Monitor portabil EEG Focus: 32 de pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Viața colegiului necesită concentrare pentru cursuri, sarcini și proiecte. Multor studenți le este greu să se concentreze în aceste perioade, motiv pentru care monitorizarea și înțelegerea abilității dvs. de concentrare este atât de importantă. Am creat un dispozitiv biosenzor care vă măsoară undele cerebrale pentru a vă măsura nivelul de focalizare și afișează datele pe care le puteți vedea. Acronimul „EEG” înseamnă electroencefalograf, ceea ce înseamnă că este o mașină folosită pentru a înregistra activitatea electrică din creier.

Acest biosenzor necesită o intrare de semnal EEG și degetul pentru a apăsa pe ecran pentru a produce un grafic de frecvență și date care pot fi extrase (opțional) care pot fi copiate în Excel.

Declinare de responsabilitate: Acest biosenzor NU este un dispozitiv medical.

Provizii

• Arduino Uno (23 USD)
• Breadboard (5,50 USD)
• Ecran tactil TFT de 2,8 "pentru Arduino cu ecran tactil rezistiv (34,95 dolari)
• Sârme (0,95 dolari)
• EEG Bitalino (40,79 dolari)
• Electrozi (9,13 dolari)
• Accesoriu cu 3 plumbi (21,48 USD)
• Tampoane cu alcool (4,65 USD) (opțional)
• Baterie de 9V (2,18 USD)
• Suport baterie 9V (1,69 dolari)
• Cablu USB 2.0 tip A / B 3,95 USD)

• Instrumente

  • Stripper de sârmă (6,26 dolari)
  • Bandă de păr / căști pentru a vă asigura firele deasupra capului (opțional)

Cost total: 142 USD (în funcție de fluctuațiile de preț)

Pasul 1: premise

• Unele cunoștințe de bază despre modul în care sunt citite undele cerebrale ar fi utile pentru a înțelege graficul, dar nu sunt necesare.

  Aceasta este o resursă bună pentru câteva informații de bază.

• De asemenea, ați avea nevoie de acces la site-ul GitHub pentru a obține codul nostru.
• Ar trebui să descărcați aplicația Arduino.

Pasul 2: Precauții de siguranță

• Asigurați-vă că circuitul nu este alimentat (acumulatorul este oprit, USB nu este conectat) atunci când modificați circuitul.
• Asigurați-vă că nu există lichide în apropiere care s-ar putea revărsa pe circuit.
• AVERTISMENT: Acesta NU este un dispozitiv medical și nu are aceeași precizie. Folosiți un EEG adecvat dacă trebuie să faceți un studiu asupra undelor cerebrale.
• Păstrați-vă mâinile uscate atunci când lucrați cu circuitul sau biosenzorul.

Pasul 3: Sfaturi și sfaturi

Depanare

• Asigurați-vă că firele dvs. sunt conectate la pinii potriviți. Dacă nu, ar apărea o lectură neinteligibilă.
• Când conectați ecranul, asigurați-vă că nu ați încadrat totul cu un pin mai jos (dacă observați că vreunul dintre pinii ecranului nu este conectat, acesta este motivul pentru care)
• Asigurați-vă că ați conectat corect BITalino (pe baza logo-ului și a semnului EEG așa cum se vede în instrucțiuni)
• Asigurați-vă că ecranul este conectat corect la un punct în care metalul pinilor nu mai este vizibil.
• Dacă codul nu reușește să compileze și nu pot găsi o anumită bibliotecă, asigurați-vă că ați instalat toate bibliotecile menționate.

Perspective

Nu uitați să țineți cont de spațiul de care aveți nevoie pentru a dezlipi firul înainte de al tăia la lungime

• Înainte de a aplica electrozii pe frunte, asigurați-vă că îl spălați și uscați mai întâi sau folosiți un tampon cu alcool pentru a reduce impedanța.
• Folosirea unui Arduino Mega ar oferi pini analogici și digitali suplimentari, ceea ce ar însemna că nu ar trebui să „împărțiți” pini între fire și ecran, așa cum facem în acest model.

Pasul 4: Știința din spatele dispozitivului

Creierul dvs. produce frecvențe diferite de semnale electrice în funcție de nivelul dvs. de conștiință / focalizare. Produce unde Gamma (32-100 Hz) atunci când este extrem de concentrat pe o sarcină, prelucrarea informațiilor sau învățare. Produce unde Beta (13-32 Hz) atunci când sunteți atenți, gândiți sau excitați. Undele alfa (8-13 Hz) sunt produse dacă sunteți relaxat fizic și mental. Undele theta (4-8 Hz) apar în timpul meditației profunde sau a somnului REM (mișcare rapidă a ochilor). Undele Delta (<4 Hz) apar în timpul somnului profund, fără vise.

Senzorul nostru vă va informa cât de mult din fiecare undă este prezent pentru a vă permite să vă măsurați nivelul de focalizare. Detectează numai lungimile de undă de la 0Hz-59Hz, care este intervalul în care apar majoritatea undelor cerebrale.

Dacă preferați un tutorial video, iată un videoclip bun pe care îl puteți viziona.

În videoclipul nostru introductiv, am vorbit despre Transformarea Fourier rapidă. Acest videoclip explică ce este asta.

Pasul 5: Îndepărtați și tăiați firele

Pentru cele mai bune rezultate, ai avea nevoie de 3 piese la minimum 5 lungime.

Dacă nu ați dezbrăcat niciodată un fir, iată un tutorial simplu.

Sfat: Când tăiați firul, asigurați-vă că lăsați spațiu pentru dezlipirea firului.

Pasul 6: Buclați un capăt al fiecărui fir

Scopul aici este de a crea o buclă pe un capăt al părții expuse a firului. Această buclă ar trebui să aibă aproximativ aceeași dimensiune ca pinii de sub TFT Touch Shield sau puțin mai mare.

Pasul 7: Localizați pinii corespunzători sub ecran

Comparați Arduino Uno și partea inferioară a ecranului pentru a identifica pinii corespunzători pentru 3.3V, GND și A5.

Sugestie: dacă priviți cu atenție, puteți vedea cercurile roșii din imagine care înconjoară pinii de interes.

Pasul 8: Atașați firele la pinii TFT Touch Shield

Atașați buclele pe care le-ați făcut pe pinii TFT Touch Shield care corespund ieșirii de 3,3V, pinului analogic GND și A5 de pe Arduino.

Sfat: dacă nu sunteți sigur la care să îl atașați, le puteți folosi pe cele descrise în imaginea de mai sus.

Pasul 9: Strângeți buclele de sârmă

Ciupiți partea metalică a buclei de sârmă pentru a o strânge. Acest lucru va asigura o conexiune mai bună.

Pasul 10: Conectați ecranul tactil TFT

Folosiți degetele pentru a fixa firele în locurile lor și întoarceți TFT Touch Shield. Conectați-l la Arduino.

Pasul 11: Conectați firele la panoul de calcul

Conectați

• Sârmă de 3,3 V la coloana + de pe panou.
• Sârmă GND la coloana - de pe panou.
• Sârmă A5 la orice rând de pe panou.

Sfat: firele pe care le vedeți care rulează pe ecran sunt ilustrative. Am ales să rulăm firele sub ecran, deoarece firele pe care le aveam erau prea scurte.

Pasul 12: Conectați-vă accesoriul cu 3 conductoare

Conectați accesoriul cu 3 conductoare la senzorul BITalino EEG. Conectați acest lucru pe partea care este etichetată "EEG".

Pasul 13: Conectați senzorul EEG la un fir

Conectați senzorul EEG de sârmă pe lateral cu sigla BITalino pe acesta.

Pasul 14: Conectați EEG la Breadboard

Conectați celălalt capăt al firelor la panou, așa cum se vede în imagine.

• Conectați firul roșu la coloana + a panoului
• Conectați firul negru la coloana - a panoului
• Conectați firul violet la rând cu firul de la pinul A5.

Pasul 15: lipiți electrozi de frunte

Îndepărtați electrozii și lipiți-i de frunte așa cum se vede în imagine.

Pasul 16: Conectați-vă

Deveniți unul cu circuitul conectând capetele accesoriului cu 3 conductori la electrozii de pe frunte. Burghiul metalic de pe electrod ar trebui să se potrivească frumos în găurile accesoriului cu 3 conductori.

Nu contează care plumb merge la ce electrod, atâta timp cât cel alb este în mijloc.

Pasul 17: Asigurați firele (opțional)

Dacă nu doriți ca firele să vă blocheze vederea, glisați-le înapoi deasupra capului și asigurați-le cu ceva. Am ales să folosesc căști pentru a face acest lucru.

Pasul 18: Introduceți bateria de 9V în baterie

Introduceți bateria de 9V în acumulator.

Pasul 19: Conectați acumulatorul de 9V

Conectați acumulatorul de 9V la portul prezentat în imagine. Păstrați bateria oprită atunci când faceți acest lucru.

Pasul 20: Obțineți codul de la Github

• Accesați acest link:
• Faceți clic pe fișierul Hand_Held_EEG.ino. Copiați și lipiți codul în fereastra Arduino.

Alternativ, puteți face clic pe butonul verde „clonați sau descărcați”, salvați-l ca un fișier zip, apoi extrageți fișierul și deschideți-l

Pasul 21: Descărcați bibliotecile corespunzătoare

Când încercați să compilați codul, vi se va solicita să căutați anumite biblioteci.

• Accesați instrumentele> Gestionați bibliotecile
• Introduceți biblioteca de care aveți nevoie în bara de căutare. Descărcați cea care se potrivește cel mai mult cu biblioteca dorită.

• Acestea sunt bibliotecile de care veți avea nevoie:

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

Alternativ, puteți descărca bibliotecile din aceste linkuri. și copiați-le în folderul bibliotecilor.

Arduino FFT:

SPI:

Sârmă:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Pasul 22: Conectați Arduino UNO la computer

Conectați Arduino UNO la computer utilizând cablul USB.

Pasul 23: Încărcați codul

Apăsați butonul de încărcare din fereastra Arduino, așa cum se arată în cercul roșu din imaginea de mai sus. Așteptați finalizarea încărcării.

Pasul 24: Produsul final

Deconectați cablul USB și acum aveți produsul final! Tot ce trebuie să faceți este să porniți acumulatorul și să atingeți ecranul pentru a începe colectarea de date!

Cu cât vedeți mai multe vârfuri în partea stângă, cu atât nivelul de focalizare este mai mic.

Pasul 25: Diagrama EAGLE

Mai sus este diagrama EAGLE. Ecranul tactil TFT, senzorul EEG și bateria de 9V sunt etichetate. Arduino UNO are deja eticheta proprie imprimată pe ea.

Bateria de 9V are capătul pozitiv conectat la pinul de 5V și capătul negativ conectat la pinul GND al Arduino Uno.

Senzorul EEG are pinul său VCC conectat la pinul de 3V, pinul GND la pinul GND și pinul REF la pinul A5 al Arduino Uno.

TFT Touch Shield este conectat la toți pinii Arduino Uno.

Pasul 26: Citirea datelor

La pasul 4, a existat o diagramă care arată ce frecvențe ale undelor cerebrale corespund nivelului de conștiință / focalizare. Graficul nostru este pe o scară de 10Hz pe pătrat. Deci, dacă vedeți un vârf la sfârșitul celui de-al doilea pătrat (ca în imagine). Înseamnă că există majoritatea undelor cerebrale la 20Hz. Aceasta indică undele beta, ceea ce înseamnă că persoana este trează și concentrată.

Pasul 27: Deschiderea monitorului serial (opțional)

Deschideți monitorul serial sub fila Instrumente din stânga sus.

Sau puteți apăsa Ctrl + Shift + M

Pasul 28: Citiți pe monitorul serial (opțional)

Cu arduino-ul conectat la computer, citiți cu ajutorul ecranului tactil.

Pasul 29: copiați rezultatele (opțional)

Faceți clic pe monitorul serial, apăsați CTRL + A, apoi CTRL + C pentru a copia toate datele.

Pasul 30: lipiți rezultatele într-un document text. (Opțional)

Deschideți un document text ca Notepad și apăsați CTRL + V pentru a lipi rezultatele.

Pasul 31: Salvați rezultatele ca fișier.txt. (Opțional)

Acest cod poate fi apoi exportat într-un software precum Excel pentru a analiza datele.

Pasul 32: Idei suplimentare

• Puteți crea un dispozitiv care să vă trezească când vă pierdeți concentrarea prin adăugarea unui motor vibrator și a unui cod care activează motorul dacă detectează undele cerebrale sub o anumită frecvență (similar cu modul în care vibrează un Fitbit).
• Adăugarea capacităților cardului SD vă va permite să stocați datele și să le prelucrați în alte moduri prin aplicații precum Microsoft Excel.