Slaapleser -kopband: 24 stappe (met foto's)

2025 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2025-01-23 12:53

Het u al ooit gewonder hoe u snags slaap? Toestelle soos FitBit volg slaap deur jou beweging deur die nag te ontleed, maar hulle kan nie kyk na wat jou brein doen nie.

Na 'n semester waarin ons geleer het oor mediese instrumente, is ons klas uitgedaag met die taak om 'n draagbare toestel te skep om 'n biologiese veranderlike te meet. Ek en my maat het gekies om 'n kopband te ontwikkel wat kan kyk na wat jou brein doen terwyl hy slaap. Die kopband lees breingolfseine om slaappatrone te monitor. Dit identifiseer hoe die gebruiker se breingolwe deur die alfa-, beta-, gamma- en delta -fases gedurende die nag vorder. Die data kan dan in Excel uitgevoer en ontleed word.

Het ons ook genoem dat dit stylvol is?

Stap 1: materiaal en gereedskap

Om die slaapleser -kopband te bou, benodig u die volgende materiaal:

1. Hoofband ('n HOTER Sportline -kopband is vir hierdie projek gebruik)
2. Adafruit Flora mikrobeheerder
3. Flora Wearable Bluefruit LE -module
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Snaps
6. Geleidende draad
7. Drade
8. Draad
9. Batterypak
10. Bitalino EEG met UC-E6 kabel en 3-lood elektrode kabel
11. stof
12. Elastiese band

Die volgende gereedskap sal u help om die kopband te bou:

1. Naaipen
2. Skêr
3. Draadstroppers
4. Soldeerbout en vulmetaal

Stap 2: Voorbereiding

Neem 'n rukkie om te leer oor breingolwe en 'n paar basiese stroombane voordat u u slaapbandleserband bou. Binne die brein organiseer spesiale selle, bekend as neurone, verskillende aktiwiteite binne die liggaam. Hierdie neurone voer die vertoning uit deur klein elektriese seine te stuur wat die vorm van golwe aanneem. Dit is bekend dat die brein vier verskillende tipes golwe produseer - alfa, beta, theta en delta. Hierdie golwe kan onderskei word deur spesifieke frekwensies, en elke reeks stem ooreen met sekere vlakke van geestelike aktiwiteit. Jou kopband gebruik 'n toestel genaamd 'n elektroencefalogram, of EEG, om hierdie golwe te identifiseer terwyl jou brein dit tydens die slaap produseer.

Om u slaapleser te maak, moet u 'n paar toestelle aan die kopband koppel. Die belangrikste toestelle is 'n mikroverwerker, 'n klein rekenaar; 'n Bluetooth -module, 'n chip waarmee die kopband met u rekenaar kan kommunikeer; 'n NeoPixel, 'n kleurveranderende lig; 'n EEG; en 'n battery.

Die volledige stelsel word gebou deur elke toestel op 'n spesifieke plek via 'n geleidende draad aan mekaar te koppel. As u nog geen ervaring gehad het met die gebruik van hierdie drade nie, is 'n handleiding hier beskikbaar. Die drade is vasgemaak in snaps waarmee u die Flora -mikroverwerker en die Bluetooth -module maklik kan aanheg en verwyder. Die een kant van die snap gaan in die stof en die ander gaan op 'n elektriese toestel. 'N Opleiding vir die implementering van hierdie snaps is hier beskikbaar.

Nadat die stelsel gebou is, moet dit van 'n kode voorsien word. Hierdie projek gebruik spesifiek Arduino -kode. As u kennis wil maak met die Arduino -kode, is https://www.arduino.cc vol nuttige tutoriale. Om die kode wat vir hierdie projek gebruik is, te implementeer, moet u die Arduino -app aflaai op https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Dit sal aangevul moet word met die Flora -bord, wat hier beskikbaar is. U sal ook 'n handjievol ander biblioteke moet aflaai om die vermoëns van u mikroverwerker uit te brei; dit kan gedoen word met behulp van www.github.com. Die nodige biblioteke is:

• Fast Fourier Transform (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Laastens moet u die Adafruit Bluefruit LE Connect -app op u slimfoon aflaai vir gebruik met die kopband.

Stap 3: Veiligheid

Die menslike liggaam kan slegs beperkte blootstelling aan elektrisiteit weerstaan, daarom is behoorlike sorg nodig wanneer elektroniese toestelle gebruik word. Die belangrikste beginsel van elektriese veiligheid is om te verhoed dat u liggaam 'n pad is waarin elektriese stroom deur die stroombaan kan vloei. Enkele algemene praktyke om dit te vermy, is:

• Raak net drade en ander metaalkringe aan terwyl die krag af is
• Gebruik gereedskap met geïsoleerde handvatsels
• Probeer om water weg te hou van die werkarea wanneer u 'n stroombaan bou
• Probeer soveel as moontlik met een hand in plaas van twee werk om die risiko van elektriese stroom deur u hart te verminder

'N Ander punt om in gedagte te hou wanneer u 'n stroombaan bou, is dat elektriese stroom ontvlambare materiale kan aansteek, dus moet u seker maak dat die drade heeltemal in die stroombaan verbind is. Anders kan u u hare of die kopband aan die brand steek.

Waarskuwing: Hierdie kopband is nie 'n gesertifiseerde mediese toestel nie en moet nie gebruik word vir die diagnose van neurologiese toestande nie.

Stap 4: wenke en wenke

Hier is 'n paar wenke om in gedagte te hou tydens die bou van u slaapleser -kopband:

• Maak seker dat die punte van die geleidende draad nie aan mekaar raak nadat u dit vasgemaak het nie

• As die poort in Arduino nie beskikbaar is nie, neem die volgende stappe om u kode op te laai:

  1. Terwyl die mikrobeheerder gekoppel is, laai die kode op terwyl u die resetknoppie op die mikrobeheerder ingedruk hou
  2. As die statusbalk van kompilering na oplaai oorgaan, laat die resetknoppie los
  3. Die kode moet oplaai en die poort moet nou herken word
• Wees versigtig om nie twee penne aanmekaar te soldeer as u aan die snaps soldeer nie, sodat u nie die stroombaan kortsluit nie. 'N Multimeter kan gebruik word om te toets of daar 'n verbinding tussen penne is of nie
• Maak seker dat die knoppies verbind bly as u die kopband aantrek
• Maak seker dat die Bluetooth -module in die datamodus is en nie in die opdragmodus nie
• Sodra u kopband gemaak is, wil u verseker dat dit effektief werk! Om 'n goeie sein te verkry, moet u skoon kontak tussen die elektrodes en u voorkop hê deur stof, los drade, hare of ander interferensies af te vee.

Stap 5: Begin met die bou van u stroombaan

Noudat u 'n paar agtergrondkennis en veiligheidsprosedures het, is u gereed om 'n uurbandband te bou. Lees die volgende instruksies aandagtig deur en let op die kommentaar wat op die beelde gelaat word met verdere instruksies.

Stap 6: Kringdiagram

Bogenoemde stroomdiagram toon die verbindings in die voltooide stroombaan. Gebruik hierdie kringdiagram as 'n verwysing om seker te maak dat u stroombaan behoorlik bedraad is.

Stap 7: Soldeerselknipsels in Flora -mikroverwerker

As u nie die skakel na die tutoriaal oor die gebruik van snaps in die stap "Voorbereiding" besoek het nie, kyk dan nou. Op hierdie punt koppel u die knipsels aan die mikroverwerker en die Bluetooth -module. U wil hierdie deel nie deurmekaar maak nie, aangesien 'n slordige soldeerwerk u kring kan verwoes.

Die mikroverwerker benodig die volgende penne:

• Al 3 gemaalde (GND) penne
• Beide 3.3V kragpenne
• SCL #3
• RX #0
• TX #1
• Digitale pen #9

Stap 8: Soldeersnelle in die Bluetooth -module

En die bluetooth -module sal op hierdie penne klik:

• 3.3V krag
• TX
• RX
• GND

Stap 9: Naai snaps in die stof vir die Flora -mikroverwerker

Nou kan u die ander kant van die knope aan die stof vaswerk. Maak seker dat u die bluetooth -module en die mikroverwerker met die aangehegte snaps gebruik om hierdie snaps behoorlik in lyn te bring!

Stap 10: Naai snaps in stof vir Bluetooth -module

Steek nou die snaps vir die Bluetooth vas.

Stap 11: Bedraad Bluetooth -module na Flora -mikroverwerker

Koppel dan die Bluetooth -module aan die Flora -mikroverwerker deur 'n geleidende draad tussen die onderskeie knope vir elke toestel vas te maak. Die volgende penverbindings word benodig:

1. Bluetooth 3.3V na mikroverwerker 3.3V
2. Bluetooth TX na mikroverwerker RX #0
3. Bluetooth RX na mikroverwerker TX #1
4. Bluetooth GND na mikroverwerker GND

Stap 12: Bedra Neo Pixel na Flora MicroProcessor

Koppel die Neo Pixel op die volgende manier aan die mikroverwerker:

1. NeoPixel LED in na mikroprocessor digitale pen #9
2. NeoPixel -grond na mikroverwerkergrond
3. NeoPixel -krag na mikroverwerkerkrag

Stap 13: Draai die batterypak na die Flora -mikroverwerker

Hierdie deel is baie belangrik; Miskien het u 'n bron van krag nodig om alles te laat werk!

Stap 14: Bou EEG -kabel

Hierdie kabel is vervaardig met behulp van die EEG-chip, 3-lood elektrode kabel en UC-E6 kabel. Die EEG -chip moet behoorlik in lyn gebring word sodat die punt wat "EEG" lees, aan die elektrodekabel gekoppel is, soos in die prent hierbo getoon.

Stap 15: Draai EEG na Flora -mikroverwerker

Koppel die EEG -kabel aan die Flora -mikroverwerker. Die prent hierbo is aangedui met instruksies om die regte punte aan te dui om u drade aan te sluit. Die volgende verbindings sal gemaak word:

1. Rooi draad na krag
2. Swart draad grond toe
3. Persdraad na SCL #3

Stap 16: Steek elektrodes in die kopband

Werk die elektrodes aan die binnekant van die kopband vas. Maak seker dat die elektrodes in die regte posisies geplaas word. As ons na die binnekant van die kopband kyk, moet die rooi elektrode aan die linkerkant geplaas word, die wit elektrode in die middel en die swart elektrode aan die regterkant.

Stap 17: stik lap en band vas aan kopband

Nou het jy jou kopband voltooi! Woohoo!

Stap 18: Laai kode op

Nou kan u hierdie kode na u kopband laai om die leesvaardighede daarvan te gee!

Stap 19: Koppel die kopband aan die telefoon

Maak die Adafruit Bluefruit LE Connect -app oop en koppel u telefoon aan u Adafruit Bluefruit LE.

Stap 20: Trek die kopband aan en versamel data

Nou kan u u kopband aantrek en dit toets! U kan 'UART' in die Adafruit Bluefruit LE Connect -app kies om die data te sien soos dit binnekom.

Stap 21: Voer data van telefoon na rekenaar uit

Sodra u data versamel is, kan u die data in verskeie lêerformate uitvoer. Ons beveel aan dat u dit as 'n.txt -lêer uitvoer vir ontleding in Excel.

Stap 22: Data -analise

Hier is 'n voorbeeld van die tipe grafiek wat u kan maak om die data vanaf u kopband te visualiseer en te interpreteer. Ons het die delta-, theta-, alfa- en beta -reekse wat almal afgemerk is om aan te dui in watter reeks elke punt val.

Stap 23: Verdere idees

Nadat u u slaapleser -kopband voltooi het, kan u gerus 'n paar wysigings aan die ontwerp ondersoek. Probeer miskien om die kode te verander om die data outomaties te versamel en 'n verslag op te stel wat die slaappatrone van die gebruiker beoordeel. Of u kan 'n intydse klok aansluit om die presiese tyd van die nag te monitor wanneer die gebruiker aan die slaap raak, deur diep slaap en REM-slaap vorder en wakker word. Miskien is u geïnteresseerd in die opneem van slaapgesprekke, in welke geval u 'n klankopnemer kan insluit wat geaktiveer word wanneer die gebruiker REM -slaap slaan. Die moontlikhede is eindeloos!

Stap 24: Erkenning

Die fourier transform gedeelte van die kode vir hierdie projek gebruik die kode wat op hierdie bladsy op Norwegian Creations geplaas is. Die NeoPixel -gedeelte van die kode verwys ook na die voorbeelde van Adafruit.