Wink Detector: 6 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

คำแนะนำนี้จะอธิบายวิธีสร้าง "เครื่องตรวจจับการกระพริบตา" จากเซ็นเซอร์ AD8232 ECG (คลื่นไฟฟ้าหัวใจ) ที่ปรับเปลี่ยนแล้ว LM324-N quad op-amp, Arduino Uno R3 และแถบคาดศีรษะแบบโฮมเมด

เครื่องตรวจจับมีสองเอาต์พุต … หนึ่งสำหรับเมื่อคุณขยิบตาซ้ายของคุณ … และอีกอันสำหรับเมื่อคุณขยิบตาขวาของคุณ

ละเว้นการกะพริบปกติซึ่งเกี่ยวข้องกับดวงตาทั้งสองข้าง

แอพพลิเคชั่นสำหรับวงจรนี้รวมถึง:

• อินเทอร์เฟซเกม
• เทคโนโลยีอำนวยความสะดวก

ต้องใช้เครื่องมือเพียงเล็กน้อย … แค่หัวแร้งและมีดคมเท่านั้น

การปรับเปลี่ยนเซ็นเซอร์ซึ่งสามารถย้อนกลับได้นั้นต้องการให้คุณ:

• ตัดสองเพลง
• เพิ่มสะพานประสานสองอัน / กางเกงขาสั้น
• เพิ่มสายย่อ

ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของส่วนประกอบคือ $15.00

รูปภาพ

• ภาพหน้าปกแสดงมุมมองระยะใกล้ของเครื่องตรวจจับการกระพริบตา
• ภาพที่ 2 แสดงตำแหน่งโดยประมาณของแถบคาดศีรษะ
• วิดีโอแสดงการทำงานของเครื่องตรวจจับการกระพริบตา กระพริบตาสามครั้งติดต่อกันสามครั้ง

ขั้นตอนที่ 1: รายการชิ้นส่วน

ส่วนต่อไปนี้ได้มาจากhttps://www.aliexpress.com/

• 1 เท่านั้น AD8232 ECG heart monitor โมดูล
• 1 เท่านั้น Arduino Uno R3

ได้รับชิ้นส่วนต่อไปนี้ในท้องถิ่น:

• 1 LM324 quad-op-amp. เท่านั้น
• 1 เพียงตัวต้านทาน 220K โอห์ม 1/8 วัตต์
• ตัวต้านทาน 120K โอห์ม 2 ตัวเท่านั้น 1/8 วัตต์
• 1 ตัวต้านทานเพียง 15K โอห์ม 1/8 วัตต์
• ตัวต้านทาน 10K โอห์ม 2 ตัวเท่านั้น 1/8 วัตต์
• 1 เพียง 1200 โอห์ม ตัวต้านทาน 1/8 วัตต์

รายการเบ็ดเตล็ดที่มีอยู่แล้ว:

• เขียงหั่นขนม
• ลวดทองแดงควั่น
• ประสาน

ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของส่วนประกอบคือ $15

ขั้นตอนที่ 2: วงจร

แผนภาพวงจร "wink detector" แสดงในรูปที่ 1

วงจรประกอบด้วยโมดูลเซ็นเซอร์หัวใจ AD8232 ECG ที่ได้รับการดัดแปลง, LM324 quad-op-amp, Arduino Uno R3, ตัวต้านทานสองสามตัว และ LED สองดวง

รูปคลื่นเอาท์พุตจาก AD8232 วนเวียนอยู่ประมาณ 1.5 โวลต์ DC

เมื่อตาซ้ายขยิบตา รูปคลื่นสัญญาณออก AD8232 จะเพิ่มขึ้นเป็น 3.3 โวลต์ เมื่อรูปคลื่นเกิน 2.8 โวลต์ เอาท์พุตของตัวเปรียบเทียบการกะพริบตาซ้ายจะเปลี่ยนจากศูนย์เป็น 5 โวลต์ดังแสดงในภาพที่ 2

เมื่อตาขวาขยิบตา รูปคลื่นสัญญาณออก AD8232 จะตกไปที่ศูนย์โวลต์ เมื่อรูปคลื่นลดลงต่ำกว่า 0.2 โวลต์ เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบการกะพริบตาขวาจะเปลี่ยนจากศูนย์เป็น 5 โวลต์ดังแสดงในภาพที่ 3

การกะพริบปกติไม่มีผลต่อเอาต์พุต เนื่องจากเทียบเท่ากับการกะพริบพร้อมกันสองครั้ง และเอาต์พุต AD8232 จะไม่ไปในทิศทางตรงกันข้ามสองทิศทางพร้อมกัน

AD8232 มาพร้อมกับชุดแผ่นตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจและสายวัดที่เคลือบเจล หลังจากใช้ไปไม่กี่ครั้ง แผ่นอิเล็กโทรดก็มักจะหลุดออกมา เพื่อแก้ปัญหานี้ ฉันได้ติดแผ่นเหล็กชุบดีบุกบางแผ่นเข้ากับแถบคาดศีรษะที่ทำจากเชือกคล้องแบบเก่าและเวลโคร รายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการสร้างแถบคาดศีรษะนี้มีอธิบายไว้ที่อื่นในบทความนี้

ขั้นตอนที่ 3: AD8232 การปรับเปลี่ยนวงจร

แผงวงจรที่ไม่ได้แก้ไขจะแสดงในรูปที่1

เมื่อใช้เป็นเครื่องตรวจหัวใจ สายไฟ ECG จะเชื่อมต่อดังนี้:

• แขนขวาเชื่อมต่อกับ RA
• แขนซ้ายเชื่อมต่อกับLA
• ขาขวาเชื่อมต่อกับRL

แผงวงจรที่ดัดแปลงจะแสดงในรูปที่2

หลังจากการปรับเปลี่ยนลูกค้าเป้าหมายจะกลายเป็น:

• คิ้วขวาเชื่อมต่อกับ RA
• คิ้วซ้ายเชื่อมต่อกับLA
• หน้าผากเชื่อมต่อกับRL

วงจรเดิม

บล็อกไดอะแกรมแบบง่ายของจอภาพหัวใจดั้งเดิมแสดงอยู่ใน ภาพที่ 3

ไดอะแกรมนี้สร้างขึ้นโดยการจับคู่ค่าส่วนประกอบในแผนผัง Sparkfun “Heart Monitor” [1] กับ AD8232 “Functional Block Diagram” [2]

เมื่อใช้เป็นเครื่องตรวจวัดการเต้นของหัวใจ อินพุตทั้งสองของเครื่องขยายเสียงเครื่องมือ AD8232 จะเชื่อมโยงกับรางจ่ายไฟขนาด 3.3 โวลต์ผ่านตัวต้านทาน 10M อย่างไรก็ตาม แอมพลิฟายเออร์เครื่องมือวัดไม่สามารถทำงานได้เว้นแต่สายนำอินพุตทั้งสองจะมีศักย์ไฟฟ้าราวกลาง

ศักย์กลางรางได้มาจากการฉีดกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก (10uA) จาก RLD (ไดรฟ์ขาขวา) เข้าสู่ขาของคุณ เราได้สร้างตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้ร่างกายของคุณเป็นหนึ่งในตัวต้านทาน

วัตถุประสงค์ที่แท้จริงของผู้นำ RLD นั้นอธิบายไว้ในแผ่นข้อมูล AD8232 … ฉันแค่มองจากมุมมองที่ต่างออกไป

วงจรดัดแปลง

แผนผังบล็อกของการปรับเปลี่ยนวงจรแสดงในรูปที่ 3

แทนที่จะมองหาการเต้นของหัวใจ อุปกรณ์ตรวจจับการกะพริบตากำลังมองหาความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้า ดังนั้นจึงต้องมีการทำงานอย่างเต็มที่ตลอดเวลา … อินพุตทั้งสองของตัวขยายสัญญาณเครื่องมือวัดจะต้องเชื่อมโยงกับศักยภาพของรางกลาง เช่น Vref (1.5 โวลต์)

ซึ่งทำได้โดยการตัดรางที่เชื่อมต่อตัวต้านทาน 10M ทั้งสองตัวกับแหล่งจ่าย 3.3 โวลต์ และเชื่อมต่อจุดตัดกับ Vref โดยใช้ลิงก์ลวดขนาดเล็ก อินพุตทั้งสองของแอมพลิฟายเออร์เครื่องมือวัดอยู่ที่ศักย์กลางราง ซึ่งหมายความว่าเอาต์พุต AD8232 จะอยู่ที่ประมาณ 1.5 โวลต์ DC

นอกจากนี้เรายังไม่ต้องการลีด RLD … ลองใช้ลีดนี้เพื่อปรับปรุง CMRR (อัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไป) ของระบบโดยการเพิ่มร่างกายของคุณให้มีศักยภาพที่มิดเรล ซึ่งทำได้โดยการตัดรางไปที่พิน AD8232 RLD และเชื่อมปลายคัทเข้ากับ Vref

แผ่นข้อมูล AD8232 แนะนำให้ลัดวงจรพิน RLD และ RLDF (การป้อนกลับของไดรฟ์ขาขวา) เมื่อใช้วงจรแบบสองลีด ทำได้โดยการลัดวงจรตัวเก็บประจุที่เชื่อมขาทั้งสองนี้

อ้างอิง

[1]

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

[2]

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

ขั้นตอนที่ 4: แถบคาดศีรษะ

แถบคาดศีรษะทำมาจากเชือกคล้องแบบเก่า ความยาวของเวลโคร และขอเกี่ยวเวลโครบางส่วน รายละเอียดการก่อสร้างแสดงในรูปภาพ 1..4

แผ่นรองทำจากแผ่นดีบุกบางๆ … ฉันใช้ก้นกระป๋องสีเก่า … และติดเข้ากับเชือกเส้นเล็กด้วยแถบแคบๆ ที่ตัดจากแผ่นดีบุกเดียวกัน ซึ่งช่วยให้แผ่นรองเลื่อนไปรอบๆ แถบคาดศีรษะได้

ขัดขอบของแผ่นโลหะด้วยตะไบและขัดพื้นผิวสัมผัสเล็กน้อย ประสานจอภาพหัวใจนำไปสู่แท็บโลหะที่เปิดอยู่

มันเป็นสิ่งสำคัญที่แผ่นอิเล็กโทรดต้องสัมผัสกับผิวหนังที่ดี … แนะนำให้ใช้เจลติดต่อทางการแพทย์ แต่ฉันพบว่ามอยเจอร์ไรเซอร์สำหรับมือก็ใช้ได้เช่นกัน

ขนาดแผ่นไม่สำคัญ … ฉันได้ลดความกว้างลงในขณะที่ทดลองด้วยระยะห่างระหว่างแผ่นที่ใกล้ขึ้น … การลดขนาดลงครึ่งหนึ่งไม่ได้ทำให้เกิดความแตกต่าง

ขั้นตอนที่ 5: ซอฟต์แวร์

คำแนะนำ

อัปโหลดไฟล์ที่แนบมา “wink_detector_4.ino” ไปยัง Arduino ของคุณและเรียกใช้

หมายเหตุ

โค้ดนั้นเรียบง่ายอย่างน่าทึ่ง … มันแค่สำรวจเอาต์พุตตัวตรวจจับการกระพริบทั้งสองแต่ละตัวและกะพริบไฟ LED ที่เหมาะสมทุกครั้งที่ตัวเปรียบเทียบเปลี่ยนสถานะ

แต่มีสิ่งที่จับได้ว่า … การขยิบตาอย่างรุนแรงอาจทำให้ไฟ LED ฝั่งตรงข้ามกะพริบ

รอยด้านบนในภาพที่ 1 แสดงเอาต์พุต AD8232 จุ่มลงไปที่ศูนย์โวลต์หลังจากขยิบตาซ้ายอย่างแรง เครื่องเปรียบเทียบตาขวา (รอยล่าง) เห็นว่านี่เป็นการขยิบตาขวาและสร้างผลลัพธ์ที่ผิดพลาด

ภาพที่ 2 แสดงเอาต์พุตตัวเปรียบเทียบทั้งสองเพื่อขยิบตาซ้ายอย่างแรง ตัวเปรียบเทียบทางขวายังคงสร้างเอาต์พุตเท็จ 800mS หลังจากที่เริ่มกระพริบตาทางซ้าย

โซลูชันซอฟต์แวร์ใช้เพื่อแก้ไขปัญหานี้ … ตัวตรวจจับแรกที่เห็นการกระพริบตาจะปิดตัวตรวจจับอื่นเป็นเวลา 1 วินาที ช่วงเวลานี้สามารถปรับได้ในส่วนหัวของรหัส

ขั้นตอนที่ 6: สรุป

คำแนะนำนี้จะอธิบายวิธีการแปลง Sparkfun AD8232 "Heart Monitor" เป็น "Wink Detector"

นอกจากนี้ยังมีรายละเอียดการก่อสร้างสำหรับแถบคาดศีรษะแบบปรับได้

รหัส Arduino กำจัดทริกเกอร์ที่ผิดพลาดเนื่องจากการโอเวอร์โหลดจากเอาต์พุต AD8232 ในที่ที่มีการขยิบตาอย่างแรง

แอพพลิเคชั่นสำหรับวงจรนี้รวมถึง:

• อินเทอร์เฟซเกม
• เทคโนโลยีอำนวยความสะดวก

ค่าใช้จ่ายโดยประมาณของส่วนประกอบคือ $15.00

คลิกที่นี่เพื่อดูคำแนะนำอื่น ๆ ของฉัน