كاشف الغمزة: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:37

يشرح هذا الدليل كيفية صنع "كاشف غمزة" من مستشعر AD8232 ECG (مخطط كهربية القلب) المعدل ، وجهاز LM324-N رباعي أمبير ، و Arduino Uno R3 ، وعصابة رأس محلية الصنع.

للكاشف مخرجان … أحدهما عندما تغمز عينك اليسرى … والآخر عندما تغمز باليمين.

يتم تجاهل الومضات العادية التي تشمل كلتا العينين.

تشمل تطبيقات هذه الدائرة ما يلي:

• واجهات اللعبة
• التكنولوجيا المساعدة

أدوات قليلة مطلوبة… فقط مكواة لحام وسكين حاد.

تتطلب تعديلات المستشعر ، التي يمكن عكسها ، ما يلي:

• قطع مسارين
• إضافة جسرين / شورت لحام
• أضف رابط سلك قصير

التكلفة التقديرية للمكونات هي 15.00 دولارًا

الصور

• تُظهر صورة الغلاف منظرًا عن قرب لجهاز كشف الغمز
• تُظهر الصورة 2 الموضع التقريبي لعصابة الرأس.
• يُظهر الفيديو جهاز كشف الغمز أثناء التشغيل. يتم عمل ثلاث غمزات متتالية مع كل عين.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

تم الحصول على الأجزاء التالية من

• 1 فقط AD8232 وحدة مراقبة القلب ECG
• 1 فقط Arduino Uno R3

تم الحصول على الأجزاء التالية محليًا:

• 1 فقط LM324 رباعي أمبير
• 1 فقط 220 كيلو أوم المقاوم 1/8 واط
• عدد 2 فقط مقاومات 120 كيلو اوم 1/8 وات
• 1 فقط 15 كيلو أوم المقاوم 1/8 واط
• عدد 2 مقاومات 10 كيلو اوم 1/8 وات
• 1 فقط 1200 اوم مقاوم 1/8 وات

عناصر متنوعة في متناول اليد بالفعل:

• اللوح
• الأسلاك النحاسية المجدولة
• جندى

التكلفة التقديرية للمكونات هي 15 دولارًا

الخطوة 2: الدائرة

يظهر مخطط الدائرة "wink detector" في الصورة 1

تتألف الدائرة من وحدة مستشعر القلب AD8232 ECG المعدلة ، و LM324 رباعي أمبير ، و Arduino Uno R3 ، وعدد قليل من المقاومات ، واثنين من مصابيح LED.

الشكل الموجي الناتج من AD8232 يحوم حول 1.5 فولت تيار مستمر.

عندما تغمز العين اليسرى ، يرتفع شكل موجة الإخراج AD8232 نحو 3.3 فولت. عندما يتجاوز شكل الموجة 2.8 فولت ، يتغير ناتج مقارنة الغمز الأيسر من صفر إلى 5 فولت كما هو موضح في الصورة 2.

عندما تغمز العين اليمنى ، ينخفض شكل موجة الإخراج AD8232 نحو صفر فولت. عندما ينخفض شكل الموجة إلى أقل من 0.2 فولت ، يتغير ناتج مقارنة الغمز الأيمن من صفر إلى 5 فولت كما هو موضح في الصورة 3.

الومضات العادية ليس لها أي تأثير على المخرجات لأنها تعادل غمزتين متزامنتين ولا يمكن إخراج AD8232 في اتجاهين متعاكسين في نفس الوقت.

يتم تزويد AD8232 بمجموعة من وسادات ووصلات تخطيط القلب المطلية بالهلام. بعد استخدامات قليلة ، تميل الوسادات إلى التساقط. لمواجهة ذلك ، قمت بإرفاق بعض الوسادات المصنوعة من الصلب المعلب برباط رأس مصنوع من حبل قديم وفيلكرو. تم وصف تفاصيل حول كيفية إنشاء عصابة الرأس هذه في مكان آخر في هذه المقالة.

الخطوة 3: تعديلات دارة AD8232

تظهر لوحة دائرة غير معدلة في الصورة 1

عند استخدامها كمراقب للقلب ، يتم توصيل أسلاك توصيل مخطط كهربية القلب على النحو التالي:

• الذراع اليمنى متصلة بـ RA
• الذراع اليسرى متصلة بـ LA
• الساق اليمنى متصلة بـ RL

تظهر لوحة دائرة معدلة في الصورة 2

بعد التعديلات تصبح الخيوط:

• الحاجب الأيمن متصل بـ RA
• الحاجب الأيسر متصل بـ LA
• الجبين متصل بـ RL

الدائرة الأصلية

يظهر مخطط كتلة مبسط لجهاز مراقبة القلب الأصلي في الصورة 3.

تم إنشاء هذا الرسم التخطيطي عن طريق مطابقة قيم المكون في مخطط Sparkfun “Heart Monitor” [1] مع AD8232 “مخطط الكتلة الوظيفية” [2]

عند استخدامه كمراقب للقلب ، يتم ربط كل من المدخلات لمضخم الأجهزة AD8232 بسكة إمداد 3.3 فولت عبر مقاومات 10M. ومع ذلك ، لا يمكن لمضخم الأجهزة أن يعمل ما لم يكن سلكا الإدخال حول إمكانات منتصف القضيب.

يتم الحصول على إمكانات منتصف القضيب عن طريق حقن تيار صغير (10uA) من RLD (محرك الساق اليمنى) في ساقك. لقد أنشأنا بشكل فعال مقسم جهد باستخدام جسمك كأحد المقاومات.

الغرض الفعلي من RLD الرائد موضح في ورقة بيانات AD8232 … أنا أنظر إليه من وجهة نظر مختلفة.

الدائرة المعدلة

يظهر مخطط كتلة لتعديلات الدائرة في الصورة 3.

بدلاً من البحث عن دقات القلب ، يبحث كاشف الغمزات عن الاختلافات في الجهد الكهربائي. على هذا النحو ، يجب أن يكون جاهزًا للعمل بشكل كامل في جميع الأوقات … يجب ربط كل من مدخلات مضخم الأجهزة بإمكانية منتصف السكك الحديدية مثل Vref (1.5 فولت)

يتم تحقيق ذلك عن طريق قطع المسار الذي يربط كل من المقاومات 10M بمصدر 3.3 فولت وربط الطرف المقطوع بـ Vref عن طريق وصلة سلكية صغيرة. كلا مدخلي مضخم الأجهزة موجودان الآن في منتصف السكك الحديدية المحتملة مما يعني أن مخرج AD8232 يحوم حول 1.5 فولت تيار مستمر.

نحن أيضًا لا نحتاج إلى RLD … دعنا نستخدم هذا الرصاص لتحسين CMRR (نسبة رفض الوضع الشائع) للنظام عن طريق رفع جسمك إلى إمكانيات الخط الأوسط. يتم تحقيق ذلك عن طريق قطع المسار إلى دبوس AD8232 RLD وربط الطرف المقطوع بـ Vref.

توصي ورقة بيانات AD8232 باختصار دبابيس RLD و RLDF (ردود فعل محرك الساق اليمنى) عند استخدام دائرة ثنائية السلك. يتم تحقيق ذلك عن طريق تقصير المكثف الذي يصل بين هذين الدبابيس.

مراجع

[1]

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

[2]

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

الخطوة 4: العصابة

تم صنع عصابة الرأس من حبل قديم وطول الفيلكرو وبعض خطافات الفيلكرو. تظهر تفاصيل البناء في الصور 1..4

الوسادات مصنوعة من صفيحة رقيقة من الصفيح … لقد استخدمت الجزء السفلي من علبة طلاء قديمة … ومثبتة بالحبل بواسطة ألسنة ضيقة مقطوعة من نفس الصفيحة. هذا يسمح للوسادات بالانزلاق حول عصابة الرأس.

قم بتلميع حواف الوسادات المعدنية بمبرد وصنفرة الأسطح الملامسة برفق. يؤدي لحام جهاز مراقبة القلب إلى علامات التبويب المعدنية المكشوفة.

من المهم أن تلامس اللاصقات الجلد جيدًا … يوصى باستخدام جل التلامس الطبي ولكني وجدت أن مرطب اليدين يعمل أيضًا.

حجم الوسادة ليس بالغ الأهمية … لقد قمت منذ ذلك الحين بتقليل العرض أثناء تجربة التباعد الأقرب للوسادة … لم يحدث خفض الحجم إلى النصف أي فرق.

الخطوة 5: البرمجيات

تعليمات

قم بتحميل الملف المرفق “wink_detector_4.ino” إلى Arduino الخاص بك وقم بالتشغيل.

ملحوظات

الكود بسيط بشكل ملحوظ … إنه ببساطة يستقصي كل من مخرجات كاشف الغمزة ويومض مؤشر LED المناسب كلما تغيرت حالة المقارنة.

ولكن هناك مشكلة… يمكن أن تتسبب الغمزات القوية في وميض مؤشر LED المعاكس.

يظهر التتبع العلوي في الصورة 1 إخراج AD8232 وهو يتراجع إلى صفر فولت بعد غمزة قوية بالعين اليسرى. يرى المقارن بالعين اليمنى (التتبع السفلي) هذا كغمزة يمنى ويولد ناتجًا خاطئًا.

تُظهر الصورة 2 كلاً من مخرجات المقارنة للحصول على غمزة يسرى قوية. لا يزال المقارن الأيمن يولد ناتجًا خاطئًا 800 مللي ثانية بعد بدء الغمز الأيسر.

يتم استخدام حل برمجي للالتفاف حول هذا … أول كاشف يرى غمزة يعطل الكاشف الآخر لمدة ثانية واحدة. هذه الفترة قابلة للتعديل في رأس الكود ،

الخطوة 6: الملخص

يشرح هذا الدليل كيفية تحويل Sparkfun AD8232 “Heart Monitor” إلى “Wink Detector”.

كما يتم توفير تفاصيل بناء عصابة رأس قابلة للتعديل.

يزيل كود Arduino المشغلات الخاطئة بسبب التجاوز من إخراج AD8232 في وجود غمزات قوية.

تشمل تطبيقات هذه الدائرة ما يلي:

• واجهات اللعبة
• التكنولوجيا المساعدة

التكلفة التقديرية للمكونات هي 15.00 دولارًا

انقر هنا لعرض التعليمات الأخرى الخاصة بي.