Detector d'ullets: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Aquest instructiu explica com fer un "detector d'ullet" a partir d'un sensor AD8232 ECG (electrocardiograma) modificat, un amplificador operatiu quad LM324-N, un Arduino Uno R3 i una faixa casolana casolana.

El detector té dues sortides … una per quan clica l'ullet amb l'ull esquerre … i una per quan clica l'ullet amb la dreta.

Els parpelleigs normals, que afecten els dos ulls, s’ignoren.

Les aplicacions d’aquest circuit inclouen:

• interfícies de joc
• tecnologia assistencial

Es necessiten poques eines … només un soldador i un ganivet afilat.

Les modificacions del sensor, que es poden revertir, requereixen que:

• tallar dues pistes
• afegiu dos ponts / pantalons curts de soldadura
• afegiu un enllaç de cable curt

El cost estimat dels components és de 15,00 $

Imatges

• A la foto de la portada es mostra una vista detallada del detector d’ullets
• La foto 2 mostra la posició aproximada de la diadema.
• El vídeo mostra el detector d'ullets en funcionament. Es fan tres ulls successius amb cada ull.

Pas 1: llista de peces

Les següents parts es van obtenir a

• 1 només mòdul de monitor cardíac EC8 AD8232
• 1 només Arduino Uno R3

Es van obtenir localment les següents parts:

• 1 només LM324 quad-op-amp
• 1 resistència de només 220K ohm 1/8 watt
• 2 resistències de només 120K ohmis de 1/8 de watt
• 1 resistència de només 15K ohm 1/8 watt
• 2 només 10K ohm resistències de 1/8 watt
• 1 resistència de només 1200 ohm de 1/8 de watt

Articles diversos ja disponibles:

• taulell de pa
• filferro de coure encallat
• soldar

El cost estimat dels components és de 15 dòlars

Pas 2: Circuit

El diagrama del circuit del "detector d'ullets" es mostra a la foto 1

El circuit comprèn un mòdul de sensor cardíac AD8232 ECG modificat, un quad-op LM324, un Arduino Uno R3, algunes resistències i dos LED.

La forma d'ona de sortida de l'AD8232 oscil·la al voltant d'1,5 volts de corrent continu.

Quan l'ull esquerre fa l'ullet, la forma d'ona de sortida AD8232 augmenta cap a 3,3 volts. Quan la forma d'ona supera els 2,8 volts, la sortida del comparador d'ullet esquerre canvia de zero a 5 volts, tal com es mostra a la foto 2.

Quan l'ull dret fa l'ullet, la forma d'ona de sortida AD8232 cau cap a zero volts. Quan la forma d'ona cau per sota de 0,2 volts, la sortida del comparador d'ullet dret canvia de zero a 5 volts, tal com es mostra a la foto 3.

Els parpelleigs normals no tenen cap efecte sobre la sortida, ja que són l’equivalent a dues picades d’ullet simultànies i no és possible que la sortida AD8232 vagi en dues direccions oposades alhora.

L’AD8232 es subministra amb un joc de coixinets i cables d’ECG recoberts de gel. Després d’uns quants usos, els coixinets solen caure. Per contrarestar això, vaig adjuntar uns coixinets d’acer estanyat a una cinta de cap fabricada amb un cordó vell i velcro. En aquest article es descriuen detalls sobre com construir aquesta banda de cap.

Pas 3: modificacions del circuit AD8232

A la foto 1 es mostra una placa de circuit sense modificar

Quan s’utilitzen com a monitor cardíac, els cables de l’ECG es connecten de la següent manera:

• El braç dret està connectat a RA
• El braç esquerre està connectat a LA
• La cama dreta està connectada a RL

A la foto 2 es mostra una placa de circuit modificada

Després de les modificacions, els contactes es converteixen en:

• La cella dreta està connectada a RA
• La cella esquerra està connectada a LA
• El front està connectat a RL

El circuit original

A la foto 3 es mostra un diagrama de blocs simplificat del monitor cardíac original.

Aquest diagrama es va crear coincidint els valors dels components de l’esquema “Heart Monitor” de Sparkfun [1] amb el “Diagrama de blocs funcionals” de l’AD8232 [2]

Quan s’utilitzen com a monitor cardíac, les dues entrades de l’amplificador d’instrumentació AD8232 estan lligades al carril d’alimentació de 3,3 volts mitjançant resistències de 10M. L’amplificador d’instrumentació, però, no pot funcionar tret que els dos cables d’entrada estiguin al voltant del potencial del carril mitjà.

El potencial del carril mitjà s’obté injectant un petit (10uA) de corrent del cable RLD (impulsió de la cama dreta) a la cama. Hem creat efectivament un divisor de voltatge que utilitza el cos com un dels resistors.

El propòsit real del potencial RLD s’explica al full de dades AD8232 … Només ho miro des d’un punt de vista diferent.

El circuit modificat

A la foto 3 es mostra un esquema de bloc de les modificacions del circuit.

En lloc de buscar batecs cardíacs, el detector d’ullets busca diferències de potencial elèctric. Com a tal, ha d'estar totalment operatiu en tot moment … ambdues entrades de l'amplificador d'instrumentació han d'estar lligades a un potencial de carril mitjà, com ara Vref (1,5 volts).

Això s’aconsegueix tallant la pista que connecta les dues resistències de 10M a l’alimentació de 3,3 volts i unint l’extrem tallat a Vref mitjançant un petit enllaç de filferro. Les dues entrades de l’amplificador d’instrumentació tenen ara un potencial de mig carril, cosa que significa que la sortida AD8232 oscil·la al voltant d’1,5 volts de corrent continu.

Tampoc no necessitem el cable RLD … fem servir aquest cable per millorar la CMRR (relació de rebuig de mode comú) del sistema elevant el cos al potencial de mitja distància. Això s’aconsegueix tallant la pista al pas R8 de l’AD8232 i unint l’extrem tallat a Vref.

El full de dades AD8232 recomana que els pins RLD i RLDF (retroacció de la potència dreta) siguin curts quan s’utilitza un circuit de dos conductors. Això s’aconsegueix en curtcircuitar el condensador que uneix aquests dos pins.

Referències

[1]

cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Biomet…

[2]

www.analog.com/media/en/technical-document…

Pas 4: la diadema

La diadema es va confeccionar amb un cordó antic, una longitud de velcro i uns ganxos de velcro. Els detalls constructius es mostren a les fotos 1..4

Les coixinetes estan fetes amb làmines fines de llauna … He utilitzat la part inferior d’una llauna de pintura vella … i s’uneixen al cordó mitjançant unes pestanyes estretes tallades de la mateixa llauna. Això permet que els coixinets llisquin al voltant de la diadema.

Apagueu les vores dels coixinets metàl·lics amb una llima i liureu lleugerament les superfícies de contacte. Soldeu el monitor cardíac que condueix a les pestanyes metàl·liques exposades.

És important que els coixinets tinguin un bon contacte amb la pell … Es recomana un gel de contacte mèdic, però he trobat que la crema hidratant per a mans també funciona.

La mida del coixinet no és crítica … Des de llavors he reduït l’amplada mentre experimentava amb un espaiat més proper del coixinet … reduir a la meitat la mida no va fer cap diferència.

Pas 5: programari

Instruccions

Pengeu el fitxer adjunt "wink_detector_4.ino" al vostre Arduino i executeu-lo.

Notes

El codi és extraordinàriament senzill … simplement enquesta cadascuna de les dues sortides del detector d'ullet i parpelleja el LED adequat cada vegada que un comparador canvia d'estat.

Però hi ha un problema … fortes picades d’ullet poden fer parpellejar el LED contrari.

La traça superior de la foto 1 mostra la sortida de l'AD8232 baixant fins a zero volts després d'un fort cop d'ull esquerre. El comparador de l'ull dret (traça inferior) ho veu com un cop d'ullet i genera una sortida falsa.

La foto 2 mostra les dues sortides de comparació per fer un fort cop d’ull a l’esquerra. El comparador de la dreta continua generant una sortida falsa de 800 mS després que comenci el pic de l'esquerra.

S’utilitza una solució de programari per solucionar-ho … el primer detector que veu una picada d’ullet desactiva l’altre detector durant 1 segon. Aquest període es pot ajustar a la capçalera del codi,

Pas 6: resum

Aquesta instrucció explica com convertir un "monitor cardíac" Sparkfun AD8232 en un "detector d'ullet".

També es proporcionen detalls de la construcció d’una faixa ajustable.

El codi Arduino elimina els desencadenants falsos deguts a la superació de la sortida de l'AD8232 en presència d'ullets forts.

Les aplicacions d’aquest circuit inclouen:

• interfícies de joc
• tecnologia assistencial

El cost estimat dels components és de 15,00 $

Feu clic aquí per veure les meves altres instruccions.