HackerBox 0026: BioSense: 19 passaggi

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

BioSense - Questo mese, HackerBox Hackers sta esplorando circuiti di amplificazione operazionale per misurare i segnali fisiologici del cuore umano, del cervello e dei muscoli scheletrici. Questo Instructable contiene informazioni per lavorare con HackerBox #0026, che puoi raccogliere qui fino ad esaurimento scorte. Inoltre, se desideri ricevere un HackerBox come questo direttamente nella tua casella di posta ogni mese, iscriviti a HackerBoxes.com e unisciti alla rivoluzione!

Argomenti e obiettivi di apprendimento per HackerBox 0026:

• Comprendere la teoria e le applicazioni dei circuiti dell'amplificatore operazionale
• Usa amplificatori per strumentazione per misurare piccoli segnali
• Assemblare l'esclusivo HackerBox BioSense Board
• Strumento un soggetto umano per ECG ed EEG
• Registra i segnali associati ai muscoli scheletrici umani
• Progettare circuiti di interfaccia umana elettricamente sicuri
• Visualizza i segnali analogici tramite USB o tramite display OLED

HackerBoxes è il servizio di box in abbonamento mensile per l'elettronica fai da te e la tecnologia informatica. Siamo hobbisti, maker e sperimentatori. Siamo i sognatori dei sogni. HACK IL PIANETA!

Passaggio 1: HackerBox 0026: contenuto della confezione

• HackerBoxes #0026 Scheda di riferimento da collezione
• HackerBox esclusivi BioSense PCB
• OpAmp e kit di componenti per PCB BioSense
• Arduino Nano V3: 5V, 16MHz, MicroUSB
• Modulo OLED 0,96 pollici, 128x64, SSD1306
• Modulo sensore di impulsi
• Cavi a scatto per sensori fisiologici
• Gel adesivo, cuscinetti per elettrodi a scatto
• Kit di cinghie per elettrodi OpenEEG
• Guaina termoretraibile - Varietà da 50 pezzi
• Cavo MicroUSB
• Decalcomania esclusiva WiredMind

Alcune altre cose che saranno utili:

• Saldatore, saldatore e strumenti di saldatura di base
• Computer per l'esecuzione di strumenti software
• Batteria da 9V
• Cavo di collegamento a trefoli

Soprattutto, avrai bisogno di un senso di avventura, spirito fai-da-te e curiosità da hacker. L'elettronica fai-da-te hardcore non è una ricerca banale e non la stiamo annacquando per te. L'obiettivo è il progresso, non la perfezione. Quando persisti e ti godi l'avventura, una grande soddisfazione può derivare dall'apprendimento di nuove tecnologie e, si spera, dal far funzionare alcuni progetti. Ti suggeriamo di fare ogni passo lentamente, prestando attenzione ai dettagli e non aver paura di chiedere aiuto.

Nota che c'è una grande quantità di informazioni per i membri attuali e potenziali nelle FAQ di HackerBox.

Passaggio 2: amplificatori operazionali

Un amplificatore operazionale (o op-amp) è un amplificatore di tensione ad alto guadagno con un ingresso differenziale. Un amplificatore operazionale produce un potenziale di uscita che è tipicamente centinaia di migliaia di volte maggiore della differenza di potenziale tra i suoi due terminali di ingresso. Gli amplificatori operazionali hanno avuto origine nei computer analogici, dove venivano utilizzati per eseguire operazioni matematiche in molti circuiti lineari, non lineari e dipendenti dalla frequenza. Gli amplificatori operazionali sono tra i dispositivi elettronici più utilizzati oggi, essendo utilizzati in una vasta gamma di dispositivi di consumo, industriali e scientifici.

Un amplificatore operazionale ideale è generalmente considerato avere le seguenti caratteristiche:

• Guadagno infinito ad anello aperto G = vout / vin
• Impedenza di ingresso infinita Rin (quindi, zero corrente di ingresso)
• Tensione di offset in ingresso zero
• Intervallo di tensione di uscita infinito
• Larghezza di banda infinita con sfasamento zero e velocità di risposta infinita
• Impedenza di uscita zero Rotta
• Zero rumore
• Rapporto di reiezione di modo comune infinito (CMRR)
• Infinito rapporto di reiezione dell'alimentazione.

Questi ideali possono essere riassunti dalle due "regole d'oro":

1. In un circuito chiuso l'uscita tenta di fare tutto il necessario per azzerare la differenza di tensione tra gli ingressi.
2. Gli ingressi non assorbono corrente.

[Wikipedia]

Risorse aggiuntive sull'amplificatore operazionale:

Tutorial video dettagliato da EEVblog

Khan Academy

Tutorial di elettronica

Passaggio 3: amplificatori per strumentazione

Un amplificatore per strumentazione è un tipo di amplificatore differenziale combinato con amplificatori buffer di ingresso. Questa configurazione elimina la necessità di adattamento dell'impedenza di ingresso e rende quindi l'amplificatore particolarmente adatto per l'uso in apparecchiature di misura e test. Gli amplificatori per strumentazione vengono utilizzati dove sono richieste grande precisione e stabilità del circuito. Gli amplificatori per strumentazione hanno rapporti di reiezione di modo comune molto elevati che li rendono adatti per misurare piccoli segnali in presenza di rumore.

Sebbene l'amplificatore per strumentazione sia solitamente mostrato schematicamente come identico a un amplificatore operazionale standard, l'amplificatore per strumentazione elettronica è quasi sempre composto internamente da TRE amplificatori operazionali. Questi sono disposti in modo che ci sia un amplificatore operazionale per bufferizzare ciascun ingresso (+, -) e uno per produrre l'uscita desiderata con un adeguato adattamento di impedenza.

[Wikipedia]

Libro PDF: Guida del progettista agli amplificatori per strumentazione

Passaggio 4: scheda HackerBox BioSense

La scheda HackerBox BioSense presenta una raccolta di amplificatori operazionali e strumentali per rilevare e misurare i quattro segnali fisiologici descritti di seguito. I minuscoli segnali elettrici vengono elaborati, amplificati e inviati a un microcontrollore dove possono essere trasmessi a un computer tramite USB, elaborati e visualizzati. Per le operazioni del microcontrollore, la scheda HackerBox BioSense utilizza un modulo Arduino Nano. Si noti che i prossimi due passaggi si concentrano sulla preparazione del modulo Arduino Nano per l'uso con la scheda BioSense.

I moduli Pulse Sensor dispongono di una sorgente luminosa e di un sensore di luce. Quando il modulo è in contatto con il tessuto corporeo, ad esempio un polpastrello o un lobo dell'orecchio, vengono misurati i cambiamenti nella luce riflessa mentre il sangue pompa attraverso il tessuto.

L'ECG (elettrocardiografia), chiamato anche ECG, registra l'attività elettrica del cuore per un periodo di tempo utilizzando elettrodi posizionati sulla pelle. Questi elettrodi rilevano i piccoli cambiamenti elettrici sulla pelle che derivano dal modello elettrofisiologico di depolarizzazione e ripolarizzazione del muscolo cardiaco durante ogni battito cardiaco. L'ECG è un test cardiologico molto comunemente eseguito. [Wikipedia]

L'EEG (elettroencefalografia) è un metodo di monitoraggio elettrofisiologico per registrare l'attività elettrica del cervello. Gli elettrodi sono posizionati lungo il cuoio capelluto mentre l'EEG misura le fluttuazioni di tensione derivanti dalla corrente ionica all'interno dei neuroni del cervello. [Wikipedia]

L'EMG (elettromiografia) misura l'attività elettrica associata ai muscoli scheletrici. Un elettromiografo rileva il potenziale elettrico generato dalle cellule muscolari quando vengono attivate elettricamente o neurologicamente. [Wikipedia]

Passaggio 5: piattaforma microcontrollore Arduino Nano

Il modulo Arduino Nano incluso viene fornito con pin di intestazione, ma non sono saldati al modulo. Lascia perdere i pin per ora. Eseguire questi test iniziali del modulo Arduino Nano separatamente dalla scheda BioSense e PRIMA di saldare i pin dell'intestazione dell'Arduino Nano. Tutto ciò che serve per i prossimi due passaggi è un cavo microUSB e il modulo Nano così come esce dalla borsa.

Arduino Nano è una scheda Arduino miniaturizzata a montaggio superficiale, compatibile con la breadboard, con USB integrato. È sorprendentemente completo e facile da hackerare.

Caratteristiche:

• Microcontrollore: Atmel ATmega328P
• Tensione: 5V
• Pin I/O digitali: 14 (6 PWM)
• Pin di ingresso analogico: 8
• Corrente CC per pin I/O: 40 mA
• Memoria Flash: 32 KB (2 KB per bootloader)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Velocità di clock: 16 MHz
• Dimensioni: 17 mm x 43 mm

Questa particolare variante di Arduino Nano è il design Robotdyn nero. L'interfaccia è tramite una porta MicroUSB integrata compatibile con gli stessi cavi MicroUSB utilizzati con molti telefoni cellulari e tablet.

Arduino Nanos è dotato di un chip bridge USB/seriale integrato. Su questa particolare variante, il chip bridge è il CH340G. Si noti che esistono vari altri tipi di chip bridge USB/seriale utilizzati sui vari tipi di schede Arduino. Questi chip consentono alla porta USB del computer di comunicare con l'interfaccia seriale sul chip del processore di Arduino.

Il sistema operativo di un computer richiede un driver di dispositivo per comunicare con il chip USB/seriale. Il driver consente all'IDE di comunicare con la scheda Arduino. Il driver del dispositivo specifico necessario dipende sia dalla versione del sistema operativo che dal tipo di chip USB/seriale. Per i chip USB/seriale CH340, sono disponibili driver per molti sistemi operativi (UNIX, Mac OS X o Windows). Il produttore del CH340 fornisce questi driver qui.

Quando colleghi per la prima volta Arduino Nano a una porta USB del tuo computer, la spia di alimentazione verde dovrebbe accendersi e poco dopo il LED blu dovrebbe iniziare a lampeggiare lentamente. Questo accade perché il Nano è precaricato con il programma BLINK, che è in esecuzione sul nuovissimo Arduino Nano.

Passaggio 6: ambiente di sviluppo integrato Arduino (IDE)

Se non hai ancora installato l'IDE Arduino, puoi scaricarlo da Arduino.cc

Se desideri ulteriori informazioni introduttive per lavorare nell'ecosistema Arduino, ti suggeriamo di consultare le istruzioni per HackerBoxes Starter Workshop.

Collega il Nano al cavo MicroUSB e l'altra estremità del cavo a una porta USB del computer, avvia il software Arduino IDE, seleziona la porta USB appropriata nell'IDE in strumenti>porta (probabilmente un nome con "wchusb" in esso). Seleziona anche "Arduino Nano" nell'IDE in strumenti>scheda.

Infine, carica un pezzo di codice di esempio:

File->Esempi->Base->Blink

Questo è in realtà il codice che è stato precaricato sul Nano e dovrebbe essere in esecuzione in questo momento per far lampeggiare lentamente il LED blu. Di conseguenza, se carichiamo questo codice di esempio, non cambierà nulla. Invece, modifichiamo un po' il codice.

Guardando da vicino, puoi vedere che il programma accende il LED, aspetta 1000 millisecondi (un secondo), spegne il LED, aspetta un altro secondo e poi ripete tutto - per sempre.

Modificare il codice modificando entrambe le istruzioni "delay(1000)" in "delay(100)". Questa modifica farà lampeggiare il LED dieci volte più velocemente, giusto?

Carichiamo il codice modificato nel Nano facendo clic sul pulsante UPLOAD (l'icona a forma di freccia) appena sopra il codice modificato. Guarda sotto il codice per le informazioni sullo stato: "compiling" e poi "uploading". Alla fine, l'IDE dovrebbe indicare "Caricamento completato" e il LED dovrebbe lampeggiare più velocemente.

Se è così, congratulazioni! Hai appena hackerato il tuo primo pezzo di codice incorporato.

Una volta che la tua versione con lampeggio veloce è stata caricata e funzionante, perché non vedere se riesci a cambiare di nuovo il codice per far lampeggiare velocemente il LED due volte e poi aspettare un paio di secondi prima di ripetere? Provaci! Che ne dici di altri modelli? Una volta che sei riuscito a visualizzare un risultato desiderato, codificarlo e osservarlo per funzionare come previsto, hai fatto un enorme passo avanti per diventare un hacker hardware competente.

Passaggio 7: pin di intestazione Arduino Nano

Ora che il tuo computer di sviluppo è stato configurato per caricare il codice su Arduino Nano e il Nano è stato testato, scollega il cavo USB dal Nano e preparati a saldare.

Se sei nuovo alla saldatura, ci sono molte ottime guide e video online sulla saldatura. Ecco un esempio. Se ritieni di aver bisogno di ulteriore assistenza, prova a trovare un gruppo di produttori locali o uno spazio hacker nella tua zona. Inoltre, i club di radioamatori sono sempre ottime fonti di esperienza nel campo dell'elettronica.

Saldare le due intestazioni a riga singola (quindici pin ciascuna) al modulo Arduino Nano. Il connettore a sei pin ICSP (programmazione seriale in-circuit) non verrà utilizzato in questo progetto, quindi lascia semplicemente quei pin spenti.

Una volta completata la saldatura, controllare attentamente la presenza di ponti di saldatura e/o giunti di saldatura freddi. Infine, collega l'Arduino Nano al cavo USB e verifica che tutto funzioni ancora correttamente.

Passaggio 8: componenti per il kit PCB BioSense

Con il modulo del microcontrollore pronto per l'uso, è il momento di assemblare la scheda BioSense.

Elenco dei componenti:

• U1:: 7805 Regolatore 5V 0.5A TO-252 (scheda tecnica)
• U2:: MAX1044 Convertitore di tensione DIP8 (scheda tecnica)
• U3:: Amplificatore per strumentazione AD623N DIP8 (scheda tecnica)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (scheda tecnica)
• U5:: INA106 Amplificatore Differenziale DIP8 (scheda tecnica)
• U6, U7, U8:: TL072 OpAmp DIP8 (scheda tecnica)
• D1, D2:: 1N4148 Cavo assiale del diodo di commutazione
• S1, S2:: Interruttore a scorrimento SPDT Passo 2,54 mm
• S3, S4, S5, S6:: Pulsante momentaneo tattile 6 mm X 6 mm X 5 mm
• BZ1:: Buzzer piezo passivo passo 6.5mm
• R1, R2, R6, R12, R16, R17, R18, R19, R20:: Resistenza 10KOhm [BRN BLK ORG]
• R3, R4:: Resistenza 47KOhm [YEL VIO ORG]
• R5:: Resistenza 33KOhm [ORG ORG ORG]
• R7:: Resistenza 2.2MOhm [ROSSO ROSSO GRN]
• R8, R23:: Resistenza 1KOhm [BRN BLK RED]
• R10, R11:: Resistenza 1MOhm [BRN BLK GRN]
• R13, R14, R15:: Resistenza 150KOhm [BRN GRN YEL]
• R21, R22:: Resistenza 82KOhm [GRY RED ORG]
• R9:: Potenziometro trimmer 10KOhm “103”
• R24:: Potenziometro trimmer 100KOhm “104”
• C1, C6, C11:: Cappuccio monolitico 1uF 50V 5mm Passo “105”
• C2, C3, C4, C5, C7, C8:: Cap monolitico 10uF 50V 5mm Passo “106”
• C9:: Cappuccio monolitico 560pF 50V 5mm passo “561”
• C10:: Cappuccio monolitico da 0,01 uF 50 V passo 5 mm "103"
• Pinze per batteria da 9 V con cavi elettrici
• 1x40pin FEMMINA BREAK-AWAY HEADER Passo 2,54 mm
• Sette prese DIP8
• Due prese di tipo audio da 3,5 mm per montaggio su PCB

Passaggio 9: assemblare il PCB BioSense

RESISTORI: Ci sono otto diversi valori di resistori. Non sono intercambiabili e devono essere posizionati con cura esattamente dove appartengono. Inizia identificando i valori di ciascun tipo di resistore utilizzando i codici colore riportati nell'elenco dei componenti (e/o un ohmetro). Scrivi il valore sul nastro di carta attaccato alle resistenze. Questo rende molto più difficile finire con i resistori nel posto sbagliato. I resistori non sono polarizzati e possono essere inseriti in entrambe le direzioni. Una volta saldati in posizione, tagliare da vicino i cavi dalla parte posteriore della scheda.

CONDENSATORI: Ci sono quattro diversi valori di condensatori. Non sono intercambiabili e devono essere posizionati con cura esattamente dove appartengono. Inizia identificando i valori di ciascun tipo di condensatore utilizzando i contrassegni numerici mostrati nell'elenco dei componenti. I condensatori ceramici non sono polarizzati e possono essere inseriti in entrambe le direzioni. Una volta saldati in posizione, tagliare da vicino i cavi dalla parte posteriore della scheda.

ALIMENTAZIONE: I due componenti a semiconduttore che compongono l'alimentatore sono U1 e U2. Salda questi dopo. Quando si salda U1, si noti che la flangia piatta è il pin di massa del dispositivo e il dissipatore di calore. Deve essere saldato completamente al PCB. Il kit comprende prese DIP8. Tuttavia, per il convertitore di tensione U2, consigliamo vivamente di saldare attentamente l'IC direttamente alla scheda senza presa.

Saldare i due interruttori a scorrimento e i cavi della clip della batteria da 9 V. Nota che se la clip della batteria è dotata di una spina del connettore sui cavi, puoi semplicemente tagliare il connettore.

A questo punto, è possibile collegare una batteria da 9 V, accendere l'interruttore di alimentazione e utilizzare un voltmetro per verificare che l'alimentatore crei un binario da -9 V e un binario da +5 V dal +9 V in dotazione. Ora abbiamo tre alimentatori di tensione e una massa, tutto da una batteria da 9V. RIMUOVERE LA BATTERIA PER CONTINUARE IL MONTAGGIO.

DIODI: I due diodi D1 e D2 sono componenti piccoli, con conduttori assiali, di colore arancio vetroso. Sono polarizzati e dovrebbero essere orientati in modo che la linea nera sul pacchetto diodi si allinei con la linea spessa sulla serigrafia del PCB.

PRESE HEADER: separare l'header a 40 pin in tre sezioni da 3, 15 e 15 posizioni ciascuna. Per tagliare le intestazioni a misura, usa un tronchesino per tagliare la posizione ONE PAST dove vuoi che finisca la presa multipla. Il perno/foro che hai tagliato viene sacrificato. L'intestazione a tre pin è per il sensore di impulsi nella parte superiore della scheda con i pin etichettati "GND 5V SIG". Le due intestazioni a quindici pin sono per Arduino Nano. Ricorda che il connettore ICSP a sei pin (programmazione seriale in-circuit) del Nano non viene utilizzato qui e non ha bisogno di un'intestazione. Inoltre, non suggeriamo di collegare il display OLED con un'intestazione. Saldare le intestazioni in posizione e lasciarle vuote per ora.

PRESE DIP: I sei chip amplificatori U3-U8 sono tutti in contenitori DIP8. Saldare una presa per chip DIP8 in ciascuna di queste sei posizioni assicurandosi di orientare la tacca nella presa per allinearla con la tacca sulla serigrafia del PCB. Saldare le prese senza il chip inserito in esse. Lasciali vuoti per ora.

RESTANTI COMPONENTI: Infine saldare i quattro pulsanti, i due trimpot (si noti che sono due valori diversi), il cicalino (si noti che è polarizzato), i due jack stile audio da 3,5 mm e infine il display OLED.

COMPONENTI INCASTONATI: Una volta completata tutta la saldatura, è possibile inserire i sei chip dell'amplificatore (facendo attenzione all'orientamento della tacca). Inoltre, Arduino Nano può essere inserito con il connettore USB sul bordo della scheda BioSense.

Passaggio 10: sicurezza elettrica e interruttori di alimentazione

Nel diagramma schematico della scheda HackerBox BioSense, notare che c'è una sezione INTERFACCIA UMANA (o ANALOGICA) e anche una sezione DIGITALE. Le uniche trance che si incrociano tra queste due sezioni sono le tre linee di ingresso analogico all'Arduino Nano e l'alimentazione della batteria +9V che può essere aperta utilizzando l'interruttore USB/BAT S2.

Per un'abbondanza di cautela, è pratica comune evitare di avere qualsiasi circuito collegato a un corpo umano alimentato dalla corrente a muro (alimentazione di linea, alimentazione di rete, a seconda di dove vivi). Di conseguenza, la parte INTERFACCIA UMANA della scheda è alimentata solo da una batteria da 9V. Per quanto improbabile possa essere che il computer metta improvvisamente 120V sul cavo USB collegato, questa è una piccola polizza assicurativa extra. Un ulteriore vantaggio di questo design è che possiamo alimentare l'intera scheda dalla batteria da 9 V se non abbiamo bisogno di un computer collegato.

L'INTERRUTTORE ON/OFF (S1) serve per scollegare completamente la batteria 9V dal circuito. Usa S1 per spegnere completamente la parte analogica della scheda quando non è in uso.

USB/BAT SWITCH (S2) serve per collegare la batteria da 9V all'alimentazione digitale del Nano e dell'OLED. Lasciare S2 in posizione USB quando la scheda è collegata a un computer tramite il cavo USB e l'alimentazione digitale sarà fornita dal computer. Quando il Nano e l'OLED devono essere alimentati dalla batteria da 9V, basta portare S2 in posizione BAT.

NOTA SUGLI INTERRUTTORI DI ALIMENTAZIONE: se S1 è ON, S2 è in USB e non viene fornita alimentazione USB, il Nano proverà ad alimentarsi tramite i pin di ingresso analogico. Pur non essendo un problema di sicurezza umana, questa è una condizione indesiderabile per i delicati semiconduttori e non dovrebbe essere prolungata.

Passaggio 11: libreria di display OLED

Come test iniziale del display OLED, installa il driver del display OLED SSD1306 che trovi qui nell'IDE Arduino.

Testare il display OLED caricando l'esempio ssd1306/snowflakes e programmandolo nella scheda BioSense.

Assicurati che funzioni prima di andare avanti.

Passaggio 12: firmware demo BioSense

Facciamo un gioco, professor Falken?

C'è anche un fantastico gioco Arkanoid negli esempi SSD1306. Affinché funzioni con la scheda BioSense, però, è necessario modificare il codice che inizializza e legge i pulsanti. Ci siamo presi la libertà di apportare tali modifiche al file "biosense.ino" allegato qui.

Duplica la cartella arkanoid dagli esempi SSD1306 in una nuova cartella che hai chiamato biosense. Elimina il file arkanoid.ino da quella cartella e rilascia il file "biosense.ino". Ora compila e carica biosense sul nano. Premendo il pulsante più a destra (pulsante 4) si avvierà il gioco. La pagaia è controllata dal pulsante 1 a sinistra e dal pulsante 4 a destra. Bel colpo lì, BrickOut.

Premi il pulsante di ripristino su Arduino Nano per tornare al menu principale.

Passaggio 13: modulo sensore di impulsi

Un modulo sensore di impulsi può interfacciarsi alla scheda BioSense utilizzando l'intestazione a tre pin nella parte superiore della scheda.

Il modulo sensore pulsazioni utilizza una sorgente luminosa a LED e un fotosensore di luce ambientale APDS-9008 (scheda tecnica) per rilevare la luce LED riflessa attraverso la punta delle dita o il lobo dell'orecchio. Un segnale dal sensore di luce ambientale viene amplificato e filtrato utilizzando un amplificatore operazionale MCP6001. Il segnale può quindi essere letto dal microcontrollore.

Premendo il pulsante 3 dal menu principale dello sketch biosense.ino verranno trasmessi campioni del segnale di uscita del sensore di impulsi sull'interfaccia USB. Nel menu TOOLS dell'IDE Arduino, seleziona "Serial Plotter" e assicurati che la velocità di trasmissione sia impostata su 115200. Posiziona delicatamente la punta del dito sulla luce sul sensore di impulsi.

Ulteriori dettagli e progetti associati al modulo sensore di impulsi possono essere trovati qui.

Passaggio 14: elettromiografo (EMG)

Collegare il cavo dell'elettrodo al jack inferiore da 3,5 mm etichettato EMG e posizionare gli elettrodi come mostrato nel diagramma.

Premendo il pulsante 1 dal menu principale dello sketch biosense.ino verranno trasmessi campioni del segnale di uscita EMG sull'interfaccia USB. Nel menu TOOLS dell'IDE Arduino, seleziona "Serial Plotter" e assicurati che il baud rate sia impostato su 115200.

Puoi testare l'EMG su qualsiasi altro gruppo muscolare, anche i muscoli delle sopracciglia nella tua fronte.

Il circuito EMG della scheda BioSense è stato ispirato da questo Instructable di Advancer Technologies, che dovresti assolutamente controllare per alcuni progetti, idee e video aggiuntivi.

Fase 15: Elettrocardiografo (ECG)

Collegare il cavo dell'elettrodo al jack superiore da 3,5 mm etichettato ECG/EEG e posizionare gli elettrodi come mostrato nel diagramma. Esistono due opzioni di base per il posizionamento degli elettrodi ECG. Il primo è all'interno dei polsi con il riferimento (mina rossa) sul dorso di una mano. Questa prima opzione è più semplice e comoda, ma spesso è un po' più rumorosa. La seconda opzione è sul petto con il riferimento sull'addome destro o sulla parte superiore della gamba.

Premendo il pulsante 2 dal menu principale dello sketch biosense.ino verranno trasmessi campioni del segnale di uscita ECG tramite l'interfaccia USB. Nel menu TOOLS dell'IDE Arduino, seleziona "Serial Plotter" e assicurati che il baud rate sia impostato su 115200.

Il circuito ECG/EEG della scheda BioSense è stato ispirato dal Heart and Brain SpikerShield di Backyard Brains. Dai un'occhiata al loro sito per altri progetti, idee e questo fantastico video ECG.

Fase 16: Elettroencefalografo (EEG)

Collegare il cavo dell'elettrodo al jack superiore da 3,5 mm etichettato ECG/EEG e posizionare gli elettrodi come mostrato nel diagramma. Ci sono molte opzioni per il posizionamento degli elettrodi EEG con due opzioni di base mostrate qui.

Il primo è sulla fronte con il riferimento (mina rossa) sul lobo dell'orecchio o sul processo mastoideo. Questa prima opzione può semplicemente utilizzare gli stessi cavi a scatto e gli stessi elettrodi in gel utilizzati per l'ECG.

La seconda opzione nella parte posteriore della testa. Se ti capita di essere calvo, gli elettrodi in gel funzioneranno anche qui. Altrimenti, è una buona idea formare degli elettrodi che possano "colpire" i capelli. Un capocorda di saldatura in stile rondella di sicurezza è una buona opzione. Usa delle pinze ad ago sulle linguette (sei in questo caso) all'interno della rondella per piegarle e poi sporgere tutte nella stessa direzione. Il posizionamento sotto una fascia elastica forzerà delicatamente queste sporgenze attraverso i capelli e a contatto con il cuoio capelluto sottostante. Se necessario, è possibile utilizzare gel conduttivo per migliorare la connessione. Basta mescolare il sale da cucina con un liquido denso come la vaselina o un impasto liquido di acqua e amido o farina. Funzionerà anche l'acqua salata, ma dovrà essere contenuta in una piccola spugna o un batuffolo di cotone.

Premendo il pulsante 2 dal menu principale dello sketch biosense.ino verranno trasmessi campioni del segnale di uscita EEG tramite l'interfaccia USB. Nel menu TOOLS dell'IDE Arduino, seleziona "Serial Plotter" e assicurati che il baud rate sia impostato su 115200.

Ulteriori progetti e risorse EEG:

Questo Instructable utilizza un design simile a quello di BioSense EEG e dimostra anche alcune elaborazioni aggiuntive e persino come giocare a EEG Pong!

Backyard Brains ha anche un bel video per le misurazioni EEG.

BriainBay

ApriEEG

OpenViBe

I segnali EEG possono misurare gli effetti delle onde cerebrali stroboscopiche (ad esempio utilizzando Mindroid).

Passaggio 17: Zona sfida

È possibile visualizzare le tracce del segnale analogico sull'OLED oltre al plotter seriale?

Come punto di partenza, dai un'occhiata a questo progetto di XTronical.

Può anche essere utile dare un'occhiata al progetto Tiny Scope.

Che ne dici di aggiungere indicatori di testo per la velocità del segnale o altri parametri interessanti?

Passo 18: Box Abbonamento Mensile BioBox

Applied Science Ventures, la società madre di HackerBoxes, è coinvolta in un nuovo entusiasmante concetto di box di abbonamento. BioBox ispirerà ed istruirà con progetti nelle scienze della vita, biohacking, salute e prestazioni umane. Tieni fuori un sensore ottico per notizie e sconti per i soci fondatori seguendo la pagina Facebook di BioBox.

Passaggio 19: HACK IL PIANETA

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