HackerBox 0026: BioSense: 19 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

BioSense - يستكشف HackerBox Hackers هذا الشهر دوائر مكبر التشغيل لقياس الإشارات الفسيولوجية لقلب الإنسان والدماغ والعضلات الهيكلية. يحتوي هذا Instructable على معلومات للعمل مع HackerBox # 0026 ، والتي يمكنك التقاطها هنا أثناء نفاد الإمدادات. أيضًا ، إذا كنت ترغب في تلقي HackerBox مثل هذا في صندوق البريد الخاص بك كل شهر ، فيرجى الاشتراك في HackerBoxes.com والانضمام إلى الثورة!

الموضوعات وأهداف التعلم لـ HackerBox 0026:

• فهم نظرية وتطبيقات دوائر op-amp
• استخدم مضخمات الأجهزة لقياس الإشارات الصغيرة
• قم بتجميع لوحة HackerBoxes BioSense الحصرية
• جهاز موضوع بشري لتخطيط القلب وتخطيط كهربية القلب
• سجل الإشارات المرتبطة بالعضلات الهيكلية البشرية
• تصميم دوائر واجهة بشرية آمنة كهربائياً
• تصور الإشارات التناظرية عبر USB أو عبر شاشة OLED

HackerBoxes هي خدمة صندوق الاشتراك الشهري للإلكترونيات اليدوية وتقنية الكمبيوتر. نحن هواة ، صناع ، ومجربون. نحن حالمو الاحلام. هاك الكوكب!

الخطوة 1: HackerBox 0026: محتويات الصندوق

• HackerBoxes # 0026 بطاقة مرجعية قابلة للتحصيل
• حصريا HackerBoxes BioSense PCB
• OpAmp ومجموعة المكونات لـ BioSense PCB
• اردوينو نانو V3: 5 فولت ، 16 ميجا هرتز ، MicroUSB
• وحدة OLED 0.96 بوصة ، 128 × 64 ، SSD1306
• وحدة استشعار النبض
• مؤشرات Snap-Style لأجهزة الاستشعار الفسيولوجية
• جل لاصق ، وسادات قطب كهربائي
• طقم حزام القطب الكهربائي OpenEEG
• شرنك الأنابيب - مجموعة متنوعة من 50 قطعة
• كابل MicroUSB
• ملصق WiredMind الحصري

بعض الأشياء الأخرى التي ستكون مفيدة:

• لحام الحديد وأدوات اللحام الأساسية
• كمبيوتر لتشغيل أدوات البرمجيات
• بطارية 9 فولت
• سلك ربط مجدول

الأهم من ذلك أنك ستحتاج إلى حس المغامرة وروح DIY وفضول الهاكرز. إلكترونيات Hardcore DIY ليست مسعى تافهًا ، ونحن لا نخففها من أجلك. الهدف هو التقدم وليس الكمال. عندما تستمر في المغامرة وتستمتع بها ، يمكن الحصول على قدر كبير من الرضا من تعلم التكنولوجيا الجديدة ونأمل أن تعمل بعض المشاريع. نقترح اتخاذ كل خطوة ببطء ، مع مراعاة التفاصيل ، ولا تخف من طلب المساعدة.

لاحظ أن هناك ثروة من المعلومات للأعضاء الحاليين والمحتملين في الأسئلة الشائعة حول HackerBox.

الخطوة الثانية: مكبرات الصوت التشغيلية

مكبر الصوت التشغيلي (أو op-amp) هو مضخم جهد عالي الكسب مع مدخل تفاضلي. ينتج جهاز op-amp إمكانات إخراج تكون عادةً أكبر بمئات الآلاف من المرات من الفرق المحتمل بين طرفي الإدخال. تعود أصول مكبرات الصوت التشغيلية إلى أجهزة الكمبيوتر التناظرية ، حيث تم استخدامها لإجراء عمليات حسابية في العديد من الدوائر الخطية وغير الخطية والتي تعتمد على التردد. تعد المكبرات الأولية من بين الأجهزة الإلكترونية الأكثر استخدامًا اليوم ، حيث يتم استخدامها في مجموعة واسعة من الأجهزة الاستهلاكية والصناعية والعلمية.

عادةً ما يُنظر إلى جهاز op-amp المثالي على الخصائص التالية:

• كسب حلقة مفتوحة لانهائية G = vout / vin
• Rin مقاومة المدخلات اللانهائية (وبالتالي ، صفر مدخلات الحالية)
• صفر جهد تعويض المدخلات
• نطاق جهد الخرج اللانهائي
• عرض النطاق الترددي اللانهائي مع مرحلة التحول الصفري ومعدل عدد كبير لانهائي
• مسار مقاومة الإخراج الصفري
• ضوضاء صفر
• نسبة رفض الوضع المشترك اللانهائي (CMRR)
• نسبة رفض إمدادات الطاقة اللانهائية.

يمكن تلخيص هذه المثل العليا من خلال "القاعدتين الذهبيتين":

1. في حلقة مغلقة ، يحاول الخرج القيام بكل ما هو ضروري لجعل فرق الجهد بين المدخلات صفرًا.
2. لا ترسم المدخلات تيار.

[ويكيبيديا]

موارد Op-Amp إضافية:

فيديو تعليمي مفصل من EEVblog

أكاديمية خان

دروس الإلكترونيات

الخطوة 3: مكبرات صوت الأجهزة

مضخم الأجهزة هو نوع من المضخمات التفاضلية المدمجة مع مضخمات المخزن المؤقت للإدخال. هذا التكوين يلغي الحاجة إلى مطابقة معاوقة الإدخال وبالتالي يجعل مكبر الصوت مناسبًا بشكل خاص للاستخدام في معدات القياس والاختبار. يتم استخدام مكبرات الصوت للأجهزة حيث يلزم وجود دقة واستقرار كبيرين في الدائرة. تحتوي مكبرات الصوت على نسب رفض عالية جدًا للأسلوب الشائع مما يجعلها مناسبة لقياس الإشارات الصغيرة في وجود ضوضاء.

على الرغم من أن مضخم الأجهزة يتم عرضه عادةً بشكل تخطيطي على أنه مطابق لـ op-amp القياسي ، إلا أن مضخم الأجهزة الإلكترونية يتكون دائمًا تقريبًا داخليًا من ثلاثة أمبير. يتم ترتيبها بحيث يكون هناك op-amp واحد لتخزين كل مدخل (+ ، -) ، وواحد لإنتاج الإخراج المطلوب مع مطابقة مقاومة مناسبة.

[ويكيبيديا]

كتاب PDF: دليل المصمم لمضخمات الأجهزة

الخطوة 4: لوحة HackerBoxes BioSense

تتميز لوحة HackerBoxes BioSense بمجموعة من مكبرات الصوت التشغيلية والأجهزة لاكتشاف وقياس الإشارات الفسيولوجية الأربعة الموضحة أدناه. تتم معالجة الإشارات الكهربائية الصغيرة وتضخيمها وتغذيتها إلى متحكم دقيق حيث يمكن نقلها إلى جهاز كمبيوتر عبر USB ومعالجتها وعرضها. بالنسبة لعمليات وحدة التحكم الدقيقة ، تستخدم لوحة HackerBoxes BioSense وحدة Arduino Nano. لاحظ أن الخطوتين التاليتين تركزان على تجهيز وحدة Arduino Nano لاستخدامها مع لوحة BioSense.

تتميز وحدات مستشعر النبض بمصدر ضوء وجهاز استشعار للضوء. عندما تتلامس الوحدة مع أنسجة الجسم ، على سبيل المثال طرف الإصبع أو شحمة الأذن ، يتم قياس التغيرات في الضوء المنعكس كمضخات دم عبر الأنسجة.

ECG (تخطيط القلب الكهربائي) ، ويسمى أيضًا EKG ، يسجل النشاط الكهربائي للقلب على مدار فترة زمنية باستخدام أقطاب كهربائية موضوعة على الجلد. تكتشف هذه الأقطاب الكهربائية التغيرات الكهربائية الصغيرة على الجلد التي تنشأ من النمط الكهربية لعضلة القلب لإزالة الاستقطاب وإعادة الاستقطاب خلال كل نبضة قلب. تخطيط القلب هو اختبار شائع لأمراض القلب. [ويكيبيديا]

EEG (تخطيط كهربية الدماغ) هو طريقة مراقبة الكهربية لتسجيل النشاط الكهربائي للدماغ. يتم وضع الأقطاب الكهربائية على طول فروة الرأس بينما يقيس مخطط كهربية الدماغ تقلبات الجهد الناتجة عن التيار الأيوني داخل الخلايا العصبية في الدماغ. [ويكيبيديا]

EMG (تخطيط كهربية العضل) يقيس النشاط الكهربائي المرتبط بالعضلات الهيكلية. يكتشف مخطط كهربية العضل الجهد الكهربائي الناتج عن خلايا العضلات عندما يتم تنشيطها كهربائيًا أو عصبيًا. [ويكيبيديا]

الخطوة 5: منصة Arduino Nano Microcontroller

تأتي وحدة Arduino Nano المضمنة مع دبابيس رأس ، لكنها غير ملحومة بالوحدة. اترك الدبابيس في الوقت الحالي. قم بإجراء هذه الاختبارات الأولية لوحدة Arduino Nano بشكل منفصل عن لوحة BioSense و قبل لحام دبابيس الرأس في Arduino Nano. كل ما تحتاجه للخطوتين التاليتين هو كابل microUSB ووحدة Nano بمجرد خروجها من الحقيبة.

Arduino Nano عبارة عن لوحة Arduino صغيرة مثبتة على السطح وصديقة للوحة التجارب ومزودة بـ USB مدمج. إنه كامل الميزات بشكل مثير للدهشة وسهل الاختراق.

سمات:

• متحكم: Atmel ATmega328P
• الجهد: 5V
• دبابيس الإدخال / الإخراج الرقمية: 14 (6 PWM)
• دبابيس الإدخال التناظرية: 8
• تيار مستمر لكل منفذ إدخال / إخراج: 40 مللي أمبير
• ذاكرة فلاش: 32 كيلو بايت (2 كيلو بايت لمحمل الإقلاع)
• SRAM: 2 كيلو بايت
• إيبروم: 1 كيلو بايت
• سرعة الساعة: 16 ميجا هرتز
• الأبعاد: 17 مم × 43 مم

هذا البديل الخاص من Arduino Nano هو تصميم Robotdyn الأسود. الواجهة بواسطة منفذ MicroUSB على اللوحة متوافق مع نفس كبلات MicroUSB المستخدمة مع العديد من الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية.

يتميز Arduino Nanos بشريحة USB / Serial bridge مدمجة. في هذا المتغير المحدد ، شريحة الجسر هي CH340G. لاحظ أن هناك أنواعًا أخرى مختلفة من رقائق الجسر التسلسلي / USB المستخدمة في أنواع مختلفة من لوحات Arduino. تسمح لك هذه الرقائق لمنفذ USB بالكمبيوتر بالاتصال بالواجهة التسلسلية على شريحة معالج Arduino.

يتطلب نظام تشغيل الكمبيوتر وجود برنامج تشغيل الجهاز للاتصال بشريحة USB / المسلسل. يسمح السائق لـ IDE بالاتصال بلوحة Arduino. يعتمد برنامج تشغيل الجهاز المحدد المطلوب على كل من إصدار نظام التشغيل وأيضًا نوع شريحة USB / المسلسل. بالنسبة لشرائح CH340 USB / Serial ، تتوفر برامج تشغيل للعديد من أنظمة التشغيل (UNIX أو Mac OS X أو Windows). يوفر صانع CH340 هؤلاء السائقين هنا.

عند توصيل Arduino Nano لأول مرة بمنفذ USB بجهاز الكمبيوتر الخاص بك ، يجب أن يضيء مصباح الطاقة الأخضر وبعد فترة وجيزة يبدأ مؤشر LED الأزرق في الوميض ببطء. يحدث هذا لأن Nano محمّل مسبقًا ببرنامج BLINK ، والذي يعمل على Arduino Nano الجديد تمامًا.

الخطوة 6: بيئة التطوير المتكاملة لاردوينو (IDE)

إذا لم يكن لديك Arduino IDE مثبتًا بعد ، فيمكنك تنزيله من Arduino.cc

إذا كنت ترغب في الحصول على معلومات تمهيدية إضافية للعمل في نظام Arduino البيئي ، فنحن نقترح مراجعة الإرشادات الخاصة بورشة HackerBoxes Starter Workshop.

قم بتوصيل Nano بكابل MicroUSB والطرف الآخر من الكبل بمنفذ USB على الكمبيوتر ، وقم بتشغيل برنامج Arduino IDE ، وحدد منفذ USB المناسب في IDE ضمن الأدوات> المنفذ (على الأرجح اسم يحتوي على "wchusb" بداخله). حدد أيضًا "Arduino Nano" في IDE ضمن الأدوات> اللوحة.

أخيرًا ، قم بتحميل جزء من مثال التعليمات البرمجية:

ملف> أمثلة> أساسيات> وميض

هذا هو في الواقع الكود الذي تم تحميله مسبقًا على Nano ويجب تشغيله الآن ليومض مؤشر LED الأزرق ببطء. وفقًا لذلك ، إذا قمنا بتحميل رمز المثال هذا ، فلن يتغير شيء. بدلاً من ذلك ، دعنا نعدل الكود قليلاً.

بالنظر عن كثب ، يمكنك أن ترى أن البرنامج يقوم بتشغيل مؤشر LED ، وينتظر 1000 مللي ثانية (ثانية واحدة) ، ويطفئ مؤشر LED ، وينتظر ثانية أخرى ، ثم يقوم بذلك مرة أخرى - إلى الأبد.

قم بتعديل الكود عن طريق تغيير كل من عبارات "delay (1000)" إلى "delay (100)". سيؤدي هذا التعديل إلى وميض LED أسرع عشر مرات ، أليس كذلك؟

لنقم بتحميل الكود المعدل في Nano بالنقر فوق الزر UPLOAD (رمز السهم) أعلى الكود المعدل مباشرةً. شاهد أدناه رمز معلومات الحالة: "تجميع" ثم "تحميل". في النهاية ، يجب أن يشير IDE إلى "اكتمل التحميل" ويجب أن يومض مؤشر LED الخاص بك بشكل أسرع.

إذا كان الأمر كذلك ، تهانينا! لقد قمت للتو باختراق أول جزء من التعليمات البرمجية المضمنة.

بمجرد تحميل الإصدار سريع الوميض وتشغيله ، لماذا لا ترى ما إذا كان يمكنك تغيير الرمز مرة أخرى لجعل مؤشر LED يومض بسرعة مرتين ثم الانتظار لبضع ثوان قبل التكرار؟ جربها! ماذا عن بعض الأنماط الأخرى؟ بمجرد أن تنجح في تصور النتيجة المرجوة ، وترميزها ، ومراقبتها لتعمل كما هو مخطط لها ، تكون قد اتخذت خطوة هائلة نحو أن تصبح مخترقًا مختصًا للأجهزة.

الخطوة 7: دبابيس اردوينو نانو

الآن بعد أن تم تكوين جهاز الكمبيوتر الخاص بك للتطوير لتحميل الكود إلى Arduino Nano وتم اختبار Nano ، افصل كابل USB من Nano واستعد للحام.

إذا كنت جديدًا في مجال اللحام ، فهناك الكثير من الأدلة ومقاطع الفيديو الرائعة على الإنترنت حول اللحام. هنا مثال واحد. إذا كنت تشعر أنك بحاجة إلى مساعدة إضافية ، فحاول العثور على مجموعة صناع محليين أو مساحة للمتسللين في منطقتك. أيضًا ، تعد نوادي راديو الهواة دائمًا مصادر ممتازة لتجربة الإلكترونيات.

قم بلحام رأسي الصف الفرديين (خمسة عشر دبوسًا لكل منهما) بوحدة Arduino Nano. لن يتم استخدام موصل ICSP المكون من ستة دبابيس (البرمجة التسلسلية داخل الدائرة) في هذا المشروع ، لذا اترك هذه المسامير مغلقة.

بمجرد اكتمال اللحام ، تحقق بعناية من جسور اللحام و / أو وصلات اللحام الباردة. أخيرًا ، قم بتوصيل Arduino Nano احتياطيًا بكابل USB وتحقق من أن كل شيء لا يزال يعمل بشكل صحيح.

الخطوة 8: مكونات BioSense PCB Kit

مع وجود وحدة التحكم الدقيقة جاهزة للعمل ، فقد حان الوقت لتجميع لوحة BioSense.

قائمة المكونات:

• U1:: 7805 Regulator 5V 0.5A TO-252 (ورقة بيانات)
• U2:: MAX1044 محول الجهد DIP8 (ورقة بيانات)
• U3:: AD623N Instrumentation Amplifier DIP8 (ورقة بيانات)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (ورقة البيانات)
• U5:: INA106 المضخم التفاضلي DIP8 (ورقة بيانات)
• U6، U7، U8:: TL072 OpAmp DIP8 (ورقة البيانات)
• D1 ، D2:: 1N4148 تبديل الرصاص المحوري الصمام الثنائي
• S1 ، S2:: SPDT Slide Switch 2.54mm الملعب
• S3 ، S4 ، S5 ، S6:: زر اللمس اللحظي 6 مم × 6 مم × 5 مم
• BZ1:: صفارة بيزو سلبية 6.5 مم
• R1، R2، R6، R12، R16، R17، R18، R19، R20:: مقاوم 10 كيلو أوم [BRN BLK ORG]
• R3، R4:: مقاومة 47KOhm [YEL VIO ORG]
• R5:: 33KOhm المقاوم [ORG ORG ORG]
• R7:: مقاوم 2.2 ميجا أوم [RED RED GRN]
• R8، R23:: 1KOhm Resistor [BRN BLK RED]
• R10، R11:: 1MOhm Resistor [BRN BLK GRN]
• R13، R14، R15:: مقاومة 150 كيلو أوم [BRN GRN YEL]
• R21، R22:: 82KOhm Resistor [GRY RED ORG]
• R9:: مقياس جهد تشذيب 10 كيلو أوم "103"
• R24:: 100KOhm مقياس الجهد المتقلب "104"
• C1 ، C6 ، C11:: 1 فائق التوهج 50 فولت متآلف كاب 5 مم الملعب "105"
• C2 ، C3 ، C4 ، C5 ، C7 ، C8:: 10 فائق التوهج 50 فولت متآلف كاب 5 مم الملعب "106"
• C9:: 560pF 50V غطاء متآلف 5 ملم درجة "561"
• C10:: 0.01 فائق التوهج 50 فولت متآلف كاب 5 مم الملعب "103"
• مقاطع بطارية 9 فولت مع وصلات سلكية
• 1x40pin أنثى كسر رأس 2.54mm الملعب
• سبعة مقابس DIP8
• عدد 2 منفذ صوتي 3.5 ملم ، مقبس تثبيت ثنائي الفينيل متعدد الكلور

الخطوة 9: قم بتجميع BioSense PCB

المقاومات: توجد ثماني قيم مختلفة للمقاومات. فهي غير قابلة للتبديل ويجب وضعها بعناية في المكان الذي تنتمي إليه بالضبط. ابدأ بتحديد قيم كل نوع من المقاوم باستخدام رموز الألوان الموضحة في قائمة المكونات (و / أو مقياس الأومتر). اكتب القيمة على الشريط الورقي المرفق بالمقاومات. هذا يجعل الأمر أكثر صعوبة في النهاية مع وجود مقاومات في المكان الخطأ. المقاومات ليست مستقطبة ويمكن إدخالها في أي اتجاه. بمجرد أن يتم لحامها في مكانها ، قم بقص الخيوط عن كثب من الجزء الخلفي من اللوحة.

المكثفات: توجد أربع قيم مختلفة للمكثفات. فهي غير قابلة للتبديل ويجب وضعها بعناية في المكان الذي تنتمي إليه بالضبط. ابدأ بتحديد قيم كل نوع من المكثفات باستخدام علامات الأرقام الموضحة في قائمة المكونات. المكثفات الخزفية ليست مستقطبة ويمكن إدخالها في أي اتجاه. بمجرد أن يتم لحامها في مكانها ، قم بقص الخيوط عن كثب من الجزء الخلفي من اللوحة.

إمداد الطاقة: مكونا أشباه الموصلات المكونان لمصدر الطاقة هما U1 و U2. جندى هذه المقبل. عند اللحام U1 ، لاحظ أن الحافة المسطحة هي الدبوس الأرضي للجهاز والمشتت الحراري. يجب أن تكون ملحومة بالكامل في ثنائي الفينيل متعدد الكلور. تتضمن المجموعة مآخذ DIP8. ومع ذلك ، بالنسبة لمحول الجهد U2 ، نوصي بشدة بلحام IC بعناية مباشرة باللوحة بدون مقبس.

لحام على مفتاحي الشريحة ومقطع بطارية 9 فولت. لاحظ أنه إذا كان مقطع البطارية الخاص بك مرفقًا بمقبس موصل على العملاء المتوقعين ، فيمكنك فقط قص الموصل.

في هذا الوقت ، يمكنك توصيل بطارية 9 فولت ، وتشغيل مفتاح الطاقة واستخدام مقياس فولت للتحقق من أن مزود الطاقة الخاص بك يقوم بإنشاء سكة حديد 9 فولت وسكة + 5 فولت من الموفر + 9 فولت. لدينا الآن ثلاثة مصادر للجهد وأرضي كلها من بطارية 9 فولت. قم بإزالة البطارية لاستمرار التجميع.

الديودات: الثنائيتان D1 و D2 عبارة عن مكونات صغيرة ، محورية الرصاص ، زجاجية برتقالية. إنها مستقطبة ويجب أن تكون موجهة بحيث يصطف الخط الأسود الموجود على حزمة الصمام الثنائي مع الخط السميك على الشاشة الحريرية PCB.

مقابس الرأس: افصل رأس 40 سنًا إلى ثلاثة أقسام كل منها 3 و 15 و 15. لقطع الرؤوس إلى الطول ، استخدم قواطع أسلاك صغيرة للقص خلال الموضع ONE PAST حيث تريد أن ينتهي شريط المقبس. تم التضحية بالدبوس / الثقب الذي قطعته. رأس الدبوس الثلاثة مخصص لمستشعر النبض أعلى اللوحة مع دبابيس تحمل علامة "GND 5V SIG". رأسان من خمسة عشر دبوسًا مخصصان لـ Arduino Nano. تذكر أن موصل ICSP المكون من ستة سنون (البرمجة التسلسلية داخل الدائرة) الخاص بـ Nano لا يتم استخدامه هنا ولا يحتاج إلى رأس. لا نقترح أيضًا توصيل شاشة OLED برأس. جندى الرؤوس في مكانها واتركها فارغة في الوقت الحالي.

مقابس DIP: شرائح مكبر الصوت الست U3-U8 كلها في حزم DIP8. قم بتوصيل مقبس رقاقة DIP8 في كل من تلك المواضع الستة مع التأكد من توجيه الشق الموجود في المقبس لمحاذاة الشق الموجود على الشاشة الحريرية PCB. جندى المقابس بدون إدخال الشريحة فيها. اتركهم فارغين الآن.

المكونات المتبقية: أخيرًا قم بلحام الأزرار الضاغطة الأربعة ، والقطعتين (لاحظ أنهما قيمتان مختلفتان) ، والجرس (لاحظ أنه مستقطب) ، والمقبسان بنمط الصوت مقاس 3.5 مم ، وأخيراً شاشة OLED.

المكونات المحصنة: بمجرد اكتمال اللحام بالكامل ، يمكن إدخال شرائح مكبر الصوت الست (مع مراعاة اتجاه الشق). أيضًا ، يمكن إدخال Arduino Nano مع موصل USB على حافة لوحة BioSense.

الخطوة 10: مفاتيح السلامة الكهربائية وإمدادات الطاقة

في الرسم التخطيطي للوحة HackerBoxes BioSense ، لاحظ أن هناك قسمًا للواجهة البشرية (أو ANALOG) وأيضًا قسم رقمي. الحركات الوحيدة التي تعبر بين هذين القسمين هي خطوط الإدخال التناظرية الثلاثة إلى Arduino Nano ومزود البطارية + 9 فولت والتي يمكن فتحها باستخدام مفتاح USB / BAT S2.

بدافع الحذر الشديد ، من الشائع تجنب توصيل أي دائرة بجسم بشري بواسطة طاقة الجدار (طاقة الخط ، طاقة التيار الكهربائي ، اعتمادًا على المكان الذي تعيش فيه). وفقًا لذلك ، يتم تشغيل جزء واجهة الإنسان من اللوحة بواسطة بطارية 9 فولت فقط. على الرغم من أنه من غير المحتمل أن يضع الكمبيوتر فجأة 120 فولت في سلك USB المتصل ، فهذه بوليصة تأمين إضافية قليلاً. ومن المزايا الإضافية لهذا التصميم أنه يمكننا تشغيل اللوحة بأكملها من بطارية 9 فولت إذا لم نكن بحاجة إلى جهاز كمبيوتر متصل.

يعمل مفتاح التشغيل / الإيقاف (S1) على فصل بطارية 9 فولت عن الدائرة تمامًا. استخدم S1 لإيقاف تشغيل الجزء التناظري من اللوحة تمامًا عندما لا تكون قيد الاستخدام.

يعمل USB / BAT SWITCH (S2) على توصيل بطارية 9 فولت بالإمداد الرقمي لـ Nano و OLED. اترك S2 في موضع USB عندما تكون اللوحة متصلة بجهاز كمبيوتر عبر كبل USB وسيتم توفير الإمداد الرقمي بواسطة الكمبيوتر. عندما يتم تشغيل Nano و OLED بواسطة بطارية 9 فولت ، ما عليك سوى تبديل S2 إلى وضع BAT.

ملاحظة حول مفاتيح التوريد: إذا كان S1 قيد التشغيل ، وكان S2 في USB ، ولم يتم توفير طاقة USB ، فإن Nano سيحاول تشغيل نفسه من خلال دبابيس الإدخال التناظرية. على الرغم من أنها ليست مشكلة تتعلق بسلامة الإنسان ، إلا أنها حالة غير مرغوب فيها لأشباه الموصلات الحساسة ولا ينبغي إطالة أمدها.

الخطوة 11: مكتبة عرض OLED

كاختبار أولي لشاشة OLED ، قم بتثبيت برنامج تشغيل العرض SSD1306 OLED الموجود هنا في Arduino IDE.

اختبر شاشة OLED عن طريق تحميل مثال ssd1306 / snowflakes وبرمجته في لوحة BioSense.

تأكد من أن هذا يعمل قبل المضي قدمًا.

الخطوة 12: برنامج BioSense التجريبي الثابت

هل نلعب لعبة يا أستاذ فالكن؟

هناك أيضًا لعبة Arkanoid رائعة في أمثلة SSD1306. لكي تعمل مع لوحة BioSense ، يجب تعديل الكود الذي يهيئ الأزرار ويقرأها. لقد اتخذنا الحرية لإجراء تلك التغييرات في ملف "biosense.ino" المرفق هنا.

قم بتكرار مجلد arkanoid من أمثلة SSD1306 إلى مجلد جديد قمت بتسميته biosense. احذف ملف arkanoid.ino من هذا المجلد وأفلته في ملف "biosense.ino". الآن قم بتجميع وتحميل biosense إلى النانو. سيؤدي الضغط على الزر الموجود في أقصى اليمين (الزر 4) إلى بدء اللعبة. يتم التحكم في المضرب عن طريق الزر 1 إلى اليسار والزر 4 إلى اليمين. لقطة جميلة هناك ، BrickOut.

اضغط على زر إعادة الضبط في Arduino Nano للعودة إلى القائمة الرئيسية.

الخطوة 13: وحدة مستشعر النبض

قد تتفاعل وحدة مستشعر النبض مع لوحة BioSense باستخدام رأس ثلاثة سنون في أعلى اللوحة.

تستخدم وحدة مستشعر النبض مصدر ضوء LED ومستشعر صورة للضوء المحيط APDS-9008 (ورقة بيانات) لاكتشاف ضوء LED المنعكس من خلال طرف الإصبع أو شحمة الأذن. يتم تضخيم إشارة من مستشعر الإضاءة المحيطة وتصفيتها باستخدام MCP6001 op-amp. يمكن بعد ذلك قراءة الإشارة بواسطة الميكروكونترولر.

سيؤدي الضغط على الزر 3 من القائمة الرئيسية لرسم biosense.ino إلى ترحيل عينات من إشارة خرج مستشعر النبض عبر واجهة USB. ضمن قائمة TOOLS في Arduino IDE ، حدد "Serial Plotter" وتأكد من ضبط معدل الباود على 115200. ضع إصبعك برفق فوق الضوء الموجود على مستشعر النبض.

يمكن العثور على تفاصيل ومشاريع إضافية مرتبطة بوحدة مستشعر النبض هنا.

الخطوة 14: مخطط كهربية العضل (EMG)

قم بتوصيل كابل القطب الكهربائي بالمقبس السفلي 3.5 مم المسمى EMG وضع الأقطاب الكهربائية كما هو موضح في الرسم التخطيطي.

سيؤدي الضغط على الزر 1 من القائمة الرئيسية لرسم biosense.ino إلى ترحيل عينات من إشارة خرج EMG عبر واجهة USB. ضمن قائمة الأدوات في Arduino IDE ، حدد "Serial Plotter" وتأكد من ضبط معدل الباود على 115200.

يمكنك اختبار مخطط كهربية العضل على أي مجموعات عضلية أخرى - حتى عضلات الحاجب في جبهتك.

تم استلهام دائرة EMG الخاصة بلوحة BioSense من Instructable من Advancer Technologies ، والتي يجب عليك بالتأكيد التحقق من بعض المشاريع والأفكار ومقاطع الفيديو الإضافية.

الخطوة 15: تخطيط القلب الكهربائي (ECG)

قم بتوصيل كابل القطب الكهربائي بالمقبس العلوي مقاس 3.5 مم المسمى ECG / EEG وضع الأقطاب الكهربائية كما هو موضح في الرسم التخطيطي. هناك خياران أساسيان لوضع القطب الكهربائي لتخطيط القلب. الأول موجود في داخل الرسغين مع الإشارة (الرصاص الأحمر) على ظهر يد واحدة. هذا الخيار الأول أسهل وأكثر راحة ولكنه غالبًا ما يكون أكثر ضوضاءً قليلاً. الخيار الثاني هو عبر الصدر مع الإشارة إلى البطن اليمنى أو أعلى الساق.

سيؤدي الضغط على الزر 2 من القائمة الرئيسية لرسم biosense.ino إلى ترحيل عينات من إشارة خرج ECG عبر واجهة USB. ضمن قائمة الأدوات في Arduino IDE ، حدد "Serial Plotter" وتأكد من ضبط معدل الباود على 115200.

تم استلهام دائرة ECG / EEG الخاصة بلوحة BioSense من Heart and Brain SpikerShield من Backyard Brains. تحقق من موقعهم للحصول على بعض المشاريع والأفكار الإضافية وفيديو تخطيط القلب الرائع هذا.

الخطوة 16: مخطط كهربية الدماغ (EEG)

قم بتوصيل كابل القطب الكهربائي في المقبس العلوي مقاس 3.5 مم المسمى ECG / EEG وضع الأقطاب الكهربائية كما هو موضح في الرسم التخطيطي. هناك العديد من الخيارات لوضع قطب EEG مع خيارين أساسيين معروضين هنا.

الأول على الجبهة مع الإشارة (الرصاص الأحمر) على شحمة الأذن أو عملية الخشاء. يمكن أن يستخدم هذا الخيار الأول ببساطة نفس الخيوط ذات النمط المفاجئ وأقطاب الهلام المستخدمة في تخطيط القلب.

الخيار الثاني في مؤخرة الرأس. إذا كنت أصلعًا ، فستعمل أقطاب الهلام هنا أيضًا. خلاف ذلك ، فإن تشكيل أقطاب كهربائية يمكن أن "تخترق" الشعر فكرة جيدة. تعتبر حلقة اللحام ذات نمط قفل الغسالة خيارًا جيدًا. استخدم كماشة إبرة الأنف على الألسنة الصغيرة (ستة في هذه الحالة) داخل الغسالة لثنيها ثم تبرز جميعها في نفس الاتجاه. سيؤدي وضعه تحت عصابة رأس مطاطية إلى دفع هذه النتوءات برفق عبر الشعر وملامسة فروة الرأس أدناه. عند الضرورة ، يمكن استخدام هلام موصل لتحسين الاتصال. ما عليك سوى خلط ملح الطعام مع سائل كثيف مثل الفازلين أو ملاط من الماء والنشا أو الدقيق. يمكن أيضًا استخدام الماء المالح وحده ولكن يجب احتوائه داخل إسفنجة صغيرة أو كرة قطنية.

سيؤدي الضغط على الزر 2 من القائمة الرئيسية لرسم biosense.ino إلى ترحيل عينات من إشارة خرج EEG عبر واجهة USB. ضمن قائمة الأدوات في Arduino IDE ، حدد "Serial Plotter" وتأكد من ضبط معدل الباود على 115200.

مشاريع وموارد EEG إضافية:

يستخدم هذا Instructable تصميمًا مشابهًا لـ BioSense EEG ويوضح أيضًا بعض المعالجة الإضافية وحتى كيفية لعب EEG Pong!

يحتوي Backyard Brains أيضًا على مقطع فيديو رائع لقياسات EEG.

برينباي

OpenEEG

OpenViBe

يمكن لإشارات مخطط كهربية الدماغ قياس تأثيرات الموجات الدماغية القوية (على سبيل المثال باستخدام Mindroid).

الخطوة 17: منطقة التحدي

هل يمكنك عرض آثار الإشارة التناظرية على OLED بالإضافة إلى الرسام التسلسلي؟

كنقطة انطلاق ، تحقق من هذا المشروع من XTronical.

قد يكون من المفيد أيضًا إلقاء نظرة على مشروع Tiny Scope.

ماذا عن إضافة مؤشرات نصية لمعدلات الإشارة أو معلمات أخرى مثيرة للاهتمام؟

الخطوة 18: صندوق الاشتراك الشهري في BioBox

تشارك أبلايد ساينس فينتشرز ، الشركة الأم لـ HackerBoxes ، في مفهوم صندوق الاشتراك الجديد المثير. سوف يُلهم BioBox ويتعلم من خلال مشاريع في علوم الحياة ، والقرصنة الحيوية ، والصحة ، والأداء البشري. احتفظ بمستشعر بصري بعيدًا عن الأخبار وخصومات أعضاء الميثاق باتباع صفحة BioBox على Facebook.

الخطوة 19: اخترق الكوكب

إذا كنت قد استمتعت بهذا Instrucable وترغب في الحصول على صندوق من الإلكترونيات ومشاريع تكنولوجيا الكمبيوتر مثل هذا يتم تسليمه مباشرة إلى صندوق البريد الخاص بك كل شهر ، فيرجى الانضمام إلى ثورة HackerBox عن طريق الاشتراك هنا.

تواصل وشارك نجاحك في التعليقات أدناه أو على صفحة HackerBoxes على Facebook. أخبرنا بالتأكيد إذا كان لديك أي أسئلة أو تحتاج إلى بعض المساعدة في أي شيء. شكرا لكونك جزء من HackerBoxes. يرجى إبقاء اقتراحاتك وملاحظاتك قادمة. HackerBoxes هي صناديقك. لنصنع شيئًا رائعًا!