Blinkdetektor: 6 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Denne instruksen forklarer hvordan du lager en "blink-detektor" fra en modifisert AD8232 EKG (elektrokardiogram) sensor, en LM324-N quad op-amp, en Arduino Uno R3 og et hjemmelaget hodebånd.

Detektoren har to utganger … en for når du blinker venstre øye … og en for når du blinker til høyre.

Normale blink, som involverer begge øynene, ignoreres.

Søknader for denne kretsen inkluderer:

• spillgrensesnitt
• hjelpemiddel

Få verktøy kreves … bare et loddejern og en skarp kniv.

Sensorendringene, som kan reverseres, krever at du:

• kutte to spor
• legg til to loddebroer/shorts
• legg til en kort trådkobling

Den estimerte kostnaden for komponenter er $ 15,00

Bilder

• Forsidebildet viser et nærbilde av blunk-detektoren
• Bilde 2 viser omtrentlig posisjon for hodebåndet.
• Videoen viser blink-detektoren i drift. Tre suksessive blink gjøres med hvert øye.

Trinn 1: Deleliste

Følgende deler ble hentet fra

• 1 bare AD8232 EKG hjerteovervåkingsmodul
• 1 bare Arduino Uno R3

Følgende deler ble hentet lokalt:

• 1 bare LM324 quad-op-amp
• 1 bare 220K ohm motstand 1/8 watt
• 2 bare 120K ohm motstander 1/8 watt
• 1 bare 15K ohm motstand 1/8 watt
• 2 bare 10K ohm motstander 1/8 watt
• 1 bare 1200 ohm motstand 1/8 watt

Flere ting som allerede er tilgjengelig:

• brødbrett
• strandet kobbertråd
• loddetinn

Den estimerte kostnaden for komponenter er $ 15

Trinn 2: Krets

Kretsdiagrammet "blinkdetektor" er vist på bilde 1

Kretsen består av en modifisert AD8232 EKG-hjertesensormodul, en LM324 quad-op-amp, en Arduino Uno R3, noen få motstander og to lysdioder.

Utgangsbølgeformen fra AD8232 svever omtrent 1,5 volt likestrøm.

Når venstre øye blinker, stiger AD8232-utgangsbølgeformen mot 3,3 volt. Når bølgeformen overstiger 2,8 volt, endres venstre-blink-komparatorutgangen fra null til 5 volt som vist på bilde 2.

Når høyre øye blinker, faller AD8232-utgangsbølgeformen mot null volt. Når bølgeformen faller under 0,2 volt, endres høyre-blink-komparatorutgangen fra null til 5 volt som vist på bilde 3.

Normale blink har ingen effekt på utgangen, ettersom de tilsvarer to samtidige blink, og det er ikke mulig for AD8232 -utgangen å gå i to motsatte retninger samtidig.

AD8232 leveres med et sett med gelbelagte EKG-puter og ledninger. Etter noen få bruk har putene en tendens til å falle av. For å motvirke dette festet jeg noen pads av fortinnet stål til et hodebånd laget av en gammel snor og borrelås. Detaljer om hvordan du bygger dette hodebåndet er beskrevet andre steder i denne artikkelen.

Trinn 3: AD8232 kretsmodifikasjoner

Et umodifisert kretskort er vist på bilde 1

Når de brukes som hjerteovervåkning, er EKG -ledningene tilkoblet som følger:

• Høyre arm er koblet til RA
• Venstre arm er koblet til LA
• Høyre ben er koblet til RL

Et modifisert kretskort er vist på bilde 2

Etter endringene blir lederne:

• Høyre øyenbryn er koblet til RA
• Venstre øyenbryn er koblet til LA
• Pannen er koblet til RL

Den opprinnelige kretsen

Et forenklet blokkdiagram av den originale hjertemonitoren er vist på bilde 3.

Dette diagrammet ble opprettet ved å matche komponentverdiene i Sparkfun "Heart Monitor" skjematisk [1] til AD8232 "Functional Block Diagram" [2]

Når den brukes som hjerteovervåker, er begge inngangene til AD8232 instrumenteringsforsterker knyttet til 3,3 volt forsyningsskinne via 10M motstander. Instrumenteringsforsterkeren kan imidlertid ikke fungere med mindre de to inngangsledningene er rundt midten av skinnen.

Midtskinnspotensialet oppnås ved å injisere en liten (10uA) strøm fra RLD (høyre bendrift) ledning inn i beinet. Vi har effektivt opprettet en spenningsdeler som bruker kroppen din som en av motstandene.

Det egentlige formålet med RLD -avledningen er forklart i AD8232 -databladet … Jeg ser bare på det fra et annet synspunkt.

Den modifiserte kretsen

En blokkskjema over kretsendringene er vist på bilde 3.

I stedet for å lete etter hjerteslag, leter blinkdetektoren etter forskjeller i elektrisk potensial. Som sådan må den være fullt i drift hele tiden … begge inngangene til instrumenteringsforsterkeren må være knyttet til et midtskinnspotensial som Vref (1,5 volt)

Dette oppnås ved å kutte sporet som kobler både 10 M motstander til 3,3 volt forsyning og koble den avskårne enden til Vref ved hjelp av en liten ledning. Begge inngangene til instrumenteringsforsterkeren er nå på midtskinnspotensial, noe som betyr at AD8232-utgangen svinger omtrent 1,5 volt DC.

Vi trenger heller ikke RLD -avledningen … la oss bruke denne ledningen til å forbedre CMRR (common mode rejection ratio) for systemet ved å heve kroppen din til midrail -potensial. Dette oppnås ved å kutte sporet til AD8232 RLD -pinnen og feste kuttenden til Vref.

AD8232-databladet anbefaler at RLD- og RLDF-pinnene (høyre benstasjon-tilbakemelding) kortsluttes når du bruker en to-leder krets. Dette oppnås ved å kutte kondensatoren som forbinder disse to pinnene.

Referanser

[1]

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

[2]

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

Trinn 4: Hodebåndet

Pannebåndet var laget av en gammel snor, en borrelengde og noen borrelås kroker. Konstruksjonsdetaljer er vist på bilder 1..4

Putene er laget av tynn tinnplate … Jeg brukte bunnen av en gammel malingsboks … og festes til snoren med smale tapper skåret fra den samme tinnplaten. Dette gjør at putene kan gli rundt pannebåndet.

Sløv kantene på metallputene med en fil og lett slip kontaktflatene. Lodd hjerteovervåkeren til de synlige metallflikene.

Det er viktig at putene får god hudkontakt … medisinsk kontaktgel anbefales, men jeg har funnet ut at håndkrem også virker.

Padstørrelsen er ikke kritisk … Jeg har siden redusert bredden mens jeg eksperimenterte med tettere mellomrom … å halvere størrelsen gjorde ingen forskjell.

Trinn 5: Programvare

Bruksanvisning

Last opp den vedlagte filen “wink_detector_4.ino” til Arduino og kjør.

Merknader

Koden er bemerkelsesverdig enkel … den avstemmer ganske enkelt hver av de to blink-detektorutgangene og blinker den riktige LED-en når en komparator endrer tilstand.

Men det er en hake … sterke blink kan få motsatt LED til å blinke.

Det øverste sporet på bilde 1 viser AD8232-utgangen som faller ned til null volt etter et sterkt blink med venstre øye. Høyre-øye-komparatoren (nedre spor) ser på dette som et høyre-blink og genererer en falsk utgang.

Foto 2 viser begge komparatorutgangene for et sterkt venstre-blink. Høyre-komparatoren genererer fremdeles en falsk utgang 800mS etter at venstre-blink starter.

En programvareløsning brukes for å komme rundt dette … den første detektoren som ser et blunk deaktiverer den andre detektoren i 1 sekund. Denne perioden er justerbar i kodehodet,

Trinn 6: Oppsummering

Denne instruksen forklarer hvordan du konverterer en Sparkfun AD8232 "hjertemonitor" til en "blinkdetektor".

Konstruksjonsdetaljer for et justerbart hodebånd er også tilgjengelig.

Arduino -koden eliminerer falske utløsere på grunn av overskridelse fra AD8232 -utgangen i nærvær av sterke blink.

Søknader for denne kretsen inkluderer:

• spillgrensesnitt
• hjelpemiddelteknologi

Den estimerte kostnaden for komponenter er $ 15,00

Klikk her for å se mine andre instrukser.