Occhiali a cristalli liquidi per ambliopia (occhiali da allenamento per occlusione alternata) [ATtiny13]: 10 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Ambliopia (occhio pigro), un disturbo della vista che colpisce circa il 3% della popolazione, solitamente trattato con semplici bende o gocce di atropina. Sfortunatamente, questi metodi di trattamento occludono l'occhio più forte per lunghi periodi di tempo ininterrotti, non consentendo a due occhi (in realtà i neuroni del cervello che elaborano le informazioni visive) di lavorare insieme e sincronizzarsi. Di recente ho trovato un articolo su Wikipedia, che descrive in dettaglio una forma alternativa di trattamento, in cui i pannelli a cristalli liquidi sono posizionati davanti agli occhi e le loro occlusioni sono guidate da circuiti digitali. Gli studi su questa forma di trattamento sono piuttosto promettenti, quindi ho deciso di "aggiornare" i normali occhiali con otturatore attivo dalla TV 3D agli occhiali da allenamento per l'occlusione alternata.

EDIT: puoi trovare la versione più recente degli occhiali qui

Passaggio 1: Dichiarazione di non responsabilità

L'uso di tale dispositivo può causare crisi epilettiche o altri effetti avversi in una piccola parte degli utenti del dispositivo. La costruzione di un tale dispositivo richiede l'uso di strumenti moderatamente pericolosi e può causare danni o danni alla proprietà. Costruisci e utilizzi il dispositivo descritto a tuo rischio.

Tuttavia, ci sono luoghi in cui non è possibile un'adeguata assistenza medica per le persone con disturbi visivi (almeno questa mappa dell'OMS me lo dice). Fortunatamente, oggi il dispositivo mobile da $ 100 ha la stessa potenza di calcolo e risoluzione del display del PC da gioco 10 anni fa, quindi personalmente credo che gli impianti cibernetici fai-da-te saranno disponibili come forma di trattamento per molte persone nei paesi in via di sviluppo* prima di un'adeguata assistenza medica.

* alcune contee postindustriali del Nord America hanno dei “grandi” sistemi di assicurazione medica progettati per rendere miserabile anche la vita delle persone!!!

Passaggio 2: parti e strumenti

Parti e materiali:

occhiali 3D con otturatore attivo

ATtiny13 o ATtiny13A

2 pulsanti di commutazione tattili

interruttore a bilanciere ON-OFF

Condensatore da 100 nF

Condensatore da 4,7 uF

Diodo 1N4148

piccolo pezzo di perfboard (circa 28 mm x 35 mm)

pochi pezzi di filo (il cavo UTP è un'ottima fonte di fili)

2 batterie 3V (CR2025 o CR2032)

nastro isolante

scotch

colla cianoacrilica

Utensili:

taglierina diagonale

pinze

cacciavite a lama piatta

piccolo cacciavite a croce

coltello multiuso

stazione di saldatura

saldare

Programmatore AVR (programmatore autonomo come USBasp o puoi usare ArduinoISP)

Passaggio 3: occhiali 3D con otturatore attivo

La fonte dei pannelli a cristalli liquidi per il nostro progetto sono gli occhiali TV 3D attivi. Quelli che ho usato mi sono costati $ 5 (erano usati). Ci sono pochi tipi di occhiali con otturatore attivo, quindi assicurati che quelli che usi blocchino correttamente la luce polarizzata (puoi verificarlo posizionando il filtro polarizzatore o l'LCD di fronte a loro, dovrebbe funzionare anche quando gli occhiali sono spenti). Fare attenzione che qualsiasi pezzo di plastica attaccato ai pannelli a cristalli liquidi può influenzare la polarizzazione della luce. I primi occhiali che ho provato a modificare non avevano un filtro polarizzatore frontale installato (dovrebbero essercene 2 in ogni pannello a cristalli liquidi, poiché sono costruiti in modo simile agli LCD) e quando sono stati costretti a bloccare la luce, sono apparsi viola, non neri, più su questo nell'ultimo passaggio.

Gli occhiali TV 3D attivi normalmente funzionano a 60Hz, bloccando la luce in modo uguale per entrambi gli occhi. L'occhio sinistro viene bloccato per 8,333 ms, quindi l'occhio destro viene bloccato per 8,333 ms, quindi il ciclo si ripete. L'occhio è bloccato quando viene applicata la tensione al pannello LC. La tensione che guida i pannelli LC è simmetrica di 9,2 V (ampiezza picco-picco 18,4 V).

Passaggio 4: smontaggio degli occhiali 3D Active Shutter

Usa un cacciavite per rimuovere le viti che tengono insieme gli occhiali. Potrebbe essere una buona idea proteggere i pannelli LC (probabilmente avrei dovuto farlo prima di rimuovere le viti). Quindi utilizzare un taglierino (o taglierino) per tagliare l'unione di due parti di un telaio. Quindi utilizzare un cacciavite a lama piatta per aprire la giunzione. Fare leva per aprirlo potrebbe essere un po' difficile, ma dovrebbe essere possibile (fai attenzione a non danneggiare i componenti in vetro!). Dopo aver completato l'attività, rimuovere le parti elettroniche dagli occhiali e dissaldare i pannelli LC dal PCB.

Passaggio 5: mettere insieme gli occhiali

Saldare 4 fili ai pannelli LC (devono essere poco più lunghi di quelli mostrati nella foto). Utilizzare nastro isolante per fissare il nastro sottile che proviene dai pannelli LC ed è saldato ai fili. Quindi rimetti i pannelli LC nella cornice degli occhiali, fissa le viti. Puoi usare la colla cianoacrilica per unire le parti inferiori del telaio. Il coperchio della batteria non è necessario e non l'ho rimesso al suo posto.

Passaggio 6: Programmazione di ATtiny Microcontrollore

Collega ATtiny13 al tuo programmatore preferito, apri il tuo strumento di sviluppo AVR preferito e scrivi glass.hex sulla memoria FLASH del microcontrollore. Mantieni i bit dei fusibili predefiniti (H:FF, L:6A).

Ho usato USBasp e AVRDUDE, quindi dopo aver collegato correttamente i pin VCC, GND, RESET, SCK, MISO, MOSI di ATtiny13 al programmatore ho dovuto eseguire solo un semplice comando per caricare gli occhiali.hex:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 8 -U flash:w:occhiali.hex

Ho notato che le schede Arduino sono piuttosto popolari su Instructables, quindi ecco il link per un tutorial, che spiega come convertire Arduino in un programmatore. Puoi saltare i passaggi da 5 a 7 che riguardano la compilazione di un codice scritto in C.

Passaggio 7: saldatura

Saldare tutti i componenti elettronici alla scheda pref. Nell'immagine della scheda saldata manca il diodo 1N4148, l'ho collegato in seguito al filo bianco-blu. I fili intrecciati verranno successivamente collegati alle batterie e tenuti saldamente in posizione da nastro isolante. Non dimenticare di collegare i cavi del pannello LC ai pin PB0, PB1 e PB2 di ATtiny13.

Passaggio 8: assemblaggio finale

Utilizzare del nastro isolante per separare il lato inferiore del pannello pref dal corpo dell'utilizzatore degli occhiali. Attacca la cornice degli occhiali prefboard con un nastro adesivo a tua scelta.

Successivamente è necessario collegare 2 pile a bottone (CR2025 o CR2032) al dispositivo. Sfortunatamente, quando sono nuovi, il loro voltaggio può superare i 3,3V. Due di queste celle sono collegate in serie, quindi anche dopo una caduta di tensione sul diodo 1N4148 (poco meno di 0,7 V), ATtiny può superare leggermente la sua tensione operativa massima di 6,0 V. Consiglio di scaricare leggermente le batterie completamente nuove, prima di inserirle nel dispositivo.

Il dispositivo consuma circa 1 mA.

Passaggio 9: utilizzo di occhiali da allenamento per l'occlusione alternati

Il pulsante collegato a PB3 cambia la frequenza dei dispositivi (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz) e il pulsante collegato a PB4 cambia la durata dell'occlusione di ciascun occhio (L-10%: R-90%, L- 30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Dopo aver impostato le impostazioni, è necessario attendere circa 10 secondi (10 secondi senza toccare alcun pulsante) affinché vengano archiviate in EEPROM e caricate dopo lo spegnimento, al successivo avvio del dispositivo. Premendo entrambi i pulsanti contemporaneamente si impostano i valori predefiniti.

C'è almeno un caso di recupero della stereopsi ottenuto durante la visione di materiale 3D. Se desideri utilizzare gli occhiali da allenamento per l'occlusione alternata per guardare materiali 3D mentre indossi un altro paio di occhiali dello stesso tipo (solo non modificati), devi aver attaccato un pezzo di plastica trasparente sul lato posteriore dei loro pannelli LC, come quelli la foto al punto 3 (oppure puoi usare lo scotch). In quella configurazione, gli occhiali non modificati sono più vicini al display. Oppure in alternativa puoi mettere il pannello LC sinistro al posto di quello destro e viceversa. Ciò ruota la polarizzazione dei pannelli LC, di più su questo nell'ultimo passaggio. Tuttavia, così facendo non sarai in grado di guardare il tuo display senza occhiali non modificati.

Passaggio 10: progetti simili

Lettore di e-book dicottico: la prima iterazione dei miei occhiali richiedeva l'uso di un filtro di polarizzazione esterno. L'ho attaccato solo alla parte anteriore del pannello LC destro. Ciò mi ha permesso di mettere pochi altri filtri di polarizzazione sopra il display dell'e-paper (che emette luce non polarizzata) e bloccare completamente parti della pagina per l'occhio destro (il testo dietro i filtri ora lampeggia per l'occhio sinistro, poiché la luce è ora polarizzata). Mi costringe a leggere le parti bloccate con l'occhio sinistro e a mettere insieme le immagini di entrambi gli occhi. E ci sono studi che affermano che guardare le cose dioptiche è piuttosto vantaggioso per le persone con ambliopia. Puoi fare cose simili con altri display che emettono luce non polarizzata come i CRT. C'è ancora speranza per i buoni vecchi emettitori di raggi X, possono essere utili ancora una volta!

Monocolo cibernetico: Sfortunatamente, la polarizzazione della mia TV 3D è ruotata di 90 gradi rispetto alla polarizzazione del monitor del mio PC. Ho risolto questo problema mettendo il pannello LC sinistro al posto di quello destro. I pannelli LC hanno 2 filtri di polarizzazione ruotati di 90 gradi, quindi guardando attraverso di essi dall'altro lato ruotano le polarizzazioni della luce che sono "accettate" dai pannelli LC. Ho anche aumentato la tensione di pilotaggio dei pannelli LC a 9V (ampiezza picco-picco 18V) utilizzando il ponte H. Rende i pannelli LC più opachi durante l'occlusione. Inoltre ho aggiunto dei led che lampeggiano durante l'occlusione, “accecando” ulteriormente l'occhio e non permettendogli di abituarsi al buio. L'effetto "accecamento" è particolarmente evidente quando metto degli occhiali 3D anaglifi tra l'occhio e un pannello LC (i filtri colorati diffondono la luce). Come ho detto prima, guardare materiali 3D potrebbe essere utile per il recupero della stereopsi e il monitor del mio PC non supporta tecnologie 3D diverse dall'anaglifo, quindi mi sento obbligato a consigliare GZ3Doom (ViveDoom), una mod per i giochi Doom classici degli anni '90. Ti consente di utilizzare due tipi di occhiali anaglifi (verde-magenta e rosso-ciano), in modo da non abituare troppo i tuoi occhi a indossare gli stessi filtri di colore.

Possa l'Icona del Peccato di MAP30 concederti il dono della vista adeguata!

(in realtà hai molte più probabilità di guarire un disturbo della vista guardando i cyberdemoni in un videogioco demoniaco che visitando i santuari cristiani)