Shirit me kokë për lexuesin e gjumit: 24 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:26

A keni menduar ndonjëherë se si flini natën? Pajisjet si FitBit gjurmojnë gjumin duke analizuar lëvizjen tuaj gjatë gjithë natës, por ato nuk mund të shikojnë se çfarë po bën truri juaj.

Pas një semestri të mësimit në lidhje me instrumentet mjekësore, klasa jonë u sfidua me detyrën e krijimit të një pajisjeje të veshshme për të matur disa ndryshore biologjike. Partneri im dhe unë zgjodhëm të krijojmë një shirit që mund të shikojë se çfarë bën truri juaj në gjumë. Shiriti i kokës lexon sinjalet e valëve të trurit për të monitoruar modelet e gjumit. Ai identifikon sesi valët e trurit të përdoruesit përparojnë përmes fazave alfa, beta, gama dhe delta gjatë natës. Të dhënat mund të eksportohen dhe analizohen në Excel.

A e përmendëm edhe atë me stil?

Hapi 1: Materialet dhe mjetet

Për të ndërtuar shiritin e lexuesit të gjumit, do t'ju nevojiten materialet e mëposhtme:

1. Shirit (për këtë projekt u përdor një shirit HOTER Sportline Headline)
2. Mikrokontrollues Adafruit Flora
3. Flora Wearable Bluefruit LE Moduli
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Këputet
6. Fije përçuese
7. Telat
8. Fije
9. Paketa e baterisë
10. Bitalino EEG me kabllo UC-E6 dhe kabllo elektrodë me 3 plumb
11. Pëlhurë
12. Rrip elastik

Mjetet e mëposhtme do t'ju ndihmojnë në ndërtimin e shiritit të kokës:

1. Kunja e qepjes
2. Gërshërë
3. Zhveshëset e telave
4. Saldim Hekuri dhe metali mbushës

Hapi 2: Përgatitja

Para se të ndërtoni shiritin tuaj të lexuesit të gjumit, merrni pak kohë për të mësuar rreth valëve të trurit dhe disa qarkut bazë. Brenda trurit, qeliza të veçanta të njohura si neurone orkestrojnë aktivitete të ndryshme brenda trupit. Këta neurone drejtojnë shfaqjen duke dërguar sinjale të vogla elektrike të cilat marrin formën e valëve. Truri është i njohur për prodhimin e katër llojeve të ndryshme të valëve - alfa, beta, theta dhe delta. Këto valë dallohen nga një gamë specifike frekuencash, dhe secila varg korrespondon me nivele të caktuara të aktivitetit mendor. Shiriti juaj i kokës do të përdorë një pajisje të quajtur elektroencefalogramë, ose EEG, për të identifikuar këto valë pasi truri juaj i prodhon ato gjatë gjumit.

Për të bërë lexuesin tuaj të gjumit, do t'ju duhet të lidhni disa pajisje në shiritin e kokës. Pajisjet kryesore janë një mikroprocesor, i cili është një kompjuter i vogël; një modul Bluetooth, i cili është një çip që lejon shiritin e kokës të komunikojë me kompjuterin tuaj; një NeoPixel, i cili është një dritë që ndryshon ngjyrën; një EEG; dhe një bateri.

Sistemi i plotë është ndërtuar duke lidhur secilën pajisje së bashku në vende të veçanta përmes fijes përçuese. Nëse nuk keni pasur ndonjë përvojë me përdorimin e këtyre temave, një tutorial është i disponueshëm këtu. Fijet janë të lidhura në kapëse që ju lejojnë të lidhni dhe hiqni me lehtësi mikroprocesorin Flora dhe modulin bluetooth. Një fund i kapjes do të futet në pëlhurë dhe një tjetër shkon në një pajisje elektrike. Një tutorial për zbatimin e këtyre kapjeve është në dispozicion këtu.

Pasi të jetë ndërtuar sistemi, duhet të pajiset me një kod. Ky projekt përdor në mënyrë specifike kodin Arduino. Nëse dëshironi të njiheni me kodin Arduino, https://www.arduino.cc është plot me mësime të dobishme. Për të zbatuar kodin e përdorur për këtë projekt, do t'ju duhet të shkarkoni aplikacionin Arduino në https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Kjo do të duhet të plotësohet me tabelën Flora, të disponueshme këtu. Ju gjithashtu do të duhet të shkarkoni një grusht bibliotekash të tjera për të zgjeruar aftësitë e mikroprocesorit tuaj; kjo mund të bëhet duke përdorur www.github.com. Bibliotekat e nevojshme janë:

• Transformimi i shpejtë i Furierit (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Së fundmi, duhet të shkarkoni Aplikacionin Adafruit Bluefruit LE Connect në telefonin tuaj të mençur për t'u përdorur me shiritin e kokës.

Hapi 3: Siguria

Trupi i njeriut mund të përballojë ekspozimin e kufizuar ndaj energjisë elektrike, kështu që kujdesi i duhur është i nevojshëm kur përdorni pajisje elektronike. Parimi kryesor i sigurisë elektrike është të shmangni bërjen e trupit tuaj një shteg për kalimin e rrymës elektrike në qarkun e mundësuar. Disa praktika të përgjithshme për të shmangur këtë janë:

• Prekni vetëm telat dhe qarqet e tjera metalike ndërsa energjia është FIKUR
• Përdorni mjete me doreza të izoluara
• Mundohuni ta mbani ujin larg zonës së punës kur ndërtoni qarkun tuaj
• Mundohuni të punoni me një dorë në vend të dy sa më shumë që të jetë e mundur për të zvogëluar rrezikun e rrymës elektrike që rrjedh nëpër zemrën tuaj

Një shqetësim tjetër që duhet të jeni të vetëdijshëm kur ndërtoni qarkun tuaj është se rryma elektrike mund të ndezë materiale të ndezshme, kështu që ju duhet të siguroheni që telat janë të lidhur plotësisht në qark. Përndryshe, ju mund të ndizni flokët tuaj ose shiritin e kokës në zjarr.

Paralajmërim: Ky shirit nuk është një pajisje mjekësore e certifikuar dhe nuk duhet të përdoret për diagnostikimin e gjendjeve neurologjike.

Hapi 4: Këshilla dhe këshilla

Këtu janë disa këshilla që duhet të keni parasysh kur po ndërtoni shiritin tuaj të lexuesit të gjumit:

• Sigurohuni që skajet e fillit përçues të mos prekin njëri -tjetrin pasi t'i lidhni ato

• Nëse porti nuk është i disponueshëm në Arduino kur lidhni mikrokontrolluesin me Arduino, ndërmerrni hapat e mëposhtëm për të ngarkuar kodin tuaj:

  1. Ndërsa mikrokontrolluesi është i lidhur, ngarkoni kodin ndërsa mbani shtypur butonin e rivendosjes në mikrokontrollues
  2. Kur shiriti i statusit kalon nga përpilimi në ngarkim, hiqni dorë nga butoni i rivendosjes
  3. Kodi duhet të ngarkohet dhe porti tani duhet të njihet
• Kur bashkoheni në kapëse, kini kujdes që të shmangni bashkimin e dy kunjave së bashku në mënyrë që të mos shkurtoni qarkun tuaj. Një multimetër mund të përdoret për të provuar nëse është krijuar apo jo një lidhje midis kunjave
• Sigurohuni që kapjet të qëndrojnë të lidhura kur vendosni shiritin e kokës
• Sigurohuni që moduli bluetooth të jetë në modalitetin e të dhënave dhe jo në modalitetin e komandës
• Pasi të jetë ndërtuar shiriti i kokës, do të dëshironi të siguroheni që funksionon në mënyrë efektive! Për të arritur një sinjal të mirë, sigurohuni që të keni një kontakt të pastër midis elektrodave dhe ballit tuaj duke fshirë pluhurin, fijet e lëshuara, flokët ose ndërhyrje të tjera.

Hapi 5: Filloni të ndërtoni qarkun tuaj

Tani që jeni pajisur me disa njohuri dhe procedura sigurie, jeni gati të ndërtoni shiritin e kokës. Lexoni me kujdes udhëzimet e mëposhtme dhe vini re komentet e lëna në imazhe me udhëzime të mëtejshme.

Hapi 6: Diagrami i Qarkut

Diagrami i qarkut të mësipërm tregon lidhjet në qarkun e përfunduar. Përdoreni këtë diagram qarku si referencë për t'u siguruar që qarku juaj është lidhur me tela siç duhet.

Hapi 7: Solder futet në mikroprocesorin Flora

Nëse nuk e keni kontrolluar lidhjen me tutorialin se si të përdorni kapëset në hapin "Përgatitja", shikojeni tani. Në këtë pikë ju do të lidhni kapjet me modulin e mikroprocesorit dhe bluetooth. Ju nuk doni ta ngatërroni këtë pjesë pasi një punë e çrregullt e saldimit mund të prishë qarkun tuaj.

Mikroprocesori do të kërkojë kapje në kunjat e mëposhtëm:

• Të 3 kunjat e tokës (GND)
• Të dy kunjat e energjisë 3.3V
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• Pin dixhital #9

Hapi 8: Solder futet në modulin Bluetooth

Dhe moduli bluetooth do të kërkojë kapje në këto kunja:

• Fuqia 3.3V
• TX
• RX
• GND

Hapi 9: Qepni kapje në pëlhurë për mikroprocesorin Flora

Tani mund të qepni skajin tjetër të kapëseve mbi pëlhurë. Sigurohuni që të përdorni modulin bluetooth dhe mikroprocesorin me kapjet e tyre të bashkangjitura për t'i rreshtuar këto kapëse siç duhet!

Hapi 10: Qepni kapje në pëlhurë për modulin Bluetooth

Tani qepni në kapëset për Bluetooth.

Hapi 11: Moduli Bluetooth me tela te mikroprocesori Flora

Tjetra lidhni modulin Bluetooth me Mikroprocesorin Flora duke qepur fije përçuese midis kapëseve përkatëse për secilën pajisje. Kërkohen lidhjet e mëposhtme të pin:

1. Bluetooth 3.3V në Mikroprocesor 3.3V
2. Bluetooth TX te Mikroprocesori RX #0
3. Bluetooth RX te Mikroprocesori TX #1
4. Bluetooth GND në GND mikroprocesor

Hapi 12: Wire Neo Pixel në Flora MicroProcessor

Lidhni Neo Pixel me mikroprocesorin në mënyrën e mëposhtme:

1. NeoPixel LED In në mikroprocesor dixhital Pin #9
2. NeoPixel Ground në Tokë Mikroprocesor
3. Fuqia NeoPixel në fuqinë e mikroprocesorit

Hapi 13: Paketa e baterisë me tela në mikroprocesorin Flora

Kjo pjesë është disi e rëndësishme; ju mund të keni nevojë për një burim energjie për të bërë gjithçka të funksionojë!

Hapi 14: Ndërtoni kabllon EEG

Ky kabllo është ndërtuar duke përdorur çipin EEG, kabllon e elektrodës me 3 plumb dhe kabllon UC-E6. Çipi EEG duhet të jetë i rreshtuar siç duhet në mënyrë që fundi që lexon "EEG" të lidhet me kabllon e elektrodës, siç tregohet në imazhin e mësipërm.

Hapi 15: Tela EEG te mikroprocesori Flora

Lidhni kabllon EEG me mikroprocesorin Flora. Imazhi i mësipërm është etiketuar me udhëzime për të treguar pikat e duhura për të lidhur telat tuaj. Lidhjet e mëposhtme do të bëhen:

1. Teli i kuq në pushtet
2. Teli i zi në tokë
3. Teli i purpurt në SCL #3

Hapi 16: Qepini elektrodat në shiritin e kokës

Qepni elektrodat në pjesën e brendshme të shiritit të kokës. Sigurohuni që elektrodat të vendosen në pozicionet e duhura. Duke parë pjesën e brendshme të shiritit të kokës, elektroda e kuqe duhet të vendoset në të majtë, elektroda e bardhë duhet të jetë në mes dhe elektroda e zezë duhet të jetë në të djathtë.

Hapi 17: Qepni rroba dhe rrip në shirit

Tani e keni përfunduar shiritin e kokës! Woohoo!

Hapi 18: Ngarko kodin

Tani mund ta ngarkoni këtë kod në shiritin tuaj të kokës për t'i dhënë atij aftësi për të lexuar mendjen!

Hapi 19: Lidhni shiritin e kokës me telefonin

Hapni Aplikacionin Adafruit Bluefruit LE Connect dhe lidhni telefonin tuaj me ju Adafruit Bluefruit LE.

Hapi 20: Vendosni shiritin e kokës dhe mblidhni të dhënat

Tani mund të vish shiritin e kokës dhe ta provosh! Ju mund të zgjidhni "UART" në aplikacionin Adafruit Bluefruit LE Connect për të parë të dhënat ashtu siç vijnë.

Hapi 21: Eksportoni të dhëna nga telefoni në kompjuter

Pasi të jenë mbledhur të dhënat tuaja, mund t'i eksportoni të dhënat në formate të shumta skedarësh. Ne rekomandojmë eksportimin e tij si një skedar.txt për analiza në Excel.

Hapi 22: Analiza e të dhënave

Këtu është një shembull i llojit të grafikut që mund të bëni për të vizualizuar dhe interpretuar të dhënat nga shiriti juaj i kokës. Ne kemi diferencat delta, theta, alfa dhe beta, të gjitha të shënuara për të treguar në cilin varg futet secila pikë.

Hapi 23: Ide të Mëtejshme

Pasi të keni përfunduar shiritin tuaj të lexuesit të gjumit, mos ngurroni të eksploroni disa modifikime në dizajn. Ndoshta përpiquni të modifikoni kodin për të mbledhur automatikisht të dhënat dhe për të gjeneruar një raport që vlerëson modelet e gjumit të përdoruesit. Ose mund të lidhni një orë në kohë reale për të monitoruar kohën e saktë të natës kur përdoruesi bie në gjumë, përparon përmes gjumit të thellë dhe gjumit REM dhe zgjohet. Ndoshta jeni të interesuar për regjistrimin e bisedave të gjumit, në këtë rast mund të përfshini një regjistrues audio që aktivizohet kur përdoruesi godet gjumin REM. Mundësitë janë të pafundme!

Hapi 24: Njohja

Pjesa e transformimit të katërfishtë të kodit për këtë projekt përdori kodin e postuar në këtë faqe në Krijimet Norvegjeze. Gjithashtu, pjesa NeoPixel e kodit iu referua shembujve të dhënë nga Adafruit.