Brýle z tekutých krystalů pro amblyopii (tréninkové brýle se střídavou okluzí) [ATtiny13]: 10 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Amblyopie (líné oko), porucha zraku, která postihuje přibližně 3% populace, obvykle se léčí jednoduchými páskami na oči nebo kapkami atropinu. Tyto metody léčby bohužel na dlouhou dobu nepřerušují silnější oko a nedovolují dvěma očím (vlastně neuronům v mozku, které zpracovávají vizuální informace) spolupracovat a synchronizovat se. Docela nedávno jsem našel článek na Wikipedii, který popisuje alternativní formu léčby, ve které jsou panely z tekutých krystalů umístěny před očima a jejich okluze jsou poháněny digitálními obvody. Studie v této formě léčby jsou docela slibné, a tak jsem se rozhodl „upgradovat“obyčejné aktivní clonové brýle z 3D televize na tréninkové brýle na střídavou okluzi.

EDIT: Novější verzi brýlí najdete zde

Krok 1: Prohlášení

Použití takového zařízení může u malé části uživatelů zařízení způsobit epileptické záchvaty nebo jiné nežádoucí účinky. Konstrukce takového zařízení vyžaduje použití středně nebezpečných nástrojů a může způsobit újmu nebo poškození majetku. Popsané zařízení stavíte a používáte na vlastní nebezpečí.

Přesto existují místa, kde není řádná lékařská pomoc lidem s poruchami zraku možná (alespoň mi to říká tato mapa WHO). Naštěstí dnes má mobilní zařízení v hodnotě 100 USD stejný výpočetní výkon a rozlišení displeje jako herní PC před 10 lety, takže osobně věřím, že kybernetické implantáty pro kutily budou k dispozici jako forma léčby pro mnoho lidí v rozvojových zemích* dříve než řádná lékařská pomoc.

* některé postindustriální kraje v Severní Americe mají nějaké „skvělé“systémy zdravotního pojištění navržené tak, aby také lidem byly mizerné životy !!!

Krok 2: Díly a nástroje

Díly a materiály:

3D brýle s aktivní závěrkou

ATtiny13 nebo ATtiny13A

2 hmatová spínací tlačítka

kolébkový vypínač ON-OFF

100 nF kondenzátor

4,7 uF kondenzátor

1N4148 dioda

malý kousek perfboardu (přibližně 28 mm x 35 mm)

několik kusů drátu (kabel UTP je skvělým zdrojem vodičů)

2 3V baterie (CR2025 nebo CR2032)

izolační páska

lepicí páska

kyanoakrylátové lepidlo

Nástroje:

diagonální řezačka

kleště

plochý šroubovák

malý křížový šroubovák

užitkový nůž

pájecí stanice

pájka

Programátor AVR (samostatný programátor jako USBasp nebo můžete použít ArduinoISP)

Krok 3: 3D brýle s aktivní závěrkou

Zdrojem panelů z tekutých krystalů pro náš projekt jsou aktivní 3D televizní brýle. Ty, které jsem použil, mě stály 5 $ (byly použité). Existuje několik druhů brýlí s aktivní závěrkou, takže se ujistěte, že ty, které používáte, správně blokují polarizované světlo (můžete to zkontrolovat umístěním polarizačního filtru nebo LCD před ně, mělo by to fungovat, i když jsou brýle vypnuté). Dávejte si pozor, že jakýkoli kus plastu připevněný k panelům z tekutých krystalů může ovlivnit polarizaci světla. První brýle, které jsem se pokusil upravit, neměly nainstalován přední polarizační filtr (v každém panelu z tekutých krystalů by měly být 2, protože jsou postaveny podobně jako LCD) a když byly nuceny blokovat světlo, vypadaly purpurově, ne černě, více o tom v posledním kroku.

Aktivní 3D televizní brýle normálně pracují při 60 Hz a blokují světlo stejně pro obě oči. Levé oko je blokováno po dobu 8,333 ms, poté je pravé oko blokováno po dobu 8,333 ms, poté se cyklus opakuje. Oko je zablokováno, když je na panel LC přivedeno napětí. Napětí, které pohání LC panely, je symetrické 9,2 V (amplituda špička-špička 18,4 V).

Krok 4: Demontáž 3D brýlí Active Shutter

Pomocí šroubováku odstraňte všechny šrouby, které drží brýle pohromadě. Možná by bylo dobré dát nějakou ochranu přes LC panely (měl jsem to pravděpodobně udělat, než jsem odstranil šrouby). Poté užitkovým nožem (nebo řezačkou) rozřízněte spojení dvou částí rámu. Poté pomocí plochého šroubováku vypáčte spojení. Otevření může být trochu obtížné, ale mělo by to být možné (dávejte pozor, abyste nepoškodili skleněné součásti!). Po dokončení tohoto úkolu vyjměte elektronické součástky z brýlí a odpájejte LC panely z DPS.

Krok 5: Spojení brýlí dohromady

Připájejte 4 dráty k LC panelům (musí být o něco delší než ty, které jsou uvedeny na fotografii). Pomocí izolační pásky zajistěte tenkou pásku, která pochází z panelů LC a je připájena k drátům. Poté vložte panely LC zpět do rámu brýlí, utáhněte šrouby. Ke spojení spodních částí rámu můžete použít kyanoakrylátové lepidlo. Kryt baterie není potřeba a nedal jsem ho zpět na místo.

Krok 6: Programování mikrokontroléru ATtiny

Připojte ATtiny13 ke svému oblíbenému programátoru, otevřete svůj oblíbený nástroj pro vývoj AVR a napište brýle.hex do paměti FLASH mikrokontroléru. Ponechte výchozí pojistkové bity (H: FF, L: 6A).

Použil jsem USBasp a AVRDUDE, takže po správném připojení VCC, GND, RESET, SCK, MISO, MOSI pinů ATtiny13 k programátoru jsem potřeboval pouze provést jeden jednoduchý příkaz k nahrání brýlí.hex:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 8 -U blesk: w: brýle.hex

Všiml jsem si, že desky Arduino jsou na Instructables docela populární, takže zde je odkaz na tutoriál, který vysvětluje, jak převést Arduino na programátora. Můžete přeskočit kroky 5 až 7, které se zabývají kompilací kódu napsaného v jazyce C.

Krok 7: Pájení

Pájejte všechny elektronické součástky na prefabrikáty. Na obrázku pájené desky chybí dioda 1N4148, připojil jsem ji později na bílo-modrý vodič. Zkroucené vodiče budou později připojeny k bateriím a bezpečně drženy na místě izolační páskou. Nezapomeňte připojit vodiče LC panelu k pinům PB0, PB1 a PB2 ATtiny13.

Krok 8: Konečná montáž

Pomocí izolační pásky oddělte spodní stranu prefabrikátu od těla uživatele brýlí. Připevněte rám prefabrikovaných brýlí lepicí páskou, kterou si vyberete.

Dále musíte k zařízení připojit 2 knoflíkové buňky (CR2025 nebo CR2032). Bohužel, když jsou nové, jejich napětí může překročit 3,3 V. Dva z těchto článků jsou zapojeny do série, takže i po poklesu napětí na diodě 1N4148 (málo než 0,7 V) může ATtiny mírně překročit maximální provozní napětí 6,0 V. Úplně nové baterie doporučuji před vložením do zařízení mírně vybít.

Zařízení spotřebovává přibližně 1 mA.

Krok 9: Používání tréninkových brýlí se střídavou okluzí

Tlačítko připojené k PB3 mění frekvenci zařízení (2,5 Hz, 5,0 Hz, 7,5 Hz, 10,0 Hz, 12,5 Hz) a tlačítko připojené k PB4 mění, jak dlouho je každé oko uzavřeno (L-10%: R-90%, L- 30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Poté, co nastavíte nastavení, musíte počkat asi 10 sekund (10 s nedotýkání se žádných tlačítek), než budou uložena do EEPROM a načtena po vypnutí, při příštím spuštění zařízení. Stisknutím obou tlačítek současně nastavíte výchozí hodnoty.

Při sledování 3D materiálu je dosažen alespoň jeden případ obnovy stereopse. Pokud chcete používat tréninkové brýle pro střídavé okluze ke sledování 3D materiálů v jiném páru stejného druhu brýlí (jen neupravených), musíte na zadní stranu jejich LC panelů připevnit kus čirého plastu, jako ty fotografii v kroku 3 (nebo můžete použít skotskou pásku). V této konfiguraci neupravené brýle sedí blíže k displeji. Nebo můžete alternativně dát levý LC panel místo pravého a naopak. To rotuje polarizaci LC panelů, více o tom v posledním kroku. Pokud tak učiníte, nebudete moci sledovat displej bez nasazených neupravených brýlí.

Krok 10: Podobné projekty

Dichoptická čtečka elektronických knih: První iterace mých brýlí vyžadovala použití externího polarizačního filtru. Připojil jsem ho pouze k přední části pravého LC panelu. To mi umožnilo umístit několik dalších polarizačních filtrů na displej e-papíru (který vyzařuje nepolarizované světlo) a úplně zablokovat části stránky pro pravé oko (text za filtry nyní bliká pro levé oko, protože světlo je nyní polarizované). Nutí mě to číst zablokované části levým okem a dávat dohromady obrazy z obou očí. A existují studie, které tvrdí, že pohled na dihoptické věci je pro lidi s amblyopií docela prospěšný. Podobné věci můžete dělat s jinými displeji, které vyzařují nepolarizované světlo jako CRT. Stále existuje naděje na staré dobré rentgenové zářiče, mohou být užitečné ještě jednou!

Kybernetický monokl: Polarizace mého 3D televizoru je bohužel otočena o 90 stupňů od polarizace monitoru mého počítače. Tento problém jsem vyřešil umístěním levého LC panelu na místo pravého. Panely LC mají 2 polarizační filtry otočené o 90 stupňů, takže při pohledu z druhé strany se otáčejí polarizace světla, které „panely“přijímají. Pomocí H můstku jsem také zvýšil napěťové budicí LC panely na 9V (amplituda špička-špička 18V). Díky tomu jsou panely LC během okluze neprůhlednější. Také jsem přidal LED diody, které blikají během okluze, dále „oslepují“oko a nedovolují mu zvyknout si na temnotu. Efekt „oslepení“je patrný, když si mezi oko a LC panel vložím anaglyfové 3D brýle (barevné filtry rozptylují světlo). Jak jsem již zmínil, sledování 3D materiálů může být dobré pro obnovu stereopsis a můj počítačový monitor nepodporuje jiné technologie než anaglyph, takže se cítím nucen doporučit GZ3Doom (ViveDoom), mod pro klasické hry Doom z 90. let. Umožňuje vám použít dva typy anaglyfových brýlí (zeleno-purpurová a červeno-azurová), takže si oči příliš nezvyknete na nošení stejných barevných filtrů.

Ať vám ikona hříchu z MAP30 poskytne dar správného vidění!

(ve skutečnosti je mnohem pravděpodobnější, že vyléčíte poruchu zraku tím, že se podíváte na kybernetické démony v démonické videohře, než když navštívíte křesťanské svatyně)