Diadora Sleep Reader: 24 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Us heu preguntat mai com dormiu a la nit? Dispositius com FitBit fan un seguiment del son analitzant el vostre moviment durant tota la nit, però no poden veure què fa el vostre cervell.

Després d'un semestre d'aprenentatge sobre la instrumentació mèdica, la nostra classe va rebre el repte de la tasca de crear un dispositiu usable per mesurar alguna variable biològica. La meva parella i jo vam escollir desenvolupar una diadema capaç de veure què fa el vostre cervell mentre dormiu. La diadema llegeix senyals d’ones cerebrals per controlar els patrons de son. Identifica com progressen les ones cerebrals de l'usuari a través de les fases alfa, beta, gamma i delta durant la nit. Les dades es poden exportar i analitzar a Excel.

Hem mencionat també el seu estil?

Pas 1: materials i eines

Per construir la diadema Sleep Reader, necessitareu els materials següents:

1. Diadema (per a aquest projecte es va utilitzar una DIA HOTER Sportline Diadema)
2. Microcontrolador Adafruit Flora
3. Mòdul Flora Wearable Bluefruit LE
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Ajustes instantànies
6. Fil conductor
7. Filferros
8. Fil
9. Paquet de bateries
10. Bitalino EEG amb cable UC-E6 i cable d’elèctrode de 3 cables
11. Teixit
12. Corretja elàstica

Les eines següents us ajudaran a construir la diadema:

1. Passador de cosir
2. Tisores
3. Decapants de filferro
4. Soldador i metall de farciment

Pas 2: Preparació

Abans de construir el diadema Sleep Reader, preneu-vos una mica de temps per conèixer les ones cerebrals i alguns circuits bàsics. Dins del cervell, cèl·lules especials conegudes com a neurones orquestren diferents activitats dins del cos. Aquestes neurones executen l'espectacle enviant petits senyals elèctrics que prenen la forma d'ones. Se sap que el cervell produeix quatre tipus diferents d’ones: alfa, beta, teta i delta. Aquestes ones es distingeixen per rangs de freqüències específics, i cada rang es correspon amb determinats nivells d'activitat mental. La diadema utilitzarà un dispositiu anomenat electroencefalograma o EEG per identificar aquestes ones a mesura que el cervell les produeix durant el son.

Per convertir el vostre Sleep Reader, haureu de connectar uns quants dispositius a la diadema. Els dispositius principals són un microprocessador, que és un petit ordinador; un mòdul Bluetooth, que és un xip que permet que la diadema es comuniqui amb l’ordinador; un NeoPixel, que és una llum que canvia el color; un EEG; i una bateria.

El sistema complet es construeix connectant cada dispositiu en llocs específics mitjançant fil conductor. Si no heu tingut experiència amb l’ús d’aquests fils, hi ha un tutorial disponible aquí. Els fils estan lligats a clapes que permeten connectar i treure fàcilment el microprocessador Flora i el mòdul bluetooth. Un dels extrems de l’instant entrarà a la tela i un altre es posarà en un dispositiu elèctric. Un tutorial per implementar aquestes instantànies està disponible aquí.

Després de construir el sistema, s’ha de proporcionar un codi. Aquest projecte utilitza específicament el codi Arduino. Si voleu familiaritzar-vos amb el codi Arduino, https://www.arduino.cc està ple de tutorials útils. Per implementar el codi utilitzat per a aquest projecte, haureu de descarregar l’aplicació Arduino a https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Això s’haurà de complementar amb el tauler Flora, disponible aquí. També haureu de descarregar un grapat d’altres biblioteques per ampliar les capacitats del vostre microprocessador; això es pot fer mitjançant www.github.com. Les biblioteques necessàries són:

• Transformada de Fourier ràpida (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Per últim, heu de descarregar l’aplicació Adafruit Bluefruit LE Connect al vostre telèfon intel·ligent per utilitzar-la amb la diadema.

Pas 3: seguretat

El cos humà només pot suportar una exposició limitada a l’electricitat, per la qual cosa es necessita una cura adequada quan s’utilitzen dispositius electrònics. El principi principal de seguretat elèctrica és evitar que el vostre cos sigui un camí perquè el corrent elèctric circuli pel circuit alimentat. Algunes pràctiques generals per evitar-ho són:

• Toca només cables i altres circuits metàl·lics mentre l’alimentació estigui apagada
• Utilitzeu eines amb nanses aïllades
• Intenteu mantenir l’aigua allunyada de la zona de treball en construir el circuit
• Intenteu treballar amb una mà en lloc de dues, tant com sigui possible, per reduir el risc de corrent elèctric que flueix pel vostre cor

Una altra preocupació que cal tenir en compte a l’hora de construir el circuit és que el corrent elèctric pot encendre materials inflamables, de manera que heu d’assegurar-vos que els cables estiguin completament connectats al circuit. En cas contrari, podríeu encendre els cabells o la diadema.

Advertència: aquesta diadema no és un dispositiu mèdic certificat i no s’ha d’utilitzar per al diagnòstic de malalties neurològiques.

Pas 4: consells i consells

A continuació, es detallen alguns consells que heu de tenir en compte a l’hora de construir la diadema Sleep Reader:

• Assegureu-vos que els extrems del fil conductor no es toquin entre ells després de lligar-los

• Si el port no està disponible a Arduino quan connecteu el microcontrolador a Arduino, seguiu els passos següents per penjar el vostre codi:

  1. Mentre el microcontrolador estigui connectat, carregueu el codi mentre manteniu premut el botó de reinici del microcontrolador
  2. Quan la barra d'estat canviï de compilació a càrrega, deixeu anar el botó de restabliment
  3. El codi s’ha de penjar i ara s’ha de reconèixer el port
• Quan soldeu els brots, tingueu cura d'evitar soldar dos passadors junts per no curtcircuitar el circuit. Es pot utilitzar un multímetre per comprovar si s’ha creat o no una connexió entre pins
• Assegureu-vos que els connectors es mantinguin connectats quan es posi la diadema
• Assegureu-vos que el mòdul Bluetooth estigui en mode de dades i no en mode de comandament
• Un cop construïda la diadema, voldreu assegurar-vos que funcioni eficaçment. Per aconseguir un bon senyal, assegureu-vos que teniu un contacte net entre els elèctrodes i el front, netejant la pols, els fils solts, els cabells o altres interferències.

Pas 5: Comenceu a construir el vostre circuit

Ara que heu estat equipat amb alguns coneixements bàsics i procediments de seguretat, ja esteu preparat per crear una diadema horària. Llegiu atentament les instruccions següents i observeu els comentaris deixats a les imatges amb més instruccions.

Pas 6: Diagrama de circuits

El diagrama de circuits anterior mostra les connexions del circuit completat. Utilitzeu aquest diagrama de circuits com a referència per assegurar-vos que el vostre circuit s’ha connectat correctament.

Pas 7: La soldadura s'adapta al microprocessador Flora

Si no heu comprovat l'enllaç al tutorial sobre com utilitzar les captures al pas "Preparació", consulteu-lo ara. En aquest punt, connectareu els instantanis al microprocessador i al mòdul bluetooth. No voleu desordenar aquesta part, ja que un treball de soldadura desordenat pot arruïnar el vostre circuit.

El microprocessador requerirà snaps als pins següents:

• Els 3 pins de terra (GND)
• Tots dos pins de potència de 3,3 V.
• SCL # 3
• RX # 0
• TX # 1
• Pin digital # 9

Pas 8: soldar-se al mòdul Bluetooth

I el mòdul bluetooth requerirà ajustaments en aquests pins:

• Potència de 3,3 V.
• TX
• RX
• GND

Pas 9: cosiu els ajustaments a la tela per al microprocessador Flora

Ara podeu cosir l’altre extrem de les claus a la tela. Assegureu-vos d’utilitzar el mòdul Bluetooth i el microprocessador amb els seus connectors adjunts per alinear-los correctament.

Pas 10: cosiu els ajustaments a la tela per al mòdul Bluetooth

Ara cusiu els connectors del Bluetooth.

Pas 11: connecteu el mòdul Bluetooth al microprocessador Flora

A continuació, connecteu el mòdul Bluetooth al microprocessador Flora cosint fil conductor entre els ajustaments respectius de cada dispositiu. Es requereixen les connexions de pin següents:

1. Bluetooth 3.3V a microprocessador 3.3V
2. Bluetooth TX al microprocessador RX # 0
3. Bluetooth RX a microprocessador TX # 1
4. Bluetooth GND a microprocessador GND

Pas 12: Connecteu Neo Pixel al microprocessador Flora

Connecteu el Neo Pixel al microprocessador de la manera següent:

1. Entrada LED NeoPixel al pin digital # 9 del microprocessador
2. Terra de NeoPixel a terra del microprocessador
3. NeoPixel Power a microprocessador

Pas 13: connecteu el paquet de bateries al microprocessador Flora

Aquesta part és una mica important; és possible que necessiteu una font d'energia perquè tot funcioni.

Pas 14: Creeu un cable EEG

Aquest cable es construeix mitjançant el xip EEG, un cable d’elèctrode de 3 derivacions i un cable UC-E6. El xip EEG ha d’estar alineat correctament perquè l’extrem que diu "EEG" estigui connectat al cable de l’elèctrode, tal com es mostra a la imatge superior.

Pas 15: connecteu EEG al microprocessador Flora

Connecteu el cable EEG al microprocessador Flora. La imatge superior està etiquetada amb instruccions per mostrar els punts adequats per connectar els cables. Es realitzaran les connexions següents:

1. Cable vermell per alimentar
2. Fil negre a terra
3. Cable morat a SCL # 3

Pas 16: Uniu els elèctrodes a la diadema

Cosiu els elèctrodes a l'interior de la diadema. Assegureu-vos que els elèctrodes es col·loquen a les posicions adequades. Si mirem l’interior de la diadema, l’elèctrode vermell s’ha de col·locar a l’esquerra, l’elèctrode blanc al mig i l’elèctrode negre a la dreta.

Pas 17: cosiu la tela i la corretja a la diadema

Ara ja heu completat la diadema! Woohoo!

Pas 18: pengeu el codi

Ara podeu penjar aquest codi a la vostra diadema per donar-li capacitat de lectura mental.

Pas 19: connecteu la diadema al telèfon

Obriu l'aplicació Adafruit Bluefruit LE Connect i connecteu el telèfon a Adafruit Bluefruit LE.

Pas 20: poseu-vos la diadema i recopileu dades

Ara podeu posar-vos la diadema i provar-la. Podeu seleccionar "UART" a l'aplicació Adafruit Bluefruit LE Connect per veure les dades a mesura que entren.

Pas 21: exporteu dades del telèfon a l'ordinador

Un cop recollides les vostres dades, podeu exportar-les en diversos formats de fitxer. Es recomana exportar-lo com a fitxer.txt per analitzar-lo a Excel.

Pas 22: anàlisi de dades

Aquí teniu un exemple del tipus de gràfic que podeu fer per visualitzar i interpretar les dades del diadema. Tenim els rangs delta, theta, alfa i beta marcats per mostrar en quin rang es troba cada punt.

Pas 23: idees addicionals

Un cop hàgiu completat la diadema Sleep Reader, no dubteu a explorar algunes modificacions del disseny. Potser intenteu modificar el codi per recollir automàticament les dades i generar un informe que avalui els patrons de son de l'usuari. O bé, podeu connectar un rellotge en temps real per controlar l’hora exacta de la nit en què l’usuari s’adorm, progressa a través del son profund i el son REM i es desperta. Potser us interessa gravar converses de son, en aquest cas podeu incloure una gravadora d’àudio que s’activi quan l’usuari prem el son de REM. Les possibilitats són infinites!

Pas 24: reconeixement

La part de la transformada de fourier del codi per a aquest projecte utilitzava el codi publicat en aquesta pàgina a Norwegian Creations. A més, la part NeoPixel del codi feia referència als exemples proporcionats per Adafruit.