Monitor de focus EEG de mà: 32 passos

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

La vida universitària exigeix un enfocament per a classes, tasques i projectes. A molts estudiants els costa enfocar-se durant aquests moments, per això és tan important controlar i entendre la vostra capacitat de concentració. Hem creat un dispositiu de biosensor que mesura les ones cerebrals per mesurar el vostre nivell d’enfocament i mostra les dades perquè les vegeu. L'acrònim "EEG" significa electroencefalògraf, que significa que és una màquina que s'utilitza per registrar l'activitat elèctrica al cervell.

Aquest biosensor requereix una entrada de senyal EEG i el dit per prémer la pantalla per produir un gràfic de freqüències i dades extraïbles (opcionals) que es poden copiar a Excel.

Exempció de responsabilitat: aquest biosensor NO és un dispositiu mèdic.

Subministraments

• Arduino Uno (23 dòlars)
• Taula de pa (5,50 dòlars)
• Escut tàctil TFT de 2,8 "per Arduino amb pantalla tàctil resistiva (34,95 dòlars)
• Cable (0,95 dòlars)
• EEG Bitalino (40,79 dòlars)
• Elèctrodes (9,13 dòlars)
• Accessori de 3 derivacions (21,48 dòlars)
• Tampons d'alcohol (4,65 $) (opcional)
• Bateria de 9V (2,18 dòlars)
• Suport de bateria de 9V (1,69 dòlars)
• Cable USB 2.0 tipus A / B 3,95 USD)

• Eines

  • Decapant de filferro (6,26 dòlars)
  • Cinta per als cabells / auriculars per assegurar els cables per sobre del cap (opcional)

Cost total: 142 dòlars (segons les fluctuacions de preus)

Pas 1: requisits previs

• Alguns coneixements bàsics sobre com es llegeixen les ones cerebrals serien útils per entendre el gràfic, però no necessaris.

  Aquest és un bon recurs per obtenir informació bàsica bàsica.

• També necessitareu accés al lloc web de GitHub per obtenir el nostre codi.
• Hauríeu de descarregar l'aplicació Arduino.

Pas 2: Precaucions de seguretat

• Assegureu-vos que el circuit no està alimentat (la bateria està apagada, l’USB no està endollat) quan modifiqueu el circuit.
• Assegureu-vos que no hi hagi líquids a prop que puguin vessar-se al circuit.
• ADVERTÈNCIA: NO és un dispositiu mèdic i no té la mateixa precisió. Utilitzeu un EEG adequat si necessiteu fer un estudi sobre les ones cerebrals.
• Mantingueu les mans seques quan treballeu amb el circuit o el biosensor.

Pas 3: consells i consells

Resolució de problemes

• Assegureu-vos que els cables estiguin connectats als pins correctes. Si no, apareixerà una lectura inintel·ligible.
• Quan connecteu la pantalla, assegureu-vos que no hi heu ajustat tot el que tenia un pin inferior (si observeu que cap dels pins de la pantalla no està connectat, per això)
• Assegureu-vos que heu connectat correctament el BITalino (basat en el logotip i el signe EEG tal com es veu a les instruccions)
• Assegureu-vos que si la pantalla es connecta correctament a un punt que el metall dels passadors ja no sigui visible.
• Si el codi no es compila i no troben una biblioteca determinada, assegureu-vos que heu instal·lat totes les biblioteques esmentades.

Estadístiques

Recordeu que heu de tenir en compte l’espai que necessiteu per despullar el fil abans de tallar-lo al llarg

• Abans d'aplicar els elèctrodes al front, assegureu-vos de rentar-los i assecar-los primer o feu servir un hisop d'alcohol per reduir la impedància.
• L'ús d'un Arduino Mega proporcionaria pins analògics i digitals addicionals, cosa que significaria que no haureu de "compartir" pins entre els cables i la pantalla com estem fent en aquest model.

Pas 4: la ciència darrere del dispositiu

El cervell produeix diferents freqüències de senyals elèctrics en funció del vostre nivell de consciència / enfocament. Produeix ones gamma (32-100 Hz) quan està molt centrat en una tasca, processant informació o aprenentatge. Produeix ones beta (13-32 Hz) quan estàs alerta, pensant o excitat. Les ones alfa (8-13 Hz) es produeixen si està relaxat físicament i mentalment. Les ones theta (4-8 Hz) es produeixen durant la meditació profunda o el son REM (moviment ocular ràpid). Les ones delta (<4 Hz) es produeixen durant un son profund i sense somnis.

El nostre sensor us permetrà saber quant de cada ona hi ha per tal de mesurar el vostre nivell de focus. Només detecta longituds d’ona de 0Hz a 59Hz, que és el rang on es produeixen la majoria d’ones cerebrals.

Si preferiu un vídeo tutorial, aquí teniu un bon vídeo que podeu veure.

Al nostre vídeo d'introducció, vam parlar de la transformada de Fourier ràpida. Aquest vídeo explica què és això.

Pas 5: retirar i tallar els cables

Per obtenir els millors resultats, necessitareu 3 peces amb una longitud mínima de 5.

Si abans no heu despullat un cable, aquí teniu un senzill tutorial.

Consell: Quan talleu el filferro, assegureu-vos de deixar espai per treure el filferro.

Pas 6: bucleu un extrem de cada cable

L'objectiu aquí és crear un bucle en un extrem de la part exposada del cable. Aquest bucle hauria de tenir la mateixa mida que els pins situats sota el TFT Touch Shield o una mica més gran.

Pas 7: localitzeu els pins corresponents a la pantalla

Compareu l’Arduino Uno i la part inferior de la pantalla per identificar els pins corresponents per a 3,3 V, GND i A5.

Consell: si us hi fixeu bé, podeu veure els cercles vermells de la imatge que envolten els passadors d'interès.

Pas 8: connecteu els cables als pins TFT Touch Shield

Connecteu els bucles que heu creat als pins TFT Touch Shield que corresponen a la sortida de 3,3 V, al pin analògic GND i A5 de l’Arduino.

Consell: si no esteu segur a quins adjuntar-lo, podeu utilitzar els que es mostren a la imatge superior.

Pas 9: estreneu els bucles de filferro

Pessigueu la part metàl·lica del bucle de filferro per estrènyer-la. Això assegurarà una millor connexió.

Pas 10: connecteu el TFT Touch Shield

Feu servir els dits per assegurar els cables al seu lloc i gireu el TFT Touch Shield. Connecteu-lo a l’Arduino.

Pas 11: connecteu els cables a la placa de pa

Connecteu el fitxer

• Cable de 3,3V a la columna + de la taula de treball.
• Connecteu el cable GND a la columna - de la taula de treball.
• Cable A5 a qualsevol fila de la taula.

Consell: els cables que veieu que corren per la pantalla tenen una finalitat il·lustrativa. Vam optar per fer passar els cables sota la pantalla, ja que els cables que teníem eren massa curts.

Pas 12: connecteu l'accessori de 3 derivacions

Connecteu l'accessori de 3 derivacions al sensor EEG de BITalino. Connecteu-lo al lateral que porta l'etiqueta "EEG".

Pas 13: connecteu el sensor EEG a un cable

Connecteu el sensor EEG de filferro al lateral amb el logotip BITalino.

Pas 14: connecteu l'EEG al tauler de pa

Connecteu l’altre extrem dels cables a la tauleta de suport, tal com es veu a la imatge.

• Connecteu el cable vermell a la columna + de la taula de treball
• Connecteu el cable negre a la columna - de la taula de treball
• Connecteu el fil morat a la fila amb el fil del passador A5.

Pas 15: fixeu els elèctrodes al front

Peleu els elèctrodes i enganxeu-los al front tal com es veu a la imatge.

Pas 16: connecteu-vos

Uniu-vos al circuit connectant els extrems de l’accessori de 3 derivacions als elèctrodes del front. La broca metàl·lica de l'elèctrode hauria d'encaixar bé als forats de l'accessori de 3 derivacions.

No importa quin conductor vagi a quin elèctrode sempre que el blanc estigui al centre.

Pas 17: assegureu els cables (opcional)

Si no voleu que els cables us bloquegin la vista, feu-los lliscar per sobre del cap i assegureu-los amb alguna cosa. Vaig triar fer servir auriculars per fer-ho.

Pas 18: introduïu la bateria de 9V a la bateria

Introduïu la bateria de 9V a la bateria.

Pas 19: connecteu la bateria de 9V

Connecteu la bateria de 9V al port que es mostra a la imatge. Mantingueu la bateria apagada quan feu això.

Pas 20: Obteniu el codi de Github

• Aneu a aquest enllaç:
• Feu clic al fitxer Hand_Held_EEG.ino. Copieu i enganxeu el codi a la finestra d'Arduino.

Com a alternativa, podeu fer clic al botó verd "clonar o baixar", desar-lo com a zip i, a continuació, extreure el fitxer i obrir-lo

Pas 21: baixeu les biblioteques adequades

Quan intenteu compilar el codi, se us demanarà que cerqueu biblioteques concretes.

• Aneu a Eines> Gestiona les biblioteques
• Escriviu la biblioteca que necessiteu a la barra de cerca. Descarregueu la que coincideixi més amb la biblioteca desitjada.

• Aquestes són les biblioteques que necessitareu:

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

També podeu descarregar les biblioteques des d’aquests enllaços. i copieu-los a la carpeta de biblioteques.

Arduino FFT:

SPI:

Cable:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Pas 22: connecteu Arduino UNO al vostre ordinador

Connecteu l’Arduino UNO a l’ordinador mitjançant el cable USB.

Pas 23: pengeu el codi

Premeu el botó de càrrega de la finestra d'Arduino tal com es mostra al cercle vermell de la imatge superior. Espereu a que finalitzi la càrrega.

Pas 24: el producte final

Desconnecteu el cable USB i ja teniu el producte final. Tot el que heu de fer és engegar la bateria i tocar la pantalla per començar a recollir dades.

Com més pics vegeu al costat esquerre, més baix serà el vostre nivell de focus.

Pas 25: Diagrama EAGLE

A la part superior es mostra el diagrama EAGLE. El TFT Touch Shield, el sensor EEG i la bateria de 9V estan etiquetats. Arduino UNO ja té la seva pròpia etiqueta impresa.

La bateria de 9V té l’extrem positiu connectat al pin de 5V i l’extrem negatiu connectat al pin GND de l’Arduino Uno.

El sensor EEG té el pin VCC connectat al pin 3V, el pin GND al pin GND i el pin REF al pin A5 de l’Arduino Uno.

El TFT Touch Shield està connectat a tots els pins de l’Arduino Uno.

Pas 26: llegir les dades

Al pas 4, hi havia un diagrama que mostra quines freqüències de les ones cerebrals corresponen a quin nivell de consciència / enfocament. El nostre gràfic està en una escala de 10Hz per quadrat. Per tant, si veieu un pic al final de la 2a casella (com a la imatge). Vol dir que hi ha una majoria d’ones cerebrals a 20Hz. Això indica les ones beta, és a dir, que la persona està desperta i concentrada.

Pas 27: obertura del monitor de sèrie (opcional)

Obriu el monitor sèrie a la pestanya d'eines de la part superior esquerra.

També podeu prémer Ctrl + Maj + M

Pas 28: feu una lectura al monitor de sèrie (opcional)

Amb l’arduino endollat a l’ordinador, feu una lectura amb la pantalla tàctil.

Pas 29: copieu els resultats (opcional)

Feu clic al monitor sèrie, premeu CTRL + A i, a continuació, CTRL + C per copiar totes les dades.

Pas 30: enganxeu els resultats en un document de text. (Opcional)

Obriu un document de text com Bloc de notes i premeu CTRL + V per enganxar els resultats.

Pas 31: deseu els resultats com a fitxer.txt. (Opcional)

Aquest codi es pot exportar a un programari com Excel per analitzar les dades.

Pas 32: idees addicionals

• Podeu crear un dispositiu que us desperti quan perdeu el focus afegint un motor vibrant i algun codi que l’activi si detecta ones cerebrals per sota d’una freqüència determinada (similar a com vibra un Fitbit).
• L’addició de funcions de targeta SD us permetrà emmagatzemar les dades i processar-les d’altres maneres mitjançant aplicacions com Microsoft Excel.