Detektor mrknutí: 6 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Tento návod vysvětluje, jak vytvořit „detektor mrknutí“z upraveného senzoru EKG (elektrokardiogramu) AD8232, quad op-amp LM324-N, Arduino Uno R3 a domácí náhlavní pásky.

Detektor má dva výstupy … jeden pro mrkání levým okem … a druhý pro mrknutí pravým.

Normální mrkání, které zahrnuje obě oči, jsou ignorovány.

Aplikace pro tento okruh zahrnují:

• herní rozhraní
• pomocná technologie

Je zapotřebí jen pár nástrojů … jen páječka a ostrý nůž.

Úpravy senzorů, které lze obrátit, vyžadují, abyste:

• proříznout dvě stopy
• přidejte dva pájecí můstky/šortky
• přidejte krátký drátový odkaz

Odhadované náklady na komponenty jsou 15,00 USD

snímky

• Na titulní fotografii je detailní pohled na detektor mrknutí
• Fotografie 2 ukazuje přibližnou polohu čelenky.
• Video ukazuje detektor mrknutí v provozu. Každé oko provede tři po sobě jdoucí mrknutí.

Krok 1: Seznam dílů

Následující části byly získány z

• 1 pouze modul monitoru srdce EKG AD8232
• 1 pouze Arduino Uno R3

Následující části byly získány lokálně:

• 1 pouze quad-op-amp LM324
• 1 pouze odpor 220K ohmů 1/8 wattů
• 2 pouze odpory 120K ohmů 1/8 wattů
• 1 pouze odpor 15K ohmů 1/8 wattů
• 2 pouze odpory 10K ohmů 1/8 wattů
• 1 pouze odpor 1200 ohmů 1/8 wattů

Různé položky, které jsou již k dispozici:

• prkénko
• splétaný měděný drát
• pájka

Odhadovaná cena komponent je 15 $

Krok 2: Okruh

Schéma zapojení „detektoru mrknutí“je zobrazeno na fotografii 1

Obvod obsahuje upravený modul srdečního senzoru AD8232 EKG, quad-op-amp LM324, Arduino Uno R3, několik odporů a dvě LED diody.

Výstupní tvar vlny z AD8232 se pohybuje kolem 1,5 V DC.

Když mrkne levé oko, výstupní vlna AD8232 stoupne směrem k 3,3 voltu. Když křivka překročí 2,8 voltů, výstup komparátoru vlevo se změní z nuly na 5 voltů, jak je znázorněno na fotografii 2.

Když mrkne pravé oko, výstupní vlna AD8232 klesá směrem k nulovým voltům. Když křivka klesne pod 0,2 voltů, výstup komparátoru pravého mrknutí se změní z nuly na 5 voltů, jak je znázorněno na fotografii 3.

Normální blikání nemá na výstup žádný vliv, protože jsou ekvivalentem dvou simultánních mrknutí a není možné, aby výstup AD8232 šel ve dvou opačných směrech současně.

AD8232 je dodáván se sadou gelově potažených elektrod a elektrod. Po několika použitích mají podložky tendenci odpadávat. Abychom tomu zabránili, připevnil jsem pár pocínovaných ocelí na čelenku vyrobenou ze starého šňůrky a suchého zipu. Podrobnosti o tom, jak vytvořit tuto čelenku, jsou popsány jinde v tomto článku.

Krok 3: Úpravy obvodu AD8232

Nemodifikovaná deska s obvody je zobrazena na fotografii 1

Při použití jako monitoru srdce jsou svody EKG připojeny následovně:

• Pravá ruka je připojena k RA
• Levá ruka je připojena k LA
• Pravá noha je připojena k RL

Upravená deska s obvody je zobrazena na fotografii 2

Po úpravách se z potenciálních zákazníků stávají:

• Pravé obočí je připojeno k RA
• Levé obočí je spojeno s LA
• Čelo je připojeno k RL

Původní obvod

Zjednodušený blokový diagram původního monitoru srdce je uveden na fotografii 3.

Tento diagram byl vytvořen porovnáním hodnot součástí ve schématu Sparkfun „Heart Monitor“[1] s „funkčním blokovým diagramem“AD8232 [2]

Při použití jako monitor srdce jsou oba vstupy do přístrojového zesilovače AD8232 svázány s 3,3 voltovou napájecí lištou přes 10M odpory. Zesilovač přístrojového vybavení však nemůže fungovat, pokud nejsou dva vstupní vodiče kolem potenciálu střední kolejnice.

Potenciál střední kolejnice se získává vstříknutím malého (10uA) proudu z kabelu RLD (pohon pravé nohy) do vaší nohy. Účinně jsme vytvořili dělič napětí pomocí vašeho těla jako jednoho z odporů.

Skutečný účel svodu RLD je vysvětlen v datovém listu AD8232 … Jen se na to dívám z jiného úhlu pohledu.

Upravený obvod

Blokové schéma úprav obvodu je zobrazeno na fotografii 3.

Místo hledání úderů srdce hledá detektor mrkání rozdíly v elektrickém potenciálu. Jako takový musí být vždy plně funkční … oba vstupy zesilovače přístrojů musí být spojeny s potenciálem střední kolejnice, jako je Vref (1,5 voltů)

Toho je dosaženo přerušením dráhy, která spojuje oba 10M odpory s napájením 3,3 V, a spojením řezaného konce s Vref pomocí malého drátěného článku. Oba vstupy zesilovače instrumentace jsou nyní na potenciálu střední kolejnice, což znamená, že výstup AD8232 se pohybuje kolem 1,5 V DC.

Také nepotřebujeme svod RLD … použijme tento svod ke zlepšení CMRR (poměr odmítnutí společného režimu) systému zvýšením vašeho těla do středního potenciálu. Toho je dosaženo řezáním dráhy na kolík AD8232 RLD a spojením řezaného konce s Vref.

Datový list AD8232 doporučuje při použití dvouvodičového obvodu zkratovat kolíky RLD a RLDF (zpětná vazba pohonu pravé nohy). Toho je dosaženo zkratováním kondenzátoru spojujícího tyto dva piny.

Reference

[1]

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

[2]

www.analog.com/media/en/technical-document…

Krok 4: Čelenka

Čelenka byla vyrobena ze starého lana, délky suchého zipu a několika suchých zipů. Konstrukční detaily jsou uvedeny na fotografiích 1..4

Podložky jsou vyrobeny z tenkého plechového plechu … Použil jsem dno staré plechovky od barvy … a jsou připevněny k šňůrce pomocí úzkých úchytů vyřezaných ze stejného plechového plechu. To umožňuje podložkám klouzat kolem čelenky.

Okraje kovových podložek otřete pilníkem a styčné plochy lehce obruste. Zapájejte vývody monitoru srdce k odkrytým kovovým výčnělkům.

Je důležité, aby podložky dobře navazovaly kontakt s pokožkou … doporučuje se lékařský kontaktní gel, ale zjistil jsem, že funguje i zvlhčovač rukou.

Velikost podložky není kritická … Od té doby jsem zmenšil šířku při experimentování s bližším rozestupem podložky … zmenšení velikosti na polovinu nemělo žádný význam.

Krok 5: Software

Instrukce

Nahrajte přiložený soubor „wink_detector_4.ino“do svého Arduina a spusťte.

Poznámky

Kód je pozoruhodně jednoduchý … jednoduše vyzvedne každý ze dvou výstupů detektoru mrknutí a bliká příslušnou LED, kdykoli stav komparátoru změní.

Ale má to háček … silné mrkání může způsobit, že začne blikat opačná LED.

Horní stopa na fotografii 1 ukazuje výstup AD8232 klesající na nulové volty po silném mrknutí levého oka. Komparátor pravého oka (spodní stopa) to považuje za pravé mrknutí a generuje falešný výstup.

Foto 2 ukazuje oba výstupy komparátoru pro silné levé mrknutí. Pravý komparátor stále generuje falešný výstup 800 mS po spuštění levého mrknutí.

K vyřešení tohoto problému se používá softwarové řešení … první detektor, který uvidí mrknutí, deaktivuje druhý detektor na 1 sekundu. Toto období je nastavitelné v záhlaví kódu,

Krok 6: Shrnutí

Tento návod vysvětluje, jak převést „Monitor srdce“Sparkfun AD8232 na „Detektor mrknutí“.

K dispozici jsou také konstrukční detaily pro nastavitelnou čelenku.

Kód Arduino eliminuje falešné spouště v důsledku překmitů z výstupu AD8232 za přítomnosti silných mrknutí.

Aplikace pro tento okruh zahrnují:

• herní rozhraní
• pomocná technologie

Odhadované náklady na komponenty jsou 15,00 USD

Kliknutím sem zobrazíte mé další pokyny.