Máy dò nháy mắt: 6 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:31

Tài liệu hướng dẫn này giải thích cách tạo “máy dò nháy mắt” từ cảm biến AD8232 ECG (điện tâm đồ) đã được sửa đổi, bộ khuếch đại quad LM324-N, Arduino Uno R3 và một dải đeo đầu tự chế.

Máy dò có hai đầu ra… một cho khi bạn nháy mắt trái… và một cho khi bạn nháy mắt phải.

Các chớp mắt bình thường, liên quan đến cả hai mắt, bị bỏ qua.

Các ứng dụng cho mạch này bao gồm:

• giao diện trò chơi
• công nghệ hỗ trợ

Ít công cụ cần thiết… chỉ cần một mỏ hàn và một con dao sắc.

Các sửa đổi cảm biến, có thể được đảo ngược, yêu cầu bạn:

• cắt hai bản nhạc
• thêm hai cầu hàn / quần đùi
• thêm một liên kết dây ngắn

Chi phí ước tính của các thành phần là $ 15,00

Hình ảnh

• Ảnh bìa hiển thị cận cảnh máy dò nháy mắt
• Ảnh 2 cho thấy vị trí gần đúng của băng đô.
• Video cho thấy máy dò nháy mắt đang hoạt động. Ba lần nháy mắt liên tiếp được thực hiện với mỗi mắt.

Bước 1: Danh sách bộ phận

Các phần sau được lấy từ

• 1 mô-đun theo dõi tim AD8232 ECG duy nhất
• 1 duy nhất Arduino Uno R3

Các bộ phận sau được lấy tại địa phương:

• 1 quad-op-amp LM324 duy nhất
• 1 điện trở chỉ 220K ohm 1/8 watt
• 2 điện trở chỉ 120K ohm 1/8 watt
• 1 điện trở chỉ 15K ohm 1/8 watt
• 2 chỉ 10K ohm điện trở 1/8 watt
• 1 chỉ 1200 ohm điện trở 1/8 watt

Các mặt hàng khác đã có trên tay:

• breadboard
• dây đồng bện
• chất hàn

Chi phí ước tính của các thành phần là $ 15

Bước 2: Mạch

Sơ đồ mạch "máy dò nháy mắt" được hiển thị trong hình 1

Mạch bao gồm mô-đun cảm biến tim AD8232 đã được sửa đổi, một bộ khuếch đại quad-op LM324, một Arduino Uno R3, một vài điện trở và hai đèn LED.

Dạng sóng đầu ra từ AD8232 di chuyển khoảng 1,5 vôn DC.

Khi mắt trái nháy mắt, dạng sóng đầu ra AD8232 tăng lên tới 3,3 vôn. Khi dạng sóng vượt quá 2,8 vôn, đầu ra của bộ so sánh nháy mắt trái thay đổi từ 0 đến 5 vôn như trong hình 2.

Khi mắt phải nháy mắt, dạng sóng đầu ra AD8232 giảm về 0 vôn. Khi dạng sóng giảm xuống dưới 0,2 volt, đầu ra của bộ so sánh nháy mắt phải thay đổi từ 0 đến 5 volt như trong hình 3.

Nháy mắt bình thường không ảnh hưởng đến đầu ra vì chúng tương đương với hai nháy mắt giả lập và không thể cho đầu ra AD8232 đi theo hai hướng ngược nhau cùng một lúc.

AD8232 được cung cấp với một bộ miếng đệm và dây dẫn điện tâm đồ phủ gel. Sau một vài lần sử dụng, các miếng đệm có xu hướng rơi ra. Để chống lại điều này, tôi đã gắn một số miếng thép đóng hộp vào một chiếc băng đô làm từ dây buộc cũ và Velcro. Chi tiết về cách xây dựng dải đầu này được mô tả ở phần khác trong bài viết này.

Bước 3: Sửa đổi mạch AD8232

Một bảng mạch chưa sửa đổi được hiển thị trong ảnh 1

Khi được sử dụng làm máy theo dõi tim, các dây dẫn điện tâm đồ được kết nối như sau:

• Cánh tay phải được kết nối với RA
• Cánh tay trái được kết nối với LA
• Chân phải được kết nối với RL

Một bảng mạch đã sửa đổi được hiển thị trong ảnh 2

Sau khi sửa đổi, khách hàng tiềm năng trở thành:

• Lông mày phải được kết nối với RA
• Lông mày trái được nối với LA
• Trán được kết nối với RL

Mạch gốc

Sơ đồ khối đơn giản của màn hình tim ban đầu được hiển thị trong ảnh 3.

Sơ đồ này được tạo bằng cách so khớp các giá trị thành phần trong sơ đồ Sparkfun “Heart Monitor” [1] với AD8232 “Sơ đồ khối chức năng” [2]

Khi được sử dụng như một thiết bị theo dõi nhịp tim, cả hai đầu vào của bộ khuếch đại thiết bị AD8232 đều được gắn với đường ray cung cấp 3,3 volt thông qua điện trở 10M. Tuy nhiên, bộ khuếch đại thiết bị không thể hoạt động trừ khi hai dây dẫn đầu vào ở xung quanh điện thế giữa đường ray.

Điện thế giữa đường ray có được bằng cách đưa một dòng điện cực nhỏ (10uA) từ dây dẫn RLD (ổ chân phải) vào chân của bạn. Chúng tôi đã tạo ra một bộ phân áp hiệu quả bằng cách sử dụng cơ thể của bạn như một trong những điện trở.

Mục đích thực tế của dây dẫn RLD được giải thích trong bảng dữ liệu AD8232… Tôi chỉ đang xem xét nó từ một quan điểm khác.

Mạch đã sửa đổi

Một sơ đồ khối của các sửa đổi mạch được hiển thị trong hình 3.

Thay vì tìm kiếm nhịp đập của tim, máy dò nháy mắt đang tìm kiếm sự khác biệt về điện thế. Vì vậy, nó cần phải hoạt động hoàn toàn mọi lúc… cả hai đầu vào của bộ khuếch đại thiết bị đo đạc phải được gắn với điện thế đường ray giữa chẳng hạn như Vref (1,5 volt)

Điều này đạt được bằng cách cắt rãnh nối cả hai điện trở 10M với nguồn cung cấp 3,3 volt và nối đầu cắt với Vref bằng một liên kết dây nhỏ. Cả hai đầu vào của bộ khuếch đại thiết bị đo hiện tại đều ở điện thế mid-rail, có nghĩa là đầu ra AD8232 di chuyển khoảng 1,5 volt DC.

Chúng tôi cũng không cần dây dẫn RLD… hãy sử dụng dây dẫn này để cải thiện CMRR (tỷ lệ từ chối chế độ chung) của hệ thống bằng cách nâng cơ thể của bạn lên tiềm năng giữa đường. Điều này đạt được bằng cách cắt rãnh đến chân AD8232 RLD và nối đầu cắt với Vref.

Bảng dữ liệu AD8232 khuyến cáo rằng các chân RLD và RLDF (phản hồi ổ đĩa chân phải) bị ngắn khi sử dụng mạch hai dây dẫn. Điều này đạt được bằng cách nối ngắn tụ điện nối hai chân này.

Người giới thiệu

[1]

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

[2]

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

Bước 4: Băng đô

Chiếc băng đô được làm từ một dây buộc cũ, chiều dài của Velcro và một số móc Velcro. Chi tiết xây dựng được thể hiện trong ảnh 1..4

Các tấm lót được làm từ tấm thiếc mỏng… Tôi đã sử dụng đáy của một thùng sơn cũ… và được gắn vào dây buộc bằng các mấu hẹp được cắt từ cùng một tấm thiếc. Điều này cho phép các miếng đệm trượt xung quanh băng đô.

Dũa làm mờ các cạnh của miếng kim loại và chà nhám nhẹ các bề mặt tiếp xúc. Hàn màn hình tim dẫn đến các mấu kim loại tiếp xúc.

Điều quan trọng là các miếng đệm phải tiếp xúc tốt với da… nên dùng gel tiếp xúc y tế nhưng tôi thấy rằng kem dưỡng ẩm da tay cũng có tác dụng.

Kích thước miếng đệm không quan trọng… Tôi đã giảm chiều rộng trong khi thử nghiệm với khoảng cách giữa các miếng đệm gần nhau hơn… giảm một nửa kích thước không tạo ra sự khác biệt.

Bước 5: Phần mềm

Hướng dẫn

Tải tệp đính kèm “wink_detector_4.ino” lên Arduino của bạn và chạy.

Ghi chú

Mã này rất đơn giản… nó chỉ đơn giản là thăm dò từng đầu ra trong số hai đầu ra của bộ dò nháy mắt và nhấp nháy đèn LED thích hợp bất cứ khi nào một bộ so sánh thay đổi trạng thái.

Nhưng có một điểm khó khăn… nháy mắt mạnh có thể khiến đèn LED đối diện nhấp nháy.

Dấu vết trên cùng trong ảnh 1 cho thấy đầu ra AD8232 giảm xuống 0 volt sau một cái nháy mắt trái mạnh mẽ. Bộ so sánh mắt phải (dấu vết dưới) coi đây là nháy mắt phải và tạo ra kết quả sai.

Ảnh 2 cho thấy cả hai đầu ra của bộ so sánh cho nháy mắt trái mạnh mẽ. Bộ so sánh bên phải vẫn tạo ra một đầu ra sai 800mS sau khi nháy mắt trái bắt đầu.

Một giải pháp phần mềm được sử dụng để giải quyết vấn đề này… máy dò đầu tiên nhìn thấy nháy mắt sẽ vô hiệu hóa máy dò kia trong 1 giây. Khoảng thời gian này có thể điều chỉnh trong tiêu đề mã,

Bước 6: Tóm tắt

Tài liệu hướng dẫn này giải thích cách chuyển đổi "Máy theo dõi nhịp tim" Sparkfun AD8232 thành "Máy dò nháy mắt".

Các chi tiết cấu tạo cho một băng đô có thể điều chỉnh được cũng được cung cấp.

Mã Arduino loại bỏ các kích hoạt sai do chạy quá tốc độ từ đầu ra AD8232 khi có nháy mắt mạnh.

Các ứng dụng cho mạch này bao gồm:

• giao diện trò chơi
• công nghệ hỗ trợ

Chi phí ước tính của các thành phần là $ 15,00

Nhấn vào đây để xem các tài liệu hướng dẫn khác của tôi.