Ručni EEG monitor fokusa: 32 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2025-01-23 14:47

Život na fakultetu zahtijeva usredotočenost na nastavu, zadatke i projekte. Mnogim je studentima u to vrijeme teško usredotočiti se, stoga je praćenje i razumijevanje vaše sposobnosti usredotočenja toliko važno. Napravili smo biosenzorski uređaj koji mjeri vaše moždane valove kako bi izmjerio vašu razinu fokusa i prikazao podatke koje možete vidjeti. Kratica "EEG" označava elektroencefalograf, što znači da je to stroj za snimanje električne aktivnosti u mozgu.

Za ovaj biosenzor potreban je ulaz EEG signala i prstom pritisnite zaslon kako biste stvorili grafikon frekvencije i podatke za ekstrakciju (izborno) koji se mogu kopirati u Excel.

Odricanje od odgovornosti: Ovaj biosenzor NIJE medicinski uređaj.

Pribor

• Arduino Uno (23 USD)
• Oglasna ploča (5,50 USD)
• 2.8 "TFT dodirni štit za Arduino s otpornim zaslonom osjetljivim na dodir (34,95 USD)
• Žice (0,95 USD)
• EEG Bitalino (40,79 USD)
• Elektrode (9,13 USD)
• Dodatak s 3 odvoda (21,48 USD)
• Alkoholni brisevi (4,65 USD) (izborno)
• 9V baterija (2,18 USD)
• 9V držač baterije (1.69 USD)
• USB 2.0 kabel tipa A/B 3,95 USD)

• Alati

  • Skidač žice (6,26 USD)
  • Traka za kosu / slušalice za pričvršćivanje žica iznad glave (izborno)

Ukupni trošak: 142 USD (ovisno o promjenama cijena)

Korak 1: Preduvjeti

• Neka osnovna znanja o načinu čitanja moždanih valova bila bi korisna za razumijevanje grafikona, ali nisu nužna.

  Ovo je dobar izvor za neke osnovne pozadinske informacije.

• Za dobivanje našeg koda također bi vam trebao pristup web stranici GitHub.
• Morali biste preuzeti aplikaciju Arduino.

Korak 2: Mjere opreza

• Prilikom izmjene kruga provjerite je li krug napajan (baterija je isključena, USB nije priključen).
• Uvjerite se da u blizini nema tekućine koja bi se mogla izliti na krug.
• UPOZORENJE: Ovo NIJE medicinski uređaj i nema istu točnost. Upotrijebite odgovarajući EEG ako trebate proučiti moždane valove.
• Prilikom rada sa strujnim krugom ili biosenzorom držite ruke suhe.

Korak 3: Savjeti i savjeti

Rješavanje problema

• Provjerite jesu li vaše žice spojene na prave pinove. U protivnom bi se pojavilo nerazumljivo štivo.
• Kad priključujete zaslon, provjerite niste li sve uklopili za jedan pin niže (ako primijetite da bilo koji pinovi zaslona nisu povezani, to je razlog zašto)
• Provjerite jeste li pravilno priključili BITalino (na temelju logotipa i znaka EEG -a kako se vidi u uputama)
• Provjerite je li zaslon pravilno priključen do te mjere da metal igle više nije vidljiv.
• Ako se kôd ne uspije prevesti i ne mogu pronaći određenu knjižnicu, provjerite jeste li instalirali sve spomenute knjižnice.

Uvidi

Ne zaboravite uzeti u obzir prostor koji vam je potreban za skidanje žice prije nego što je odrežete na duljinu

• Prije nego što nanesete elektrode na čelo, prvo je operite i osušite ili upotrijebite alkoholnu krpu kako biste smanjili impedanciju.
• Korištenje Arduino Mega -e osiguralo bi dodatne analogne i digitalne pinove, što bi značilo da ne morate "dijeliti" pinove između žica i zaslona kao što radimo u ovom modelu.

Korak 4: Znanost iza uređaja

Vaš mozak proizvodi različite frekvencije električnih signala ovisno o vašoj razini svijesti/fokusa. Proizvodi gama valove (32-100 Hz) kada je iznimno usredotočen na zadatak, obradu informacija ili učenje. Proizvodi beta valove (13-32 Hz) kada ste budni, razmišljate ili ste uzbuđeni. Alfa valovi (8-13 Hz) nastaju ako ste fizički i psihički opušteni. Theta valovi (4-8 Hz) javljaju se tijekom duboke meditacije ili REM (brzo kretanje očiju) sna. Delta valovi (<4 Hz) javljaju se tijekom dubokog sna bez snova.

Naš senzor će vas obavijestiti koliko je svakog vala prisutan kako biste mogli mjeriti svoju razinu fokusa. Otkriva samo valne duljine od 0Hz-59Hz, što je raspon u kojem se javlja većina moždanih valova.

Ako više volite video vodič, evo dobrog videa koji možete pogledati.

U uvodnom videu govorili smo o Fast Fourierovoj transformaciji. Ovaj video objašnjava što je to.

Korak 5: Skinite i izrežite žice

Za najbolje rezultate potrebna su vam 3 komada dugačka najmanje 5.

Ako prije niste skinuli žicu, evo jednostavnog vodiča.

Savjet: Kad režete žicu, ostavite mjesta za skidanje žice.

Korak 6: Petlja po jedan kraj svake žice

Ovdje je cilj stvoriti petlju na jednom kraju izloženog dijela žice. Ova bi petlja trebala biti približno iste veličine kao igle ispod TFT Touch Shield -a ili nešto veće.

Korak 7: Pronađite odgovarajuće iglice ispod zaslona

Usporedite Arduino Uno i donju stranu zaslona kako biste identificirali odgovarajuće pinove za 3.3V, GND i A5.

Savjet: Ako pomno pogledate, možete vidjeti crvene krugove na slici koji kruže oko igle od interesa.

Korak 8: Pričvrstite žice na TFT zaštitne igle na dodir

Pričvrstite petlje koje ste napravili na TFT Touch Shield pinove koji odgovaraju 3.3V izlazu, GND i A5 analognom pinu na Arduinu.

Savjet: Ako niste sigurni na koje ćete ga pričvrstiti, možete upotrijebiti one prikazane na gornjoj slici.

Korak 9: Pritegnite žičane petlje

Stegnite metalni dio žičane petlje kako biste je zategnuli. To će osigurati bolju vezu.

Korak 10: Uključite TFT Touch Shield

Prstima pričvrstite žice na njihova mjesta i okrenite TFT Touch Shield. Uključite ga u Arduino.

Korak 11: Priključite žice u matičnu ploču

Spojite

• Žica od 3,3 V do + stupca na ploči.
• GND žica do - stupca na ploči.
• A5 žicom do bilo kojeg reda na ploči.

Savjet: Žice koje vidite preko zaslona služe za ilustraciju. Odlučili smo se provesti žice ispod zaslona jer su žice koje smo imali bile prekratke.

Korak 12: Povežite svoj pribor s 3 odvoda

Spojite 3-odvodni pribor na BITalino EEG senzor. Uključite ga u utičnicu sa strane označene kao "EEG".

Korak 13: Spojite EEG osjetnik na žicu

Spojite žičani EEG senzor sa strane s logotipom BITalino.

Korak 14: Spojite EEG na Breadboard

Drugi kraj žica spojite na matičnu ploču kao što je prikazano na slici.

• Spojite crvenu žicu na + stupac ploče
• Spojite crnu žicu na - stupac matične ploče
• Spojite ljubičastu žicu u red žicom s A5 pina.

Korak 15: Zalijepite elektrode na čelo

Odlijepite elektrode i zalijepite ih na čelo kao što se vidi na slici.

Korak 16: Uključite se sami

Postanite jedno sa krugom spajanjem krajeva tropolnog pribora s elektrodama na čelu. Metalni dio na elektrodi trebao bi se lijepo uklopiti u rupe 3-odvodnog pribora.

Nije važno koji kabel ide do koje elektrode sve dok je bijela u sredini.

Korak 17: Osigurajte žice (izborno)

Ako ne želite da vam žice blokiraju pogled, povucite ih iznad glave i učvrstite ih nečim. Za to sam odlučio koristiti slušalice.

Korak 18: Umetnite 9V bateriju u bateriju

Umetnite 9V bateriju u bateriju.

Korak 19: Priključite 9V bateriju

Priključite 9V bateriju u priključak prikazan na slici. Kad to radite, isključite bateriju.

Korak 20: Preuzmite kôd s Githuba

• Idite na ovu vezu:
• Kliknite datoteku Hand_Held_EEG.ino. Kopirajte i zalijepite kôd u svoj Arduino prozor.

Alternativno, možete kliknuti na zeleni gumb "kloniraj ili preuzmi", spremite ga kao zip datoteku, zatim izdvojite datoteku i otvorite je

Korak 21: Preuzmite odgovarajuće knjižnice

Kada pokušate sastaviti kôd, od vas će se tražiti da potražite određene knjižnice.

• Idite na alati> Upravljanje knjižnicama
• U tražilicu upišite knjižnicu koja vam je potrebna. Preuzmite onu koja najviše odgovara željenoj biblioteci.

• Ovo su biblioteke koje će vam trebati:

  • arduinoFFT.h
  • Adafruit_GFX.h
  • SPI.h
  • Žica.h
  • Adafruit_STMPE610.h
  • Adafruit_ILI9341.

Alternativno, možete preuzeti knjižnice s ovih veza. i kopirajte ih u mapu knjižnica.

Arduino FFT:

SPI:

Žica:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Korak 22: Priključite Arduino UNO na svoje računalo

Priključite Arduino UNO na računalo pomoću USB kabela.

Korak 23: Prenesite kôd

Pritisnite gumb za prijenos u vašem Arduino prozoru kao što je prikazano u crvenom krugu na gornjoj slici. Pričekajte da se prijenos dovrši.

Korak 24: Krajnji proizvod

Isključite USB kabel i sada imate konačni proizvod! Sve što trebate učiniti je uključiti bateriju i dodirnuti zaslon za početak prikupljanja podataka!

Što više šiljaka vidite na lijevoj strani, niža vam je razina fokusa.

Korak 25: Dijagram EAGLE

Gore je dijagram EAGLE. TFT zaštitni štit, EEG senzor i 9V baterija su označeni. Arduino UNO već ima vlastitu naljepnicu.

9V baterija ima svoj pozitivni kraj spojen na 5V pin, a negativni kraj spojen na GND pin Arduino Uno.

EEG senzor ima svoj VCC pin spojen na 3V pin, GND pin na GND pin i REF pin na A5 pin Arduino Uno.

TFT Touch Shield spojen je na sve pinove Arduino Uno.

Korak 26: Čitanje podataka

U koraku 4 postojao je dijagram koji pokazuje koje frekvencije moždanih valova odgovaraju kojoj razini svijesti/fokusa. Naš grafikon je na ljestvici od 10Hz po kvadratu. Dakle, ako vidite vrhunac na kraju drugog kvadrata (kao na slici). To znači da postoji većina moždanih valova na 20Hz. To ukazuje na beta valove, što znači da je osoba budna i koncentrirana.

Korak 27: Otvaranje serijskog monitora (izborno)

Otvorite serijski monitor na kartici s alatima u gornjem lijevom kutu.

Ili možete pritisnuti Ctrl+Shift+M

Korak 28: Očitavanje na serijskom monitoru (izborno)

Dok je arduino priključen na računalo, očitajte pomoću zaslona osjetljivog na dodir.

Korak 29: Kopirajte svoje rezultate (izborno)

Pritisnite Serijski monitor, pritisnite CTRL+A, a zatim CTRL+C za kopiranje svih podataka.

Korak 30: Zalijepite rezultate u tekstualni dokument. (Izborno)

Otvorite tekstualni dokument poput Notepada i pritisnite CTRL+V da biste zalijepili rezultate.

Korak 31: Spremite rezultate kao.txt datoteku. (Izborno)

Taj se kôd tada može izvesti u softver poput programa Excel radi analize podataka.

Korak 32: Daljnje ideje

• Možete stvoriti uređaj koji će vas probuditi kad izgubite fokus dodavanjem vibrirajućeg motora i nekog koda koji aktivira motor ako otkrije moždane valove ispod određene frekvencije (slično kao što Fitbit vibrira).
• Dodavanje mogućnosti SD kartice omogućilo bi vam pohranu podataka i njihovu obradu na druge načine putem aplikacija poput Microsoft Excela.