Rilevatore occhiolino: 6 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Questo istruibile spiega come creare un "rilevatore di occhiolino" da un sensore ECG AD8232 modificato (elettrocardiogramma), un amplificatore operazionale quad LM324-N, un Arduino Uno R3 e una fascia per la testa fatta in casa.

Il rilevatore ha due uscite… una per quando strizzi l'occhio sinistro… e una per quando strizzi l'occhio destro.

Gli ammiccamenti normali, che coinvolgono entrambi gli occhi, vengono ignorati.

Le applicazioni per questo circuito includono:

• interfacce di gioco
• tecnologia assistiva

Sono necessari pochi strumenti… solo un saldatore e un coltello affilato.

Le modifiche al sensore, che possono essere annullate, richiedono che tu:

• taglia due tracce
• aggiungere due ponti/corti di saldatura
• aggiungi un collegamento a filo corto

Il costo stimato dei componenti è di $ 15,00

immagini

• La foto di copertina mostra una vista in primo piano del rilevatore di occhiolino
• La foto 2 mostra la posizione approssimativa dell'archetto.
• Il video mostra il rilevatore di occhiolino in funzione. Tre strizzatine d'occhio successivi sono fatti con ciascun occhio.

Passaggio 1: elenco delle parti

Le seguenti parti sono state ottenute da

• 1 solo modulo cardiofrequenzimetro AD8232 ECG
• 1 solo Arduino Uno R3

Le seguenti parti sono state ottenute localmente:

• 1 solo LM324 quad-op-amp
• 1 solo resistenza da 220K ohm 1/8 watt
• 2 solo resistori da 120K ohm 1/8 watt
• 1 solo resistenza da 15K ohm 1/8 watt
• 2 solo resistori da 10K ohm 1/8 watt
• 1 solo resistenza da 1200 ohm 1/8 watt

Articoli vari già a portata di mano:

• tagliere
• filo di rame intrecciato
• saldare

Il costo stimato dei componenti è di $ 15

Passaggio 2: circuito

Lo schema del circuito del "rilevatore di occhiolino" è mostrato nella foto 1

Il circuito comprende un modulo sensore cardiaco ECG AD8232 modificato, un quad-op-amp LM324, un Arduino Uno R3, alcuni resistori e due LED.

La forma d'onda in uscita dall'AD8232 è sospesa a circa 1,5 volt CC.

Quando l'occhio sinistro strizza l'occhio, la forma d'onda di uscita dell'AD8232 sale verso 3,3 volt. Quando la forma d'onda supera i 2,8 volt, l'uscita del comparatore con l'occhiolino a sinistra cambia da zero a 5 volt come mostrato nella foto 2.

Quando l'occhio destro strizza l'occhio, la forma d'onda di uscita dell'AD8232 scende verso zero volt. Quando la forma d'onda scende al di sotto di 0,2 volt, l'uscita del comparatore di strizzatina d'occhio cambia da zero a 5 volt, come mostrato nella foto 3.

I lampeggi normali non hanno alcun effetto sull'uscita in quanto sono l'equivalente di due ammiccamenti simultanei e non è possibile che l'uscita di AD8232 vada in due direzioni opposte contemporaneamente.

L'AD8232 viene fornito con un set di elettrodi e derivazioni ECG rivestiti in gel. Dopo alcuni utilizzi i cuscinetti tendono a cadere. Per contrastare questo ho attaccato dei cuscinetti in acciaio stagnato a un cerchietto realizzato con un vecchio cordino e velcro. I dettagli su come costruire questa fascia per la testa sono descritti altrove in questo articolo.

Passaggio 3: modifiche al circuito AD8232

Un circuito stampato non modificato è mostrato nella foto 1

Quando viene utilizzato come cardiofrequenzimetro, le derivazioni ECG sono collegate come segue:

• Il braccio destro è collegato a RA
• Il braccio sinistro è collegato a LA
• La gamba destra è collegata a RL

Un circuito modificato è mostrato nella foto 2

Dopo le modifiche i lead diventano:

• Il sopracciglio destro è collegato a RA
• Il sopracciglio sinistro è collegato a LA
• La fronte è collegata a RL

Il circuito originale

Uno schema a blocchi semplificato del cardiofrequenzimetro originale è mostrato nella foto 3.

Questo diagramma è stato creato abbinando i valori dei componenti nello schema Sparkfun "Heart Monitor" [1] al "Diagramma a blocchi funzionale" AD8232 [2]

Quando viene utilizzato come monitor cardiaco, entrambi gli ingressi all'amplificatore per strumentazione AD8232 sono collegati alla linea di alimentazione da 3,3 volt tramite resistori da 10 M. L'amplificatore per strumentazione, tuttavia, non può funzionare a meno che i due cavi di ingresso non si trovino intorno al potenziale mid-rail.

Il potenziale mid-rail si ottiene iniettando una piccola corrente (10uA) dal cavo RLD (azionamento della gamba destra) nella gamba. Abbiamo effettivamente creato un partitore di tensione usando il tuo corpo come uno dei resistori.

Lo scopo effettivo del lead RLD è spiegato nella scheda tecnica AD8232 … Lo sto solo guardando da un punto di vista diverso.

Il circuito modificato

Uno schema a blocchi delle modifiche al circuito è mostrato nella foto 3.

Invece di cercare i battiti cardiaci, il rilevatore di occhiolino cerca differenze nel potenziale elettrico. In quanto tale, deve essere sempre pienamente operativo… entrambi gli ingressi dell'amplificatore per strumentazione devono essere collegati a un potenziale mid-rail come Vref (1,5 volt)

Ciò si ottiene tagliando la traccia che collega entrambi i resistori da 10 M all'alimentazione da 3,3 volt e unendo l'estremità tagliata a Vref tramite un piccolo collegamento a filo. Entrambi gli ingressi dell'amplificatore per strumentazione sono ora al potenziale mid-rail, il che significa che l'uscita dell'AD8232 oscilla a circa 1,5 volt CC.

Inoltre, non abbiamo bisogno del cavo RLD … usiamo questo cavo per migliorare il CMRR (rapporto di reiezione di modo comune) del sistema elevando il tuo corpo al potenziale midrail. Ciò si ottiene tagliando la pista al perno AD8232 RLD e unendo l'estremità tagliata a Vref.

La scheda tecnica AD8232 consiglia di cortocircuitare i pin RLD e RLDF (feedback dell'unità gamba destra) quando si utilizza un circuito a due conduttori. Ciò si ottiene cortocircuitando il condensatore che unisce questi due pin.

Riferimenti

[1]

cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biomet…

[2]

www.analog.com/media/en/documento-tecnico…

Passaggio 4: la fascia

La fascia è stata ricavata da un vecchio cordino, una lunghezza di velcro e alcuni ganci in velcro. I dettagli costruttivi sono mostrati nelle foto 1..4

I cuscinetti sono fatti di latta sottile… ho usato il fondo di un vecchio barattolo di vernice… e sono attaccati al cordino da sottili linguette tagliate dalla stessa latta. Ciò consente ai cuscinetti di scorrere attorno all'archetto.

Smussare i bordi delle pastiglie metalliche con una lima e carteggiare leggermente le superfici di contatto. Saldare il monitor cardiaco porta alle linguette metalliche esposte.

È importante che gli assorbenti facciano un buon contatto con la pelle… si consiglia il gel per contatto medico, ma ho scoperto che funziona anche la crema idratante per le mani.

La dimensione del pad non è critica … da allora ho ridotto la larghezza mentre sperimentavo una spaziatura più stretta … dimezzare la dimensione non ha fatto differenza.

Passaggio 5: software

Istruzioni

Carica il file allegato "wink_detector_4.ino" sul tuo Arduino ed esegui.

Appunti

Il codice è straordinariamente semplice… esegue semplicemente il polling di ciascuna delle due uscite del rilevatore di occhiolino e fa lampeggiare il LED appropriato ogni volta che un comparatore cambia stato.

Ma c'è un problema… strizzatine d'occhio forti possono far lampeggiare il LED opposto.

La traccia in alto nella foto 1 mostra l'uscita AD8232 che scende a zero volt dopo un forte occhiolino dell'occhio sinistro. Il comparatore dell'occhio destro (traccia inferiore) vede questo come un occhiolino a destra e genera un output falso.

La foto 2 mostra entrambe le uscite del comparatore per un forte occhiolino a sinistra. Il comparatore di destra sta ancora generando una falsa uscita 800 ms dopo l'avvio dell'occhiolino a sinistra.

Viene utilizzata una soluzione software per aggirare questo problema… il primo rilevatore che vede un occhiolino disabilita l'altro rilevatore per 1 secondo. Questo periodo è regolabile nell'intestazione del codice,

Passaggio 6: riepilogo

Questa istruzione spiega come convertire un "Monitor del cuore" Sparkfun AD8232 in un "Rilevatore di occhiolino".

Sono forniti anche dettagli costruttivi per un archetto regolabile.

Il codice Arduino elimina i falsi trigger dovuti all'overshoot dall'uscita AD8232 in presenza di forti strizzatine d'occhio.

Le applicazioni per questo circuito includono:

• interfacce di gioco
• tecnologia assistiva

Il costo stimato dei componenti è di $ 15,00

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