آشکارساز چشمک: 6 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

این دستورالعمل نحوه ساخت "آشکارساز چشمک" را از حسگر نوار قلب AD8232 (الکتروکاردیوگرام) ، چهار آمپر LM324-N ، آردوینو Uno R3 و سرپیچ خانگی توضیح می دهد.

آشکارساز دارای دو خروجی است … یکی برای زمانی که چشم چپ خود را چشمک می زنید … و دیگری برای زمانی که شما به چشم راست خود چشمک می زنید.

پلک زدن معمولی که شامل هر دو چشم می شود نادیده گرفته می شود.

برنامه های کاربردی این مدار عبارتند از:

• رابط های بازی
• فناوری کمکی

ابزارهای کمی مورد نیاز است … فقط یک آهن لحیم کاری و یک چاقوی تیز.

تغییرات سنسور ، که قابل برگشت هستند ، مستلزم این است که:

• دو آهنگ را قطع کنید
• دو پل لحیم/شورت اضافه کنید
• یک پیوند سیم کوتاه اضافه کنید

هزینه برآورد شده قطعات 15.00 دلار است

تصاویر

• عکس روی جلد نمای نزدیک از چشمک آشکارساز را نشان می دهد
• عکس 2 موقعیت تقریبی هدبند را نشان می دهد.
• این ویدئو نشانگر چشمک را در حال کار نشان می دهد. سه چشمک متوالی با هر چشم ساخته می شود.

مرحله 1: لیست قطعات

قسمت های زیر از https://www.aliexpress.com/ تهیه شده است

• فقط 1 ماژول مانیتور قلب ECG AD8232
• فقط 1 آردوینو Uno R3

قطعات زیر به صورت محلی تهیه شده است:

• فقط 1 LM324 quad-op-amp
• 1 مقاومت 220 کیلو اهم 1/8 وات
• 2 مقاومت فقط 120 کیلو اهم 1/8 وات
• 1 فقط مقاومت 15K اهم 1/8 وات
• 2 مقاومت فقط 10 کیلو اهم 1/8 وات
• 1 فقط مقاومت 1200 اهم 1/8 وات

موارد متفرقه موجود در دست:

• تخته نان
• سیم مسی رشته ای
• لحیم کاری

هزینه برآورد شده قطعات 15 دلار است

مرحله 2: مدار

نمودار مدار "آشکارساز چشمک" در عکس 1 نشان داده شده است

این مدار شامل یک ماژول اصلاح شده AD8232 ECG سنسور قلب ، یک LM324 quad-op-amp ، یک Arduino Uno R3 ، چند مقاومت و دو LED است.

شکل موج خروجی از AD8232 در حدود 1.5 ولت DC جریان دارد.

وقتی چشم چپ چشمک می زند ، شکل موج خروجی AD8232 به سمت 3.3 ولت افزایش می یابد. هنگامی که شکل موج از 2.8 ولت بیشتر می شود ، خروجی مقایسه چشمک چپ از صفر به 5 ولت تغییر می کند ، همانطور که در عکس 2 نشان داده شده است.

وقتی چشم راست چشمک می زند ، شکل موج خروجی AD8232 به صفر ولت می رسد. وقتی شکل موج به کمتر از 0.2 ولت می رسد ، خروجی مقایسه کننده چشمک راست از صفر به 5 ولت تغییر می کند ، همانطور که در عکس 3 نشان داده شده است.

پلک زدن های معمولی هیچ تأثیری بر خروجی ندارند زیرا معادل دو چشمک شبیه به هم هستند و امکان ندارد خروجی AD8232 به طور همزمان در دو جهت مخالف حرکت کند.

AD8232 با مجموعه ای از پدها و سرهای ECG با روکش ژل عرضه می شود. پس از چند بار استفاده ، پدها تمایل به افتادن دارند. برای مقابله با این مشکل ، من برخی از پدهای فولادی قلع را به یک سربند که از تسمه قدیمی و بند چسبی ساخته شده بود وصل کردم. جزئیات نحوه ساخت این بند سر در جاهای دیگر این مقاله توضیح داده شده است.

مرحله 3: تغییرات مدار AD8232

یک برد مدار اصلاح نشده در عکس 1 نشان داده شده است

هنگام استفاده به عنوان مانیتور قلب ، نوار قلب به شرح زیر متصل می شود:

• بازوی راست به RA متصل است
• بازوی چپ به LA متصل است
• پای راست به RL متصل است

یک برد مدار اصلاح شده در عکس 2 نشان داده شده است

پس از اصلاحات ، سرنخ ها تبدیل می شوند:

• ابرو راست به RA متصل است
• ابرو چپ به LA متصل است
• پیشانی به RL متصل است

مدار اصلی

بلوک دیاگرام ساده مانیتور قلب اصلی در عکس 3 نشان داده شده است.

این نمودار با تطبیق مقادیر جزء در شماتیک Sparkfun "Heart Monitor" [1] با AD8232 "نمودار بلوک عملکردی" [2] ایجاد شده است.

هنگامی که به عنوان مانیتور قلب استفاده می شود ، هر دو ورودی تقویت کننده ابزار AD8232 از طریق مقاومتهای 10M به ریل منبع تغذیه 3.3 ولت متصل می شوند. با این حال ، تقویت کننده ابزار نمی تواند کار کند مگر اینکه دو سیم ورودی در حدود پتانسیل میانی راه آهن باشند.

پتانسیل خط میانی با تزریق یک جریان کوچک (10uA) از سرب RLD (حرکت راست پای) به پای شما حاصل می شود. ما به طور موثر یک تقسیم ولتاژ با استفاده از بدن شما به عنوان یکی از مقاومت ها ایجاد کرده ایم.

هدف واقعی سرنخ RLD در برگه اطلاعات AD8232 توضیح داده شده است … من فقط از نقطه نظر دیگری به آن نگاه می کنم.

مدار اصلاح شده

یک طرح کلی از تغییرات مدار در عکس 3 نشان داده شده است.

به جای بدن به دنبال ضربان قلب ، آشکارساز چشمک به دنبال تفاوت در پتانسیل الکتریکی است. به این ترتیب باید همیشه فعال باشد … هر دو ورودی تقویت کننده ابزار دقیق باید به پتانسیل خط میانی مانند Vref (1.5 ولت) متصل شوند.

این امر با قطع مسیر که هر دو مقاومت 10M را به منبع تغذیه 3.3 ولت متصل می کند و اتصال برش به Vref با استفاده از یک اتصال سیم کوچک به دست می آید. هر دو ورودی تقویت کننده ابزار دقیق در حال حاضر در خط میانی بالقوه هستند ، به این معنی که خروجی AD8232 در حدود 1.5 ولت DC متغیر است.

ما همچنین به سرب RLD احتیاج نداریم … بیایید از این سرب برای افزایش CMRR (نسبت رد حالت معمول) سیستم با افزایش بدن خود به پتانسیل میدل استفاده کنیم. این امر با قطع مسیر به پایه AD8232 RLD و اتصال پایان برش به Vref حاصل می شود.

برگه اطلاعات AD8232 توصیه می کند که پین های RLD و RLDF (بازخورد درایو پای راست) هنگام استفاده از مدار دو سیم کوتاه شوند. این امر با اتصال کوتاه خازن به این دو پایه به دست می آید.

منابع

[1]

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

[2]

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

مرحله 4: نوار سر

نوار سر از یک تسمه قدیمی ، طول Velcro و چند قلاب Velcro طراحی شده است. جزئیات ساخت در عکسهای 1..4 نشان داده شده است

پدها از صفحه قلع نازک ساخته شده اند … من از ته قوطی رنگ قدیمی استفاده کردم … و توسط زبانه های باریکی که از همان صفحه قلع بریده شده اند ، به طناب چسبانده شده اند. این اجازه می دهد تا پدها در اطراف نوار سر بچرخند.

لبه های پد های فلزی را با یک فایل سست کرده و سطوح تماسی را کمی ماساژ دهید. مانیتور قلب را به زبانه های فلزی نمایان شده لحیم کنید.

مهم است که پدها تماس خوبی با پوست داشته باشند … ژل تماسی پزشکی توصیه می شود اما من متوجه شده ام که مرطوب کننده دست نیز کار می کند.

اندازه پد مهم نیست … من از آن زمان عرض را کاهش دادم در حالی که با فاصله بیشتری بین پد ها آزمایش می کردم … نصف کردن اندازه هیچ تفاوتی نکرد.

مرحله 5: نرم افزار

دستورالعمل ها

فایل پیوست “wink_detector_4.ino” را در Arduino خود بارگذاری کرده و اجرا کنید.

یادداشت

کد فوق العاده ساده است … به سادگی هر یک از دو خروجی آشکارساز چشمک را مورد نظرسنجی قرار می دهد و هر زمان که مقایسه کننده حالت خود را تغییر می دهد ، LED مناسب را چشمک می زند.

اما یک مشکل وجود دارد … چشمک زدن قوی می تواند باعث چشمک زدن LED مقابل شود.

ردیف بالا در عکس 1 خروجی AD8232 را نشان می دهد که پس از یک چشمک زدن قوی به چپ به صفر ولت کاهش می یابد. مقایسه کننده چشم راست (رد پای پایین) این را به عنوان چشمک زدن راست می بیند و خروجی کاذب ایجاد می کند.

عکس 2 هر دو خروجی مقایسه کننده را برای یک چشمک چپ قوی نشان می دهد. بعد از شروع چشمک چپ ، مقایسه كننده راست هنوز 800mS خروجی كاذب تولید می كند.

برای حل این مشکل از راه حل نرم افزاری استفاده می شود … اولین آشکارساز که چشمک می زند ، آشکارساز دیگر را برای 1 ثانیه غیرفعال می کند. این دوره در هدر کد قابل تنظیم است ،

مرحله 6: خلاصه

این دستورالعمل نحوه تبدیل "مانیتور قلب" Sparkfun AD8232 به "آشکارساز چشمک" را توضیح می دهد.

جزئیات ساخت و ساز برای یک نوار سر قابل تنظیم نیز ارائه شده است.

کد آردوینو محرک های کاذب را به دلیل عبور بیش از حد از خروجی AD8232 در حضور چشمک های قوی حذف می کند.

برنامه های کاربردی این مدار عبارتند از:

• رابط های بازی
• فناوری کمکی

هزینه برآورد شده قطعات 15.00 دلار است

برای مشاهده سایر دستورالعمل های من اینجا را کلیک کنید.