EEG AD8232 Fase 2: 5 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Així que aquest Lazy Old Geek (L. O. G.) va construir un EEG:

www.instructables.com/id/EEG-AD8232-Phase-…

Sembla que funciona bé, però una de les coses que no m’agrada és que estigui connectat a un ordinador. Ho faig servir com a excusa per no fer cap prova. Una altra de les preocupacions que tinc és que sembla que estic rebent soroll de la línia d’alimentació de CA al senyal.

Durant algunes proves anteriors, vaig veure un misteriós pic de 40Hz que sembla desaparèixer quan desconnecto l'USB i l'he encès amb la bateria. Veure imatges.

De totes maneres, vaig fer algunes proves amb mòduls Bluetooth HC05 i HC06 i vaig poder fer que funcionessin:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Com s’ha esmentat, company d’Instructabler, lingib va llançar el seu monitor EEG:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Escriu un codi molt millor que jo i també va desenvolupar un codi de processament, de manera que aquest projecte es basa en el seu monitor EEG. Per a la fase 2, vull fer un monitor EEG amb bateria. (Intentaré participar al concurs amb bateria)

Pas 1: Dissenyeu un mòdul sense fils

Per al microcontrolador utilitzaré un 3.3V Micro Pro. Aquest Arduino és un dispositiu de 3,3 V pel que és compatible amb l'AD8232. La versió Sparkfun utilitza un regulador de voltatge MIC5219 de 3,3V.

Per a una bateria, faré servir una bateria recarregable antiga que tinc. Es tracta d’una bateria recarregable de liti probablement dissenyada per a un telèfon intel·ligent.

Com es va comentar més endavant, vaig descobrir que AliExpress Micro Pro utilitza un regulador de voltatge XC6204 en lloc del MIC5219.

Per tant, el meu disseny és una mica límit. Les bateries de liti solen ser de 3,5 a 4,2 V segons la càrrega. El XC6204 reclama un descens normal de 200 mV amb una càrrega de fins a 100 mA. Per tant, en el pitjor dels casos a plena càrrega amb bateria de 3,5 V, el regulador produiria uns 3,3 V. Hauria d’anar bé, però només cal tenir en compte els possibles problemes.

Altres components són l'AD8232 modificat de la fase 1 i un HC05 modificat per al mòdul Bluetooth de 3,3 V tal com es descriu a:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Per comoditat, he utilitzat Eagle Cadsoft i he creat un PCB mitjançant aquest mètode:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB…

S'adjunten fitxers esquemàtics i Eagle.

Vaig mesurar el consum d'energia: era de 58 mA. Al mateix temps, havia provat aquesta bateria amb una capacitat de 1750 mA hores, cosa que proporciona un temps d’execució d’unes 30 hores amb una càrrega.

Per al connector de la bateria, he utilitzat un connector JST2.0 de 2 pines perquè coincideixi amb el meu Adafruit M4 Express. Moltes d'aquestes bateries tenen tres contactes, però només mesuren amb un multímetre durant uns 4V i solden els cables a la bateria. Vaig utilitzar cola calenta per segellar i donar suport a la connexió.

AVÍS: Alguns connectors JST2.0 tenen els cables vermell i negre invertits des de l'Adafruit.

També he afegit un connector JST2.0 a un carregador de bateria de liti. Veure imatge.

Pas 2: Embalatge i esbós

Per ser útil per a mi, el meu EEG ha de ser portàtil. Tenia una petita bossa per a un altre projecte. Vaig cosir una mica de velcro a la part posterior. Vaig cosir una corretja de braç amb l’altre velcro i una mica d’elàstica, mesurada per adaptar-se al meu braç. L’EEG entra a la butxaca i s’enganxa al braçalet. Veure imatges.

Per fer més fàcil l’ús de la diadema, (en lloc de soldar), vaig agafar un extensor de cable d’àudio de 3,5 mm, vaig tallar un extrem i el vaig connectar als sensors de la diadema i a la terra de l’orella. Això es connectarà al mòdul AD8232.

SUGGERIMENT: Vaig suposar que el connector seria com cables d’àudio estàndard amb l’esquerra a la punta, just al mig i a la terra inferior. Això no és correcte per a l'AD8232, així que vaig haver de tornar-lo a connectar, veure imatge.

L'original HC05 té pins que surten paral·lels al PCB. Per fer-lo més pla, els vaig redreçar perquè estiguessin en angle recte amb el PCB, vegeu la imatge. Tot i que els pins irregulars no són intencionats, sí que proporciona una millor connexió elèctrica.

La següent imatge mostra l'EEG sense fils muntat i, a continuació, com entrarà a la butxaca, que es convertirà en velcro fins al braçalet.

Un parell d’imatges mostren com s’adjunta tot.

S'adjunta l'esbós d'Arduino, fix_FFT_EEG_wireless.ino

Això es basa en el codi lingib amb algunes línies afegides per a comunicacions HC05.

Pas 3: Estació base

Per tant, aquest EEG Wireless funcionarà amb un dels meus adaptadors CP2102-HC06 per mostrar dades en temps real en un PC mitjançant el processament de:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Els meus pensaments: de manera que les ones cerebrals representen el que fa el vostre cervell. Per tant, si miro el que fan les meves ones cerebrals a la pantalla de l’ordinador, el procés de mirar la pantalla i pensar-hi afectarà el meu EEG. Així que volia l’opció de gravar el meu EEG sense haver de veure’ls. Vaig decidir enregistrar les dades de marca horària en una targeta micro SD per poder fer una anàlisi fora de línia.

El concepte és, per exemple, que si estic provant com alguns ritmes binaurals afecten les meves ones cerebrals, puc escriure quan i quins ritmes estic escoltant i, posteriorment, miro les meves dades EEG per veure si hi ha algun efecte durant i després aquest període de temps.

S’utilitzarà una estació base, bàsicament una altra Micro Pro amb un HC06 per rebre dades de l’EEG sense fils, un DS3231 RTC per gravar l’hora i un adaptador de targeta microSD per guardar les dades marcades amb el temps en una targeta microSD. Això és bàsicament com el meu termòmetre IR:

www.instructables.com/id/IR-Thermometer-fo…

De fet, deixaré l'opció d'utilitzar un termòmetre IR i DHT22 (temperatura i humitat) al PCB.

Aquests són els components principals:

Arduino Micro Pro de 3,3 V

DS3231 RTC (modificat)

(addició futura de temperatura DHT22 / HR)

HC06

(futura incorporació del sensor de temperatura IR MLX90614)

Adaptador de targeta microSD de 5V

El consum d'energia:

Com que hi ha molts sensors connectats a aquest Micro Pro, prestaré una mica d’atenció al corrent.

El regulador de voltatge del Micro Pro alimenta tots els sensors.

(El Sparkfun Micro Pro té un regulador MIC5219 3.3v que pot subministrar 500mA de corrent.)

Aparentment, l’Aliexpress 3.3v Micro Pro que he comprat té un regulador Torex XC6204B. Això és suggerit pel marcatge que amb prou feines puc llegir, però sembla que és 4B2X.

El 4B significa XC6204B, el 2 significa sortida de 3,3 V.

Pel que sé, el XC6204B genera un màxim de 150 mA (molt menys que el MIC5219 500 mA). No obstant.

No puc trobar cap dada sobre el corrent inactiu del 3.3V Micro Pro. Així que vaig decidir mesurar-ne alguns:

3.3V Pro Micro 11.2mA

3,3V L. O. G. Binaural batega 20mA

EEG sense fil de 3,3 V 58 mA

El corrent màxim del full de dades DS3231 a 3V és de 200uA o 0,2mA.

El corrent màxim del full de dades DHT22 és de 2,5 mA.

L'HC06 té 8,5 mA en mode actiu (40 mA en mode de sincronització)

No estic segur que el full de dades MLX90614 sembli que l’actualitat màxima és de 52 mA.

Per tant, sumar-los tots suposa uns 85 mA, que no són ni molt menys de 150 mA. Però hauria d’estar bé.

L'adaptador de la targeta microSD funciona amb el pin RAW 5V.

He adjuntat un esquema de l’estació base. La protabola que estic fent servir i l’esbós que he de seguir no inclou el termòmetre DHT22 ni IR.

Pas 4: esbós

Bàsicament, l'esbós rep les dades enviades per l'EEG HC05 sense fils a través de l'HC06 enllaçat, envia les dades pel port USB en el mateix format que l'EEG sense fils perquè pugui ser llegit i visualitzat per EEG_Monitor_2 (Processament).

També obté l’hora i la data del DS3231 RTC i marca les dades i les escriu a una targeta microSD en format CSV (valors separats per comes).

PROBLEMA 1: l'EEG sense fils enviava dades Bluetooth al meu HC06 a 115, 200 baud. Pel que sembla, el meu HC06 no pot comunicar-se correctament a aquesta velocitat, ja que veia escombraries. Bé, hi vaig jugar, finalment vaig aconseguir que funcionés establint l'HC05 i l'HC06 a 19, 200 baud.

PROBLEMA2: L’horari d’estiu ha estat un problema per a mi. JChristensen em vaig trobar amb el següent:

forum.arduino.cc/index.php?topic=96891.0

github.com/JChristensen/Timezone

Per fer-ho, primer heu d’establir el RTC a UTC (Temps Universal Coordinat), que és a Greenwich, Anglaterra. Bé, no sabia com fer-ho, però he trobat aquest article:

www.justavapor.com/archives/2482

Torneu-lo a escriure per a l'hora de la muntanya (adjunt) UTCtoRTC.ino

Això defineix DS3231 com a hora UTC, 6 hores més tard que l'hora de muntanya.

Després vaig incorporar la zona horària al meu esbós. Per ser sincer, no ho he provat tan sols assumint que funciona.

PROBLEMA3: un dels problemes amb Bluetooth (i la majoria de comunicacions en sèrie) és que és asíncron. Això vol dir que no sabeu realment quan van començar les dades i és possible que estigueu buscant enmig d'un flux de dades.

Llavors, el que vaig fer va ser començar cada paquet de dades amb un "$" i cercar-ho a la meva estació base. Una forma millor de fer-ho es diu handshake quan el remitent envia algunes dades i, a continuació, espera que el receptor li enviï un avís de recepció. Amb aquest propòsit, no em preocupa tant si enyoro un paquet de tant en tant.

S'adjunta l'esbós, basecode.ino

Pas 5: Conclusions

Malauradament, des que vaig començar aquest projecte, he perdut la meva capacitat per centrar-me realment en els projectes. Volia fer proves reals amb aquest EEG, sobretot amb batecs binaurals. Potser algun dia.

Però crec que he proporcionat prou informació perquè altres persones puguin construir aquest projecte.

Estava en el procés de desenvolupar un codi de 5 bandes. La idea era mostrar les cinc bandes d’ona cerebral, delta, theta, alfa, beta i gamma. Crec que l’esbós de banda base funciona, no crec que el fix_FFT funcioni per al processament, però l’he adjuntat per a aquells que puguin estar interessats.