هدبند خواب خوان: 24 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

آیا تا به حال به این فکر کرده اید که شب ها چگونه می خوابید؟ دستگاه هایی مانند FitBit با تجزیه و تحلیل حرکت شما در طول شب ، خواب را ردیابی می کنند ، اما نمی توانند به عملکرد مغز شما نگاه کنند.

پس از یک ترم یادگیری در مورد ابزار پزشکی ، کلاس ما با وظیفه ایجاد یک دستگاه پوشیدنی برای اندازه گیری برخی متغیرهای بیولوژیکی به چالش کشیده شد. من و همسرم تصمیم گرفتیم یک سربند بسازیم که بتواند به عملکرد مغز شما در خواب توجه کند. هدبند سیگنال های موج مغزی را برای نظارت بر الگوهای خواب می خواند. این برنامه نحوه پیشرفت امواج مغزی کاربر در مراحل آلفا ، بتا ، گاما و دلتا در طول شب را مشخص می کند. سپس می توان داده ها را در Excel صادر و تجزیه و تحلیل کرد.

آیا به شیک بودن آن نیز اشاره کردیم؟

مرحله 1: مواد و ابزارها

برای ساخت هدبند خواب خوان ، به مواد زیر نیاز دارید:

1. هدبند (برای این پروژه از هدبند HOTER Sportline استفاده شد)
2. میکروکنترلر Adafruit Flora
3. ماژول FE Wearable Bluefruit LE
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. ضربه محکم و ناگهانی
6. موضوع رسانا
7. سیم ها
8. نخ
9. بسته باتری
10. Bitalino EEG با کابل UC-E6 و کابل الکترود 3 سرب
11. پارچه
12. بند الاستیک

ابزارهای زیر در ساخت سربند به شما کمک می کند:

1. سوزن دوخت
2. قیچی
3. استریپرهای سیم
4. لحیم کاری آهن و پرکننده فلز

مرحله 2: آماده سازی

قبل از ایجاد هدبند خواب خوان ، مدتی وقت بگذارید تا در مورد امواج مغزی و برخی از مدارهای اولیه اطلاعات کسب کنید. در مغز ، سلولهای خاصی که به عنوان نورون شناخته می شوند ، فعالیتهای متفاوتی را در بدن سازماندهی می کنند. این نورون ها با ارسال سیگنال های الکتریکی کمی که به شکل امواج هستند ، نمایش را اجرا می کنند. مغز چهار نوع مختلف موج - آلفا ، بتا ، تتا و دلتا - تولید می کند. این امواج با محدوده فرکانسی خاصی قابل تشخیص هستند و هر محدوده با سطوح خاصی از فعالیت ذهنی مطابقت دارد. سربند شما از دستگاهی به نام الکتروانسفالوگرام یا EEG برای تشخیص این امواج در هنگام ایجاد مغز در هنگام خواب استفاده می کند.

برای اینکه Sleep Reader خود را تنظیم کنید ، باید چند دستگاه را به هدبند وصل کنید. دستگاههای اصلی یک ریزپردازنده هستند که یک کامپیوتر کوچک است. یک ماژول بلوتوث ، که یک تراشه است که به هدبند اجازه می دهد با رایانه شما ارتباط برقرار کند. NeoPixel ، که یک نور تغییر دهنده رنگ است. EEG ؛ و یک باتری

سیستم کامل با اتصال هر دستگاه به یکدیگر در مکان های خاص از طریق نخ رسانا ساخته شده است. اگر تجربه استفاده از این تاپیک ها را نداشته اید ، آموزش در اینجا موجود است. نخ ها به صورت فشرده به هم متصل شده اند که به شما امکان می دهد ریزپردازنده Flora و ماژول بلوتوث را به راحتی متصل کرده و بردارید. یک سر ضربه محکم و ناگهانی وارد پارچه می شود و سر دیگر روی یک دستگاه برقی می رود. آموزش پیاده سازی این ضربه محکم و ناگهانی در اینجا موجود است.

پس از ایجاد سیستم ، باید یک کد ارائه شود. این پروژه به طور خاص از کد آردوینو استفاده می کند. اگر می خواهید با کد آردوینو آشنا شوید ، https://www.arduino.cc پر از آموزش های مفید است. برای پیاده سازی کد مورد استفاده برای این پروژه ، باید برنامه Arduino را در آدرس https://www.arduino.cc/fa/Main/Software بارگیری کنید. این مورد باید با تخته فلورا ، که در اینجا موجود است ، تکمیل شود. همچنین برای افزایش قابلیت های ریزپردازنده خود باید تعداد انگشت شماری دیگر از کتابخانه ها را بارگیری کنید. این را می توان با استفاده از www.github.com انجام داد. کتابخانه های لازم عبارتند از:

• تبدیل سریع فوریه (FFT)
• Adafruit BLE (بلوتوث)
• Adafruit NeoPixel

در نهایت ، شما باید برنامه Adafruit Bluefruit LE Connect را در تلفن هوشمند خود بارگیری کنید تا از هدبند استفاده کنید.

مرحله 3: ایمنی

بدن انسان فقط می تواند در معرض برق محدود قرار گیرد ، بنابراین هنگام استفاده از وسایل الکترونیکی به مراقبت مناسب نیاز است. اصل اصلی ایمنی الکتریکی این است که بدن خود را راهی برای عبور جریان الکتریکی در مدار تغذیه نکنید. برخی از اقدامات کلی برای جلوگیری از این موارد عبارتند از:

• فقط سیمها و سایر مدارهای فلزی را در حالی که برق خاموش است لمس کنید
• از ابزارهایی با دسته عایق استفاده کنید
• سعی کنید هنگام ساخت مدار ، آب را از محل کار دور نگه دارید
• سعی کنید تا جای ممکن با یک دست کار کنید تا خطر جریان الکتریکی در قلب شما کاهش یابد

نگرانی دیگری که هنگام ساخت مدار باید به آن توجه کنید این است که جریان الکتریکی می تواند مواد قابل اشتعال را شعله ور کند ، بنابراین باید اطمینان حاصل کنید که سیم ها به طور کامل در مدار متصل شده اند. در غیر این صورت ، می توانید موها یا سربند خود را آتش بزنید.

هشدار: این سربند یک دستگاه پزشکی معتبر نیست و نباید برای تشخیص بیماری های عصبی مورد استفاده قرار گیرد.

مرحله 4: نکات و نکات

در اینجا نکاتی را که هنگام ساخت هدبند Sleep Reader باید در نظر داشته باشید آورده شده است:

• مطمئن شوید که انتهای نخ رسانا پس از بستن آنها به یکدیگر دست نمی زنند

• اگر هنگام اتصال میکرو کنترلر به Arduino پورت در Arduino در دسترس نیست ، مراحل زیر را برای بارگذاری کد انجام دهید:

  1. در حالی که میکرو کنترلر متصل است ، کد را در حالی که دکمه تنظیم مجدد روی میکرو کنترلر را نگه داشته اید بارگذاری کنید
  2. وقتی نوار وضعیت از کامپایل به بارگذاری تغییر کرد ، دکمه تنظیم مجدد را رها کنید
  3. کد باید بارگذاری شود و درگاه باید شناخته شود
• هنگام لحیم کاری روی دکمه ها ، مراقب باشید که از اتصال دو پین به یکدیگر جلوگیری کنید تا اتصال خود را کوتاه نکنید. از یک مولتی متر می توان برای بررسی اینکه آیا بین پین ها ارتباطی ایجاد شده یا نه استفاده کرد
• اطمینان حاصل کنید که هنگام بستن هدبند ، دکمه ها متصل می شوند
• مطمئن شوید که ماژول بلوتوث در حالت داده باشد و در حالت فرمان نباشد
• هنگامی که سربند شما ساخته شد ، می خواهید از عملکرد موثر آن اطمینان حاصل کنید! برای دستیابی به یک سیگنال خوب ، با پاک کردن گرد و غبار ، نخ های شل شده ، موها یا سایر تداخل ها مطمئن شوید که بین الکترودها و پیشانی خود تماس تمیزی دارید.

مرحله 5: شروع به ساختن مدار خود کنید

اکنون که مجهز به دانش پیشین و روش های ایمنی هستید ، آماده ساختن هدبند ساعتی هستید. دستورالعمل های زیر را با دقت بخوانید و با دستورالعمل های بیشتر به نظرات باقی مانده بر روی تصاویر توجه کنید.

مرحله 6: نمودار مدار

نمودار مدار بالا اتصالات را در مدار تکمیل شده نشان می دهد. از این نمودار مدار به عنوان مرجع استفاده کنید تا مطمئن شوید مدار شما به درستی سیم کشی شده است.

مرحله 7: سرباز وارد ریزپردازنده فلور می شود

اگر پیوند آموزش نحوه استفاده از ضربه محکم و ناگهانی در مرحله "آماده سازی" را بررسی نکرده اید ، اکنون آن را بررسی کنید. در این مرحله شما اسنپ ها را به ماژول ریزپردازنده و بلوتوث متصل می کنید. شما نمی خواهید این قسمت را به هم بزنید زیرا کار لحیم کاری نامرتب می تواند مدار شما را خراب کند.

ریزپردازنده به پین های زیر نیاز به ضربه محکم و ناگهانی دارد:

• هر 3 پین زمینی (GND)
• هر دو پین برق 3.3 ولت
• SCL شماره 3
• RX #0
• TX #1
• پین دیجیتال شماره 9

مرحله 8: سرباز وارد ماژول بلوتوث می شود

و ماژول بلوتوث به پین های زیر نیاز دارد:

• قدرت 3.3 ولت
• TX
• RX
• GND

مرحله 9: دوختن به پارچه برای ریزپردازنده فلور

حالا می توانید انتهای دیگر چفت ها را روی پارچه بدوزید. مطمئن شوید که از ماژول بلوتوث و ریزپردازنده به همراه ضربه محکم و ناگهانی آنها برای ترسیم صحیح این اسنپ ها استفاده کنید!

مرحله 10: برای ماژول بلوتوث به پارچه دوخته می شود

در حال حاضر در ضربه محکم و ناگهانی برای بلوتوث.

مرحله 11: سیم ماژول بلوتوث را به ریزپردازنده Flora وصل کنید

در مرحله بعد ماژول بلوتوث را با ریختن نخ رسانا بین چفتهای مربوطه برای هر دستگاه به ریزپردازنده فلورا وصل کنید. اتصالات پین زیر مورد نیاز است:

1. بلوتوث 3.3 ولت به ریزپردازنده 3.3 ولت
2. بلوتوث TX به ریزپردازنده RX #0
3. بلوتوث RX به ریزپردازنده TX #1
4. بلوتوث GND به ریزپردازنده GND

مرحله 12: Wire Neo Pixel to Flora MicroProcessor

Neo Pixel را به روش زیر به ریزپردازنده وصل کنید:

1. NeoPixel LED In to Microprocessor Digital Pin #9
2. زمین NeoPixel به زمین ریزپردازنده
3. قدرت NeoPixel به توان ریزپردازنده

مرحله 13: Wire Battery Pack to Flora Microprocessor

این بخش به نوعی مهم است ؛ ممکن است برای کارکردن همه چیز به منبع قدرت نیاز داشته باشید!

مرحله 14: کابل EEG بسازید

این کابل با استفاده از تراشه EEG ، کابل الکترود 3 سرب و کابل UC-E6 ساخته شده است. تراشه EEG باید به گونه ای تراز شود که انتهای آن "EEG" خوانده شود ، به کابل الکترود متصل شود ، همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است.

مرحله 15: WEG EEG to Flora Microprocessor

کابل EEG را به ریزپردازنده فلور وصل کنید. تصویر بالا با دستورالعمل هایی نشان داده شده است تا نقاط مناسب برای اتصال سیم های شما را نشان دهد. اتصالات زیر ایجاد می شود:

1. سیم قرمز به برق
2. سیم سیاه به زمین
3. سیم بنفش به SCL شماره 3

مرحله 16: دوخت الکترودها به هدبند

الکترودها را به قسمت داخلی نوار سر بدوزید. اطمینان حاصل کنید که الکترودها در موقعیت مناسب قرار گرفته اند. با نگاه کردن به قسمت داخلی سربند ، الکترود قرمز باید در سمت چپ ، الکترود سفید در وسط و الکترود سیاه در سمت راست قرار گیرد.

مرحله 17: پارچه و بند را به سربند ببندید

حالا نوار سر خود را تکمیل کرده اید! وووو!

مرحله 18: بارگذاری کد

اکنون می توانید این کد را روی سربند خود بارگذاری کنید تا به آن توانایی خواندن ذهن را بدهد!

مرحله 19: هدبند را به تلفن وصل کنید

برنامه Adafruit Bluefruit LE Connect را باز کنید و تلفن خود را به Adafruit Bluefruit LE وصل کنید.

مرحله 20: سربند را بگذارید و داده ها را جمع آوری کنید

حالا می توانید سربند خود را بگذارید و آن را آزمایش کنید! شما می توانید "UART" را در برنامه Adafruit Bluefruit LE Connect انتخاب کنید تا داده ها را هنگام ورود مشاهده کنید.

مرحله 21: داده ها را از تلفن به رایانه صادر کنید

پس از جمع آوری داده های خود ، می توانید داده ها را در چندین قالب فایل صادر کنید. توصیه می کنیم آن را به عنوان یک فایل.txt برای تجزیه و تحلیل در Excel صادر کنید.

مرحله 22: تجزیه و تحلیل داده ها

در اینجا نمونه ای از نوع گراف است که می توانید برای تجسم و تفسیر داده ها از هدبند خود تهیه کنید. ما محدوده های دلتا ، تتا ، آلفا و بتا را داریم که همه آنها علامت گذاری شده اند تا نشان دهند هر نقطه در کدام محدوده قرار دارد.

مرحله 23: ایده های بیشتر

پس از اتمام هدبند Sleep Reader ، با خیال راحت برخی از تغییرات طراحی را بررسی کنید. شاید سعی کنید کد را تغییر دهید تا داده ها به طور خودکار جمع آوری شوند و گزارشی تهیه کنید که الگوهای خواب کاربر را ارزیابی می کند. یا می توانید یک ساعت زمان واقعی را برای نظارت بر زمان دقیق شب که کاربر به خواب می رود ، از طریق خواب عمیق و خواب REM پیشرفت می کند و بیدار می شود ، متصل کنید. شاید شما علاقه مند به ضبط مکالمه خواب هستید ، در این صورت می توانید ضبط کننده صوتی را وارد کنید که در هنگام برخورد کاربر با خواب REM فعال می شود. امکانات بی پایان است!

مرحله 24: شناخت

بخش تبدیل چهارگانه کد این پروژه از کد ارسال شده در این صفحه در نروژی آفرینش ها استفاده می کند. همچنین ، قسمت NeoPixel کد به نمونه های ارائه شده توسط Adafruit اشاره داشت.