HackerBox 0026: BioSense: 19 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

BioSense - Sa buwang ito, ang HackerBox Hackers ay tuklasin ang mga circuit ng amplifier ng pagpapatakbo para sa pagsukat ng mga signal ng physiological ng puso ng tao, utak, at kalamnan ng kalansay. Naglalaman ang Instructable na ito ng impormasyon para sa pagtatrabaho sa HackerBox # 0026, na maaari mong kunin dito habang tumatagal. Gayundin, kung nais mong makatanggap ng isang HackerBox tulad ng karapatang ito sa iyong mailbox bawat buwan, mangyaring mag-subscribe sa HackerBoxes.com at sumali sa rebolusyon!

Mga Paksa at Mga Layunin sa Pag-aaral para sa HackerBox 0026:

• Maunawaan ang teorya at aplikasyon ng mga circuit ng op-amp
• Gumamit ng mga amplifier ng instrumento upang masukat ang maliliit na signal
• Ipunin ang eksklusibong HackerBoxes BioSense Board
• Instrumento ng isang paksa ng tao para sa ECG at EEG
• Itala ang mga signal na nauugnay sa kalamnan ng kalansay ng tao
• Disenyo ng ligtas na electronics na mga circuit ng interface ng tao
• I-visualize ang mga analog signal sa USB o sa pamamagitan ng OLED display

Ang HackerBoxes ay ang buwanang serbisyo sa kahon ng subscription para sa DIY electronics at computer technology. Kami ay mga libangan, gumagawa, at eksperimento. Kami ang nangangarap ng mga pangarap. HACK ANG PLANET!

Hakbang 1: HackerBox 0026: Mga Nilalaman sa Kahon

• HackerBoxes # 0026 Nakokolektang Sanggunian Card
• Eksklusibong HackerBoxes BioSense PCB
• OpAmp at Component Kit para sa BioSense PCB
• Arduino Nano V3: 5V, 16MHz, MicroUSB
• OLED Module 0.96 pulgada, 128x64, SSD1306
• Module ng Pulse Sensor
• Mga Nangungunang Estilo ng Snap-Style para sa Mga Physiological Sensor
• Adhesive Gel, Snap-Style Electrode Pads
• OpenEEG Electrode Strap Kit
• Paliitin ang Tubing - 50 piraso ng Pagkakaiba-iba
• MicroUSB Cable
• Eksklusibong WiredMind Decal

Ilang iba pang mga bagay na makakatulong:

• Panghinang, bakal, at pangunahing mga tool sa paghihinang
• Computer para sa pagpapatakbo ng mga tool ng software
• 9V Baterya
• Maiiwan na kawad na hook-up

Pinakamahalaga, kakailanganin mo ang isang pakiramdam ng pakikipagsapalaran, diwa ng DIY, at pag-usisa ng hacker. Ang Hardcore DIY electronics ay hindi isang maliit na hangarin, at hindi namin ito ibinubuhos para sa iyo. Ang layunin ay pag-unlad, hindi pagiging perpekto. Kapag nagpumilit ka at nasisiyahan sa pakikipagsapalaran, maraming kasiyahan ang maaaring makuha mula sa pag-aaral ng bagong teknolohiya at inaasahan kong gumana ang ilang mga proyekto. Iminumungkahi naming dahan-dahan ang bawat hakbang, isinasaalang-alang ang mga detalye, at huwag matakot na humingi ng tulong.

Tandaan na mayroong isang kayamanan ng impormasyon para sa kasalukuyan, at inaasahang, mga kasapi sa HackerBox FAQ.

Hakbang 2: Mga Operating Amplifier

Ang isang pagpapatakbo amplifier (o op-amp) ay isang high-gain boltahe amplifier na may kaugalian na input. Ang isang op-amp ay gumagawa ng isang potensyal na output na karaniwang daan-daang libo-libong beses na mas malaki kaysa sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang mga input terminal nito. Ang mga operational amplifiers ay nagmula sa mga analog computer, kung saan ginamit ito upang maisagawa ang mga operasyon sa matematika sa maraming mga linear, non-linear, at frequency-dependant na mga circuit. Ang mga op-amp ay kabilang sa mga pinakalawak na ginagamit na elektronikong aparato ngayon, na ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga aparato ng consumer, pang-industriya, at pang-agham.

Ang isang perpektong op-amp ay karaniwang isinasaalang-alang na magkaroon ng mga sumusunod na katangian:

• Walang katapusang makakuha ng open-loop na G = vout / vin
• Walang katapusang impedance na input Rin (sa gayon, zero input kasalukuyang)
• Zero input na offset boltahe
• Walang katapusang saklaw ng boltahe ng output
• Walang katapusang bandwidth na may zero phase shift at infinite slay rate
• Zero output impedance Rout
• Zero ingay
• Walang katapusang ratio ng pagtanggi sa karaniwang-mode (CMRR)
• Walang katapusang ratio ng pagtanggi sa supply ng kuryente.

Ang mga ideals na ito ay maaaring buod ng dalawang "ginintuang panuntunan":

1. Sa isang closed loop ang output ay sumusubok na gawin ang anumang kinakailangan upang gawin ang boltahe na pagkakaiba sa pagitan ng mga input na zero.
2. Ang mga input ay hindi gumuhit ng kasalukuyang.

[Wikipedia]

Karagdagang Mga Mapagkukunang Op-Amp:

Detalyadong Tutorial sa Video mula sa EEVblog

Khan Academy

Mga Tutorial sa Elektronikon

Hakbang 3: Mga Amplifier ng Instrumentasyon

Ang isang instrumentation amplifier ay isang uri ng kaugalian na amplifier na sinamahan ng mga input buffer amplifier. Tinatanggal ng pagsasaayos na ito ang pangangailangan para sa pagtutugma ng input impedance at sa gayon ay ginagawang partikular na angkop ang amplifier para magamit sa pagsukat at kagamitan sa pagsubok. Ginagamit ang mga amplifier ng instrumento kung saan kinakailangan ang mahusay na kawastuhan at katatagan ng circuit. Ang mga amplifier ng instrumento ay may napakataas na mga ratio ng pagtanggi sa karaniwang-mode na ginagawang angkop para sa pagsukat ng maliliit na signal sa pagkakaroon ng ingay.

Bagaman ang amplifier ng instrumentation ay karaniwang ipinapakita sa eskematiko bilang magkapareho sa isang karaniwang op-amp, ang electronic instrumentation amp ay halos palaging panloob na binubuo ng TATLONG op-amp. Inayos ang mga ito upang magkaroon ng isang op-amp upang buffer ang bawat input (+, -), at isa upang makabuo ng nais na output na may sapat na pagtutugma ng impedance.

[Wikipedia]

PDF Book: Gabay ng taga-disenyo sa Mga Amplifier ng Instrumentation

Hakbang 4: HackerBoxes BioSense Board

Nagtatampok ang HackerBoxes BioSense Board ng isang koleksyon ng mga amplifiers ng pagpapatakbo at kagamitan upang makita at masukat ang apat na signal ng physiological na inilarawan sa ibaba. Ang maliliit na signal ng elektrisidad ay naproseso, pinalalakas at pinakain sa isang microcontroller kung saan maaari silang maipasa sa isang computer sa pamamagitan ng USB, naproseso, at ipinapakita. Para sa mga pagpapatakbo ng microcontroller, ang HackerBoxes BioSense Board ay gumagamit ng isang Arduino Nano module. Tandaan na ang susunod na ilang mga hakbang ay nakatuon sa paghahanda ng Arduino Nano module para magamit sa BioSense Board.

Nagtatampok ang mga module ng Pulse Sensor ng isang light source at isang light sensor. Kapag ang module ay nakikipag-ugnay sa tisyu ng katawan, halimbawa isang fingertip o earlobe, ang mga pagbabago sa nasasalamin na ilaw ay sinusukat habang ang mga pump ng dugo sa tisyu.

Ang ECG (Electrocardiography), na tinatawag ding EKG, ay nagtatala ng aktibidad ng kuryente ng puso sa loob ng isang tagal ng panahon gamit ang mga electrode na nakalagay sa balat. Ang mga electrode na ito ay nakakakita ng maliliit na mga pagbabago sa kuryente sa balat na nagmula sa pattern ng electrophysiologic ng kalamnan ng puso na depolarizing at repolarizing sa bawat tibok ng puso. Ang ECG ay isang pangkaraniwang isinagawa na pagsusuri sa cardiology. [Wikipedia]

Ang EEG (Electroencephalography) ay isang electrophysiological monitoring na paraan upang maitala ang aktibidad ng kuryente ng utak. Ang mga electrode ay inilalagay kasama ang anit habang sinusukat ng EEG ang mga pagbabagu-bago ng boltahe na nagreresulta mula sa kasalukuyang ionic sa loob ng mga neuron ng utak. [Wikipedia]

Sinusukat ng EMG (Electromyography) ang aktibidad na elektrikal na nauugnay sa mga kalamnan ng kalansay. Nakita ng isang electromyograph ang potensyal na elektrisidad na nabuo ng mga cell ng kalamnan kapag ang mga ito ay electrically o neurologically activated. [Wikipedia]

Hakbang 5: Arduino Nano Microcontroller Platform

Ang kasama na Arduino Nano module ay may mga header pin, ngunit hindi sila na-solder sa module. Iwanan ang mga pin para sa ngayon. Gawin ang mga paunang pagsubok ng Arduino Nano module na hiwalay mula sa BioSense Board at PRIOR hanggang sa paghihinang ng mga header pin na Arduino Nano. Ang kailangan lang para sa susunod na ilang mga hakbang ay isang microUSB cable at ang Nano module tulad ng paglabas nito sa bag.

Ang Arduino Nano ay isang pang-ibabaw, mounting breadboard, miniaturized na Arduino board na may isinamang USB. Ito ay kamangha-manghang buong tampok at madaling i-hack.

Mga Tampok:

• Microcontroller: Atmel ATmega328P
• Boltahe: 5V
• Mga Digital I / O Pins: 14 (6 PWM)
• Mga Pins ng Input ng Analog: 8
• Kasalukuyang DC bawat I / O Pin: 40 mA
• Memory ng Flash: 32 KB (2KB para sa bootloader)
• SRAM: 2 KB
• EEPROM: 1 KB
• Bilis ng Orasan: 16 MHz
• Mga Dimensyon: 17mm x 43mm

Ang partikular na pagkakaiba-iba ng Arduino Nano na ito ay ang disenyo ng itim na Robotdyn. Ang interface ay sa pamamagitan ng isang on-board MicroUSB port na katugma sa parehong mga MicroUSB cable na ginamit sa maraming mga mobile phone at tablet.

Nagtatampok ang Arduino Nanos ng built-in na USB / Serial chip chip. Sa partikular na variant na ito, ang chip chip ay ang CH340G. Tandaan na may iba`t ibang mga uri ng USB / Serial na mga chip ng tulay na ginamit sa iba't ibang uri ng mga board ng Arduino. Pinapayagan ka ng mga chips na ito ang USB port ng computer upang makipag-usap sa serial interface sa chip ng processor ng Arduino.

Ang operating system ng isang computer ay nangangailangan ng isang Driver ng Device upang makipag-usap sa USB / Serial chip. Pinapayagan ng driver ang IDE na makipag-usap sa Arduino board. Ang tukoy na driver ng aparato na kinakailangan ay nakasalalay sa parehong bersyon ng OS at gayundin ang uri ng USB / Serial chip. Para sa CH340 USB / Serial chips, mayroong mga driver na magagamit para sa maraming mga operating system (UNIX, Mac OS X, o Windows). Ang tagagawa ng CH340 ang nagtutustos sa mga driver doon.

Kapag na-plug mo ang Arduino Nano sa isang USB port ng iyong computer, ang berdeng ilaw ng kuryente ay dapat na bukas at ilang sandali matapos ang asul na LED ay dapat magsimulang mag-blink nang dahan-dahan. Nangyayari ito dahil ang Nano ay paunang na-load sa programa ng BLINK, na tumatakbo sa bagong tatak ng Arduino Nano.

Hakbang 6: Arduino Integrated Development Environment (IDE)

Kung wala ka pang naka-install na Arduino IDE, maaari mo itong i-download mula sa Arduino.cc

Kung nais mo ng karagdagang impormasyon sa pagpapakilala para sa pagtatrabaho sa Arduino ecosystem, iminumungkahi namin na suriin ang mga tagubilin para sa HackerBoxes Starter Workshop.

I-plug ang Nano sa MicroUSB cable at ang kabilang dulo ng cable sa isang USB port sa computer, ilunsad ang Arduino IDE software, piliin ang naaangkop na USB port sa IDE sa ilalim ng mga tool> port (malamang na isang pangalan na may "wchusb" dito). Piliin din ang "Arduino Nano" sa IDE sa ilalim ng mga tool> board.

Panghuli, mag-load ng isang piraso ng halimbawa ng code:

File-> Mga halimbawa-> Mga Pangunahing Kaalaman-> Blink

Ito talaga ang code na na-preload papunta sa Nano at dapat na tumatakbo ngayon upang dahan-dahang kumurap ng asul na LED. Alinsunod dito, kung na-load namin ang halimbawang code na ito, walang magbabago. Sa halip, baguhin natin nang kaunti ang code.

Sa pagtingin nang mabuti, maaari mong makita na ang programa ay nakabukas ang LED, naghihintay ng 1000 milliseconds (isang segundo), pinapatay ang LED, naghihintay ng isa pang segundo, at pagkatapos ay muling ginagawa ang lahat - magpakailanman.

Baguhin ang code sa pamamagitan ng pagbabago ng parehong mga pahayag na "antala (1000)" sa "pagkaantala (100)". Ang pagbabago na ito ay magiging sanhi ng LED upang kumurap ng sampung beses nang mas mabilis, tama ba?

I-load natin ang binagong code sa Nano sa pamamagitan ng pag-click sa pindutang UPLOAD (ang arrow icon) sa itaas lamang ng iyong binagong code. Panoorin sa ibaba ang code para sa impormasyon sa katayuan: "pag-iipon" at pagkatapos ay "pag-upload". Sa paglaon, dapat ipahiwatig ng IDE ang "Kumpletong Pag-upload" at ang iyong LED ay dapat na kumikislap nang mas mabilis.

Kung gayon, binabati kita! Na-hack mo lang ang iyong unang piraso ng naka-embed na code.

Kapag na-load at tumatakbo na ang iyong bersyon ng mabilis na blink, bakit hindi mo makita kung maaari mong baguhin muli ang code upang maging sanhi ng mabilis na pagkurap ng dalawang beses ang LED at pagkatapos maghintay ng ilang segundo bago ulitin? Subukan! Paano ang tungkol sa ilang iba pang mga pattern? Kapag nagtagumpay ka sa pag-visualize ng isang nais na kinalabasan, pag-coding ito, at pagmamasid upang gumana tulad ng nakaplano, gumawa ka ng isang napakalaking hakbang patungo sa pagiging isang karampatang hacker ng hardware.

Hakbang 7: Arduino Nano Header Pins

Ngayon na ang iyong computer sa pag-unlad ay na-configure upang mai-load ang code sa Arduino Nano at ang Nano ay nasubukan, idiskonekta ang USB cable mula sa Nano at maghanda na maghinang.

Kung bago ka sa paghihinang, maraming magagaling na mga gabay at video sa online tungkol sa paghihinang. Narito ang isang halimbawa. Kung sa palagay mo kailangan mo ng karagdagang tulong, subukang maghanap ng isang lokal na pangkat ng mga gumagawa o puwang ng hacker sa iyong lugar. Gayundin, ang mga amateur radio club ay palaging mahusay na mapagkukunan ng karanasan sa electronics.

Paghinang ang dalawang solong mga header ng hilera (labing limang pin bawat) sa module ng Arduino Nano. Ang anim na pin na ICSP (in-circuit serial programming) na konektor ay hindi gagamitin sa proyektong ito, kaya't iwanan lamang ang mga pin na iyon.

Kapag nakumpleto na ang paghihinang, suriin nang mabuti ang mga tulay ng panghinang at / o mga malamig na solder joint. Sa wakas, i-hook ang Arduino Nano pabalik sa USB cable at i-verify na ang lahat ay gumagana pa rin ng maayos.

Hakbang 8: Mga Bahagi para sa BioSense PCB Kit

Sa handa nang puntahan ang module ng microcontroller, oras na upang tipunin ang BioSense Board.

Listahan ng Bahagi:

• U1:: 7805 Regulator 5V 0.5A TO-252 (datasheet)
• U2:: MAX1044 Voltage Converter DIP8 (datasheet)
• U3:: AD623N Instrumentation Amplifier DIP8 (datasheet)
• U4:: TLC2272344P OpAmp DIP8 DIP8 (datasheet)
• U5:: INA106 Pagkakaiba ng Amplifier DIP8 (datasheet)
• U6, U7, U8:: TL072 OpAmp DIP8 (datasheet)
• D1, D2:: 1N4148 Paglipat ng Diode Axial Lead
• S1, S2:: SPDT Slide Switch 2.54mm Pitch
• S3, S4, S5, S6:: Button na madaling galaw 6mm X 6mm X 5mm
• BZ1:: Passive Piezo Buzzer 6.5mm Pitch
• R1, R2, R6, R12, R16, R17, R18, R19, R20:: 10KOhm Resistor [BRN BLK ORG]
• R3, R4:: 47KOhm Resistor [YEL VIO ORG]
• R5:: 33KOhm Resistor [ORG ORG ORG]
• R7:: 2.2MOhm Resistor [RED RED GRN]
• R8, R23:: 1KOhm Resistor [BRN BLK RED]
• R10, R11:: 1MOhm Resistor [BRN BLK GRN]
• R13, R14, R15:: 150KOhm Resistor [BRN GRN YEL]
• R21, R22:: 82KOhm Resistor [GRY RED ORG]
• R9:: 10KOhm Trimmer Potentiometer "103"
• R24:: 100KOhm Trimmer Potentiometer "104"
• C1, C6, C11:: 1uF 50V Monolithic Cap 5mm Pitch "105"
• C2, C3, C4, C5, C7, C8:: 10uF 50V Monolithic Cap 5mm Pitch "106"
• C9:: 560pF 50V Monolithic Cap 5mm Pitch "561"
• C10:: 0.01uF 50V Monolithic Cap 5mm Pitch "103"
• 9V Mga Klip ng Baterya na may Mga Lead ng Wire
• 1x40pin ng BABAONG BREAK-AWAY HEADER 2.54mm Pitch
• Pitong DIP8 Sockets
• Dalawang 3.5mm Audio-Style, PCB-Mount Sockets

Hakbang 9: Magtipon ng BioSense PCB

RESISTORS: Mayroong walong magkakaibang halaga ng resistors. Ang mga ito ay hindi mapagpapalit at dapat na maingat na mailagay nang eksakto kung saan sila kabilang. Magsimula sa pamamagitan ng pagkilala sa mga halaga ng bawat uri ng risistor gamit ang mga color code na ipinapakita sa listahan ng sangkap (at / o isang ohmeter). Isulat ang halaga sa papel tape na nakakabit ang mga resistors. Ginagawa nitong mas mahirap upang mapunta sa mga resistors sa maling lugar. Ang mga resistor ay hindi nai-polarised at maaaring ipasok sa alinmang direksyon. Kapag na-solder sa lugar, malapit na i-trim ang mga lead form sa likuran ng board.

CAPACITORS: Mayroong apat na magkakaibang halaga ng mga capacitor. Ang mga ito ay hindi mapagpapalit at dapat na maingat na mailagay nang eksakto kung saan sila kabilang. Magsimula sa pamamagitan ng pagkilala sa mga halaga ng bawat uri ng capacitor gamit ang mga marka ng numero na ipinapakita sa listahan ng sangkap. Ang mga ceramic capacitor ay hindi polarado at maaaring ipasok sa alinmang direksyon. Kapag na-solder sa lugar, malapit na i-trim ang mga lead form sa likuran ng board.

POWER SUPPLY: Ang dalawang bahagi ng semiconductor na bumubuo sa suplay ng kuryente ay U1 at U2. Maghinang ito sa susunod. Kapag nag-solder ng U1, tandaan na ang flat flange ay ang ground ground pin at paglubog ng init. Dapat itong ganap na solder sa PCB. Kasama sa kit ang mga socket na DIP8. Gayunpaman, para sa boltahe converter U2, masidhi naming inirerekumenda na maingat na paghihinang ng IC nang direkta sa board nang walang socket.

Maghinang sa dalawang slide switch at humantong ang clip ng 9V na baterya. Tandaan na kung ang iyong clip ng baterya ay dumating na may isang plug ng konektor sa mga lead, maaari mo lamang i-snip ang konektor.

Sa oras na ito, maaari kang mag-plug sa isang 9V na baterya, i-flip ang power switch at gumamit ng isang volt meter upang mapatunayan na ang iyong supply ng kuryente ay lumilikha ng isang -9V rail at isang + 5V rail mula sa ibinigay + 9V. Mayroon na kaming tatlong mga supply ng boltahe at isang lupa lahat mula sa isang 9V na baterya. TANGGALIN ANG BATTERY UPANG MAGPATULOY NG ASSEMBLY.

DIODES: Ang dalawang diode D1 at D2 ay maliit, axial-leaded, glassy-orange na mga bahagi. Ang mga ito ay polarized at dapat na oriented upang ang itim na linya sa diode package line up na may makapal na linya sa PCB silkscreen.

HEADER SOCKETS: Paghiwalayin ang header ng 40 pin sa tatlong seksyon ng 3, 15, at 15 na posisyon bawat isa. Upang i-cut ang mga header hanggang sa haba, gumamit ng maliliit na mga cutter ng kawad upang mag-snip sa posisyon na ONE PAST kung saan nais mong matapos ang socket strip. Ang pin / butas na iyong tinabas ay isinakripisyo. Ang tatlong pin header ay para sa sensor ng pulso sa tuktok ng board na may mga pin na may label na "GND 5V SIG". Ang dalawang labing limang pin na header ay para sa Arduino Nano. Tandaan na ang anim na pin na ICSP (in-circuit serial programming) na konektor ng Nano ay hindi ginagamit dito at hindi nangangailangan ng isang header. Hindi rin namin iminumungkahi na ikonekta ang OLED display sa isang header. Paghinang ng mga header sa lugar at iwanan silang walang laman sa ngayon.

DIP SOCKETS: Ang anim na amplifier chips na U3-U8 ay nasa mga package na DIP8. Maghinang ng isang DIP8 chip socket sa bawat isa sa anim na posisyon na siguradong i-orient ang bingaw sa socket upang ihanay sa bingaw sa PCB silkscreen. Paghinang ng mga socket nang walang chip na nakapasok sa kanila. Iwanan silang walang laman sa ngayon.

Nananatili na mga sangkap: Panghuli solder ang apat na mga pindutan ng push, ang dalawang trimpots (tandaan na ang mga ito ay dalawang magkakaibang halaga), ang buzzer (tandaan na polarized ito), ang dalawang 3.5mm audio-style jacks, at panghuli ang OLED display.

SOCKETED COMPONENTS: Kapag ang lahat ng paghihinang ay kumpleto na, ang anim na amplifier chip ay maaaring ipasok (naisip ang oryentasyon ng bingaw). Gayundin, ang Arduino Nano ay maaaring ipasok kasama ang konektor ng USB sa gilid ng Board ng BioSense.

Hakbang 10: Mga switch ng Kaligtasan sa Elektrisidad at Lakas ng Lakas

Sa diagram ng eskematiko para sa HackerBoxes BioSense Board, tandaan na mayroong isang seksyon ng TAO INTERFACE (o ANALOG) at isang seksyon din ng DIGITAL. Ang mga trance lamang na tumatawid sa pagitan ng dalawang seksyon na ito ay ang tatlong mga linya ng pag-input ng analog sa Arduino Nano at ang supply ng baterya na + 9V na maaaring mabuksan gamit ang USB / BAT switch S2.

Dahil sa kasaganaan ng pag-iingat, karaniwang kasanayan na iwasan ang pagkakaroon ng anumang circuit na konektado sa isang katawan ng tao na pinapatakbo ng lakas ng dingding (linya ng lakas, lakas ng mains, depende sa kung saan ka nakatira). Alinsunod dito, ang bahagi ng HUMAN INTERFACE ng board ay pinalakas lamang ng isang 9V na baterya. Gayunpaman malamang na hindi maaaring biglang maglagay ang computer ng 120V sa konektadong USB cord, ito ay isang maliit na karagdagang patakaran sa seguro. Ang isang idinagdag na pakinabang sa disenyo na ito ay maaari nating mapalakas ang buong board mula sa baterya ng 9V kung hindi namin kailangan ng konektadong computer.

Naghahain ang ON / OFF SWITCH (S1) upang idiskonekta ang baterya ng 9V mula sa circuit nang buo. Gumamit ng S1 upang ganap na patayin ang bahagi ng analog ng board kapag hindi ginagamit.

Naghahain ang USB / BAT SWITCH (S2) upang ikonekta ang baterya ng 9V sa digital supply ng Nano at OLED. Iwanan ang S2 sa posisyon ng USB kapag ang board ay konektado sa isang computer sa pamamagitan ng USB cable at ang digital supply ay ibibigay ng computer. Kapag ang Nano at OLED ay dapat paandarin ng 9V na baterya, ilipat lamang ang S2 sa posisyon ng BAT.

TANDAAN SA SUPPLY SWITCHES: Kung S1 ay ON, ang S2 ay nasa USB, at walang ibinigay na lakas ng USB, susubukan ng Nano na paandarin ang sarili nito sa pamamagitan ng mga analog input pin. Habang hindi isang isyu sa kaligtasan ng tao, ito ay isang hindi kanais-nais na kondisyon para sa mga maselan na semiconductors at hindi ito dapat pahabain.

Hakbang 11: OLED Display Library

Bilang isang paunang pagsubok ng OLED display, i-install ang driver ng display na SSD1306 OLED na matatagpuan dito sa Arduino IDE.

Subukan ang OLED display sa pamamagitan ng paglo-load ng halimbawa ng ssd1306 / snowflakes at i-program ito sa Board ng BioSense.

Tiyaking gagana ito bago magpatuloy.

Hakbang 12: BioSense Demo Firmware

Maglalaro ba tayo ng isang laro, Propesor Falken?

Mayroon ding cool na laro ng Arkanoid sa mga halimbawa ng SSD1306. Upang gumana ito sa board ng BioSense gayunpaman, dapat baguhin ang code na nagpapasimuno at nagbabasa ng mga pindutan. Kinuha namin ang kalayaan upang magawa ang mga pagbabagong iyon sa "biosense.ino" na file na nakakabit dito.

I-duplicate ang arkanoid folder mula sa mga halimbawa ng SSD1306 sa isang bagong folder na pinangalanan mong biosense. Tanggalin ang arkanoid.ino file mula sa folder na iyon at i-drop sa "biosense.ino" na file. I-compile at i-upload ngayon ang biosense sa nano. Ang pagpindot sa kanang pindutan (pindutan 4) ay ilulunsad ang laro. Ang sagwan ay kinokontrol ng pindutan 1 sa kaliwa at pindutan 4 sa kanan. Maganda ang pagbaril doon, BrickOut.

Pindutin ang pindutan ng pag-reset sa Arduino Nano upang bumalik sa pangunahing menu.

Hakbang 13: Module ng Pulse Sensor

Ang isang Pulse Sensor Module ay maaaring maiugnay sa Board ng BioSense gamit ang tatlong pin header sa tuktok ng Lupon.

Ang Pulse Sensor Module ay gumagamit ng isang LED light source at isang APDS-9008 ambient light photo sensor (datasheet) upang makita ang ilaw na LED na nakalarawan sa pamamagitan ng isang fingertip o earlobe. Ang isang senyas mula sa ambient light sensor ay pinalakas at nasala gamit ang isang MCP6001 op-amp. Ang signal ay maaaring basahin ng microcontroller.

Ang pagpindot sa Button 3 mula sa pangunahing menu ng biosense.ino sketch ay magpapalabas ng mga sample ng signal ng output ng pulse sensor sa interface ng USB. Sa ilalim ng menu ng TOOLS ng Arduino IDE, piliin ang "Serial Plotter" at siguraduhin na ang rate ng baud ay nakatakda sa 115200. Dahan-dahang ilagay ang iyong kamay sa ibabaw ng ilaw sa sensor ng pulso.

Ang mga karagdagang detalye at proyekto na nauugnay sa Pulse Sensor Module ay maaaring matagpuan dito.

Hakbang 14: Electromyograph (EMG)

I-plug ang electrode cable sa mas mababang 3.5mm jack na may label na EMG at iposisyon ang mga electrode tulad ng ipinakita sa diagram.

Ang pagpindot sa Button 1 mula sa pangunahing menu ng biosense.ino sketch ay magpapalabas ng mga sample ng signal ng output ng EMG sa interface ng USB. Sa ilalim ng menu ng TOOLS ng Arduino IDE, piliin ang "Serial Plotter" at tiyakin na ang rate ng baud ay nakatakda sa 115200.

Maaari mong subukan ang EMG sa anumang iba pang mga grupo ng kalamnan - kahit na ang mga kalamnan ng kilay sa iyong noo.

Ang EMG circuit ng BioSense Board ay inspirasyon ng Instructable na ito mula sa Advancer Technologies, na tiyak na dapat mong suriin para sa ilang mga karagdagang proyekto, ideya, at video.

Hakbang 15: Electrocardiograph (ECG)

I-plug ang electrode cable sa itaas na 3.5mm jack na may label na ECG / EEG at iposisyon ang mga electrode tulad ng ipinakita sa diagram. Mayroong dalawang pangunahing mga pagpipilian para sa paglalagay ng electrode ng ECG. Ang una ay nasa loob ng pulso na may sanggunian (pulang tingga) sa likod ng isang kamay. Ang unang pagpipiliang ito ay mas madali at mas maginhawa ngunit madalas na medyo maingay. Ang pangalawang pagpipilian ay nasa kabila ng dibdib na may sanggunian sa kanang tiyan o itaas na binti.

Ang pagpindot sa Button 2 mula sa pangunahing menu ng biosense.ino sketch ay magpapalabas ng mga sample ng signal ng output ng ECG sa interface ng USB. Sa ilalim ng menu ng TOOLS ng Arduino IDE, piliin ang "Serial Plotter" at tiyakin na ang rate ng baud ay nakatakda sa 115200.

Ang circuit ng ECG / EEG ng Board ng BioSense ay inspirasyon ng Heart and Brain SpikerShield mula sa Backyard Brains. Suriin ang kanilang site para sa ilang mga karagdagang proyekto, ideya, at ang cool na ECG na video.

Hakbang 16: Electroencephalograph (EEG)

I-plug ang electrode cable sa itaas na 3.5mm jack na may label na ECG / EEG at iposisyon ang mga electrode tulad ng ipinakita sa diagram. Maraming mga pagpipilian para sa paglalagay ng EEG electrode na may dalawang pangunahing mga pagpipilian na ipinakita dito.

Ang una ay nasa noo na may sanggunian (pulang tingga) sa proseso ng earlobe o mastoid. Ang unang pagpipilian na ito ay maaaring gumamit ng parehong snap-style lead at gel electrodes na ginamit para sa ECG.

Ang pangalawang pagpipilian sa likod ng ulo. Kung nagkakalbo ka, gagana din ang mga gel electrode. Kung hindi man, ang pagbubuo ng mga electrode na maaaring "sumuksok sa" buhok ay isang magandang ideya. Ang isang lock-washer style solder lug ay isang mahusay na pagpipilian. Gumamit ng mga needlenose pliers sa maliliit na mga tab (anim sa kasong ito) sa loob ng washer upang yumuko pagkatapos lahat ay mag-protrude sa parehong direksyon. Ang paglalagay sa ilalim ng isang nababanat na headband ay dahan-dahang pipilitin ang mga protrusion sa pamamagitan ng buhok at makipag-ugnay sa anit sa ibaba. Kung kinakailangan, maaaring magamit ang conductive gel upang mapagbuti ang koneksyon. Paghaluin lamang ang table salt sa isang makapal na likido tulad ng petrolyo jelly o isang slurry ng tubig at almirol o harina. Ang asin lamang na tubig ay gagana din ngunit kakailanganin na mapaloob sa loob ng isang maliit na sponge o cotton ball.

Ang pagpindot sa Button 2 mula sa pangunahing menu ng biosense.ino sketch ay magpapalabas ng mga sample ng signal ng output ng EEG sa interface ng USB. Sa ilalim ng menu ng TOOLS ng Arduino IDE, piliin ang "Serial Plotter" at tiyakin na ang rate ng baud ay nakatakda sa 115200.

Karagdagang mga proyekto at mapagkukunan ng EEG:

Gumagamit ang Instructable na ito ng isang katulad na disenyo bilang BioSense EEG at nagpapakita rin ng ilang karagdagang pagproseso at kahit na kung paano laruin ang EEG Pong!

Ang Backyard Brains ay mayroon ding magandang video para sa mga pagsukat ng EEG.

BriainBay

OpenEEG

OpenViBe

Maaaring sukatin ng mga signal ng EEG ang mga stroboscopic brainwave effects (hal. Gamit ang Mindroid).

Hakbang 17: Challenge Zone

Maaari mo bang ipakita ang mga bakas ng analog signal sa OLED bilang karagdagan sa Serial Plotter?

Bilang panimulang punto, tingnan ang proyektong ito mula sa XTronical.

Maaari ding maging kapaki-pakinabang ang pagtingin sa proyekto ng Tiny Scope.

Paano ang tungkol sa pagdaragdag ng mga tagapagpahiwatig ng teksto para sa mga rate ng signal o iba pang mga kagiliw-giliw na parameter?

Hakbang 18: BioBox Buwanang Subscription Box

Ang Applied Science Ventures, ang magulang na kumpanya ng HackerBoxes, ay kasangkot sa isang kapanapanabik na bagong konsepto sa kahon ng subscription. Ang BioBox ay magbibigay inspirasyon at magturo sa mga proyekto sa agham sa buhay, pag-hack sa bio, kalusugan, at pagganap ng tao. Panatilihin ang isang optikal na sensor para sa mga diskwento ng miyembro ng charter ng miyembro sa pamamagitan ng pagsunod sa Pahina ng Facebook ng BioBox.

Hakbang 19: HACK ANG PLANET

Kung nasisiyahan ka sa Instrucable na ito at nais na magkaroon ng isang kahon ng mga proyekto sa electronics at computer tech na tulad nito na naihatid mismo sa iyong mailbox bawat buwan, mangyaring sumali sa rebolusyon ng HackerBox sa pamamagitan ng PAGSUSURI DITO.

Abutin at ibahagi ang iyong tagumpay sa mga komento sa ibaba o sa Pahina ng HackerBoxes Facebook. Tiyak na ipaalam sa amin kung mayroon kang anumang mga katanungan o kailangan ng tulong sa anumang bagay. Salamat sa pagiging bahagi ng HackerBoxes. Mangyaring panatilihin ang iyong mga mungkahi at puna darating. Ang mga HackerBox ay IYONG mga kahon. Gumawa tayo ng isang bagay na mahusay!