პორტი IDE ინსტრუმენტებში> პორტი (სავარაუდოდ სახელი "wchusb" მასში). ასევე აირჩიეთ "Arduino Nano" IDE- ში ინსტრუმენტების> დაფის ქვეშ.

დაბოლოს, ატვირთეთ მაგალითი კოდის ნაწილი:

ფაილი-> მაგალითები-> საფუძვლები-> დახუჭვა

ეს არის კოდი, რომელიც წინასწარ იყო ჩატვირთული ნანოზე და უნდა გაშვებულიყო ახლავე, რომ ნელ -ნელა აციმციმდეს ლურჯი LED. შესაბამისად, თუ ჩავტვირთავთ ამ მაგალითის კოდს, არაფერი შეიცვლება. ამის ნაცვლად, მოდით შევცვალოთ კოდი ოდნავ.

ახლოდან რომ დაათვალიეროთ, ხედავთ, რომ პროგრამა ანათებს LED- ს, ელოდება 1000 მილიწამს (ერთი წამი), გამორთავს LED- ს, ელოდება მეორე წამს და შემდეგ ისევ ყველაფერს აკეთებს - სამუდამოდ.

შეცვალეთ კოდი "დაგვიანების (1000)" ორივე განცხადების "დაგვიანების (100)" შეცვლით. ეს მოდიფიკაცია გამოიწვევს LED- ის ათჯერ უფრო სწრაფად მოციმციმებას, არა?

მოდით ჩავტვირთოთ შეცვლილი კოდი ნანოში UPLOAD ღილაკზე დაჭერით (ისრის ხატი) თქვენი შეცვლილი კოდის ზემოთ. უყურეთ კოდს სტატუსის შესახებ ინფორმაციისთვის: "შედგენა" და შემდეგ "ატვირთვა". საბოლოო ჯამში, IDE უნდა მიუთითებდეს "ატვირთვა დასრულებულია" და თქვენი LED უნდა აციმციმდეს უფრო სწრაფად.

თუ ასეა, გილოცავთ! თქვენ ახლახან გატეხეთ ჩამონტაჟებული კოდის პირველი ნაწილი.

მას შემდეგ რაც თქვენი სწრაფი მოციმციმე ვერსია ჩატვირთული და გაშვებული იქნება, რატომ არ ხედავთ, შეგიძლიათ კვლავ შეცვალოთ კოდი, რათა LED- მა სწრაფად მოციმციმე გამოიწვიოს და შემდეგ დაელოდოთ რამდენიმე წამს გამეორებამდე? სცადე! რაც შეეხება სხვა შაბლონებს? მას შემდეგ რაც მიაღწევთ სასურველ შედეგს ვიზუალიზაციას, მის კოდირებას და დაკვირვებას, რომ ის გეგმის მიხედვით მუშაობს, თქვენ გადადგათ უზარმაზარი ნაბიჯი კომპეტენტური აპარატურის ჰაკერი გახდომისკენ.

ნაბიჯი 7: არდუინო ნანოს სათაურის ქინძისთავები

ახლა, როდესაც თქვენი განვითარების კომპიუტერი კონფიგურირებულია Arduino Nano– ზე კოდის ჩატვირთვისას და ნანო შემოწმებულია, გათიშეთ USB კაბელი ნანოდან და მოემზადეთ შესადუღებლად.

თუ თქვენ ახალი ხართ შედუღების, არსებობს ბევრი დიდი სახელმძღვანელო და ვიდეო ონლაინ soldering. აქ არის ერთი მაგალითი. თუ ფიქრობთ, რომ გჭირდებათ დამატებითი დახმარება, შეეცადეთ იპოვოთ ადგილობრივი შემქმნელთა ჯგუფი ან ჰაკერების ადგილი თქვენს მხარეში. ასევე, სამოყვარულო რადიოკლუბები ყოველთვის არის ელექტრონიკის გამოცდილების შესანიშნავი წყარო.

შეაერთეთ ორი რიგის სათაური (თითოეული თხუთმეტი ქინძისთავით) არდუინო ნანოს მოდულში. ექვსი პინიანი ICSP (ჩართული სერიული პროგრამირების) კონექტორი არ იქნება გამოყენებული ამ პროექტში, ასე რომ უბრალოდ დატოვეთ ეს ქინძისთავები.

შედუღების დასრულების შემდეგ, ყურადღებით შეამოწმეთ ხიდების ხვრელები და/ან ცივი შედუღების სახსრები. დაბოლოს, შეაერთეთ Arduino Nano– ს USB კაბელთან და დარწმუნდით, რომ ყველაფერი ჯერ კიდევ სწორად მუშაობს.

ნაბიჯი 8: კომპონენტები BioSense PCB ნაკრებისთვის

როდესაც მიკროკონტროლერის მოდული მზად არის წასასვლელად, დროა შევიკრიბოთ BioSense დაფა.

კომპონენტების სია:

• U1:: 7805 მარეგულირებელი 5V 0.5A TO-252 (მონაცემთა ცხრილი)
• U2:: MAX1044 ძაბვის გადამყვანი DIP8 (მონაცემთა ფურცელი)
• U3:: AD623N ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი DIP8 (მონაცემთა ფურცელი)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (მონაცემთა ფურცელი)
• U5:: INA106 დიფერენციალური გამაძლიერებელი DIP8 (მონაცემთა ფურცელი)
• U6, U7, U8:: TL072 OpAmp DIP8 (მონაცემთა ფურცელი)
• D1, D2:: 1N4148 გადართვის დიოდი ღერძული ტყვიის
• S1, S2:: SPDT Slide Switch 2.54 მმ Pitch
• S3, S4, S5, S6:: Tactile Momentary Button 6mm X 6mm X 5mm
• BZ1:: პასიური პიეზო ბუზერი 6.5 მმ მოედანზე
• R1, R2, R6, R12, R16, R17, R18, R19, R20:: 10KOhm რეზისტორი [BRN BLK ORG]
• R3, R4:: 47KOhm რეზისტორი [YEL VIO ORG]
• R5:: 33KOhm რეზისტორი [ORG ORG ORG]
• R7:: 2.2MOhm რეზისტორი [RED RED GRN]
• R8, R23:: 1KOhm რეზისტორი [BRN BLK RED]
• R10, R11:: 1MOhm რეზისტორი [BRN BLK GRN]
• R13, R14, R15:: 150KOhm რეზისტორი [BRN GRN YEL]
• R21, R22:: 82KOhm რეზისტორი [GRY RED ORG]
• R9:: 10KOhm საპარსები პოტენომეტრი "103"
• R24:: 100KOhm საპარსები პოტენომეტრი "104"
• C1, C6, C11:: 1uF 50V მონოლითური ქუდი 5 მმ მოედანზე "105"
• C2, C3, C4, C5, C7, C8:: 10uF 50V მონოლითური ქუდი 5 მმ მოედანზე “106”
• C9:: 560pF 50V მონოლითური ქუდი 5 მმ მოედანზე "561"
• C10:: 0.01uF 50V მონოლითური ქუდი 5 მმ მოედანზე "103"
• ბატარეის სამაგრები 9 ვოლტიანი მავთულხლართებით
• 1x40pin ქალი BREAK-AWAY HEADER 2.54 მმ სიმაღლე
• შვიდი DIP8 სოკეტი
• ორი 3.5 მმ-იანი აუდიო სტილის, PCB- საყრდენი სოკეტი

ნაბიჯი 9: შეიკრიბეთ BioSense PCB

წინააღმდეგობები: არსებობს რვა განსხვავებული მნიშვნელობის რეზისტორი. ისინი არ არიან ურთიერთშემცვლელნი და საგულდაგულოდ უნდა იყოს განთავსებული ზუსტად იქ, სადაც ეკუთვნის. დაიწყეთ თითოეული ტიპის რეზისტორის მნიშვნელობების იდენტიფიცირებით კომპონენტების სიაში ნაჩვენები ფერის კოდების (და/ან ოჰმეტრის) გამოყენებით. დაწერეთ მნიშვნელობა რეზისტორებზე დამაგრებულ ქაღალდის ფირზე. ეს ძალიან ართულებს წინააღმდეგობის გაწევას არასწორ ადგილას. რეზისტორები არ არის პოლარიზებული და მათი ჩასმა შესაძლებელია ორივე მიმართულებით. მას შემდეგ რაც გამაგრდება, მჭიდროდ მოაწყვეთ ბორბლები დაფის უკანა მხარეს.

კონდენსატორები: კონდენსატორების ოთხი განსხვავებული მნიშვნელობა არსებობს. ისინი არ არიან ურთიერთშემცვლელნი და საგულდაგულოდ უნდა იყოს განთავსებული ზუსტად იქ, სადაც ეკუთვნის. დაიწყეთ თითოეული ტიპის კონდენსატორის მნიშვნელობების იდენტიფიკაციით კომპონენტების სიაში ნაჩვენები რიცხვითი მარკირების გამოყენებით. კერამიკული კონდენსატორები არ არის პოლარიზებული და მათი ჩასმა შესაძლებელია ორივე მიმართულებით. მას შემდეგ რაც გამაგრდება, მჭიდროდ მოაწყვეთ ბორბლები დაფის უკანა მხარეს.

ელექტრომომარაგება: ორი ნახევარგამტარული კომპონენტი, რომლებიც ქმნიან კვების ბლოკს არის U1 და U2. შემობრძანეთ ეს შემდეგ. U1– ის შედუღებისას გაითვალისწინეთ, რომ ბრტყელი ფლანგი არის მოწყობილობის დამჭერი და გამაცხელებელი. ის მთლიანად უნდა იყოს მიბმული PCB- ზე. ნაკრები მოიცავს DIP8 სოკეტებს. თუმცა, ძაბვის გადამყვანისთვის U2, ჩვენ მკაცრად გირჩევთ, რომ ყურადღებით შეაერთოთ IC პირდაპირ დაფაზე სოკეტის გარეშე.

შედუღების ორ slide კონცენტრატორები და 9V ბატარეის კლიპი იწვევს. გაითვალისწინეთ, რომ თუ თქვენი ბატარეის დამჭერი მოდიოდა კონექტორთან ერთად, თქვენ შეგიძლიათ უბრალოდ გამორთოთ კონექტორი.

ამ დროს შეგიძლიათ ჩართოთ 9 ვ ბატარეა, ჩართოთ დენის გადამრთველი და გამოიყენოთ ვოლტ მეტრი იმის დასადასტურებლად, რომ თქვენი კვების წყარო ქმნის –9 ვ სარკინიგზო და +5 ვ სარკინიგზო მიწოდებული +9 ვ – დან. ჩვენ ახლა გვაქვს სამი ძაბვის წყარო და მიწა ყველა ერთი 9 ვ ბატარეისგან. ამოიღეთ ბატარეა შეკრების გასაგრძელებლად.

დიოდები: ორი დიოდი D1 და D2 არის პატარა, ღერძული ტყვიისებრი, შუშის ფორთოხლის კომპონენტები. ისინი პოლარიზებულია და უნდა იყოს ორიენტირებული ისე, რომ დიოდურ პაკეტზე შავი ხაზი ემთხვეოდეს სქელი ხაზით PCB აბრეშუმის ეკრანზე.

HEADER SOCKETS: გამოყავით 40 პინიანი სათაური სამ ნაწილად 3, 15 და 15 პოზიციიდან თითოეული. სათაურების სიგრძის გასაზრდელად გამოიყენეთ პატარა მავთულის საჭრელები, რათა გადახედოთ პოზიციას ONE PAST, სადაც გინდათ რომ სოკეტის ზოლი დასრულდეს. ქინძისთავი/ხვრელი, რომელიც თქვენ გაჭერით, ეწირება. სამი პინიანი სათაური არის პულსის სენსორისთვის დაფის ზედა ნაწილში, ქინძისთავებით წარწერით "GND 5V SIG". ორი თხუთმეტი პინიანი სათაური არის არდუინო ნანოსთვის. გახსოვდეთ, რომ ნანოს ექვსი პინიანი ICSP (ჩართული სერიული პროგრამირება) კონექტორი აქ არ გამოიყენება და არ სჭირდება სათაური. ჩვენ ასევე არ გირჩევთ OLED დისპლეის დაკავშირება სათაურთან. ჩასვით სათაურები ადგილზე და დატოვეთ ისინი ცარიელი.

DIP სოკეტები: ექვსი გამაძლიერებელი ჩიპი U3-U8 არის ყველა DIP8 პაკეტში. შეაერთეთ DIP8 ჩიპის სოკეტი თითოეულ ექვს პოზიციაში, დარწმუნებული უნდა იყოთ, რომ ბუდეში უნდა იყოს ორიენტირებული, რათა შეაერთოს PCB აბრეშუმის ეკრანზე. შეაერთეთ სოკეტები მათში ჩიპის გარეშე. დატოვე ისინი ჯერჯერობით ცარიელი.

დარჩენილი კომპონენტები: ბოლოს შეაერთეთ ოთხი ღილაკი, ორი ტრიპოტი (გაითვალისწინეთ, რომ ისინი ორი განსხვავებული მნიშვნელობისაა), ზუზუნი (გაითვალისწინეთ, რომ ის პოლარიზებულია), ორი 3.5 მმ აუდიო სტილის ჯეკი და ბოლოს OLED ეკრანი.

სოკეტირებული კომპონენტები: მას შემდეგ, რაც ყველა შედუღება დასრულდება, ექვსი გამაძლიერებელი ჩიპი შეიძლება ჩასვათ (მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული ორიენტაციის ორიენტაცია). ასევე, Arduino Nano შეიძლება ჩასმული იყოს USB კონექტორით BioSense დაფის პირას.

ნაბიჯი 10: ელექტრული უსაფრთხოების და კვების ბლოკის გადამრთველები

HackerBoxes BioSense Board- ის სქემატურ დიაგრამაში გაითვალისწინეთ, რომ არის HUMAN INTERFACE (ან ANALOG) განყოფილება და ასევე ციფრული განყოფილება. ამ ორ მონაკვეთს შორის გადადის სამი ანალოგური შესასვლელი ხაზი Arduino Nano– ზე და +9V ბატარეის მიწოდება, რომლის გახსნა შესაძლებელია USB/BAT გადამრთველის S2 გამოყენებით.

სიფრთხილით, ჩვეულებრივი პრაქტიკაა, რომ თავიდან იქნას აცილებული ნებისმიერი წრე, რომელიც დაკავშირებულია ადამიანის სხეულთან, რომელიც იკვებება კედლის ენერგიით (ხაზის სიმძლავრე, ძირითადი ენერგია, იმისდა მიხედვით, თუ სად ცხოვრობთ). შესაბამისად, დაფის HUMAN INTERFACE ნაწილი იკვებება მხოლოდ 9 ვ ბატარეით. თუმცა ნაკლებად სავარაუდოა, რომ კომპიუტერი მოულოდნელად აყენებს 120 ვ -ს დაკავშირებულ USB კაბელს, ეს არის ცოტა დამატებითი დაზღვევის პოლისი. ამ დიზაინის დამატებითი უპირატესობა ის არის, რომ ჩვენ შეგვიძლია დავამუხტოთ მთელი დაფა 9 ვ ბატარეიდან, თუ ჩვენ არ გვჭირდება კომპიუტერთან დაკავშირება.

ჩართვა/გამორთვა (S1) ემსახურება 9V ბატარეის მთლიანად გათიშვას წრიდან. გამოიყენეთ S1, რომ გამორთოთ დაფის ანალოგური ნაწილი, როდესაც არ იყენებთ.

USB/BAT SWITCH (S2) ემსახურება 9V ბატარეის დაკავშირებას ნანოსა და OLED- ის ციფრულ წყაროსთან. დატოვეთ S2 USB პოზიციაში, როდესაც დაფა კომპიუტერთან არის დაკავშირებული USB კაბელის საშუალებით და ციფრული მიწოდება უზრუნველყოფილია კომპიუტერის მიერ. როდესაც ნანო და OLED იკვებება 9 ვ ბატარეით, უბრალოდ გადართეთ S2 BAT პოზიციაზე.

შენიშვნა მიწოდების გადამრთველებზე: თუ S1 ჩართულია, S2 არის USB- ში და არ არის გათვალისწინებული USB ენერგია, ნანო შეეცდება იკვებოს ანალოგური შეყვანის ქინძისთავებით. მიუხედავად იმისა, რომ ეს არ არის ადამიანის უსაფრთხოების საკითხი, ეს არასასურველი პირობაა დელიკატური ნახევარგამტარებისთვის და არ უნდა გაგრძელდეს.

ნაბიჯი 11: OLED ჩვენების ბიბლიოთეკა

როგორც OLED დისპლეის საწყისი ტესტი, დააინსტალირეთ SSD1306 OLED დისპლეის დრაივერი აქ ნაპოვნი Arduino IDE– ში.

შეამოწმეთ OLED დისპლეი ssd1306/ფიფქების მაგალითის ჩატვირთვით და პროგრამირებით BioSense დაფაზე.

დარწმუნდით, რომ ეს მუშაობს წინსვლამდე.

ნაბიჯი 12: BioSense Demo Firmware

ვითამაშოთ, პროფესორო ფალკენ?

SSD1306 მაგალითებში ასევე არის მაგარი Arkanoid თამაში. BioSense დაფასთან მუშაობისთვის, კოდი უნდა შეიცვალოს. ჩვენ მივიღეთ თავისუფლება, რომ ეს ცვლილებები შევიტანოთ აქ დართულ "biosense.ino" ფაილში.

გაიმეორეთ arkanoid საქაღალდე SSD1306 მაგალითებიდან ახალ საქაღალდეში, რომელსაც თქვენ დაარქვეს biosense. წაშალეთ arkanoid.ino ფაილი ამ საქაღალდიდან და ჩაწერეთ "biosense.ino" ფაილში. ახლა შეადგინე და ატვირთე ბიოსენსუსი ნანოზე. მარჯვენა ღილაკზე დაჭერით (ღილაკი 4) დაიწყება თამაში. პედლს აკონტროლებს ღილაკი 1 მარცხნივ და ღილაკი 4 მარჯვნივ. კარგი გასროლა იქ, BrickOut.

დააჭირეთ არდუინო ნანოს გადატვირთვის ღილაკს, რათა დაბრუნდეთ მთავარ მენიუში.

ნაბიჯი 13: პულსის სენსორის მოდული

პულსის სენსორის მოდულს შეუძლია დაუკავშირდეს BioSense დაფას დაფის ზედა ნაწილში სამი პინიანი სათაურის გამოყენებით.

პულსის სენსორის მოდული იყენებს LED სინათლის წყაროს და APDS-9008 გარე განათების ფოტო სენსორს (მონაცემთა ფურცელი), რათა აღმოაჩინოს LED შუქი, რომელიც აისახება თითის თითის ან ყურის ნაკადის საშუალებით. გარემოს შუქის სენსორის სიგნალი გაძლიერებულია და გაფილტრულია MCP6001 op-amp გამოყენებით. სიგნალი შეიძლება წაიკითხოს მიკროკონტროლერმა.

ღილაკზე 3 დაჭერით biosense.ino ესკიზის მთავარი მენიუდან გადადის პულსის სენსორის გამომავალი სიგნალის ნიმუშები USB ინტერფეისზე. Arduino IDE– ს TOOLS მენიუს ქვეშ შეარჩიეთ „Serial Plotter“და დარწმუნდით, რომ baud– ის სიჩქარე დაყენებულია 115200 – ზე. ნაზად დაადეთ თითის სინათლე პულსის სენსორზე.

პულსის სენსორის მოდულთან დაკავშირებული დამატებითი დეტალები და პროექტები შეგიძლიათ იხილოთ აქ.

ნაბიჯი 14: ელექტრომიოგრაფი (EMG)

შეაერთეთ ელექტროდის კაბელი ქვედა 3.5 მმ ბუდეში, რომელსაც ეტიკეტი აქვს EMG და მოათავსეთ ელექტროდები, როგორც ეს მოცემულია დიაგრამაში.

Biosense.ino ესკიზის ძირითადი მენიუდან ღილაკ 1 -ის დაჭერით გადადის EMG გამომავალი სიგნალის ნიმუშები USB ინტერფეისზე. Arduino IDE– ს TOOLS მენიუში შეარჩიეთ „სერიული პლოტერი“და დარწმუნდით, რომ ბაუდის სიჩქარე დაყენებულია 115200 – ზე.

თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ ელექტროენცეფალოგრაფია კუნთების ნებისმიერ სხვა ჯგუფზე - შუბლის წარბის კუნთებზეც კი.

BioSense Board– ის EMG წრე შთაგონებულია Advancer Technologies– ის ამ ინსტრუქციით, რომელიც აუცილებლად უნდა ნახოთ დამატებითი პროექტების, იდეებისა და ვიდეოებისთვის.

ნაბიჯი 15: ელექტროკარდიოგრაფი (ეკგ)

შეაერთეთ ელექტროდის კაბელი ზედა 3.5 მმ -იან ბუდეში, რომელსაც ეწოდება ECG/EEG და მოათავსეთ ელექტროდები, როგორც ეს მოცემულია დიაგრამაში. ეკგ ელექტროდების განთავსების ორი ძირითადი ვარიანტი არსებობს. პირველი არის ხელისგულების შიგნით, ერთი ხელის უკანა მხარეს მითითებით (წითელი ტყვია). ეს პირველი ვარიანტი უფრო ადვილი და მოსახერხებელია, მაგრამ ხშირად ცოტა ხმაურიანია. მეორე ვარიანტი არის გულმკერდის გასწვრივ, მარჯვენა მუცლის ან ზედა ფეხის მითითებით.

ღილაკზე 2 დაჭერით biosense.ino ესკიზის მთავარი მენიუდან გადავა ეკგ -ს გამომავალი სიგნალის ნიმუშები USB ინტერფეისზე. Arduino IDE– ს TOOLS მენიუში შეარჩიეთ „სერიული პლოტერი“და დარწმუნდით, რომ ბაუდის სიჩქარე დაყენებულია 115200 – ზე.

BioSense დაფის ეკგ/EEG წრე შთაგონებულია Heart and Brain SpikerShield from Backyard Brains. გადახედეთ მათ საიტს დამატებითი პროექტების, იდეების და ეს მაგარი ეკგ ვიდეოსთვის.

ნაბიჯი 16: ელექტროენცეფალოგრაფი (EEG)

შეაერთეთ ელექტროდის კაბელი ზედა 3.5 მმ ბუდეში, რომელსაც ეტიკეტი აქვს ECG/EEG და მოათავსეთ ელექტროდები, როგორც ეს მოცემულია დიაგრამაში. EEG ელექტროდების განთავსების მრავალი ვარიანტი არსებობს, სადაც ნაჩვენებია ორი ძირითადი ვარიანტი.

პირველი შუბლზეა მითითებული (წითელი ტყვია) ყურის ბიბილოზე ან მასტოიდულ პროცესზე. ამ პირველ ვარიანტს შეუძლია უბრალოდ გამოიყენოს იგივე ვადამდელი სტილის გამტარები და გელის ელექტროდები, რომლებიც გამოიყენება ეკგ-სთვის.

მეორე ვარიანტი თავში უკან. თუ მელოტი ხარ, გელის ელექტროდები აქაც იმუშავებს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ელექტროდების ჩამოყალიბება, რომელთაც შეუძლიათ "შეაღწიონ" თმა, კარგი იდეაა. საკეტი-გამრეცხი სტილის შესაკრავი ბუდე კარგი ვარიანტია. გამოიყენეთ ნემსით დაფები მცირე ზომის ჩანართებზე (ამ შემთხვევაში ექვსი) სარეცხის შიგნით, რომ დაიხუროს და შემდეგ ერთი და იმავე მიმართულებით ამოძრაოს. ელასტიური თავსაბურავის ქვეშ მოთავსება ამ ნაკაწრებს ნაზად აიძულებს თმებში და შეხება სკალპთან ქვემოთ. საჭიროების შემთხვევაში, გამტარ გელი შეიძლება გამოყენებულ იქნას კავშირის გასაუმჯობესებლად. უბრალოდ აურიეთ სუფრის მარილი სქელ სითხესთან, როგორიცაა ნავთობის ჟელე ან წყლის ნაზავი და სახამებელი ან ფქვილი. მხოლოდ მარილიანი წყალი ასევე იმუშავებს, მაგრამ უნდა შეიცავდეს პატარა ღრუბელს ან ბამბას.

ღილაკზე 2 დაჭერით biosense.ino ესკიზის მთავარი მენიუდან გადადის EEG გამომავალი სიგნალის ნიმუშებს USB ინტერფეისზე. Arduino IDE– ს TOOLS მენიუში შეარჩიეთ „სერიული პლოტერი“და დარწმუნდით, რომ ბაუდის სიჩქარე დაყენებულია 115200 – ზე.

დამატებითი EEG პროექტები და რესურსები:

ეს ინსტრუქცია იყენებს მსგავს დიზაინს, როგორც BioSense EEG და ასევე აჩვენებს დამატებით დამუშავებას და თუნდაც როგორ უნდა ითამაშოს EEG Pong!

Backyard Brains– ს ასევე აქვს ლამაზი ვიდეო EEG გაზომვებისთვის.

ბრაინ ბეი

OpenEEG

OpenViBe

EEG სიგნალებს შეუძლიათ შეაფასონ ტვინის ტალღის სტრობოსკოპიული ეფექტები (მაგ. Mindroid- ის გამოყენებით).

ნაბიჯი 17: გამოწვევის ზონა

შეგიძლიათ სერიული პლოტერის გარდა აჩვენოთ ანალოგური სიგნალის კვალი OLED- ზე?

როგორც ამოსავალი წერტილი, შეამოწმეთ ეს პროექტი XTronical– დან.

ასევე შეიძლება სასარგებლო იყოს Tiny Scope– ის პროექტის დათვალიერება.

რას იტყვით სიგნალის სიხშირის ან სხვა საინტერესო პარამეტრების ტექსტური მაჩვენებლების დამატებაზე?

ნაბიჯი 18: BioBox ყოველთვიური გამოწერის ყუთი

Applied Science Ventures, HackerBoxes– ის მშობელი კომპანია, ჩართულია ახალი სააბონენტო ყუთის საინტერესო კონცეფციაში. BioBox შთააგონებს და ასწავლის პროექტებს სიცოცხლის მეცნიერებებში, ბიო გარჩევაში, ჯანმრთელობასა და ადამიანებში. შეინახეთ ოპტიკური სენსორი სიახლეებისა და ჩარტერის წევრების ფასდაკლებებისთვის, BioBox– ის ფეისბუქ გვერდის თვალით.

ნაბიჯი 19: გატეხეთ პლანეტა

თუ მოგეწონათ ეს ინსტრუქცია და გინდათ რომ ელექტრონული და კომპიუტერული ტექნიკური პროექტების ყუთი მიეწოდოს თქვენს საფოსტო ყუთს ყოველთვიურად, გთხოვთ შეუერთდეთ HackerBox– ის რევოლუციას აქ გამოწერით.

მიაღწიეთ და გაუზიარეთ თქვენი წარმატება ქვემოთ მოცემულ კომენტარებში ან HackerBoxes Facebook გვერდზე. რა თქმა უნდა შეგვატყობინეთ თუ თქვენ გაქვთ რაიმე შეკითხვა ან გჭირდებათ რაიმე დახმარება. გმადლობთ, რომ იყავით HackerBoxes– ის ნაწილი. გთხოვთ შეინარჩუნოთ თქვენი წინადადებები და გამოხმაურებები. HackerBoxes არის თქვენი ყუთები. მოდით გავაკეთოთ რაიმე შესანიშნავი!