مانیتور فوکوس EEG دستی: 32 مرحله

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

زندگی کالج برای کلاسها ، تکالیف و پروژه ها تمرکز دارد. تمرکز در این زمانها برای بسیاری از دانش آموزان دشوار است ، به همین دلیل نظارت و درک توانایی تمرکز شما بسیار مهم است. ما یک دستگاه حسگر زیستی ایجاد کردیم که امواج مغزی شما را برای سنجش میزان تمرکز شما اندازه گیری می کند و داده ها را برای شما نمایش می دهد. مخفف "EEG" مخفف electroencephalograph است ، به این معنی که دستگاهی است که برای ثبت فعالیت های الکتریکی در مغز استفاده می شود.

این حسگر زیستی به یک ورودی سیگنال EEG و انگشت شما برای فشار دادن روی صفحه برای ایجاد نمودار فرکانس و داده های قابل استخراج (اختیاری) نیاز دارد که می تواند در Excel کپی شود.

سلب مسئولیت: این حسگر زیستی یک دستگاه پزشکی نیست.

تدارکات

• آردوینو Uno (23 دلار)
• تخته نان (5.50 دلار)
• 2.8 اینچ TFT Touch Shield برای آردوینو با صفحه لمسی مقاومتی (34.95 دلار)
• سیم (0.95 دلار)
• EEG Bitalino (40.79 دلار)
• الکترود (9.13 دلار)
• لوازم جانبی 3 سرب (21.48 دلار)
• سواب الکل (4.65 دلار) (اختیاری)
• باتری 9 ولت (2.18 دلار)
• نگهدارنده باتری 9 ولت (1.69 دلار)
• کابل USB 2.0 نوع A/B 3.95 دلار)

• ابزارها

  • سیم استریپر (6.26 دلار)
  • بند مو / هدفون برای محکم کردن سیم بالای سر (اختیاری)

هزینه کل: 142 دلار (بسته به نوسانات قیمت)

مرحله 1: پیش نیازها

• برخی از دانش اساسی در مورد نحوه خواندن امواج مغزی برای درک نمودار مفید است ، اما لازم نیست.

  این یک منبع خوب برای برخی از اطلاعات اولیه است.

• همچنین برای دریافت کد ما باید به وب سایت GitHub دسترسی داشته باشید.
• شما باید برنامه آردوینو را بارگیری کنید.

مرحله 2: اقدامات ایمنی

• هنگام تغییر مدار ، مطمئن شوید که مدار روشن نیست (بسته باتری خاموش است ، USB متصل نیست).
• مطمئن شوید که هیچ مایعی در نزدیکی شما وجود ندارد که ممکن است روی مدار بریزد.
• هشدار: این دستگاه پزشکی نیست و از دقت یکسانی برخوردار نیست. در صورت نیاز به مطالعه بر روی امواج مغزی ، از EEG مناسب استفاده کنید.
• هنگام کار با مدار یا حسگر زیستی دستان خود را خشک نگه دارید.

مرحله 3: نکات و نکات

عیب یابی

• اطمینان حاصل کنید که سیم های شما به پین های مناسب متصل شده اند. اگر نه ، یک خواندن نامفهوم ظاهر می شود.
• وقتی صفحه را وصل می کنید ، مطمئن شوید که همه چیز را یک پین پایین تر قرار نداده اید (اگر متوجه شدید که هیچ کدام از پین های صفحه وصل نیستند ، به همین دلیل است)
• اطمینان حاصل کنید که BITalino را به درستی وصل کرده اید (بر اساس لوگو و علامت EEG همانطور که در دستورالعمل نشان داده شده است)
• مطمئن شوید که آیا صفحه نمایش به درستی به جایی متصل شده است که فلز پین ها دیگر قابل مشاهده نیستند.
• اگر کد کامپایل نشد و آنها کتابخانه خاصی را پیدا نکردند ، مطمئن شوید که همه کتابخانه های ذکر شده را نصب کرده اید.

بینش ها

به خاطر داشته باشید که فضایی را که باید سیم را قبل از برش زدن به طول بکشید ، در نظر بگیرید

• قبل از استفاده از الکترودها روی پیشانی خود ، ابتدا آن را بشویید و خشک کنید یا از یک سواب الکل برای کاهش امپدانس استفاده کنید.
• استفاده از آردوینو مگا پین های آنالوگ و دیجیتال اضافی ارائه می دهد ، به این معنی که شما نیازی به اشتراک گذاری پین ها بین سیم ها و صفحه نمایش ندارید ، همانطور که در این مدل انجام می دهیم.

مرحله 4: علم پشت دستگاه

بسته به سطح هوشیاری/تمرکز ، مغز شما فرکانس های مختلفی از سیگنال های الکتریکی تولید می کند. هنگامی که روی یک کار ، پردازش اطلاعات یا یادگیری متمرکز است ، امواج گاما (32-100 هرتز) تولید می کند. هنگامی که هوشیار هستید ، فکر می کنید یا هیجان زده اید ، امواج بتا (13-32 هرتز) تولید می کند. اگر از نظر جسمی و روحی آرام هستید ، امواج آلفا (8-13 هرتز) ایجاد می شود. امواج تتا (4-8 هرتز) در هنگام مدیتیشن عمیق یا REM (حرکت سریع چشم) ایجاد می شود. امواج دلتا (کمتر از 4 هرتز) در خواب عمیق و بدون رویا ایجاد می شود.

سنسور ما به شما اطلاع می دهد که چقدر از هر موج وجود دارد تا بتوانید سطح تمرکز خود را بسنجید. این دستگاه فقط طول موج های 0Hz-59Hz را تشخیص می دهد ، محدوده ای که بیشتر امواج مغزی در آن رخ می دهد.

اگر ترجیح می دهید آموزش تصویری داشته باشید ، در اینجا یک ویدیوی خوب است که می توانید تماشا کنید.

در ویدئوی معرفی خود ، ما در مورد Fast Fourier Transform صحبت کردیم. این ویدئو توضیح می دهد که چیست.

مرحله 5: سیم ها را بکشید و برش دهید

برای دستیابی به بهترین نتیجه ، به 3 قطعه حداقل به طول 5 اینچ نیاز دارید.

اگر قبلاً سیم را جدا نکرده اید ، در اینجا یک آموزش ساده وجود دارد.

نکته: وقتی سیم را قطع می کنید ، مطمئن شوید که فضایی برای جدا کردن سیم باقی می گذارد.

مرحله 6: یک سر هر سیم را حلقه کنید

هدف در اینجا ایجاد حلقه در یک طرف قسمت در معرض سیم است. این حلقه باید تقریباً اندازه پین های زیر TFT Touch Shield یا کمی بزرگتر باشد.

مرحله 7: پین های مربوطه را در زیر صفحه قرار دهید

Arduino Uno و زیر صفحه را مقایسه کنید تا پین های مربوط به 3.3V ، GND و A5 را شناسایی کنید.

نکته: اگر به دقت نگاه کنید ، می توانید دایره های قرمز رنگ در تصویر را ببینید که دور سنجاق های مورد علاقه را دور می زنند.

مرحله 8: سیم ها را به پین های TFT Touch Shield وصل کنید

حلقه هایی را که ایجاد کرده اید روی پین های TFT Touch Shield وصل کنید که مربوط به خروجی 3.3V ، پین آنالوگ GND و A5 در آردوینو است.

نکته: اگر مطمئن نیستید که کدام را به آن وصل کنید ، می توانید از مواردی که در تصویر بالا نشان داده شده استفاده کنید.

مرحله 9: حلقه های سیم را محکم کنید

قسمت فلزی حلقه سیم را محکم کنید تا محکم شود. این امر باعث می شود ارتباط بهتری برقرار شود.

مرحله 10: TFT Touch Shield را وصل کنید

با استفاده از انگشتان خود سیم ها را در جای خود محکم کنید و TFT Touch Shield را به طرف دیگر برگردانید. آن را به آردوینو وصل کنید.

مرحله 11: سیم ها را به Breadboard وصل کنید

متصل کنید

• سیم 3.3 ولت به ستون + روی تخته نان.
• سیم GND به ستون - روی تخته نان.
• سیم A5 به هر ردیف روی تخته نان.

نکته: سیم هایی که روی صفحه می بینید برای مصور هستند. ما سیمهای زیر صفحه را انتخاب کردیم زیرا سیمهای ما بسیار کوتاه بودند.

مرحله 12: لوازم جانبی 3 سر خود را متصل کنید

لوازم جانبی 3 سیم را به سنسور EEG BITalino وصل کنید. این را از طرفی که برچسب "EEG" دارد وصل کنید.

مرحله 13: سنسور EEG خود را به سیم وصل کنید

سنسور EEG سیم خود را در کنار و لوگوی BITalino روی آن وصل کنید.

مرحله 14: EEG را به Breadboard وصل کنید

انتهای دیگر سیمها را همانطور که در تصویر مشاهده می کنید به تخته نان متصل کنید.

• سیم قرمز را به ستون + تخته نان متصل کنید
• سیم سیاه را به ستون - ورق نان متصل کنید
• سیم بنفش را با سیم از پین A5 به ردیف وصل کنید.

مرحله 15: الکترودها را به پیشانی خود بچسبانید

الکترودها را جدا کرده و مطابق تصویر روی پیشانی خود بچسبانید.

مرحله 16: خودتان را وصل کنید

با اتصال انتهای لوازم جانبی 3 سر به الکترودهای پیشانی خود با مدار یکی شوید. بیت فلزی روی الکترود باید به خوبی در سوراخ های لوازم جانبی 3 سرب قرار گیرد.

مهم نیست کدام سرب به کدام الکترود می رود تا زمانی که سیم سفید در وسط قرار دارد.

مرحله 17: سیم ها را ایمن کنید (اختیاری)

اگر نمی خواهید سیم ها دید شما را مسدود کنند ، آنها را بالای سر خود بکشید و با چیزی محکم کنید. من برای این کار از هدفون استفاده کردم.

مرحله 18: باتری 9 ولت را در بسته باتری قرار دهید

باتری 9 ولت را در بسته باتری قرار دهید.

مرحله 19: بسته باتری 9 ولت را وصل کنید

باتری 9 ولت را به پورت نشان داده شده در تصویر وصل کنید. هنگام انجام این کار ، بسته باتری را خاموش نگه دارید.

مرحله 20: کد را از Github دریافت کنید

• به این پیوند بروید:
• روی فایل Hand_Held_EEG.ino کلیک کنید. کد را در پنجره Arduino خود کپی و جایگذاری کنید.

متناوبا ، می توانید بر روی دکمه سبز "کلون یا بارگیری" کلیک کنید ، آن را به صورت فشرده ذخیره کنید ، سپس فایل را استخراج کرده و باز کنید

مرحله 21: کتابخانه های مناسب را بارگیری کنید

وقتی سعی می کنید کد را کامپایل کنید ، از شما خواسته می شود که کتابخانه های خاصی را جستجو کنید.

• به ابزارها> مدیریت کتابخانه ها بروید
• کتابخانه مورد نیاز خود را در نوار جستجو وارد کنید. کتابی را که بیشتر با کتابخانه مورد نظر مطابقت دارد بارگیری کنید.

• این کتابخانه هایی هستند که شما نیاز دارید:

  • arduinoFFT.h
  • Adafruit_GFX.h
  • SPI.h
  • سیم. ساعت
  • Adafruit_STMPE610.h
  • آدافروت_ILI9341.

روش دیگر ، می توانید کتابخانه ها را از این پیوندها بارگیری کنید. و آنها را در پوشه کتابخانه های خود کپی کنید.

Arduino FFT:

SPI:

سیم:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

مرحله 22: Arduino UNO را به رایانه خود وصل کنید

Arduino UNO را با استفاده از کابل USB به رایانه خود وصل کنید.

مرحله 23: کد را بارگذاری کنید

همانطور که در دایره قرمز در تصویر بالا نشان داده شده است ، دکمه بارگذاری را در پنجره آردوینو فشار دهید. منتظر بمانید تا بارگذاری کامل شود.

مرحله 24: محصول نهایی

کابل USB را از برق بکشید و اکنون محصول نهایی را دارید! تنها کاری که باید انجام دهید این است که بسته باتری را روشن کرده و روی صفحه ضربه بزنید تا جمع آوری داده ها شروع شود!

هرچه تعداد سنبله های بیشتری در سمت چپ مشاهده کنید ، سطح تمرکز شما پایین می آید.

مرحله 25: نمودار EAGLE

در بالا نمودار EAGLE است. TFT Touch Shield ، سنسور EEG و باتری 9V دارای برچسب هستند. برچسب Arduino UNO قبلاً روی آن چاپ شده است.

باتری 9 ولت انتهای مثبت آن به پین 5 ولت و سر منفی آن به پین GND آردوینو Uno متصل است.

سنسور EEG دارای پین VCC به پایه 3V ، پایه GND به پایه GND و پایه REF به پایه A5 آردوینو Uno متصل است.

TFT Touch Shield به تمام پین های Arduino Uno متصل است.

مرحله 26: خواندن داده ها

در مرحله 4 ، یک نمودار وجود داشت که نشان می داد چه فرکانس های امواج مغزی با کدام سطح هوشیاری/تمرکز مطابقت دارد. نمودار ما در مقیاس 10 هرتز در هر مربع است. بنابراین ، اگر قله ای در انتهای مربع دوم (مانند تصویر) مشاهده کردید. این بدان معنی است که اکثر امواج مغزی با فرکانس 20 هرتز وجود دارد. این نشان دهنده امواج بتا است ، به این معنی که فرد بیدار و متمرکز است.

مرحله 27: باز کردن مانیتور سریال (اختیاری)

مانیتور سریال زیر زبانه ابزار در بالا سمت چپ را باز کنید.

یا می توانید Ctrl+Shift+M را فشار دهید

مرحله 28: خواندن در مانیتور سریال (اختیاری)

با اتصال آردوینو به رایانه ، با استفاده از صفحه نمایش لمسی به مطالعه بپردازید.

مرحله 29: نتایج خود را کپی کنید (اختیاری)

روی Serial Monitor کلیک کنید ، CTRL+A و سپس CTRL+C را فشار دهید تا همه داده ها کپی شوند.

مرحله 30: نتایج را در یک سند متنی بچسبانید. (اختیاری)

یک سند متنی مانند دفترچه یادداشت را باز کنید و CTRL+V را برای چسباندن نتایج فشار دهید.

مرحله 31: نتایج را به عنوان یک فایل.txt ذخیره کنید. (اختیاری)

این کد را می توان به نرم افزاری مانند Excel برای تجزیه و تحلیل داده ها صادر کرد.

مرحله 32: ایده های بیشتر

• می توانید با افزودن یک موتور ارتعاشی و تعدادی کد که موتور را در صورت تشخیص امواج مغزی زیر فرکانس مشخص (شبیه به ارتعاش Fitbit) ، دستگاهی ایجاد کنید که هنگام از دست دادن تمرکز شما را متزلزل می کند.
• افزودن قابلیت های کارت SD به شما امکان می دهد داده ها را ذخیره کرده و از طریق برنامه هایی مانند Microsoft Excel به روش های دیگر پردازش کنید.