Blinkdetektor: 6 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Denne instruktør forklarer, hvordan man laver en "blink-detektor" fra en modificeret AD8232 EKG (elektrokardiogram) sensor, en LM324-N quad op-amp, en Arduino Uno R3 og et hjemmelavet hovedbånd.

Detektoren har to udgange … en til når du blinker med venstre øje … og en til når du blinker til højre.

Normale blink, der involverer begge øjne, ignoreres.

Ansøgninger til dette kredsløb omfatter:

• spilgrænseflader
• hjælpende teknologi

Der kræves få værktøjer … bare et loddejern og en skarp kniv.

Sensorændringerne, som kan vendes, kræver, at du:

• skære to spor
• tilføj to loddebroer/shorts
• tilføj en kort ledning

De anslåede omkostninger ved komponenter er $ 15,00

Billeder

• Forsidebilledet viser et nærbillede af blink-detektoren
• Foto 2 viser den omtrentlige position for hovedbåndet.
• Videoen viser blink-detektoren i drift. Tre successive blink bliver lavet med hvert øje.

Trin 1: Deleliste

Følgende dele blev hentet fra

• 1 kun AD8232 EKG hjerteovervågningsmodul
• 1 kun Arduino Uno R3

Følgende dele blev hentet lokalt:

• 1 kun LM324 quad-op-amp
• 1 kun 220K ohm modstand 1/8 watt
• 2 kun 120K ohm modstande 1/8 watt
• 1 kun 15K ohm modstand 1/8 watt
• 2 kun 10K ohm modstande 1/8 watt
• 1 kun 1200 ohm modstand 1/8 watt

Diverse varer, der allerede er til rådighed:

• brødbræt
• strandet kobbertråd
• loddetin

De anslåede omkostninger ved komponenter er $ 15

Trin 2: Kredsløb

Kredsløbsdiagrammet "blinkdetektor" er vist på foto 1

Kredsløbet består af et modificeret AD8232 EKG-hjertesensormodul, en LM324 quad-op-amp, en Arduino Uno R3, et par modstande og to lysdioder.

Outputbølgeformen fra AD8232 svæver omkring 1,5 volt DC.

Når det venstre øje blinker, stiger AD8232-udgangsbølgeformen mod 3,3 volt. Når bølgeformen overstiger 2,8 volt, skifter komparatorudgangen til venstre-blink fra nul til 5 volt som vist på foto 2.

Når det højre øje blinker, falder AD8232-udgangsbølgeformen mod nul volt. Når bølgeformen falder til under 0,2 volt, ændres højre-blink-komparatorudgangen fra nul til 5 volt som vist på foto 3.

Normale blink har ingen effekt på output, da de svarer til to simulatane blink, og det er ikke muligt for AD8232 -output at gå i to modsatte retninger på samme tid.

AD8232 leveres med et sæt gelcoatede EKG-puder og -ledninger. Efter et par brug har puderne en tendens til at falde af. For at imødegå dette satte jeg nogle puder af fortinnet stål på et hovedbånd lavet af en gammel snor og velcro. Detaljer om hvordan man konstruerer dette hovedbånd er beskrevet andetsteds i denne artikel.

Trin 3: AD8232 kredsløbsmodifikationer

Et umodificeret printkort er vist på foto 1

Når de bruges som hjerteovervågning, tilsluttes EKG -afledningerne som følger:

• Højre arm er forbundet til RA
• Venstre arm er forbundet til LA
• Højre ben er forbundet til RL

Et modificeret printkort er vist på foto 2

Efter ændringerne bliver leads:

• Højre øjenbryn er forbundet med RA
• Venstre øjenbryn er forbundet til LA
• Panden er forbundet til RL

Det originale kredsløb

Et forenklet blokdiagram over den originale hjerteovervågning er vist på foto 3.

Dette diagram blev oprettet ved at matche komponentværdierne i Sparkfun "Heart Monitor" skematisk [1] med AD8232 "Functional Block Diagram" [2]

Når de bruges som hjerteovervågning, er begge indgange til AD8232 instrumenteringsforstærker bundet til 3,3 volt forsyningsskinne via 10M modstande. Instrumenteringsforstærkeren kan imidlertid ikke fungere, medmindre de to indgangsledninger er omkring potentialet i midten af skinnen.

Midtskinnepotentiale opnås ved at injicere en lille (10uA) strøm fra RLD (højre bendrev) ledning i dit ben. Vi har effektivt skabt en spændingsdeler ved hjælp af din krop som en af modstandene.

Det egentlige formål med RLD -leadet er forklaret i AD8232 -databladet … Jeg ser bare på det fra et andet synspunkt.

Det modificerede kredsløb

En blokskema over kredsløbsmodifikationerne er vist på foto 3.

I stedet for at lede efter hjerteslag leder blinkdetektoren efter forskelle i elektrisk potentiale. Som sådan skal den til enhver tid være fuldt funktionsdygtig … begge indgange til instrumenteringsforstærkeren skal være bundet til et mellemskinnepotentiale som f.eks. Vref (1,5 volt)

Dette opnås ved at skære sporet, der forbinder både 10M modstande til 3,3 volt forsyningen og slutte den afskårne ende til Vref ved hjælp af en lille ledning. Begge indgange på instrumenteringsforstærkeren er nu ved mellemskinnepotentiale, hvilket betyder, at AD8232-udgangen svæver omkring 1,5 volt DC.

Vi har heller ikke brug for RLD -afledningen … lad os bruge denne elektrode til at forbedre systemets CMRR (common mode afstødningsforhold) ved at løfte din krop til mellemsporingspotentiale. Dette opnås ved at skære banen til AD8232 RLD -stiften og forbinde snittenden med Vref.

AD8232-databladet anbefaler, at RLD- og RLDF-benene (højrebenets feedback-feedback) kortsluttes, når der bruges et to-leder kredsløb. Dette opnås ved at kortslutte kondensatoren, der forbinder disse to ben.

Referencer

[1]

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

[2]

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

Trin 4: Pandebåndet

Pandebåndet var fremstillet af en gammel snor, en længde af velcro og nogle velcro kroge. Konstruktion detaljer er vist i fotos 1..4

Puderne er lavet af tynd plade … Jeg brugte bunden af en gammel malingskande… og er fastgjort til snoren med smalle tapper skåret fra den samme tinplade. Dette gør, at puderne kan glide rundt om hovedbåndet.

Sløv kanterne af metalpuderne med en fil, og slip let kontaktfladerne. Lodning af hjerteovervågning fører til de udsatte metaltapper.

Det er vigtigt, at puderne får god hudkontakt … medicinsk kontaktgel anbefales, men jeg har fundet ud af, at håndfugtighedscreme også virker.

Padstørrelsen er ikke kritisk … Jeg har siden reduceret bredden, mens jeg eksperimenterede med tættere pad-afstand … halvering af størrelsen gjorde ingen forskel.

Trin 5: Software

Instruktioner

Upload den vedhæftede fil “wink_detector_4.ino” til din Arduino og kør.

Noter

Koden er bemærkelsesværdig enkel … den undersøger blot hver af de to blink-detektorudgange og blinker den relevante LED, når en komparator ændrer tilstand.

Men der er en fangst… stærke blink kan få den modsatte LED til at blinke.

Det øverste spor i foto 1 viser AD8232-udgangen, der falder ned til nul volt efter et stærkt blink i venstre øje. Højre øje-komparatoren (nedre spor) ser dette som et højre-blink og genererer et falsk output.

Foto 2 viser begge komparatorudgange for et stærkt venstre-blink. Højre-komparatoren genererer stadig en falsk output 800mS efter venstre-blink starter.

En softwareløsning bruges til at komme uden om dette … den første detektor, der ser et blink, deaktiverer den anden detektor i 1 sekund. Denne periode kan justeres i kodeoverskriften,

Trin 6: Resumé

Denne instruktør forklarer, hvordan man konverterer en Sparkfun AD8232 "Hjerteovervågning" til en "Blinkdetektor".

Konstruktion detaljer til en justerbar hoved-bånd er også leveret.

Arduino -koden eliminerer falske udløsere på grund af overskridelse fra AD8232 -output i nærvær af stærke blink.

Ansøgninger til dette kredsløb omfatter:

• spilgrænseflader
• hjælpende teknologi

De anslåede omkostninger ved komponenter er $ 15,00

Klik her for at se mine andre instruktioner.