HackerBox 0026: BioSense: 19 مرحله

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

BioSense - در این ماه ، هکرهای HackerBox در حال بررسی مدارهای تقویت کننده عملیاتی برای اندازه گیری سیگنال های فیزیولوژیکی قلب ، مغز و ماهیچه های اسکلتی انسان هستند. این دستورالعمل حاوی اطلاعاتی برای کار با HackerBox #0026 است ، که می توانید تا آخرین منبع آن را از اینجا دریافت کنید. همچنین ، اگر می خواهید هر ماه یک HackerBox مانند این را در صندوق پستی خود دریافت کنید ، لطفاً در HackerBoxes.com مشترک شوید و به انقلاب بپیوندید!

موضوعات و اهداف آموزشی برای HackerBox 0026:

• تئوری و کاربردهای مدارهای op-amp را درک کنید
• برای اندازه گیری سیگنال های کوچک از تقویت کننده های ابزار دقیق استفاده کنید
• هیئت اختصاصی HackerBoxes BioSense را جمع آوری کنید
• دستگاهی برای انسان برای نوار قلب و نوار قلب انجام دهید
• ضبط سیگنال های مرتبط با ماهیچه های اسکلتی انسان
• طراحی مدارهای رابط انسانی ایمن از نظر برق
• سیگنال های آنالوگ را از طریق USB یا از طریق صفحه نمایش OLED تجسم کنید

HackerBoxes سرویس جعبه اشتراک ماهانه برای لوازم الکترونیکی DIY و فناوری رایانه است. ما سرگرم کننده ، سازنده و آزمایش کننده هستیم. ما رویای رویاها هستیم. سیاره را هک کنید!

مرحله 1: HackerBox 0026: محتویات جعبه

• کارت مرجع قابل جمع آوری HackerBoxes #0026
• PCB اختصاصی HackerBoxes BioSense
• OpAmp و کیت کامپوننت برای PCB BioSense
• آردوینو نانو V3: 5 ولت ، 16 مگاهرتز ، MicroUSB
• ماژول OLED 0.96 اینچ ، 128x64 ، SSD1306
• ماژول سنسور پالس
• راهنمای سبک ضربه محکم و ناگهانی برای حسگرهای فیزیولوژیکی
• ژل چسب ، پد الکترود به سبک Snap
• کیت بند الکترود OpenEEG
• لوله کوچک - 50 قطعه
• کابل MicroUSB
• برچسب اختصاصی WiredMind

برخی موارد دیگر که مفید خواهد بود:

• آهن لحیم کاری ، لحیم کاری و ابزارهای اصلی لحیم کاری
• کامپیوتر برای اجرای ابزارهای نرم افزاری
• باتری 9 ولت
• سیم متصل به قلاب

مهمتر از همه ، شما نیاز به حس ماجراجویی ، روح DIY و کنجکاوی هکرها دارید. سخت افزار الکترونیکی DIY یک کار بی اهمیت نیست و ما آن را برای شما کم نمی آوریم. هدف پیشرفت است نه کمال. وقتی پافشاری می کنید و از این ماجراجویی لذت می برید ، می توانید رضایت زیادی را از یادگیری فناوری جدید و به نتیجه رسیدن برخی پروژه ها به دست آورید. پیشنهاد می کنیم هر قدم را به آرامی و با توجه به جزئیات بردارید و از درخواست کمک نترسید.

توجه داشته باشید که اطلاعات زیادی برای اعضای فعلی و آینده نگر در سوالات متداول HackerBox وجود دارد.

مرحله 2: تقویت کننده های عملیاتی

تقویت کننده عملیاتی (یا op-amp) یک تقویت کننده ولتاژ زیاد با ورودی دیفرانسیل است. op-amp یک پتانسیل خروجی تولید می کند که معمولاً صدها هزار بار بیشتر از اختلاف پتانسیل بین دو پایانه ورودی آن است. ریشه های تقویت کننده های عملیاتی در رایانه های آنالوگ بود ، جایی که از آنها برای انجام عملیات ریاضی در بسیاری از مدارهای خطی ، غیر خطی و وابسته به فرکانس استفاده می شد. آپ آمپر یکی از پرکاربردترین وسایل الکترونیکی امروزه است که در طیف وسیعی از وسایل مصرفی ، صنعتی و علمی مورد استفاده قرار می گیرد.

معمولاً یک آپ آمپ ایده آل دارای ویژگی های زیر است:

• بی نهایت حلقه باز G = vout / vin
• امپدانس ورودی بی نهایت Rin (بنابراین ، جریان ورودی صفر)
• ولتاژ افست ورودی صفر
• محدوده ولتاژ خروجی بی نهایت
• پهنای باند نامحدود با تغییر فاز صفر و نرخ حرکت بی نهایت
• مسیر امپدانس خروجی صفر
• نویز صفر
• نسبت رد حالت نامحدود (CMRR)
• نسبت رد منبع تغذیه بی نهایت

این ایده آل ها را می توان با دو "قانون طلایی" خلاصه کرد:

1. در یک حلقه بسته خروجی سعی می کند هر کاری که لازم است انجام دهد تا اختلاف ولتاژ بین ورودی ها صفر شود.
2. ورودی ها هیچ جریانی را نمی کشند.

[ویکیپدیا]

منابع اضافی Op-Amp:

آموزش تصویری مفصل از EEVblog

آکادمی خان

آموزش الکترونیک

مرحله 3: تقویت کننده های ابزار دقیق

تقویت کننده ابزار یک نوع تقویت کننده دیفرانسیل است که با تقویت کننده های بافر ورودی ترکیب می شود. این پیکربندی نیاز به مطابقت امپدانس ورودی را حذف می کند و بنابراین تقویت کننده را برای استفاده در تجهیزات اندازه گیری و آزمایش مناسب می کند. در مواردی که به دقت و ثبات زیاد مدار نیاز است از تقویت کننده های ابزار استفاده می شود. آمپلی فایرهای ابزاری دارای نسبت های رد بسیار معمولی هستند که آنها را برای اندازه گیری سیگنال های کوچک در حضور نویز مناسب می کند.

اگرچه تقویت کننده ابزار دقیق به طور شماتیک به عنوان یک آپ آمپر استاندارد نشان داده می شود ، اما آمپر ابزار الکترونیکی تقریباً همیشه از سه آمپر آمپر تشکیل شده است. اینها طوری تنظیم شده اند که یک op-amp برای بافر کردن هر ورودی (+،-) ، و یکی برای تولید خروجی مورد نظر با مطابقت امپدانس کافی وجود دارد.

[ویکیپدیا]

کتاب PDF: راهنمای طراح برای تقویت کننده های ابزار دقیق

مرحله 4: تخته BioSense HackerBoxes

هیئت مدیره HackerBoxes BioSense دارای مجموعه ای از تقویت کننده های عملیاتی و ابزار برای تشخیص و اندازه گیری چهار سیگنال فیزیولوژیکی است که در زیر توضیح داده شده است. سیگنالهای الکتریکی کوچک پردازش ، تقویت و به میکروکنترلر داده می شوند و در آنجا می توانند از طریق USB به رایانه منتقل شده ، پردازش و نمایش داده شوند. برای عملیات میکروکنترلر ، HackerBoxes BioSense Board از ماژول Arduino Nano استفاده می کند. توجه داشته باشید که چند مرحله بعدی بر آماده سازی ماژول Arduino Nano برای استفاده با برد BioSense متمرکز است.

ماژول های Pulse Sensor دارای منبع نور و سنسور نور هستند. هنگامی که ماژول با بافت بدن در تماس است ، به عنوان مثال نوک انگشت یا لاله گوش ، تغییرات نور منعکس شده با پمپاژ خون در بافت اندازه گیری می شود.

نوار قلب (الکتروکاردیوگرافی) ، که EKG نیز نامیده می شود ، فعالیت الکتریکی قلب را در یک دوره زمانی با استفاده از الکترودهایی که روی پوست قرار می گیرد ، ثبت می کند. این الکترودها تغییرات الکتریکی کوچک روی پوست را که از الگوی الکتروفیزیولوژیکی عضله قلب ناشی از دپلاریزاسیون و قطبی شدن در طول هر ضربان قلب ناشی می شود ، تشخیص می دهند. نوار قلب یک آزمایش قلب و عروق است که معمولاً انجام می شود. [ویکیپدیا]

EEG (الکتروانسفالوگرافی) یک روش نظارت الکتروفیزیولوژیکی برای ثبت فعالیت الکتریکی مغز است. الکترودها در امتداد پوست سر قرار می گیرند در حالی که EEG نوسانات ولتاژ ناشی از جریان یونی در نورون های مغز را اندازه گیری می کند. [ویکیپدیا]

EMG (الکترومیوگرافی) فعالیت های الکتریکی مرتبط با ماهیچه های اسکلتی را اندازه گیری می کند. الکترومیوگراف پتانسیل الکتریکی ایجاد شده توسط سلول های ماهیچه ای را هنگامی که به صورت الکتریکی یا عصبی فعال می شوند ، تشخیص می دهد. [ویکیپدیا]

مرحله 5: پلت فرم میکروکنترلر آردوینو نانو

ماژول Arduino Nano شامل پین هدر می شود ، اما آنها به ماژول لحیم نمی شوند. فعلا سنجاق ها را کنار بگذارید. این آزمایشات اولیه ماژول آردوینو نانو را جدا از BioSense Board و PRIOR تا لحیم سر سنجاق های آردوینو نانو انجام دهید. تنها چیزی که برای مراحل بعدی لازم است یک کابل microUSB و ماژول نانو درست همانطور که از کیف بیرون می آید است.

آردوینو نانو یک برد آردوینو مینیاتوری شده و روی سطح نصب شده و با USB متصل شده است. این برنامه به طور شگفت انگیزی کامل است و هک کردن آن آسان است.

امکانات:

• میکروکنترلر: Atmel ATmega328P
• ولتاژ: 5 ولت
• پین های ورودی/خروجی دیجیتال: 14 (6 PWM)
• پین های ورودی آنالوگ: 8
• جریان DC در هر پین ورودی/خروجی: 40 میلی آمپر
• حافظه فلش: 32 کیلوبایت (2 کیلوبایت برای بوت لودر)
• SRAM: 2 کیلوبایت
• EEPROM: 1 کیلوبایت
• سرعت ساعت: 16 مگاهرتز
• ابعاد: 17 میلی متر در 43 میلی متر

این نوع خاص از آردوینو نانو ، طرح Robotdyn مشکی است. رابط کاربری توسط یک پورت MicroUSB روی صفحه است که با همان کابل های MicroUSB که با بسیاری از تلفن های همراه و رایانه های لوحی استفاده می شود سازگار است.

Arduino Nanos دارای تراشه داخلی USB/Serial Bridge است. در این نوع خاص ، تراشه پل CH340G است. توجه داشته باشید که انواع دیگر تراشه های USB/Serial Bridge در انواع مختلف بردهای آردوینو استفاده می شود. این تراشه ها به شما این امکان را می دهند تا با پورت USB کامپیوتر بتوانید با رابط سریال روی تراشه پردازنده آردوینو ارتباط برقرار کنید.

سیستم عامل رایانه به درایور دستگاه نیاز دارد تا با تراشه USB/Serial ارتباط برقرار کند. راننده به IDE اجازه می دهد تا با برد Arduino ارتباط برقرار کند. درایور دستگاه مورد نیاز بستگی به نسخه سیستم عامل و نوع تراشه USB/سریال دارد. برای تراشه های CH340 USB/Serial ، درایورهای موجود برای بسیاری از سیستم عامل ها (UNIX ، Mac OS X یا Windows) وجود دارد. سازنده CH340 این رانندگان را در اینجا تامین می کند.

هنگامی که برای اولین بار آردوینو نانو را به پورت USB رایانه خود وصل می کنید ، چراغ سبز روشن می شود و اندکی پس از آن LED آبی به آرامی چشمک می زند. این اتفاق می افتد زیرا Nano از قبل با برنامه BLINK بارگیری شده است ، که با نام تجاری جدید Arduino Nano اجرا می شود.

مرحله 6: محیط توسعه یکپارچه Arduino (IDE)

اگر هنوز Arduino IDE را نصب نکرده اید ، می توانید آن را از Arduino.cc بارگیری کنید

اگر می خواهید اطلاعات مقدماتی بیشتری برای کار در اکوسیستم آردوینو داشته باشید ، پیشنهاد می کنیم دستورالعمل های کارگاه راه اندازی HackerBoxes را بررسی کنید.

Nano را به کابل MicroUSB و سر دیگر کابل را به یک پورت USB در رایانه وصل کنید ، نرم افزار Arduino IDE را راه اندازی کنید ، پورت USB مناسب را در IDE زیر ابزار> درگاه (احتمالاً نامی با "wchusb" در آن انتخاب کنید)) همچنین "Arduino Nano" را در IDE زیر tools> board انتخاب کنید.

در نهایت ، یک قطعه کد نمونه را بارگذاری کنید:

فایل-> مثالها-> مبانی-> پلک زدن

این در واقع کدی است که از قبل روی Nano بارگیری شده است و باید در حال حاضر اجرا شود تا به آرامی LED آبی چشمک بزند. بر این اساس ، اگر این کد نمونه را بارگذاری کنیم ، چیزی تغییر نمی کند. در عوض ، اجازه دهید کد را کمی تغییر دهیم.

با نگاه دقیق ، می بینید که برنامه LED را روشن می کند ، 1000 میلی ثانیه (یک ثانیه) منتظر می ماند ، LED را خاموش می کند ، یک ثانیه دیگر منتظر می ماند و سپس دوباره همه چیز را برای همیشه انجام می دهد.

کد را با تغییر هر دو عبارت "تاخیر (1000)" به "تاخیر (100)" تغییر دهید. این اصلاح باعث می شود LED ده برابر سریعتر چشمک بزند ، درست است؟

اجازه دهید کد اصلاح شده را با کلیک روی دکمه UPLOAD (نماد پیکان) درست در بالای کد اصلاح شده خود در Nano بارگذاری کنید. در زیر کد اطلاعات مربوط به وضعیت را مشاهده کنید: "کامپایل" و سپس "بارگذاری". در نهایت ، IDE باید "بارگذاری کامل" را نشان دهد و LED شما باید سریعتر چشمک بزند.

اگر چنین است ، تبریک می گویم! شما به تازگی اولین قطعه کد جاسازی شده خود را هک کرده اید.

هنگامی که نسخه چشمک زن سریع شما بارگیری و اجرا می شود ، چرا نمی بینید که آیا می توانید دوباره کد را تغییر دهید تا LED دوبار سریع چشمک بزند و سپس چند ثانیه صبر کنید تا تکرار شود؟ آن را امتحان کنید! در مورد برخی الگوهای دیگر چطور؟ هنگامی که موفق به تجسم یک نتیجه دلخواه ، کدگذاری آن و مشاهده عملکرد مطابق برنامه شده اید ، گام بزرگی در جهت تبدیل شدن به یک هکر سخت افزاری شایسته برداشته اید.

مرحله 7: پین های سربرگ Arduino Nano

اکنون که رایانه توسعه شما برای بارگذاری کد در Arduino Nano پیکربندی شده است و نانو آزمایش شده است ، کابل USB را از Nano جدا کرده و آماده لحیم کاری شوید.

اگر به تازگی لحیم کاری کرده اید ، راهنماها و فیلم های زیادی در مورد لحیم کاری به صورت آنلاین وجود دارد. در اینجا یک نمونه است. اگر احساس می کنید به کمک بیشتری نیاز دارید ، سعی کنید گروه سازندگان محلی یا فضای هکرها را در منطقه خود پیدا کنید. همچنین ، باشگاه های رادیویی آماتور همیشه منابع عالی برای تجربه لوازم الکترونیکی هستند.

دو سرفصل تک ردیف (هر کدام پینزده پین) را به ماژول آردوینو نانو لحیم کنید. اتصال شش پین ICSP (برنامه نویسی سریال در مدار) در این پروژه استفاده نمی شود ، بنابراین فقط آن پین ها را خاموش بگذارید.

پس از اتمام لحیم کاری ، پل های لحیم کاری و/یا اتصالات لحیم کاری سرد را به دقت بررسی کنید. در نهایت ، Arduino Nano را به کابل USB متصل کرده و بررسی کنید که همه چیز هنوز درست کار می کند.

مرحله 8: اجزای کیت PCB BioSense

با آماده شدن ماژول میکروکنترلر ، زمان مونتاژ برد BioSense فرا رسیده است.

لیست اجزاء:

• U1:: 7805 تنظیم کننده 5V 0.5A TO-252 (برگه داده)
• U2:: MAX1044 مبدل ولتاژ DIP8 (برگه داده)
• U3:: AD623N تقویت کننده ابزار DIP8 (برگه داده)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (برگه داده)
• U5:: INA106 تقویت کننده دیفرانسیل DIP8 (برگه داده)
• U6 ، U7 ، U8:: TL072 OpAmp DIP8 (برگه داده)
• D1 ، D2:: 1N4148 سوئیچ دیود سرب محوری
• S1، S2:: SPDT Slide Switch 2.54mm Pitch
• S3 ، S4 ، S5 ، S6:: دکمه لحظه ای لمسی 6mm X 6mm X 5mm
• BZ1:: منعکس Piezo Buzzer 6.5mm Pitch
• R1، R2، R6، R12، R16، R17، R18، R19، R20:: مقاومت 10 کیلو اهم [BRN BLK ORG]
• R3 ، R4:: مقاومت 47 کیلو اهم [YEL VIO ORG]
• R5:: مقاومت 33KOhm [ORG ORG ORG]
• R7:: مقاومت 2.2MOhm [قرمز قرمز GRN]
• R8 ، R23:: مقاومت 1 کیلو اهم [BRN BLK RED]
• R10 ، R11:: مقاومت 1MOhm [BRN BLK GRN]
• R13 ، R14 ، R15:: مقاومت 150KOhm [BRN GRN YEL]
• R21 ، R22:: مقاومت 82KOhm [GRY RED ORG]
• R9:: پتانسیومتر تریمر 10KOhm "103"
• R24:: پتانسیومتر تریمر 100 کیلو اهم "104"
• C1 ، C6 ، C11:: 1uF 50V کلاه یکپارچه 5 میلی متر پیچ "105"
• C2 ، C3 ، C4 ، C5 ، C7 ، C8:: 10uF 50V یکپارچه کلاه 5 میلی متر پیچ "106"
• C9:: 560pF 50V کلاه یکپارچه 5 میلی متر پیچ "561"
• C10:: 0.01uF 50V کلاه یکپارچه 5 میلی متر پیچ "103"
• گیره باتری 9 ولت با سیم سیم
• 1x40pin FEMALE BREAK-AWAY HEADER 2.54 میلی متر پیچ
• هفت پریز DIP8
• دو عدد سوکت 3.5 میلی متری به سبک صوتی ، PCB-Mount

مرحله 9: PCB BioSense را مونتاژ کنید

مقاومت: هشت مقدار متفاوت از مقاومت ها وجود دارد. آنها قابل تعویض نیستند و باید با دقت در محل مورد نظر قرار گیرند. با شناسایی مقادیر هر نوع مقاومت با استفاده از کدهای رنگی نشان داده شده در لیست قطعات (و/یا یک اهم متر) شروع کنید. مقدار را روی نوار کاغذی که مقاومتها را ضمیمه کرده اند بنویسید. این امر باعث می شود که مقاومت در مکان نادرست به پایان برسد. مقاومت ها قطبی نیستند و می توانند در هر دو جهت وارد شوند. هنگامی که در جای خود لحیم شد ، سرپوش ها را از پشت تخته محکم کنید.

خازنها: چهار مقدار مختلف خازن وجود دارد. آنها قابل تعویض نیستند و باید دقیقاً در محل مورد نظر قرار گیرند. با شناسایی مقادیر هر نوع خازن با استفاده از علامت های نشان داده شده در لیست اجزاء شروع کنید. خازن های سرامیکی قطبی نیستند و می توانند در هر دو جهت وارد شوند. هنگامی که در جای خود لحیم شد ، سرپوش ها را از پشت تخته محکم کنید.

منبع تغذیه: دو جزء نیمه هادی که منبع تغذیه را تشکیل می دهند U1 و U2 هستند. اینها را بعد لحیم کنید هنگام لحیم کاری U1 ، توجه داشته باشید که فلنج صاف پین زمین گیر و هیت سینک است. باید کاملاً به PCB لحیم شود. این کیت شامل سوکت های DIP8 است. با این حال ، برای مبدل ولتاژ U2 ، ما اکیدا توصیه می کنیم که IC را مستقیماً بدون سوکت به برد بچسبانید.

لحیم کاری بر روی دو کلید کشویی و سیم های باتری 9 ولت. توجه داشته باشید که اگر گیره باتری شما دارای دوشاخه اتصال دهنده روی سیم ها بود ، فقط می توانید کانکتور را جدا کنید.

در این زمان ، می توانید باتری 9 ولت را وصل کرده ، کلید برق را روشن کرده و از ولت متر استفاده کنید تا مطمئن شوید منبع تغذیه شما یک ریل -9 ولت و یک ریل +5 ولت از +9 ولت ارائه شده ایجاد می کند. ما در حال حاضر سه منبع ولتاژ و یک منبع تغذیه همه از یک باتری 9 ولت داریم. باتری را بردارید تا مجمع ادامه یابد.

دیودها: دو دیود D1 و D2 اجزای کوچک ، سربی محوری ، نارنجی شیشه ای هستند. آنها قطبی شده اند و باید طوری جهت گیری شوند که خط سیاه روی بسته دیود با خط ضخیم روی صفحه ابریشم PCB هم راستا باشد.

HEADER SOCKETS: هدر 40 پین را به سه قسمت 3 ، 15 و 15 موقعیتی جدا کنید. برای اینکه طول هدرها را کوتاه کنید ، از برش های کوچک سیم استفاده کنید تا موقعیت ONE PAST را در جایی که می خواهید نوار سوکت به پایان برسد ، بکشید. سوزن/سوراخی که بریده اید قربانی می شود. هدر سه پین مخصوص سنسور پالس در بالای صفحه با پین هایی با برچسب "GND 5V SIG" است. دو سر پانزده پین برای Arduino Nano است. به خاطر داشته باشید که اتصال ICSP شش پین (برنامه نویسی سریال در مدار) نانو در اینجا استفاده نمی شود و نیازی به هدر ندارد. همچنین پیشنهاد نمی کنیم صفحه نمایش OLED را با هدر متصل کنید. سرصفحه ها را در جای خود بچسبانید و فعلا خالی بگذارید.

DIP SOCKETS: شش تراشه تقویت کننده U3-U8 همه در بسته های DIP8 هستند. یک سوکت تراشه DIP8 را در هر یک از آن شش موقعیت لحیم کنید تا مطمئن شوید که شکاف را در سوکت جهت قرار گرفتن با شکاف روی صفحه ابریشم PCB قرار دهید. سوکت ها را بدون تراشه در آنها لحیم کنید. فعلا آنها را خالی بگذارید.

قطعات باقی مانده: سرانجام چهار دکمه فشاری ، دو تریم پات (توجه داشته باشید که دو مقدار متفاوت هستند) ، زنگ (توجه داشته باشید که قطبی شده است) ، دو جک 3.5 میلی متری به سبک صوتی و در آخر صفحه نمایش OLED را لحیم کنید.

اجزای سوکت: هنگامی که تمام لحیم کاری کامل شد ، ممکن است شش تراشه تقویت کننده وارد شود (با توجه به جهت شکاف). همچنین ، Arduino Nano ممکن است با اتصال USB در لبه BioSense Board وارد شود.

مرحله 10: کلیدهای ایمنی و تغذیه برق

در نمودار شماتیک HackerBoxes BioSense Board ، توجه داشته باشید که یک بخش HUMAN INTERFACE (یا ANALOG) و همچنین یک بخش DIGITAL وجود دارد. تنها ترانسهایی که بین این دو بخش متصل می شوند ، سه خط ورودی آنالوگ به Arduino Nano و منبع تغذیه باتری +9V است که می توان با استفاده از سوئیچ USB/BAT S2 باز کرد.

به دلیل احتیاط فراوان ، معمول است که از اتصال مدارهای متصل به بدن انسان به وسیله نیروی دیوار (برق ، خط اصلی ، بسته به محل زندگی) خودداری کنید. بر این اساس ، بخش HUMAN INTERFACE برد فقط از یک باتری 9 ولت تغذیه می کند. هرچند بعید به نظر می رسد که کامپیوتر به طور ناگهانی 120 ولت را روی سیم USB متصل کند ، این یک بیمه نامه اضافی است. مزیت دیگر این طرح این است که اگر نیازی به اتصال کامپیوتر نداریم ، می توانیم کل برد را از باتری 9 ولت تغذیه کنیم.

سوئیچ روشن/خاموش (S1) برای قطع کامل باتری 9 ولت از مدار عمل می کند. از S1 برای خاموش کردن کامل بخش آنالوگ برد در مواقعی که استفاده نمی کنید استفاده کنید.

USB/BAT SWITCH (S2) برای اتصال باتری 9V به منبع دیجیتال Nano و OLED عمل می کند. هنگامی که برد از طریق کابل USB به کامپیوتر متصل است و منبع دیجیتال توسط کامپیوتر تأمین می شود ، S2 را در موقعیت USB قرار دهید. وقتی قرار است Nano و OLED از باتری 9 ولت تغذیه کنند ، کافی است S2 را به موقعیت BAT تغییر دهید.

نکته در مورد سوئیچ های تأمین: اگر S1 روشن است ، S2 در USB است و منبع تغذیه USB وجود ندارد ، نانو سعی می کند از طریق پین های ورودی آنالوگ خود را تغذیه کند. اگرچه این مسئله ایمنی انسان نیست ، اما این شرایط برای نیمه هادی های ظریف نامطلوب است و نباید طولانی شود.

مرحله 11: کتابخانه نمایش OLED

برای آزمایش اولیه صفحه نمایش OLED ، درایور صفحه نمایش SSD1306 OLED را که در اینجا در Arduino IDE یافت شده نصب کنید.

با بارگذاری مثال ssd1306/snowflakes و برنامه نویسی آن در برد BioSense ، صفحه نمایش OLED را آزمایش کنید.

قبل از حرکت مطمئن شوید که این کار می کند.

مرحله 12: سیستم عامل نمایشی BioSense

پروفسور فالکن بازی کنیم؟

همچنین یک بازی جالب Arkanoid در نمونه های SSD1306 وجود دارد. با این حال ، برای کار با برد BioSense ، کدی که دکمه ها را اولیه می کند و می خواند باید اصلاح شود. ما این اجازه را به خود اختصاص داده ایم که این تغییرات را در فایل "biosense.ino" ضمیمه شده در اینجا ایجاد کنیم.

پوشه arkanoid را از نمونه های SSD1306 در پوشه جدیدی که نام آن را biosense گذاشته اید ، کپی کنید. فایل arkanoid.ino را از آن پوشه حذف کرده و فایل "biosense.ino" را رها کنید. اکنون بایوسنس را کامپایل کرده و روی نانو بارگذاری کنید. با زدن راست ترین دکمه (دکمه 4) بازی شروع می شود. پارو با دکمه 1 در سمت چپ و دکمه 4 در سمت راست کنترل می شود. شلیک خوبی در آنجا انجام شد ، BrickOut.

دکمه تنظیم مجدد در Arduino Nano را فشار دهید تا به منوی اصلی برگردید.

مرحله 13: ماژول سنسور نبض

یک ماژول سنسور پالس ممکن است با استفاده از سربرگ سه پین در بالای برد به BioSense Board وصل شود.

ماژول Pulse Sensor از منبع نور LED و سنسور عکس محیطی APDS-9008 (برگه داده) برای تشخیص نور LED منعکس شده از طریق نوک انگشت یا لاله گوش استفاده می کند. یک سیگنال از سنسور نور محیط تقویت و با استفاده از یک تقویت کننده opc MCP6001 فیلتر می شود. سپس ممکن است سیگنال توسط میکروکنترلر خوانده شود.

با فشردن دکمه 3 از منوی اصلی طرح biosense.ino نمونه هایی از سیگنال خروجی سنسور پالس از طریق رابط USB منتقل می شود. در زیر منوی TOOLS آردوینو IDE ، "Serial Plotter" را انتخاب کرده و مطمئن شوید که میزان باود روی 115200 تنظیم شده است. نوک انگشت خود را به آرامی روی نور روی سنسور پالس قرار دهید.

جزئیات بیشتر و پروژه های مرتبط با ماژول سنسور نبض را می توانید در اینجا پیدا کنید.

مرحله 14: الکترومیوگراف (EMG)

کابل الکترود را به جک 3.5 میلیمتری پایین تر با برچسب EMG وصل کنید و الکترودها را همانطور که در نمودار نشان داده شده است قرار دهید.

با فشردن دکمه 1 از منوی اصلی طرح biosense.ino نمونه هایی از سیگنال خروجی EMG از طریق رابط USB منتقل می شود. در منوی TOOLS آردوینو IDE ، "Serial Plotter" را انتخاب کرده و مطمئن شوید که میزان باود بر روی 115200 تنظیم شده است.

می توانید EMG را روی هر گروه عضلانی دیگر - حتی عضلات ابرو در پیشانی خود آزمایش کنید.

مدار EMG هیئت مدیره BioSense از این دستورالعمل از Advancer Technologies الهام گرفته شده است ، که قطعاً باید برای پروژه ها ، ایده ها و فیلم های اضافی آن را بررسی کنید.

مرحله 15: نوار قلب (نوار قلب)

کابل الکترود را به جک 3.5 میلی متری بالای ECG/EEG وصل کنید و الکترودها را همانطور که در نمودار نشان داده شده است قرار دهید. دو گزینه اساسی برای قرار دادن الکترود ECG وجود دارد. اولین مورد در قسمت داخلی مچ دست با مرجع (سرب قرمز) در پشت یک دست است. این گزینه اول راحت تر و راحت تر است اما اغلب کمی پر سر و صدا است. گزینه دوم در سراسر قفسه سینه است و در قسمت راست شکم یا بالای ساق قرار دارد.

با فشردن دکمه 2 از منوی اصلی طرح biosense.ino نمونه هایی از سیگنال خروجی ECG از طریق رابط USB منتقل می شود. در منوی TOOLS آردوینو IDE ، "Serial Plotter" را انتخاب کرده و مطمئن شوید که میزان باود بر روی 115200 تنظیم شده است.

مدار ECG/EEG هیئت مدیره BioSense از قلب و مغز SpikerShield از مغز حیاط خلوت الهام گرفته شده است. برای مشاهده پروژه ها ، ایده ها و این فیلم جالب ECG ، سایت آنها را بررسی کنید.

مرحله 16: الکتروانسفالوگراف (EEG)

کابل الکترود را به جک 3.5 میلی متری بالای ECG/EEG وصل کنید و الکترودها را همانطور که در نمودار نشان داده شده است قرار دهید. گزینه های زیادی برای قرار دادن الکترود EEG وجود دارد که دو گزینه اصلی در اینجا نشان داده شده است.

اولین مورد در پیشانی با مرجع (سرب قرمز) در لاله گوش یا فرآیند ماستوئید است. این گزینه اول می تواند به سادگی از همان سیم ها و الکترودهای ژل استفاده شده برای نوار قلب استفاده کند.

گزینه دوم در پشت سر. اگر تصادفاً طاس شده اید ، الکترودهای ژل نیز در اینجا کار می کنند. در غیر این صورت ، تشکیل الکترودهایی که می توانند به موها "نفوذ کنند" ایده خوبی است. لحیم کاری قفل شوینده گزینه مناسبی است. از انبردست های سوزنی در زاویه های کوچک (در این حالت شش عدد) داخل واشر استفاده کنید تا خم شوید و سپس همه در یک جهت بیرون بزنند. قرار دادن زیر یک سربند الاستیک باعث می شود که این برجستگی ها به آرامی از طریق موها عبور کرده و با پوست سر زیر تماس پیدا کند. در صورت لزوم ، می توان از ژل رسانا برای بهبود اتصال استفاده کرد. به سادگی نمک سفره را با مایع غلیظی مانند ژله نفتی یا دوغاب آب و نشاسته یا آرد مخلوط کنید. آب شور نیز به تنهایی کار می کند اما باید در داخل یک اسفنج یا پنبه کوچک قرار گیرد.

با فشردن دکمه 2 از منوی اصلی طرح biosense.ino نمونه هایی از سیگنال خروجی EEG از طریق رابط USB منتقل می شود. در منوی TOOLS آردوینو IDE ، "Serial Plotter" را انتخاب کرده و مطمئن شوید که میزان باود روی 115200 تنظیم شده است.

پروژه ها و منابع EEG اضافی:

این دستورالعمل از طراحی مشابه BioSense EEG استفاده می کند و همچنین پردازش های اضافی و حتی نحوه بازی EEG پنگ را نشان می دهد!

Backyard Brains همچنین یک فیلم زیبا برای اندازه گیری EEG دارد.

BriainBay

OpenEEG

OpenViBe

سیگنال های EEG می توانند اثرات امواج مغزی استروبوسکوپی (مانند استفاده از Mindroid) را اندازه گیری کنند.

مرحله 17: منطقه چالش

آیا می توانید آثار سیگنال آنالوگ را علاوه بر Serial Plotter در OLED نیز نمایش دهید؟

به عنوان نقطه شروع ، این پروژه را از XTronical بررسی کنید.

همچنین ممکن است نگاهی به پروژه Tiny Scope مفید باشد.

افزودن نشانگرهای متنی برای نرخ سیگنال یا سایر پارامترهای جالب چگونه است؟

مرحله 18: جعبه اشتراک ماهانه BioBox

Applied Science Ventures ، شرکت مادر HackerBoxes ، درگیر مفهوم جدید و جذاب جعبه اشتراک است. BioBox با پروژه هایی در علوم زندگی ، هک زیستی ، سلامتی و عملکرد انسان الهام بخش و آموزش می دهد. با دنبال کردن صفحه فیس بوک BioBox ، یک سنسور نوری را برای اخبار و تخفیف اعضاء چارتر نگه دارید.

مرحله 19: هک سیاره

اگر از این Instrucable لذت برده اید و دوست دارید هر ماه یک جعبه پروژه های الکترونیکی و فناوری رایانه ای مانند این به صندوق پستی شما تحویل داده شود ، لطفاً با عضویت در اینجا به انقلاب HackerBox بپیوندید.

با ما در ارتباط باشید و موفقیت خود را در نظرات زیر یا در صفحه فیس بوک HackerBoxes به اشتراک بگذارید. در صورت داشتن هرگونه سوال یا نیاز به راهنمایی در هر مورد ، مطمئناً به ما اطلاع دهید. از اینکه بخشی از HackerBoxes هستید ، متشکرم. لطفا پیشنهادات و انتقادات خود را در آینده حفظ کنید. HackerBoxes جعبه های شما هستند. بیایید چیزی عالی بسازیم!