Гэрлийг нүдээрээ хянах: 9 алхам (зурагтай)

2025 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2025-01-23 15:00

Энэ улиралд коллежид био анагаах ухааны багаж хэрэгсэл гэж нэрлэгддэг хичээлд хамрагдаж, эмнэлгийн зориулалтаар дохио боловсруулах үндсийг сурсан. Ангийн эцсийн төслийн хувьд манай баг EOG (electrooculography) технологи дээр ажилласан. Үндсэндээ хэн нэгний сүмд бэхлэгдсэн электродууд нь дохиог шүүж, өсгөх зориулалттай хэлхээнд хүчдэлийн зөрүүг (эвэрлэг торлог бүрхүүлийн дипол дээр үндэслэн) илгээдэг. Дохио нь ADC (аналог-тоон хөрвүүлэгч-миний хувьд Arduino Uno-ийн ADC) руу тэжээгддэг бөгөөд неопикселийн үнэт эдлэлийн өнгийг өөрчлөхөд ашигладаг.

Энэхүү гарын авлага нь миний сурч мэдсэн зүйлээ бүртгэх, мөн дохио нь хүний биеэс хэрхэн тусгаарлагддагийг хуваалцах нэг арга юм (анхааруулаарай: энэ нь нэмэлт нарийн ширийн зүйлээр дүүрэн байна!). Энэ хэлхээг бага зэрэг өөрчилж, зүрхний зүрхний цахилгаан импульсийг EKG долгионы хэлбэр болгон ашиглаж болно. Эмнэлэгт хэвтэж байгаа машин шиг дэвшилтэт, төгс төгөлдөр зүйл байхгүй ч гэсэн нүдний байрлалыг хянах энэхүү чийдэн нь анхны ойлголт, ойлголтыг олж авахад тохиромжтой юм.

Тэмдэглэл: Би дохио боловсруулах чиглэлээр мэргэшсэн мэргэжилтэн биш тул алдаа гарсан эсвэл сайжруулах санал байвал надад мэдэгдээрэй. Надад сурах зүйл их байгаа тул тайлбарыг үнэлдэг. Түүнчлэн, энэхүү гарын авлагад дурдсан линкүүдээс иш татсан олон баримт бичигт миний их сургуулийн зөвшөөрлөөр академик хандалт шаардлагатай байдаг. нэвтрэх эрхгүй хүмүүсээс урьдчилан уучлалт гуйж байна.

Алхам 1: Материал

• protoboard
• резистор (100, 1k, 10k, 33k, 1M + 0.5M)
• конденсатор (0.1uF)
• багажны өсгөгч (миний хувьд INA111, гэхдээ харьцангуй сайн ажиллах ёстой хосууд байдаг)
• op amp (ямар ч байсан - надад LM324N байсан)
• неопиксел (ямар ч бүтээл, гэхдээ би үнэт чулуу ашигласан)
• 9V батерей x2
• 9В батерейны толгой x2
• хатуу гель электродууд (электродын сонголтыг 5 -р шатанд хэлэлцэнэ)
• потенциометр
• тусгаарлагдсан утас
• утас хуулагч
• гагнуурын төмөр + гагнуур
• матрын хавчаар (утас хавсаргасан - шаардлагатай бол гагнах)
• халуун цавуу (нааш цааш нугалсан утсыг тогтворжуулах зорилгоор)
• Arduino (бараг бүх самбар дээр ажилладаг, гэхдээ би Arduino Uno ашигладаг байсан)

ДЭЭР ЗӨВЛӨМЖ: осциллограф, мултиметр, функц генератор. Зөвхөн эсэргүүцлийн утгууддаа найдахаас илүү гарцуудаа шалгаарай!

Алхам 2: Физиологийн үндэслэл ба хэлхээний хэрэгцээ

Шуурхай татгалзах: Би энэ чиглэлээр эмнэлгийн мэргэжилтэн биш, гэхдээ хэрэв та хүсвэл цааш унших линкийг ашиглан доорх Google -ийн ангиас сурч мэдсэн зүйлээ нэгтгэж, хялбаршуулсан болно. Түүнчлэн, энэ холбоос нь миний олж мэдсэн сэдвийн талаархи хамгийн сайн тойм юм.

EOG (цахилгаан окулографи) нь эвэрлэг торлог бүрхүүлийн дипол дээр ажилладаг. Нүдний эвэрлэг (нүдний урд хэсэг) бага зэрэг эерэг цэнэгтэй, нүдний торлог бүрхэвч (арын хэсэг) бага зэрэг сөрөг цэнэгтэй. Ариун сүмд электрод түрхэж, хэлхээгээ духан дээрээ байрлуулах үед (унших чадвараа тогтворжуулж, 60 Гц-ийн хөндлөнгийн оролцооноос ангижрахад тусалдаг) нүдний хэвтээ хөдөлгөөний хувьд ойролцоогоор 1-10 мВ хүчдэлийн ялгааг хэмжиж болно (дээрх зургийг үзнэ үү). Нүдний босоо хөдөлгөөнийг хийхийн тулд электродыг нүднийхээ доор ба доор байрлуул. Бие махбодь цахилгаантай хэрхэн харьцдаг талаар сайн уншихын тулд энэ нийтлэлийг үзнэ үү - арьсны эсэргүүцэл гэх мэт гайхалтай мэдээлэл. ЭОГ нь нүдний катаракт, хугарлын алдаа, шар толбо зэрэг нүдний эмгэгийг оношлоход ихэвчлэн ашиглагддаг. Нүдээр удирддаг робот техникт энгийн ажлуудыг нүдээр дарж хийх боломжтой програмууд байдаг.

Эдгээр дохиог уншихын тулд, өөрөөр хэлбэл электродын хоорондох хүчдэлийн зөрүүг тооцоолохын тулд бид багаж хэрэгслийн өсгөгч гэж нэрлэгддэг чухал чипийг хэлхээндээ оруулдаг. Энэхүү багажны өсгөгч нь хүчдэлийн дагалдагч, эргэдэггүй өсгөгч, дифференциал өсгөгчөөс бүрдэнэ. Хэрэв та op amps -ийн талаар сайн мэдэхгүй байгаа бол үүнийг уншаад үзээрэй. Үндсэндээ тэд оролтын хүчдэлийг авч, масштабаар гаргаж, хүчдэлийн шугамыг ашиглан гаралтын хүчдэлийг гаргадаг. Бүх резисторуудыг үе шат бүрт нэгтгэх нь хүлцлийн алдааг арилгахад тусалдаг: ердийн эсэргүүцэл нь 5-10% -ийн хүлцэлтэй байдаг ба ердийн хэлхээ (багажны өсгөгчд бүрэн ороогүй) нь сайн CMMR-ийн нарийвчлалаас ихээхэн хамаардаг (дараагийн алхамыг үзнэ үү).). Хүчдэлийн дагалдагчид нь өндөр оролтын эсэргүүцэлтэй байдаг (дээрх догол мөрөнд хэлэлцсэн болно - өвчтөнд хохирол учруулахаас урьдчилан сэргийлэх гол үүрэг гүйцэтгэдэг), урвуу оролтгүй өсгөгч нь дохионы өндөр ашиглалтыг хангах явдал юм (дараагийн алхам дахь өсгөлтийн талаар дэлгэрэнгүй), дифференциал өсгөгч нь ялгааг авна. оролтын хооронд (электродоос утгыг хасна). Эдгээр нь гадны олдворуудаар дүүрэн байдаг биоанагаахын дохиог аль болох нийтлэг горимын дуу чимээ/хөндлөнгийн оролцоог (дохионы боловсруулалтын талаар дэлгэрэнгүй үзэх, дараагийн алхамыг үзнэ үү) дарахад зориулагдсан болно.

Электродууд нь арьсны эсэргүүцэлтэй тулгардаг тул таны арьсны эд, өөх нь хүчдэлийг шууд хэмжихэд саад болж, улмаар дохио олшруулж, шүүх шаардлагатай болдог. Энд, энд, энд судлаачид энэхүү эсэргүүцлийг хэмжихийг оролдсон зарим нийтлэлүүд энд байна. Энэхүү физиологийн хэмжигдэхүүнийг ихэвчлэн 47nF конденсатортой зэрэгцүүлэн 51 кОм эсэргүүцэл болгон загварчилдаг боловч олон янзын хувилбар, хослол байдаг. Янз бүрийн байршил дахь арьс өөр өөр эсэргүүцэлтэй байж болно, ялангуяа зэргэлдээх булчингийн зузаан, хэмжээг өөр өөрөөр авч үзвэл. Эсэргүүцэл нь таны арьсыг электродод хэр сайн бэлтгэж байгаагаас хамаарч өөрчлөгддөг: маш сайн наалддаг, тууштай байхын тулд саван, усаар сайтар цэвэрлэхийг зөвлөдөг бөгөөд хэрэв та төгс төгөлдөр байдлыг хүсч байвал электродуудын тусгай гель байдаг. Гол анхаарах зүйл бол эсэргүүцэл нь давтамжаар өөрчлөгддөг (конденсаторын шинж чанар) тул эсэргүүцлийг урьдчилан таамаглахын тулд та дохионы зурвасын өргөнийг мэдэх хэрэгтэй. Тийм ээ, дуу чимээг тохируулахын тулд импедансыг тооцоолох нь чухал юм. Энэ талаар дэлгэрэнгүй мэдээллийг дараагийн алхамаас үзнэ үү.

Алхам 3: Дохио боловсруулах: Яагаад, яаж?

Одоо яагаад 1-10 мВ хүчдэлийн зөрүүг LED-ийг хянахын тулд шууд гаралт болгон ашиглаж болохгүй гэж? За, дохиог шүүх, нэмэгдүүлэх олон шалтгаан бий:

• Олон ADC (аналог-тоон тоон хувиргагч-таны аналог оролтыг аваад компьютер дээр өгөгдөл унших, хадгалах зорилгоор тоон хэлбэрт оруулна) ийм жижиг өөрчлөлтийг илрүүлж чаддаггүй. Жишээлбэл, Arduino Uno-ийн ADC нь тусгайлан 5В гаралттай 10 битийн ADC бөгөөд энэ нь 0-5V оролтын хүчдэлийг газрын зураг дээр байрлуулдаг гэсэн үг юм (хүрээний бус утгууд нь "төмөр зам" болно. 5V) 0 -ээс 1023 хүртэлх бүхэл тоон утгыг авах боломжтой. 10мВ нь 5V -ийн хүрээнд маш бага тул хэрэв та дохиогоо 5В хүртэл бүрэн хэмжээгээр өсгөж чадвал илүү их тоон өөрчлөлтөөр тусгагдах тул жижиг өөрчлөлтүүдийг илүү амархан илрүүлэх болно. 5V -ийг 10V болгон өөрчлөх, 2V -ийг 4V болгон өөрчлөхийн эсрэг). Үүнийг компьютер дээрх бяцхан зураг шиг төсөөлөөд үз дээ: нарийвчлалыг пикселээр тань маш сайн тодорхойлж болох ч, хэрэв та зургийг томруулахгүй бол хэлбэр дүрсээ ялгах боломжгүй болно.

  ADC -д илүү их бит оруулах нь илүү дээр гэдгийг анхаарна уу, учир нь та тасралтгүй дохиогоо салангид, тоон хэлбэрт шилжүүлэхээс квантчлалын дуу чимээг багасгаж чадна. SNR оролтыг ~ 96% хадгалахад хичнээн бит хэрэгтэйг тооцоолохын тулд N = SNR (dB -ээр)/6 -ийг ашигла. Та хэтэвчээ санаж байхыг хүсч байна: хэрэв та илүү их бит хүсч байвал илүү их мөнгө гаргахад бэлэн байх хэрэгтэй

• Дуу чимээ ба хөндлөнгийн оролцоо (чимээ шуугиан = санамсаргүй олдворууд нь таны дохиог жигд бус хөндлөнгийн оролцоотой болгодог. Санамсаргүй бус, радио долгионы зэргэлдээх дохионоос үүссэн синусоид олдвор гэх мэт) нь өдөр тутмын амьдралаас хэмжсэн бүх дохиог тарчлаан зовоодог.

  • Хамгийн алдартай нь 60 Гц интерференц юм (хэрэв та Европт байгаа бол 50 Гц, хэрэв тэд DC -ийг гаралтын хүчийг AC -ээс ялгаатай ашигладаг тул DC -ийг ашигладаггүй). Цахилгаан шугамууд нь цахилгаан үүсгүүрээс өндөр хүчдэлийг орон сууцны хороолол руу дамжуулдаг бөгөөд трансформаторууд хүчдэлийг Америкийн цахилгаан залгуурт ~ 120 В хүртэл бууруулдаг. Хувьсах хүчдэл нь бидний эргэн тойрон дахь 60Гц давтамжтай байнгын банн руу хөтөлдөг бөгөөд энэ нь бүх төрлийн дохионд саад болж, шүүж зайлуулах шаардлагатай болдог.

  • 60 Гц интерференцийг нийтлэг горимын интерференц гэж нэрлэдэг, учир нь энэ нь таны хоёр оролтод (+ ба -) op amps дээр гарч ирдэг. Одоо op amps -д нийтлэг горимын олдворуудыг багасгахын тулд нийтлэг горимоос татгалзах харьцаа (CMRR) гэж нэрлэгддэг зүйл байдаг, гэхдээ (хэрэв миний буруу байвал намайг засаарай!) Энэ нь ихэвчлэн энгийн горимын дуу чимээнд сайн байдаг (санамсаргүй: санамсаргүй бус дуу чимээ: хөндлөнгийн оролцоо). 60 Гц -ээс салахын тулд bandstop шүүлтүүрийг ашиглан давтамжийн спектрээс сонгож устгах боломжтой боловч та бодит өгөгдлийг устгах эрсдэлтэй болно. Хамгийн сайн тохиолдолд та бага давтамжтай шүүлтүүр ашиглан зөвхөн 60 Гц -ээс бага давтамжтай байх боломжтой тул илүү өндөр давтамжтай бүх зүйлийг шүүж авдаг. Би EOG-ийн хувьд үүнийг хийсэн: миний дохионы хүлээгдэж буй зурвасын өргөн нь 0-10 Гц (нүдний хурдан хөдөлгөөнийг үл тоомсорлож байсан-бидний хялбаршуулсан хувилбарт үүнийг зохицуулахыг хүсээгүй) тул 10 Гц-ээс их давтамжийг бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрээр арилгасан..

    • 60 Гц нь багтаамж ба индуктив холболтоор дамжуулан бидний дохиог гэмтээж болно. Конденсатор холболт (конденсаторыг эндээс уншина уу) нь хөрш зэргэлдээ хэлхээний хооронд агаар дамжуулах AC дохиог диэлектрик байдлаар гүйцэтгэх үед үүсдэг. Индуктив холболт нь соронзон орны гүйдэл гүйж байх үед Фарадейгийн хуулиас үүдэлтэй юм. Холболтыг даван туулах олон заль мэх байдаг: жишээлбэл, газардуулсан бамбайг Фарадей тор болгон ашиглаж болно. Боломжтой бол утсыг мушгих/индуктив холболтын хөндлөнгийн оролцооны талбайг багасгана. Утасыг богиносгож, хэлхээнийхээ нийт хэмжээг багасгах нь ижил шалтгаанаар ижил нөлөө үзүүлдэг. Цахилгаан залгуурт залгахаас ялгаатай нь хүчдэлийн бэхэлгээний батерейнд найдах нь батерей нь синусоидын хэлбэлзэлгүй тогтмол гүйдлийн эх үүсвэрээр хангадаг тул бас тусалдаг. Илүү ихийг эндээс уншаарай!

    • Санамсаргүй дуу чимээг өндөр давтамжаар дүрсэлдэг тул бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр нь маш их дуу чимээг арилгадаг. Ихэнх дуу чимээ нь цагаан дуу чимээ байдаг бөгөөд энэ нь бүх давтамжид дуу чимээ байдаг тул дохионы зурвасын өргөнийг аль болох хязгаарлах нь таны дуу чимээ хэр их байгааг хязгаарлахад тусалдаг.

      Зарим бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрийг алиалахаас сэргийлдэг тул анализ хийх шүүлтүүр гэж нэрлэдэг: синусоидыг дээж авахад тэдгээрийг өөр давтамжтайгаар илрүүлж болно. Та Nyquist -ийн дээж авах теоремыг дагаж мөрдөх ёстой (2x илүү өндөр давтамжийн дээжийн дохио: 1Гц синус долгионы хувьд хүлээгдэж буй давтамж нь> 2Hz байх шаардлагатай). Энэхүү EOG тохиолдолд би Nyquist -ийн талаар санаа зовох хэрэггүй байсан, учир нь миний дохио ихэвчлэн 10 Гц давтамжтай байх болно, мөн миний Arduino ADC дээж 10 кГц -д байгаа нь бүх зүйлийг барьж авахад хангалттай хурдан байх болно

  • Мөн чимээ шуугианаас ангижрах бяцхан заль мэх байдаг. Нэг нь одны газрыг ашиглах явдал бөгөөд ингэснээр таны хэлхээний бүх хэсгүүд яг ижил лавлагаатай болно. Үгүй бол нэг хэсэг нь "газар" гэж нэрлэдэг зүйл нь утаснаас бага зэрэг эсэргүүцэлтэй тул нөгөө хэсгээс ялгаатай байж болох бөгөөд энэ нь нийцэхгүй байдлыг нэмэгдүүлдэг. Талхны хавтангаар наалдахын оронд протобоард руу гагнах нь зарим дуу чимээг бууруулж, бэхлэх холболтоос найдвартай холболтыг бий болгодог.

Дуу чимээ, хөндлөнгийн оролцоог дарах өөр олон аргууд байдаг (эндээс эндээс үзнэ үү), гэхдээ та энэ талаар эсвэл Google -ийн ангиудад нэмэлт мэдээлэл авах боломжтой: бодит хэлхээ рүүгээ явцгаая!

Алхам 4: Хэлхээ хэрхэн ажилладаг

Хэлхээний схемээс бүү ай: бүх зүйл хэрхэн яаж явагдаж байгааг энд харуулав: (зарим тайлбарыг өмнөх алхам руу буцааж үзнэ үү)

• Зүүн талд бидэнд электродууд байна. Нэг нь зүүн сүмд, нөгөө нь баруун сүмд, гурав дахь электродыг духан дээр нь бэхлэнэ. Энэхүү газардуулга нь дохиог тогтворжуулдаг тул хазайлт бага байдаг бөгөөд 60 Гц давтамжтай интерференцээс ангижрдаг.
• Дараагийнх нь багажны өсгөгч юм. Хүчдэлийн зөрүүг бий болгохын тулд юу хийдэг талаар хоёр алхамаар ухарна уу. Өсгөгчийн ашиг орлогыг өөрчлөх тэгшитгэл нь мэдээллийн хуудасны 7 -р хуудсан дээр байна [G = 1+ (50kOhm/Rg), энд Rg нь өсгөгчийн 1 ба 8 -р зүү дээр холбогдсон байна). Миний хэлхээний хувьд би Rg = 100Ohm ашиглан 500 -ийн ашиг олохоор тохируулсан.
• Багажны өсгөгч нь 500x хүчдэлийн хүчдэлийн зөрүүг гаргасны дараа R_ эсэргүүцэл ба конденсатор C_ шүүлтүүрээс бүрдсэн RC бага дамжуулах шүүлтүүртэй. Бага нэвтрүүлэх шүүлтүүр нь хальслахаас сэргийлдэг (гэхдээ надад санаа зоволтгүй, гэхдээ Nyquist-ийн хувьд би 10 Гц-ийн зурвасын өргөнийг авахын тулд дор хаяж 20 Гц, 10 кГц дэх Arduino ADC-ийн дээжийг хангалттай хэмжээгээр авах ёстой). надад хэрэггүй бүх давтамж дээр. RC систем ажилладаг, учир нь конденсатор нь өндөр давтамжийг амархан дамжуулдаг боловч бага давтамжийг (Z = 1/(2*pi*f) эсэргүүцэл) саад болж, конденсатор дээрх хүчдэлтэй хүчдэл хуваагч үүсгэснээр зөвхөн бага давтамжийг зөвшөөрдөг шүүлтүүр бий болдог. дамжуулан [3dB эрчмийн хязгаарыг f_c = 1/(2*pi*RC) томъёогоор удирддаг. Би шүүлтүүрийнхээ R ба C утгыг ~ 10Гц -ээс дээш дохиог таслахаар тохируулсан. Эхэндээ би 20 Гц -ээс хойш тасалсан боловч туршилтын дараа 10 Гц мөн адил сайн ажиллаж байсан тул би илүү бага зурвасын өргөнтэй болсон (жижиг зурвасын өргөн шаардлагагүй бүх зүйлийг хасах нь дээр).
• Энэхүү шүүсэн дохиогоор би гарцыг осциллограф ашиглан хэмжиж, өөрийн үнэ цэнийн хүрээг зүүн ба баруун тийш харахыг харлаа (миний хүрээний хоёр туйл). Энэ нь миний зорилт 5В (Arduino ADC-ийн бүрэн хүрээ) байх үед 2-4V хүчдэлтэй болсон. Энэ хүрээ нь маш олон янз байсан (тэр хүн арьсаа хэр сайн угааж цэвэрлэснээс хамаарна гэх мэт), тиймээс би хоёр дахь эргэлтгүй өсгөгчөөрөө тийм их ашиг олохыг хүсээгүй. Би ердөө 1.3 орчим ашиг олохоор тохируулж дуусгасан (өсгөгчийн ашиг = 1+R2/R1 учир хэлхээнд R1 ба R2 -ийг тохируулна уу). Та 5В -оос хэтрэхгүй байхын тулд өөрийн гарцыг тохируулж, тэндээс тохируулах хэрэгтэй болно! Зөвхөн эсэргүүцлийн утгыг бүү ашиглаарай.
• Энэ дохиог одоо Arduino аналог зүү рүү оруулах боломжтой, гэхдээ Arduino ADC нь сөрөг оролтыг хүлээж авдаггүй! -2.5V -аас 2.5V -ийн эсрэг 0-5V байхын тулд та дохиогоо дээшлүүлэх хэрэгтэй. Үүнийг засах нэг арга бол хэлхээний самбарынхаа газрыг Arduino -ийн 3.3V зүүгээр холбох явдал юм: энэ нь таны дохиог 3.3V -ээр дээшлүүлдэг (2.5V -аас дээш оновчтой боловч ажилладаг). Миний хүрээ үнэхээр аймшигтай байсан тул би хувьсах офсет хүчдэлийг зохион бүтээсэн: ингэснээр би потенциометрийг эргүүлж 0-5 В хүртэл хязгаарлах боломжтой болно. Энэ нь үндсэндээ +/- 9В хүчдэлийн төмөр замыг ашигладаг хувьсах хүчдэл хуваагч бөгөөд би хэлхээний газардуулгыг -9 -аас 9В хүртэл ямар ч утгад холбож, дохиогоо 9В дээш эсвэл доош шилжүүлж чаддаг.

Алхам 5: Бүрэлдэхүүн хэсэг, үнэ цэнийг сонгох

Хэлхээг тайлбарласнаар бид алийг нь (электрод, оп өсгөгч) ашиглахыг хэрхэн сонгох вэ?

• Мэдрэгчийн хувьд хатуу гель электродууд нь өндөр оролтын эсэргүүцэлтэй, бага гаралтын эсэргүүцэлтэй байдаг: энэ нь үндсэндээ гүйдэл нь хэлхээний бусад хэсэгт амархан урсдаг (бага гаралтын эсэргүүцэл) боловч урсгалаасаа өмнө ариун сүм рүүгээ буцаж очиход бэрхшээл учруулдаг гэсэн үг юм. (өндөр оролтын эсэргүүцэл). Энэ нь таны хэлхээний бусад хэсэгт байгаа өндөр гүйдэл, хүчдэлээс болж хэрэглэгч гэмтэхээс сэргийлнэ; Үнэн хэрэгтээ, олон системд өвчтөнийг хамгаалах эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг нэмэлт хамгаалалт байдаг.

  • Олон төрлийн электродын төрөл байдаг. Ихэнх хүмүүс EGG/EOG/etc програмд ашиглах Ag/AgCl хатуу гель электродыг санал болгодог. Үүнийг анхаарч үзэхийн тулд та эдгээр электродуудын эх үүсвэрийн эсэргүүцлийг хайж олох хэрэгтэй (арьсны эсэргүүцлийн талаархи миний тэмдэглэлийг хоёр алхам ухарч), дуу чимээний эсэргүүцэлтэй (V/sqrt дахь дуу чимээний хүчдэлийг Гц дэх дуу чимээний гүйдэлд хуваах) нийцүүлэх хэрэгтэй. A/sqrt (Hz) - op amps -ийн өгөгдлийн хүснэгтийг үзнэ үү - ингэснээр та төхөөрөмжийнхөө зөв багажны өсгөгчийг сонгож болно. Үүнийг дуу чимээ тохируулах гэж нэрлэдэг бөгөөд яагаад эх үүсвэрийн эсэргүүцэл R -ийг дуу чимээний эсэргүүцэлтэй Rn -тэй таарч байгаа тухай тайлбарыг эндээс онлайнаар олж болно. Миний сонгосон INA111 -ийн хувьд Rn -ийг мэдээллийн хуудасны дуу чимээний хүчдэл ба дуу чимээний гүйдлийг ашиглан тооцоолж болно (дээрх дэлгэцийн зураг).

    • Электродын гүйцэтгэлийг үнэлдэг олон тооны нийтлэлүүд байдаг бөгөөд нэг ч электрод бүх зорилгоор хамгийн сайн байдаггүй: жишээлбэл энд үзээрэй. Оп -ийн өгөгдлийн хүснэгтэд тусгагдсан янз бүрийн зурвасын өргөнүүдийн эсэргүүцэл бас өөрчлөгддөг (зарим мэдээллийн хуудас өөр өөр давтамжтай муруй эсвэл хүснэгттэй байх болно). Судалгаа хий, гэхдээ түрийвчээ санаж байх хэрэгтэй. Аль электрод/оп өсгөгч хамгийн сайн болохыг мэдэх нь сайхан байдаг, гэхдээ хэрэв та үүнийг төлж чадахгүй бол энэ нь ашиггүй болно. Туршилтанд дор хаяж 3 удаа биш, 50 электрод хэрэгтэй болно.

      • Дуу чимээг оновчтой тохируулахын тулд зөвхөн Rn ~ = Rs байх ёстой: та бас дуу чимээний хүчдэл * дуу чимээний гүйдэл (Pn) аль болох бага байхыг хүсч байна. Үүнийг Rn ~ = Rs болгохоос илүү чухал гэж үздэг, учир нь хэрэв шаардлагатай бол трансформатор ашиглан Rs ба Rn -ийг тохируулж болно.

        Трансформатортой холбоотой анхааруулга (хэрэв буруу байвал намайг засаарай): тэдгээр нь бага зэрэг хэмжээтэй байж болох төхөөрөмжүүдийн хувьд арай том хэмжээтэй байж болох юм. Тэд бас дулаан хуримтлуулдаг тул дулаан шингээгч эсвэл маш сайн агааржуулалт хийх шаардлагатай байдаг

      • Дуу чимээ нь зөвхөн таны анхны өсгөгчтэй таарч байна; Хоёрдахь өсгөгч нь тийм ч их нөлөөлдөггүй тул ямар ч оп өсгөгч үүнийг хийх болно.

Алхам 6: Цахилгаан хэлхээг бий болгох

Дээрх фризинг диаграммыг ашиглан хэлхээг байгуулна уу (хоёр дахь хуулбар нь өмнөх алхамаас авсан хэлхээний диаграммд хэсэг бүрийг юу гэж тусгасан болохыг харуулна). Хэрэв танд диаграм дээрх LED -ийг тодорхойлоход тусламж хэрэгтэй бол энэ эсэргүүцлийн өнгөний кодын тооцоолуурыг ашиглана уу, гэхдээ багажны өсгөгчийн Rg нь 100Ohm, R_filter нь 1.5MOhm, C_filter нь 0.1uF, эргэдэггүй өсгөгчийн R1 нь 10kOhm, R2 нь 33 кОм, потенциометрийн эсэргүүцэл нь 1 кОм (потенциометр нь 0-20 кОм хооронд хэлбэлздэг). Олзыг тохируулахын тулд резисторын утгыг өөрчлөх шаардлагатай гэдгийг санаарай!

Засварлах: газрын офсет хэсэгт алдаа гарсан байна. Зүүн талын хар утсыг устгана уу. Резисторыг улаан утсаар үзүүлсэн шиг цахилгаан төмөр замд холбохоос гадна потенциометрийн хоёр дахь зүүтэй холбох ёстой. Потенциометрийн эхний зүү нь Arduino -ийн 5V зүүтэй холбогдсон байх ёстой. Офсет газар болох улбар шар утсыг эхнийх биш, хоёр дахь зүүгээр холбох ёстой.

Би офсетын талаар маш их ярьсан. Диаграммд та Arduino -ийн газрыг талхны хавтангийн газартай холбосон байдлаар харуулсныг харж болно. Энэ бол та байр сууриа өөрчлөх шаардлагагүй юм. Хэрэв таны дохио хүрээнээс гадуур байгаа бөгөөд та байраа солих шаардлагатай бол эхлээд Arduino газардуулгыг Arduino -ийн 3.3V зүүтэй холбож, дохиогоо үзээрэй. Үгүй бол улбар шар утсыг Arduino -ийн GND зүү рүү тохируулсан потенциометрт (офсет газар) холбож үзээрэй.

АЮУЛГҮЙ АЖИЛЛАГАА: батерейг гагнах үед бүү хадгал, зайгаа арагш нь бүү тавь, бүү гагна. Таны хэлхээ тамхи татаж эхлэх болно, конденсаторууд үлээж, талхны самбар гэмтэх магадлалтай. Дүрмээр бол зөвхөн батерейг хэлхээг ашиглахыг хүссэн үедээ ашиглах; Үгүй бол тэдгээрийг салга (батерейг хялбархан салгахын тулд унтраалга нэмэх нь бас сайн санаа байх болно).

Протоборт гагнахаасаа өмнө хэлхээг хэсэгчлэн (үе шат бүрийг шалгаарай!), Талхны тавцан дээр хийх ёстой гэдгийг анхаарна уу. Шалгах эхний алхам бол багажны өсгөгч юм: бүх төмөр зам (батерейны гагнуур), Rg гэх мэтийг холбож гаралтын зүү дээр осциллограф ашиглана уу. Эхлэхийн тулд 5 мВ -ийн далайцтай 1 Гц синус долгионтой функциональ генераторыг ашиглана уу (эсвэл таны генератор хамгийн бага байх болно). Энэ нь багажны өсгөгч зөв ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахын тулд бөгөөд таны Rg нь таны зорилтот ашгийг өгч байна.

Дараа нь бага нэвтрүүлэх шүүлтүүрээ шалгана уу. Хэлхээний хэсгийг нэмж, долгионы хэлбэрээ шалгаарай: энэ нь яг адилхан боловч дуу чимээ багатай байх ёстой (муруй - дээрх сүүлийн хоёр зургийг үзнэ үү). Функцийн генераторын оронд электродтойгоо осциллограф ашиглан эцсийн гарцыг чинь одоо шалгаж үзье …

Алхам 7: Хүний тойрог замыг турших

Дахин хэлэхэд зүүн ба баруун сүмдээ электрод тавьж, духан дээрх электрод газардуулсан утсыг холбоно уу. Зөвхөн үүний дараа та батерей нэмэх хэрэгтэй - хэрвээ ямар нэгэн цочрол үүсвэл яаралтай салгаад холболтыг дахин шалгаарай !!! Хоёр алхамын өмнө тайлбарласны дагуу зүүнээс баруун тийш харж, эргүүлэхгүй өсгөгчийн R1/R2-ийг тохируулахдаа утгуудынхаа хүрээг шалгаарай. Дээрх зургуудыг үзээд юуг анхаарах ёстойг анхаарна уу.

Хэрэв та резисторийн бүх утгуудад сэтгэл хангалуун байвал бүх зүйлийг протобоард руу гагнана уу. Гагнах нь тийм ч чухал шаардлагагүй, гэхдээ энэ нь энгийн даралтын холболт дээр илүү тогтвортой байдлыг хангаж, талхны тавцан дээр хангалттай дараагүйгээс болж ажиллахгүй байгаа хэлхээний тодорхой бус байдлыг арилгадаг.

Алхам 8: Arduino код

Бүх кодыг энэ алхамын доод хэсэгт хавсаргасан болно!

5V -ийн хүрээтэй болсноор энэ нь -1V -аас 4V -ийн оронд 0-5V -ийн хязгаарт багтаж байгаа эсэхийг шалгах хэрэгтэй. Эсвэл Arduino -ийн 3.3V -ийн зүү рүү газардуулга хийх эсвэл газрын офсет хүчдэлийг холбох (улбар шар утас) газрын төмөр зам руу холбож, дараа нь газрын төмөр замаас утсыг Arduino-ийн GND зүү рүү холбоно уу (энэ нь дохиог дээш эсвэл доош нь шилжүүлэх бөгөөд ингэснээр та 0-5В-ийн хязгаарт багтах болно). Та эргэн тойронд тоглох хэрэгтэй болно: тодорхойгүй байгаа үед гаралтынхаа хамрах хүрээг бүү мартаарай!

Одоо шалгалт тохируулгын хувьд: гэрэл нь нүдний янз бүрийн байрлал дахь өнгийг өөрчлөхийг хүсч байна (зүүнээс зүүн тийш харахгүй). Үүний тулд танд утгууд болон мужууд хэрэгтэй болно: EOG-calibration-numbers.ino-ийг Arduino руу ажиллуулаад бүх зүйлийг зөв залгаарай (миний fritzing диаграмын дагуу Arduino болон неопикселийн холболтыг дуусга). Шаардлагатай биш, гэхдээ би байгаа bioe.py кодыг ажиллуулна уу - энэ нь текст файлыг таны ширээний компьютер дээр гаргадаг бөгөөд ингэснээр та зүүн эсвэл баруун тийш харахдаа бүх утгыг бичиж болно (python кодыг энэ жишээнээс дасан зохицсон болно). Үүнийг яаж хийсэн бэ гэхээр 8 цохилтыг зүүн тийш харсан, дараа нь баруун, дараа нь дээш, дараа нь доош, дараа нь дунджаар дахин давтах болно (миний хөтөлсөн нэг бүртгэлийн хувьд output_2.pdf -ийг үзнэ үү). Сэтгэл хангалуун байхад гарахын тулд ctrl+C дарна уу. Эдгээр утгыг ашиглан та BioE101_EOG-neopixel.ino код дээрх анимацийн хүрээг тохируулж болно. Миний хувьд, би шууд урагшаа харвал солонгын анимацтай байсан, зүүн талаар цэнхэр, бага зэрэг зүүн, ногоон, бага зэрэг баруун, нил ягаан, баруун тийш улаан.

Алхам 9: Ирээдүйн алхамууд

Воила; зүгээр л нүдээрээ удирдах боломжтой зүйл. Эмнэлэгт очихоосоо өмнө оновчтой болгох олон зүйл байгаа боловч энэ нь өөр өдөр юм: үндсэн ойлголтуудыг одоо ойлгоход дор хаяж хялбар байна. Би буцаж очоод өөрчлөхийг хүсч буй нэг зүйл бол багажны өсгөгчийн ашиг орлогыг 500 болгож тохируулах явдал юм: эргэж харвал энэ нь маш их байсан байх, учир нь миний дохио 2-4V байсан бөгөөд би урвуу эргэлтийг ашиглахад хэцүү байсан. хүрээгээ төгс тохируулахын тулд amp …

Дохио нь өөр өөр нөхцөлд маш их өөрчлөгддөг тул тууштай байдлыг олж авахад хэцүү байдаг.

• өөр хүн
• гэрэлтүүлгийн нөхцөл
• арьсны бэлтгэл (гель, угаах гэх мэт)

Гэсэн хэдий ч, би гүйцэтгэлийнхээ эцсийн видео нотолгоонд сэтгэл хангалуун байна (3AM -д авсан, учир нь тэр үед бүх зүйл ид шидийн байдлаар ажиллаж эхэлдэг).

Энэхүү гарын авлагын ихэнх нь ойлгомжгүй мэт санагдаж болохыг би мэднэ (тийм ээ, сургалтын муруй надад бас хэцүү байсан), тиймээс доорхи асуултуудыг асуугаарай, би хариулахын тулд чадах бүхнээ хийх болно. Зугаацаарай!

Хүрэлцээгүй сорилтын тэмцээнд хоёрдугаар байр эзэлсэн