Monitor di messa a fuoco EEG portatile: 32 passaggi

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

La vita del college richiede attenzione per classi, incarichi e progetti. Molti studenti trovano difficile concentrarsi durante questi periodi, motivo per cui monitorare e comprendere la tua capacità di concentrazione è così importante. Abbiamo creato un dispositivo biosensore che misura le tue onde cerebrali per misurare il tuo livello di concentrazione e mostra i dati che puoi vedere. L'acronimo "EEG" sta per elettroencefalografo, il che significa che è una macchina utilizzata per registrare l'attività elettrica nel cervello.

Questo biosensore richiede un ingresso di segnale EEG e il dito per premere sullo schermo per produrre un grafico di frequenza e dati estraibili (opzionali) che possono essere copiati in Excel.

Dichiarazione di non responsabilità: questo biosensore NON è un dispositivo medico.

Forniture

• Arduino Uno ($ 23)
• Tagliere ($ 5,50)
• Touch Shield TFT da 2,8" per Arduino con touch screen resistivo ($ 34,95)
• Fili ($ 0,95)
• EEG Bitalino ($ 40,79)
• Elettrodi ($ 9,13)
• Accessorio a 3 derivazioni ($ 21,48)
• Tamponi imbevuti di alcol ($ 4,65) (opzionale)
• Batteria da 9 V ($ 2,18)
• Portabatterie da 9 V ($ 1,69)
• Cavo USB 2.0 tipo A/B $3,95)

• Utensili

  • Spelafili ($ 6,26)
  • Fascia per capelli/cuffie per fissare i cavi sopra la testa (opzionale)

Costo totale: $ 142 (a seconda delle fluttuazioni dei prezzi)

Passaggio 1: prerequisiti

• Alcune conoscenze di base su come vengono lette le onde cerebrali sarebbero utili per comprendere il grafico, ma non sono necessarie.

  Questa è una buona risorsa per alcune informazioni di base di base.

• Avresti anche bisogno di accedere al sito web di GitHub per ottenere il nostro codice.
• Dovresti scaricare l'applicazione Arduino.

Passaggio 2: precauzioni di sicurezza

• Assicurarsi che il circuito non sia alimentato (la batteria è spenta, l'USB non è collegato) quando si modifica il circuito.
• Assicurarsi che non vi siano liquidi nelle vicinanze che potrebbero fuoriuscire sul circuito.
• ATTENZIONE: questo NON è un dispositivo medico e non ha la stessa precisione. Usa un EEG adeguato se devi fare uno studio sulle onde cerebrali.
• Tenere le mani asciutte quando si lavora con il circuito o il biosensore.

Passaggio 3: suggerimenti e consigli

Risoluzione dei problemi

• Assicurati che i cavi siano collegati ai pin giusti. In caso contrario, apparirà una lettura incomprensibile.
• Quando colleghi lo schermo, assicurati di non aver inserito tutto un pin più in basso (se noti che uno qualsiasi dei pin dello schermo non è collegato, ecco perché)
• Assicurati di aver collegato correttamente il BItalino (in base al logo e al segno EEG come mostrato nelle istruzioni)
• Assicurati che lo schermo sia collegato correttamente al punto che il metallo dei pin non sia più visibile.
• Se il codice non viene compilato e non riescono a trovare una determinata libreria, assicurati di aver installato tutte le librerie menzionate.

Approfondimenti

Ricorda di considerare lo spazio necessario per spelare il filo prima di tagliarlo a misura

• Prima di applicare gli elettrodi sulla fronte, assicurarsi di lavarli e asciugarli prima o utilizzare un tampone imbevuto di alcol per ridurre l'impedenza.
• L'uso di un Arduino Mega fornirebbe pin analogici e digitali extra, il che significherebbe che non avresti bisogno di "condividere" i pin tra i fili e lo schermo come stiamo facendo in questo modello.

Passaggio 4: la scienza dietro il dispositivo

Il tuo cervello produce diverse frequenze di segnali elettrici a seconda del tuo livello di coscienza/attenzione. Produce onde Gamma (32-100 Hz) quando è estremamente concentrato su un compito, elaborando informazioni o imparando. Produce onde Beta (13-32 Hz) quando si è vigili, si pensa o si è eccitati. Le onde alfa (8-13 Hz) vengono prodotte se sei rilassato fisicamente e mentalmente. Le onde Theta (4-8 Hz) si verificano durante la meditazione profonda o il sonno REM (movimento rapido degli occhi). Le onde delta (<4 Hz) si verificano durante il sonno profondo e senza sogni.

Il nostro sensore ti farà sapere quanta parte di ciascuna onda è presente per consentirti di misurare il tuo livello di messa a fuoco. Rileva solo lunghezze d'onda da 0Hz-59Hz, che è l'intervallo in cui si verificano la maggior parte delle onde cerebrali.

Se preferisci un video tutorial, ecco un buon video che puoi guardare.

Nel nostro video introduttivo, abbiamo parlato di Fast Fourier Transform. Questo video spiega di cosa si tratta.

Passaggio 5: spelare e tagliare i fili

Per ottenere i migliori risultati, avresti bisogno di 3 pezzi lunghi almeno 5 pollici.

Se non hai mai spelato un filo prima, ecco un semplice tutorial.

Mancia: Quando tagli il filo, assicurati di lasciare spazio per spelare il filo.

Passaggio 6: loop un'estremità di ciascun filo

L'obiettivo qui è creare un anello su un'estremità della parte esposta del filo. Questo anello dovrebbe avere circa le stesse dimensioni dei pin sotto il TFT Touch Shield o leggermente più grande.

Passaggio 7: individuare i pin corrispondenti sotto lo schermo

Confronta Arduino Uno e la parte inferiore dello schermo per identificare i pin corrispondenti per 3.3V, GND e A5.

Suggerimento: se guardi da vicino, puoi vedere i cerchi rossi nell'immagine che circondano i pin di interesse.

Passaggio 8: collegare i cavi ai pin dello schermo tattile TFT

Attacca i loop che hai creato sui pin TFT Touch Shield che corrispondono all'uscita a 3,3 V, GND e al pin analogico A5 su Arduino.

Suggerimento: se non sei sicuro a quali collegarlo, puoi utilizzare quelli raffigurati nell'immagine sopra.

Passaggio 9: stringere gli anelli dei cavi

Pizzicare la parte metallica del cappio per stringerlo. Ciò garantirà una connessione migliore.

Passaggio 10: collegare lo schermo tattile TFT

Usa le dita per fissare i cavi al loro posto e capovolgi il TFT Touch Shield. Collegalo ad Arduino.

Passaggio 11: collegare i fili alla breadboard

Connetti il

• Cavo da 3,3 V alla colonna + sulla breadboard.
• Filo GND alla colonna - sulla breadboard.
• Filo A5 a qualsiasi riga sulla breadboard.

Suggerimento: i fili che vedi scorrere sullo schermo sono a scopo illustrativo. Abbiamo deciso di far passare i fili sotto lo schermo poiché i fili che avevamo erano troppo corti.

Passaggio 12: collegare l'accessorio a 3 derivazioni

Collegare l'accessorio a 3 derivazioni al sensore EEG BItalino. Collegalo al lato etichettato "EEG".

Passaggio 13: collegare il sensore EEG a un cavo

Collega il tuo sensore EEG a filo sul lato con il logo BItalino su di esso.

Passaggio 14: collegare l'EEG alla breadboard

Collega l'altra estremità dei fili alla breadboard come mostrato nell'immagine.

• Collega il filo rosso alla colonna + della breadboard
• Collega il filo nero alla colonna - della breadboard
• Collegare il filo viola alla riga con il filo dal pin A5.

Passaggio 15: attaccare gli elettrodi alla fronte

Staccare gli elettrodi e attaccarli alla fronte come mostrato nell'immagine.

Passaggio 16: collegati

Diventa tutt'uno con il circuito collegando le estremità dell'accessorio a 3 derivazioni agli elettrodi sulla fronte. La punta di metallo sull'elettrodo dovrebbe adattarsi perfettamente ai fori dell'accessorio a 3 derivazioni.

Non importa quale cavo va a quale elettrodo, purché quello bianco si trovi nel mezzo.

Passaggio 17: fissare i cavi (opzionale)

Se non vuoi che i fili ti blocchino la visuale, ripassali sopra la testa e fissali con qualcosa. Ho scelto di usare le cuffie per farlo.

Passaggio 18: inserire la batteria da 9 V nel pacco batteria

Inserire la batteria da 9V nel pacco batteria.

Passaggio 19: collegare la batteria da 9 V

Collegare il pacco batteria da 9V alla porta mostrata nell'immagine. Tieni il pacco batteria spento quando lo fai.

Passaggio 20: ottenere il codice da Github

• Vai a questo link:
• Fare clic sul file Hand_Held_EEG.ino. Copia e incolla il codice nella finestra di Arduino.

In alternativa, puoi cliccare sul pulsante verde "clona o scarica", salvarlo come zip, quindi estrarre il file e aprirlo

Passaggio 21: scaricare le librerie appropriate

Quando tenti di compilare il codice, ti verrà chiesto di cercare librerie particolari.

• Vai a strumenti>Gestisci librerie
• Digita la libreria di cui hai bisogno nella barra di ricerca. Scarica quello che corrisponde di più alla libreria desiderata.

• Queste sono le librerie di cui avrai bisogno:

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

In alternativa, puoi scaricare le librerie da questi link. e copiali nella cartella delle tue librerie.

Arduino FFT:

SPI:

Cavo:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Passaggio 22: collega Arduino UNO al computer

Collega Arduino UNO al tuo computer usando il cavo USB.

Passaggio 23: carica il codice

Premi il pulsante di caricamento nella finestra di Arduino come mostrato nel cerchio rosso nell'immagine sopra. Attendi il completamento del caricamento.

Passaggio 24: il prodotto finale

Scollega il cavo USB e ora hai il prodotto finale! Tutto quello che devi fare è accendere la batteria e toccare lo schermo per iniziare a raccogliere dati!

Più picchi vedi sul lato sinistro, più basso è il tuo livello di messa a fuoco.

Passaggio 25: diagramma EAGLE

Sopra c'è il diagramma EAGLE. Il TFT Touch Shield, il sensore EEG e la batteria da 9V sono etichettati. L'Arduino UNO ha già la propria etichetta stampata su di esso.

La batteria da 9V ha il polo positivo connesso al pin 5V e il polo negativo connesso al pin GND dell'Arduino Uno.

Il sensore EEG ha il pin VCC collegato al pin 3V, il pin GND al pin GND e il pin REF al pin A5 dell'Arduino Uno.

Il TFT Touch Shield è collegato a tutti i pin dell'Arduino Uno.

Passaggio 26: lettura dei dati

Nella fase 4, c'era un diagramma che mostrava quali frequenze delle onde cerebrali corrispondono a quale livello di coscienza/attenzione. Il nostro grafico è su una scala di 10Hz per quadrato. Quindi, se vedi un picco alla fine del 2° quadrato (come nella foto). Significa che c'è una maggioranza di onde cerebrali a 20Hz. Questo indica le onde Beta, il che significa che la persona è sveglia e concentrata.

Passaggio 27: apertura del monitor seriale (opzionale)

Apri il monitor seriale sotto la scheda degli strumenti in alto a sinistra.

Oppure puoi premere Ctrl+Maiusc+M

Passaggio 28: eseguire una lettura sul monitor seriale (opzionale)

Con l'arduino collegato al computer, esegui una lettura utilizzando il display touchscreen.

Passaggio 29: copia i risultati (facoltativo)

Fare clic sul monitor seriale, premere CTRL+A, quindi CTRL+C per copiare tutti i dati.

Passaggio 30: incolla i risultati in un documento di testo. (Opzionale)

Apri un documento di testo come Blocco note e premi CTRL+V per incollare i risultati.

Passaggio 31: salvare i risultati come file.txt. (Opzionale)

Questo codice può quindi essere esportato in un software come excel per analizzare i dati.

Passaggio 32: ulteriori idee

• Puoi creare un dispositivo che ti svegli quando perdi la concentrazione aggiungendo un motore vibrante e un codice che attiva il motore se rileva onde cerebrali al di sotto di una certa frequenza (simile a come vibra un Fitbit).
• L'aggiunta di funzionalità della scheda SD ti consentirebbe di archiviare i dati ed elaborarli in altri modi tramite applicazioni come Microsoft Excel.