Håndholdt EEG Focus Monitor: 32 trin

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

College liv kræver fokus for klasser, opgaver og projekter. Mange studerende har svært ved at fokusere i disse tider, hvorfor det er så vigtigt at overvåge og forstå din evne til at fokusere. Vi skabte en biosensor -enhed, der måler dine hjernebølger for at måle dit fokusniveau og viser dataene, så du kan se det. Akronymet "EEG" står for elektroencefalograf, hvilket betyder, at det er en maskine, der bruges til at registrere elektrisk aktivitet i hjernen.

Denne biosensor kræver et EEG -signalindgang og din finger for at trykke på skærmen for at producere en frekvensgraf og ekstraherbare data (valgfrit), der kan kopieres til Excel.

Ansvarsfraskrivelse: Denne biosensor er IKKE et medicinsk udstyr.

Forbrugsvarer

• Arduino Uno ($ 23)
• Breadboard ($ 5,50)
• 2,8 "TFT Touch Shield til Arduino med Resistive Touch Screen ($ 34,95)
• Ledninger ($ 0,95)
• EEG Bitalino ($ 40,79)
• Elektroder ($ 9,13)
• 3-leder tilbehør (21,48 $)
• Alkoholpinde ($ 4,65) (valgfrit)
• 9V batteri ($ 2,18)
• 9V batteriholder ($ 1,69)
• USB 2.0 Kabeltype A/B $ 3,95)

• Værktøjer

  • Wire Stripper ($ 6,26)
  • Hårbånd / hovedtelefoner til fastgørelse af ledninger over dit hoved (valgfrit)

Samlede omkostninger: $ 142 (afhængigt af prisudsving)

Trin 1: Forudsætninger

• Nogle grundlæggende viden om, hvordan hjernebølger læses, ville være nyttigt at forstå grafen, men ikke nødvendigt.

  Dette er en god ressource for nogle grundlæggende baggrundsoplysninger.

• Du skal også have adgang til GitHub -webstedet for at få vores kode.
• Du skal downloade Arduino -applikationen.

Trin 2: Sikkerhedsforanstaltninger

• Sørg for, at kredsløbet ikke er strømforsynet (batteripakken er slukket, USB ikke tilsluttet), når kredsløbet ændres.
• Sørg for, at der ikke er væsker i nærheden, der kan spilde på kredsløbet.
• ADVARSEL: Dette er IKKE et medicinsk udstyr og har ikke den samme nøjagtighed. Brug en ordentlig EEG, hvis du har brug for at lave en undersøgelse af hjernebølger.
• Hold dine hænder tørre, når du arbejder med kredsløbet eller biosensoren.

Trin 3: Tips og råd

Fejlfinding

• Sørg for, at dine ledninger er forbundet til de rigtige ben. Hvis ikke, vises en uforståelig læsning.
• Når du tilslutter din skærm, skal du sørge for, at du ikke passede alt én pin lavere (hvis du bemærker, at en af skærmstifterne ikke er tilsluttet, er det derfor)
• Sørg for, at du har tilsluttet BITalino korrekt (baseret på logoet og EEG -skiltet som vist i vejledningen)
• Sørg for, at skærmen tilsluttes ordentligt til et punkt, hvor stifternes metal ikke længere er synligt.
• Hvis koden ikke kompileres, og de ikke kan finde et bestemt bibliotek, skal du sørge for at have installeret alle de nævnte biblioteker.

Indsigt

Husk at tage højde for den plads, du har brug for at fjerne tråden, før du klipper den i længden

• Inden du påfører elektroderne på din pande, skal du sørge for først at vaske og tørre den, eller brug en alkoholpind for at reducere impedansen.
• Brug af en Arduino Mega ville give ekstra analoge og digitale stifter, hvilket ville betyde, at du ikke behøvede at "dele" stifter mellem ledningerne og skærmen, som vi gør i denne model.

Trin 4: Videnskaben bag enheden

Din hjerne producerer forskellige frekvenser af elektriske signaler afhængigt af dit bevidsthedsniveau/fokus. Det producerer gammabølger (32-100 Hz), når det er ekstremt fokuseret på en opgave, behandling af information eller læring. Det producerer betabølger (13-32 Hz), når du er opmærksom, tænker eller er spændt. Alfabølger (8-13 Hz) produceres, hvis du er fysisk og mentalt afslappet. Theta-bølger (4-8 Hz) forekommer under dyb meditation eller REM (hurtig øjenbevægelse) søvn. Deltabølger (<4 Hz) opstår under dyb, drømmeløs søvn.

Vores sensor giver dig besked om, hvor meget af hver bølge der er til stede, så du kan måle dit fokusniveau. Det registrerer kun bølgelængder fra 0Hz-59Hz, hvilket er det område, hvor de fleste hjernebølger forekommer.

Hvis du foretrækker en video tutorial, her er en god video, du kan se.

I vores introvideo talte vi om Fast Fourier Transform. Denne video forklarer, hvad det er.

Trin 5: Strip og klip ledninger

For de bedste resultater skal du bruge 3 stykker på mindst 5 lange.

Hvis du ikke har fjernet en ledning før, her er en simpel tutorial.

Tip: Når du klipper tråden, skal du sørge for at give plads til at fjerne tråden.

Trin 6: Loop en ende af hver ledning

Målet her er at skabe en sløjfe i den ene ende af den udsatte del af ledningen. Denne sløjfe skal have omtrent samme størrelse som benene under TFT Touch Shield eller lidt større.

Trin 7: Find de tilsvarende pins under skærmen

Sammenlign Arduino Uno og undersiden af skærmen for at identificere de tilsvarende ben til 3.3V, GND og A5.

Tip: Hvis du kigger godt efter, kan du se de røde cirkler på billedet, der omgiver stifterne af interesse.

Trin 8: Fastgør ledningerne til TFT Touch Shield Pins

Sæt de sløjfer, du lavede, på TFT Touch Shield -benene, der svarer til 3.3V output, GND og A5 analog pin på Arduino.

Tip: Hvis du ikke er sikker på, hvilke du skal vedhæfte det til, kan du bruge dem, der er afbildet på billedet ovenfor.

Trin 9: Stram trådsløjferne

Klem metaldelen af trådsløjfen for at stramme den. Dette vil sikre en bedre forbindelse.

Trin 10: Tilslut TFT Touch Shield

Brug dine fingre til at fastgøre ledningerne på deres steder og vend TFT Touch Shield om. Slut den til Arduino.

Trin 11: Sæt ledningerne i brødbrættet

Tilslut

• 3,3V ledning til + kolonnen på brødbrættet.
• GND -ledning til - kolonnen på brødbrættet.
• A5 -ledning til enhver række på brødbrættet.

Tip: De ledninger, du ser kører over skærmen, er til illustration. Vi valgte at køre ledningerne under skærmen, da de ledninger, vi havde, var for korte.

Trin 12: Tilslut dit 3-leder tilbehør

Tilslut 3-leder tilbehør til BITalino EEG sensoren. Tilslut dette på siden, der er mærket "EEG".

Trin 13: Tilslut din EEG -sensor til en ledning

Tilslut din wire EEG -sensor på siden med BITalino -logoet på den.

Trin 14: Tilslut EEG til brødbrættet

Tilslut den anden ende af ledningerne til brødbrættet som vist på billedet.

• Tilslut den røde ledning til + kolonnen på brødbrættet
• Slut den sorte ledning til - kolonnen på brødbrættet
• Slut den lilla ledning til rækken med ledningen fra A5 -stiften.

Trin 15: Sæt elektroder på din pande

Tag elektroderne af, og sæt dem fast på din pande som det ses på billedet.

Trin 16: Tilslut dig selv

Bliv ét med kredsløbet ved at slutte enderne af 3-leder tilbehør til elektroderne på din pande. Metalboret på elektroden skal passe godt ind i hullerne på 3-leder tilbehør.

Det er ligegyldigt, hvilken bly der går til hvilken elektrode, så længe den hvide er i midten.

Trin 17: Fastgør ledningerne (valgfrit)

Hvis du ikke vil have ledningerne til at blokere din udsigt, skal du smutte dem tilbage over dit hoved og sikre dem med noget. Jeg valgte at bruge hovedtelefoner til dette.

Trin 18: Indsæt 9V batteriet i batteripakken

Indsæt 9V batteriet i batteripakken.

Trin 19: Tilslut 9V batteripakken

Sæt 9V batteripakken i porten vist på billedet. Behold batteripakken, når du gør dette.

Trin 20: Hent koden fra Github

• Gå til dette link:
• Klik på filen Hand_Held_EEG.ino. Kopier og indsæt koden i dit Arduino -vindue.

Alternativt kan du klikke på den grønne "klon eller download" -knap, gemme den som en zip, derefter udpakke filen og åbne den

Trin 21: Download de relevante biblioteker

Når du forsøger at kompilere koden, bliver du bedt om at kigge efter bestemte biblioteker.

• Gå til værktøjer> Administrer biblioteker
• Skriv det bibliotek, du har brug for, i søgelinjen. Download den, der matcher det ønskede bibliotek mest.

• Disse er de biblioteker, du skal bruge:

  • arduinoFFT.h
  • Adafruit_GFX.h
  • SPI.h
  • Wire.h
  • Adafruit_STMPE610.h
  • Adafruit_ILI9341.

Alternativt kan du downloade bibliotekerne fra disse links. og kopier dem til din biblioteksmappe.

Arduino FFT:

SPI:

Wire:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Trin 22: Tilslut Arduino UNO til din computer

Tilslut Arduino UNO til din computer ved hjælp af USB -kablet.

Trin 23: Upload koden

Tryk på upload -knappen i dit Arduino -vindue som vist i den røde cirkel på billedet ovenfor. Vent på, at upload er færdig.

Trin 24: Slutproduktet

Tag USB -kablet ud, og du har nu det endelige produkt! Alt du skal gøre er at tænde batteriet og trykke på skærmen for at begynde at indsamle data!

Jo flere pigge du ser på venstre side, jo lavere er dit fokusniveau.

Trin 25: ØJN Diagram

Ovenfor er ØJNE -diagrammet. TFT Touch Shield, EEG -sensor og 9V batteri er mærket. Arduino UNO har sin egen etiket allerede trykt på den.

9V -batteriet har sin positive ende tilsluttet 5V -stiften og den negative ende forbundet med GND -stiften på Arduino Uno.

EEG -sensoren har sin VCC -stift forbundet til 3V -stiften, GND -stiften til GND -stiften og REF -stiften til A5 -stiften på Arduino Uno.

TFT Touch Shield er forbundet til alle stifter på Arduino Uno.

Trin 26: Læsning af data

I trin 4 var der et diagram, der viste, hvilke frekvenser af hjernebølger, der svarer til hvilket bevidstheds-/fokusniveau. Vores graf er på en skala på 10Hz pr. Kvadrat. Så hvis du ser en top for enden af den 2. firkant (som på billedet). Det betyder, at der er et flertal af hjernebølger ved 20Hz. Dette indikerer Beta -bølger, hvilket betyder, at personen er vågen og fokuseret.

Trin 27: Åbning af den serielle skærm (valgfri)

Åbn den serielle skærm under fanen Værktøjer øverst til venstre.

Eller du kan trykke på Ctrl+Shift+M.

Trin 28: Aflæsning på seriel skærm (valgfri)

Når arduinoen er tilsluttet computeren, kan du læse med berøringsskærmen.

Trin 29: Kopiér dine resultater (valgfrit)

Klik på Serial Monitor, tryk på CTRL+A og derefter CTRL+C for at kopiere alle data.

Trin 30: Indsæt resultaterne i et tekstdokument. (Valgfri)

Åbn et tekstdokument som Notesblok, og tryk på CTRL+V for at indsætte resultaterne.

Trin 31: Gem resultaterne som en.txt -fil. (Valgfri)

Denne kode kan derefter eksporteres til en software som excel for at analysere dataene.

Trin 32: Yderligere ideer

• Du kan oprette en enhed, der rykker dig vågen, når du mister fokus ved at tilføje en vibrerende motor og en kode, der aktiverer motoren, hvis den registrerer hjernebølger under en bestemt frekvens (svarende til hvordan en Fitbit vibrerer).
• Tilføjelse af SD -kortfunktioner giver dig mulighed for at gemme dataene og behandle dem på andre måder gennem applikationer som Microsoft Excel.