Blinkdetektor: 6 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:39

Denna instruktör förklarar hur man gör en "blink-detektor" från en modifierad AD8232 EKG (elektrokardiogram) sensor, en LM324-N quad op-amp, en Arduino Uno R3 och ett hemmagjord huvudband.

Detektorn har två utgångar … en för när du blinkar ditt vänstra öga … och en för när du blinkar ditt högra öga.

Normala blinkningar, som involverar båda ögonen, ignoreras.

Ansökningar för denna krets inkluderar:

• spelgränssnitt
• hjälpmedel

Få verktyg krävs … bara ett lödkolv och en vass kniv.

Sensorändringarna, som kan vändas, kräver att du:

• klipp två spår
• lägg till två lödbroar/shorts
• lägg till en kort trådlänk

Den uppskattade kostnaden för komponenter är $ 15,00

Bilder

• Omslagsbilden visar en närbild av blinkningsdetektorn
• Bild 2 visar ungefärlig position för pannbandet.
• Videon visar blink-detektorn i drift. Tre på varandra följande blinkningar görs med varje öga.

Steg 1: Dellista

Följande delar erhölls från

• 1 endast AD8232 EKG -hjärtmonitormodul
• 1 endast Arduino Uno R3

Följande delar erhölls lokalt:

• 1 endast LM324 quad-op-amp
• 1 endast 220K ohm motstånd 1/8 watt
• 2 endast 120K ohm motstånd 1/8 watt
• 1 endast 15K ohm motstånd 1/8 watt
• 2 endast 10K ohm motstånd 1/8 watt
• 1 endast 1200 ohm motstånd 1/8 watt

Övriga saker som redan finns till hands:

• bakbord
• strängad koppartråd
• löda

Den uppskattade kostnaden för komponenter är $ 15

Steg 2: Krets

"Blinkdetektor" kretsschema visas på foto 1

Kretsen består av en modifierad AD8232 EKG-hjärtsensormodul, en LM324 quad-op-amp, en Arduino Uno R3, några motstånd och två lysdioder.

Utgångsvågformen från AD8232 svävar cirka 1,5 volt DC.

När vänster öga blinkar stiger AD8232-utgångsvågformen mot 3,3 volt. När vågformen överstiger 2,8 volt ändras vänsterblink-komparatorutgången från noll till 5 volt som visas på foto 2.

När det högra ögat blinkar faller AD8232-utgångsvågformen mot noll volt. När vågformen faller under 0,2 volt ändras höger-blink-komparatorutgången från noll till 5 volt som visas på foto 3.

Normala blinkningar har ingen effekt på utsignalen eftersom de motsvarar två simulatana blinkningar och det är inte möjligt för AD8232 -utgången att gå i två motsatta riktningar samtidigt.

AD8232 levereras med en uppsättning gelbelagda EKG-kuddar och ledningar. Efter några användningar tenderar dynorna att falla av. För att motverka detta fäst jag några dynor av förtennat stål till ett pannband tillverkat av en gammal snodd och kardborreband. Detaljer om hur man konstruerar detta huvudband beskrivs någon annanstans i denna artikel.

Steg 3: AD8232 kretsändringar

Ett oförändrat kretskort visas på foto 1

När de används som hjärtmonitor ansluts EKG -avledningarna enligt följande:

• Höger arm är ansluten till RA
• Vänster arm är ansluten till LA
• Höger ben är anslutet till RL

Ett modifierat kretskort visas på foto 2

Efter ändringarna blir leads:

• Höger ögonbryn är anslutet till RA
• Vänster ögonbryn är anslutet till LA
• Pannan är ansluten till RL

Den ursprungliga kretsen

Ett förenklat blockschema över den ursprungliga hjärtmonitorn visas på foto 3.

Detta diagram skapades genom att komponentvärdena i Sparkfun "Heart Monitor" -schemat [1] matchades med AD8232 "Functional Block Diagram" [2]

När de används som hjärtmonitor är båda ingångarna till AD8232 -instrumentförstärkaren bundna till 3,3 volt matningsskena via 10M motstånd. Instrumenteringsförstärkaren kan dock inte fungera om inte de två ingångsledningarna är runt mittskenans potential.

Mid-rail-potential erhålls genom att injicera en liten (10uA) ström från RLD (högerbensdrivning) i ditt ben. Vi har effektivt skapat en spänningsdelare med din kropp som ett av motstånden.

Det faktiska syftet med RLD -ledningen förklaras i AD8232 -databladet … Jag tittar bara på det från en annan synvinkel.

Den modifierade kretsen

Ett blockschema över kretsmodifieringarna visas på foto 3.

Istället för att leta efter hjärtslag letar blinkdetektorn efter skillnader i elektrisk potential. Som sådan måste den vara helt i drift hela tiden … båda ingångarna till instrumentförstärkaren måste vara bundna till en mellanskena, till exempel Vref (1,5 volt)

Detta uppnås genom att skära spåret som ansluter båda 10M motstånden till 3,3 volt matningen och ansluta skäränden till Vref med hjälp av en liten trådlänk. Båda ingångarna på instrumentförstärkaren har nu potential vid mellanskenan, vilket innebär att AD8232-utgången svävar cirka 1,5 volt DC.

Vi behöver inte heller RLD -avledningen … låt oss använda den här ledningen för att förbättra CMRR (common mode rejection ratio) för systemet genom att höja din kropp till midrail -potential. Detta uppnås genom att klippa spåret till AD8232 RLD -stift och foga skäränden till Vref.

AD8232-databladet rekommenderar att RLD- och RLDF-stiften (högerbenenhetens feedback) stängs av vid användning av en tvåledarkrets. Detta uppnås genom att kortsluta kondensatorn som förbinder dessa två stift.

Referenser

[1]

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

[2]

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

Steg 4: Pannbandet

Pannbandet var tillverkat av en gammal snodd, en kardborre längd och några kardborrekrokar. Konstruktionsdetaljer visas i bilderna 1..4

Kuddarna är gjorda av tunn plåt … Jag använde botten på en gammal färgburk … och fästs på snöret med smala flikar skurna från samma plåt. Detta gör att dynorna kan glida runt pannbandet.

Slö kanterna på metallkuddarna med en fil och slipa lätt kontaktytorna. Lödning av hjärtmonitorn leder till de exponerade metallflikarna.

Det är viktigt att kuddarna får bra hudkontakt … medicinsk kontaktgel rekommenderas men jag har funnit att handfuktighetskräm också fungerar.

Padstorleken är inte kritisk … Jag har sedan minskat bredden medan jag experimenterade med närmare padavstånd … halvering av storleken gjorde ingen skillnad.

Steg 5: Programvara

Instruktioner

Ladda upp den bifogade filen “wink_detector_4.ino” till din Arduino och kör.

Anteckningar

Koden är anmärkningsvärt enkel … den avfrågar helt enkelt var och en av de två blink-detektorutgångarna och blinkar lämplig LED när en komparator ändrar tillstånd.

Men det finns en hake … starka blinkningar kan få motsatt lysdiod att blinka.

Det översta spåret på foto 1 visar AD8232-utgången som sjunker till noll volt efter en stark vänsteröga blinkning. Högeröga-jämföraren (lägre spår) ser detta som en höger-blinkning och genererar en falsk utmatning.

Bild 2 visar båda komparatorutgångarna för en stark vänsterblink. Höger-jämföraren genererar fortfarande en falsk utgång 800mS efter att vänsterblicken startat.

En mjukvarulösning används för att komma runt detta … den första detektorn som ser en blinkning inaktiverar den andra detektorn i 1 sekund. Denna period är justerbar i kodhuvudet,

Steg 6: Sammanfattning

Denna instruktör förklarar hur man konverterar en Sparkfun AD8232 "hjärtmonitor" till en "blinkdetektor".

Konstruktionsdetaljer för ett justerbart huvudband finns också.

Arduino -koden eliminerar falska triggers på grund av överskridande från AD8232 -utgången i närvaro av starka blinkningar.

Ansökningar för denna krets inkluderar:

• spelgränssnitt
• hjälpmedel

Den uppskattade kostnaden för komponenter är $ 15,00

Klicka här för att se mina andra instruktioner.