Ulleres de vidre líquid per a ambliopia (ulleres de formació d’oclusió alternatives) [ATtiny13]: 10 passos (amb imatges)

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

Ambliopia (ull gandul), un trastorn de la vista que afecta aproximadament el 3% de la població, generalment tractat mitjançant pegats oculars simples o gotes d’atropina. Malauradament, aquests mètodes de tractament oclouen un ull més fort durant llargs períodes de temps ininterromputs, cosa que no permet que dos ulls (en realitat neurones del cervell que processen informació visual) treballin junts i es sincronitzin. Fa poc vaig trobar un article a Viquipèdia que detalla una forma alternativa de tractament, en què els panells de cristall líquid es col·loquen davant dels ulls i les seves oclusions són impulsades per circuits digitals. Els estudis sobre aquesta forma de tractament són força prometedors, de manera que vaig decidir "actualitzar" les ulleres d'obturació activa ordinàries de TV 3D a Ulleres de formació d'oclusió alternes.

EDIT: Podeu trobar una versió més recent d'ulleres aquí

Pas 1: Exempció de responsabilitat

L’ús d’aquest dispositiu pot provocar convulsions epilèptiques o altres efectes adversos en una petita part dels usuaris del dispositiu. La construcció d’aquest dispositiu requereix l’ús d’eines moderadament perilloses i pot causar danys o danys a la propietat. Creeu i utilitzeu el dispositiu descrit al vostre propi risc.

No obstant això, hi ha llocs on no és possible l'assistència mèdica adequada per a persones amb trastorns visuals (almenys aquest mapa de l'OMS m'ho indica). Afortunadament, avui en dia els dispositius mòbils de 100 dòlars tenen la mateixa potència de càlcul i resolució de pantalla que els PC per a jocs fa 10 anys, de manera que personalment crec que els implants cibernètics de bricolatge estaran disponibles com a forma de tractament per a moltes persones dels països en desenvolupament * abans d’una assistència mèdica adequada.

* alguns comtats postindustrials d'Amèrica del Nord tenen alguns "grans" sistemes d'assegurança mèdica dissenyats per fer que la vida de les persones també sigui miserable.

Pas 2: peces i eines

Peces i materials:

ulleres 3D d'obturació activa

ATtiny13 o ATtiny13A

2 botons d'interruptor tàctil

interruptor basculant ON-OFF

Condensador de 100 nF

Condensador de 4,7 uF

1N4148 díode

petit tros de perfboard (al voltant de 28 mm x 35 mm)

pocs trossos de fil (el cable UTP és una gran font de cables)

2 bateries de 3V (CR2025 o CR2032)

cinta aïllant

cinta adhesiva

cola de cianoacrilat

Eines:

tallador diagonal

alicates

tornavís de fulla plana

petit tornavís Phillips

ganivet utilitari

estació de soldadura

soldar

Programador AVR (programador autònom com USBasp o podeu utilitzar ArduinoISP)

Pas 3: ulleres 3D d'obturació activa

La font dels panells de cristall líquid per al nostre projecte són les ulleres de TV 3D actives. Les que he fet servir em costen 5 dòlars (eren de segona mà). Hi ha pocs tipus d’ulleres obturadores actives, així que assegureu-vos que les que utilitzeu bloquegin correctament la llum polaritzada (podeu comprovar-la col·locant un filtre polaritzador o una pantalla LCD al davant, hauria de funcionar fins i tot quan les ulleres estiguin apagades). Desconfieu que qualsevol tros de plàstic unit als panells de cristall líquid pugui influir en la polarització de la llum. Les primeres ulleres que vaig intentar modificar no tenien instal·lat cap filtre polaritzador frontal (n’hi hauria d’haver 2 a cada panell de cristall líquid, ja que es construeixen de manera similar a les LCD) i, quan es van obligar a bloquejar la llum, van aparèixer de color porpra, no negre, més sobre això a l'últim pas.

Les ulleres de televisió 3D actives normalment funcionen a 60 Hz, bloquejant la llum per igual per als dos ulls. L'ull esquerre està bloquejat durant 8,333 ms i, a continuació, l'ull dret es bloqueja durant 8,333 ms, i el cicle es repeteix. L'ull es bloqueja quan s'aplica tensió al panell LC. La tensió que acciona els panells LC és simètrica de 9,2 V (amplitud de pic a pic 18,4V).

Pas 4: desmuntatge de les ulleres 3D d'obturador actiu

Utilitzeu un tornavís per eliminar els cargols que mantinguin els vidres units. Pot ser una bona idea posar una mica de protecció sobre els panells LC (probablement hauria d'haver-ho fet abans de treure els cargols). A continuació, utilitzeu un ganivet utilitzat (o un tallador de caixes) per tallar la unió de dues parts d’un marc. A continuació, utilitzeu un tornavís de fulla plana per obrir la junta. Fer-ho obert pot ser una mica difícil, però hauria de ser possible (vés amb compte de no danyar els components de vidre). Un cop hàgiu completat aquesta tasca, traieu les parts electròniques dels vidres i els panells LC dessoldables del PCB.

Pas 5: ajuntar gots

Soldeu 4 cables als panells LC (han de ser una mica més llargs que els que es mostren a la foto). Utilitzeu cinta aïllant per assegurar la cinta prima que prové de panells LC i que es solda a cables. A continuació, torneu a col·locar els panells LC al marc de les ulleres i subjecteu els cargols. Podeu utilitzar cola de cianoacrilat per unir les parts inferiors del marc. La tapa de la bateria no és necessària i no la vaig tornar a col·locar al seu lloc.

Pas 6: Programació del microcontrolador ATtiny

Connecteu ATtiny13 al vostre programador preferit, obriu la vostra eina de desenvolupament AVR preferida i escriviu glasses.hex a la memòria FLASH del microcontrolador. Conserveu els bits de fusible per defecte (H: FF, L: 6A).

Vaig utilitzar USBasp i AVRDUDE, de manera que després de connectar correctament els pins VCC, GND, RESET, SCK, MISO, MOSI d’ATtiny13 al programador, només necessitava executar una ordre senzilla per pujar ulleres.hex:

avrdude -c usbasp -p t13 -B 8 -U flash: w: gots.hex

He observat que les plaques Arduino són força populars a Instructables, així que aquí teniu l’enllaç d’un tutorial que explica com convertir Arduino a un programador. Podeu ometre els passos 5 a 7 relacionats amb la compilació d’un codi escrit en C.

Pas 7: soldar

Soldeu tots els components electrònics al tauler prefabricat. A la imatge de la placa soldada no hi ha el díode 1N4148, l’he adjuntat més endavant al fil blanc-blau. Els cables torçats es connectaran posteriorment a les bateries i es mantindran de forma segura mitjançant una cinta d’aïllament. No oblideu connectar els cables del panell LC als pins PB0, PB1 i PB2 d’ATtiny13.

Pas 8: Assemblea final

Utilitzeu cinta d’aïllament per separar la part inferior del tauler previ del cos de l’usuari de les ulleres. Col·loqueu el marc de les ulleres prefabricades mitjançant cinta adhesiva que trieu.

A continuació, heu d’adjuntar 2 cel·les de botó (CR2025 o CR2032) al dispositiu. Malauradament, quan són nous, la seva tensió pot superar els 3,3 V. Dues d'aquestes cel·les estan connectades en sèrie, de manera que fins i tot després d'una caiguda de tensió en el díode 1N4148 (poc menys que 0,7 V), ATtiny pot superar lleugerament la seva tensió màxima de funcionament de 6,0V. Recomano descarregar lleugerament les bateries completament noves abans de posar-les al dispositiu.

El dispositiu consumeix aproximadament 1 mA.

Pas 9: Ús d’ulleres d’entrenament d’oclusió alternes

El botó connectat a PB3 canvia la freqüència dels dispositius (2,5Hz, 5,0Hz, 7,5Hz, 10,0Hz, 12,5Hz) i el botó connectat a PB4 canvia el temps que oclou cada ull (L-10%: R-90%, L- 30%: R-70%, L-50%: R-50%, L-70%: R-30%, L-90%: R-10%). Després d’establir la configuració, haureu d’esperar uns 10 segons (deu segons si no toqueu cap botó) perquè es puguin emmagatzemar a EEPROM i carregar-los després de l’apagada, al següent llançament del dispositiu. En prémer els dos botons al mateix temps s'estableixen els valors predeterminats.

S'ha aconseguit almenys un cas de recuperació de l'estereòpsia mentre es mira material 3D. Si voleu utilitzar ulleres d’entrenament d’oclusió alternativa per veure materials en 3D mentre porteu un altre parell d’ulleres del mateix tipus (només sense modificar), heu d’haver adjuntat una peça de plàstic transparent a la part posterior dels panells LC, com ara la foto del pas 3 (o podeu utilitzar cinta adhesiva). En aquesta configuració, les ulleres sense modificar se situen més a prop de la pantalla. O, alternativament, podeu col·locar el panell LC esquerre en lloc d'un de dret i viceversa. Això fa girar la polarització dels panells LC, més sobre això en l'últim pas. Tanmateix, en fer-ho no podreu veure la pantalla sense ulleres sense modificar.

Pas 10: Projectes similars

Lector de llibres electrònics dicòptiques: la primera iteració de les meves ulleres requeria l’ús del filtre de polarització extern. L'he adjuntat només a la part frontal del tauler LC dret. Això em va permetre posar pocs altres filtres de polarització a la part superior de la pantalla de paper electrònic (que emet llum no polaritzada) i bloquejar parts de la pàgina per a l’ull dret completament (el text darrere dels filtres ara parpelleja per a l’ull esquerre, ja que la llum està polaritzada). M’obliga a llegir parts bloquejades amb l’ull esquerre i a ajuntar imatges dels dos ulls. I hi ha estudis que afirmen que mirar coses diòptiques és força beneficiós per a les persones amb ambliopia. Podeu fer coses similars amb altres pantalles que emeten llum no polaritzada com els CRT. Encara hi ha esperança per als antics emissors de raigs X, que poden ser útils una vegada més.

Monocle cibernètic: malauradament, la polarització del meu televisor 3D gira 90 graus a partir de la polarització del monitor del meu PC. He resolt aquest problema posant el panell LC esquerre en lloc d'un de dret. Els panells LC tenen 2 filtres de polarització girats a 90 graus, de manera que, mirant-los des de l'altre costat, giren les polaritzacions de llum que són "acceptades" pels panells LC. També he augmentat la tensió que condueix els panells LC a 9V (amplitud de pic a pic 18V) mitjançant l’ús de pont H. Fa que els panells LC siguin més opacs durant l’oclusió. També he afegit LEDs que parpellegen durant l’oclusió, que “ceguen” encara més l’ull i no permeten que s’acostumi a la foscor. L’efecte “encegador” es nota particularment quan poso ulleres 3D anaglifes entre els ulls i un panell LC (els filtres de color difonen la llum). Com he esmentat anteriorment, veure materials en 3D podria ser bo per a la recuperació d’estereòpsis i el monitor del meu PC no admet tecnologies 3D que no siguin anaglifes, així que em sento obligat a recomanar GZ3Doom (ViveDoom), un mod per als jocs clàssics de Doom dels anys 90. Us permet utilitzar dos tipus d’ulleres d’anaglifes (verd-magenta i vermell-cian), de manera que no acostumeu massa els ulls a portar els mateixos filtres de color.

Que la icona del pecat de MAP30 us doni un regal de la vista adequada!

(en realitat és molt més probable que curis un trastorn de la vista mirant els ciberdemons en un videojoc demoníac que visitant els santuaris cristians)