EEG AD8232 Fase 2: 5 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Dus deze Lazy Old Geek (L. O. G.) bouwde een EEG:

www.instructables.com/id/EEG-AD8232-Phase-…

Het lijkt goed te werken, maar een van de dingen die ik er niet leuk aan vind, is dat ik aan een computer vastzit. Ik gebruik dat als excuus om niet te testen. Een andere zorg die ik heb, is dat het lijkt alsof ik wat AC-stroomlijnruis in mijn signaal krijg.

Tijdens enkele eerdere tests zag ik een mysterieuze 40Hz-piek die lijkt weg te gaan wanneer ik de USB loskoppel en op de batterij laat werken. Zie foto's.

Hoe dan ook, ik heb wat getest met HC05- en HC06 Bluetooth-modules en kon ze aan het werk krijgen:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Zoals gezegd, mede-instructeur, heeft lingib zijn EEG-monitor vrijgegeven:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Hij schrijft veel betere code dan ik en ontwikkelde ook een Processing-code, dus dit project is gebaseerd op zijn EEG-monitor. Voor fase 2 wil ik een EEG-monitor op batterijen maken. (Zal proberen mee te doen aan Battery Powered Contest)

Stap 1: Ontwerp draadloze module

Voor de microcontroller zal ik een 3.3V Micro Pro gebruiken. Deze Arduino is een 3.3V-apparaat en is dus compatibel met de AD8232. De Sparkfun-versie maakt gebruik van een 3.3V MIC5219 spanningsregelaar.

Als batterij gebruik ik een oude oplaadbare batterij die ik toevallig heb. Dit is een oplaadbare lithiumbatterij die waarschijnlijk is ontworpen voor een smartphone.

Zoals later besproken, ontdekte ik dat de AliExpress Micro Pro een XC6204-spanningsregelaar gebruikt in plaats van de MIC5219.

Dus mijn ontwerp is een beetje borderline. Lithiumbatterijen zijn doorgaans 3,5 tot 4,2 V, afhankelijk van de lading. De XC6204 claimt een typische uitval van 200mV met een belasting tot 100mA. Dus in het slechtste geval bij volledige belasting met een batterij van 3,5 V, zou de output ongeveer 3,3 V zijn. Dit zou in orde moeten zijn, maar houd rekening met mogelijke problemen.

Andere componenten zijn de gemodificeerde AD8232 uit fase 1 en een HC05 aangepast voor 3.3V Bluetooth-module zoals besproken in:

www.instructables.com/id/OldMan-and-Blueto…

Voor het gemak heb ik Eagle Cadsoft gebruikt en een PCB gemaakt met deze methode:

www.instructables.com/id/Vinyl-Sticker-PCB…

Schematische en Eagle-bestanden zijn bijgevoegd.

Ik heb het stroomverbruik gemeten: het was 58mA. Ooit had ik deze batterij getest op een capaciteit van 1750 mA uur, wat een looptijd van ongeveer 30 uur op een lading geeft.

Voor de batterijconnector heb ik een JST2.0 2-pins connector gebruikt, zodat deze overeenkomt met mijn Adafruit M4 Express. Veel van deze batterijen hebben drie contacten maar meet gewoon met een multimeter voor ongeveer 4V en soldeer de draden aan de batterij. Ik gebruikte hete lijm om de verbinding af te dichten en te ondersteunen.

WAARSCHUWING: Bij sommige JST2.0-connectoren zijn de rode en zwarte draden omgekeerd van de Adafruit.

Ik heb ook een JST2.0-connector toegevoegd aan een lithiumbatterijlader. Zie foto.

Stap 2: Verpakking en schets

Om nuttig voor mij te zijn, moet mijn EEG draagbaar zijn. Ik had een klein zakje voor een ander project. Ik naaide wat klittenband aan de achterkant. Ik naaide een armbandband met het andere klittenband en wat elastiek, gemeten om mijn arm te passen. De EEG gaat in de zak en hecht aan de armband. Zie foto's.

Om de hoofdband gebruiksvriendelijker te maken (in plaats van te solderen) nam ik een 3,5 mm audiokabelverlenger, knipte een uiteinde af en verbond het met de hoofdbandsensoren en de ooraarde. Dit wordt aangesloten op de AD8232-module.

TIP: Ik ging ervan uit dat de connector zou zijn als standaard audiokabels met Links op de punt, Rechts in het midden en de onderkant. Dat is niet correct voor de AD8232, dus ik moest hem opnieuw bedraden, zie foto.

De originele HC05 heeft pinnen die parallel aan de PCB uitkomen. Om het platter te maken heb ik ze rechtgetrokken zodat ze haaks op de print stonden, zie foto. Hoewel de ongelijke pinnen niet opzettelijk zijn, maakt het wel een betere elektrische verbinding.

De volgende foto toont de geassembleerde draadloze EEG, en vervolgens hoe deze in de zak gaat, die met klittenband aan de armband wordt bevestigd.

Een paar foto's laten zien hoe het allemaal is bevestigd.

Arduino-schets is bijgevoegd, fix_FFT_EEG_wireless.ino

Dit is gebaseerd op lingib-code met een paar regels toegevoegd voor HC05-communicatie.

Stap 3: Basisstation

Dus deze EEG Wireless werkt met een van mijn CP2102-HC06-adapters om realtime gegevens op een pc weer te geven met behulp van Processing van:

www.instructables.com/id/Mind-Control-3-EE…

Mijn gedachten: dus hersengolven vertegenwoordigen wat je hersenen aan het doen zijn. Dus als ik kijk naar wat mijn hersengolven op het computerscherm doen, zal het proces van naar het scherm kijken en erover nadenken mijn EEG beïnvloeden. Dus ik wilde de mogelijkheid hebben om mijn EEG op te nemen zonder ze te hoeven bekijken. Ik besloot om tijdstempelgegevens op een micro SD-kaart op te nemen, zodat ik wat offline analyses kan doen.

Het concept is bijvoorbeeld dat als ik test hoe sommige binaurale beats mijn hersengolven beïnvloeden, ik kan opschrijven wanneer en naar welke beats ik luister en later naar mijn EEG-gegevens kan kijken om te zien of er effecten zijn tijdens en na die tijdsperiode.

Dit zal een basisstation gebruiken, in feite een andere Micro Pro met een HC06 om gegevens van de draadloze EEG te ontvangen, een DS3231 RTC om de tijd op te nemen en een microSD-kaartadapter om de tijdgestempelde gegevens op een microSD-kaart op te slaan. Dit is eigenlijk net als mijn IR-thermometer:

www.instructables.com/id/IR-Thermometer-fo…

In feite laat ik de optie van het gebruik van een IR-thermometer en DHT22 (temperatuur en vochtigheid) op de PCB.

Dit zijn de belangrijkste componenten:

3.3V Micro Pro Arduino

DS3231 RTC (aangepast)

(toekomstige toevoeging DHT22 temperatuur/RV)

HC06

(toekomstige toevoeging MLX90614 IR Temp Sensor)

5V microSD-kaartadapter

Energieverbruik:

Omdat er veel sensoren aan deze Micro Pro zijn bevestigd, ga ik wat aandacht besteden aan stroom.

De spanningsregelaar op de Micro Pro voedt alle sensoren.

(De Sparkfun Micro Pro heeft een MIC5219 3.3v-regelaar die 500 mA stroom kan leveren.)

De AliExpress 3.3v Micro Pro die ik heb gekocht, heeft blijkbaar een Torex XC6204B-regelaar. Dit wordt gesuggereerd door de markering die ik nauwelijks kan lezen, maar het lijkt op 4B2X.

De 4B staat voor XC6204B, de 2 betekent 3.3V output.

Voor zover ik weet, levert de XC6204B maximaal 150mA (een stuk minder dan de MIC5219 500mA). Hoe dan ook.

Ik kan geen gegevens vinden over de inactieve stroomafname van de 3.3V Micro Pro. Dus besloot ik een aantal te meten:

3.3V Pro-micro 11.2mA

3.3V L. O. G. Binaurale beats 20mA

3.3V draadloze EEG 58mA

De maximale stroomsterkte van de DS3231 datasheet bij 3V is 200uA of 0,2mA.

De maximale stroomsterkte van de DHT22-datasheet is 2,5 mA.

De HC06 is 8,5 mA in actieve modus (40 mA in koppelingsmodus)

De datasheet van de MLX90614 waarvan ik niet zeker weet of de maximale stroom 52mA is.

Dus ze allemaal optellen is ongeveer 85mA, wat niet veel minder is dan 150mA. Maar het zou in orde moeten zijn.

De microSD-kaartadapter wordt gevoed door de RAW-pin 5V.

Ik heb een schema van het basisstation bijgevoegd. Het protoboard dat ik gebruik en de te volgen schets bevat niet de DHT22- of IR-thermometer.

Stap 4: Schets

Kortom, de schets ontvangt de gegevens die door de draadloze EEG HC05 zijn verzonden via de gebonden HC06, hij verzendt de gegevens via de USB-poort in hetzelfde formaat als de draadloze EEG, zodat deze kan worden gelezen door EEG_Monitor_2 (verwerking) en weergegeven.

Het haalt ook de tijd en datum van de DS3231 RTC en geeft de gegevens een tijdstempel en schrijft deze naar een microSD-kaart in CSV-indeling (comma-separated values).

PROBLEEM1: De draadloze EEG stuurde Bluetooth-gegevens naar mijn HC06 met 115, 200 baud. Blijkbaar kan mijn HC06 niet correct communiceren met die snelheid omdat hij afval zag. Nou, ik heb er wat mee gespeeld en heb het eindelijk werkend gekregen door zowel de HC05 als de HC06 in te stellen op 19, 200 baud.

PROBLEEM 2: Zomertijd is een probleem voor mij. Ik kwam het volgende tegen van JChristensen:

forum.arduino.cc/index.php?topic=96891.0

github.com/JChristensen/Timezone

Om hiervan gebruik te maken moet je eerst de RTC op UTC (Coordinated Universal Time) zetten, dit is tijd in Greenwich, Engeland. Nou, ik wist niet hoe ik dat moest doen, maar vond dit artikel:

www.justavapor.com/archives/2482

Herschreef het voor Mountain time (bijgevoegd) UTCtoRTC.ino

Dit stelt DS3231 in op UTC-tijd, 6 uur later dan Mountain-tijd.

Vervolgens heb ik de tijdzone opgenomen in mijn Sketch. Om eerlijk te zijn, heb ik het niet uitgeprobeerd, dus ga er maar vanuit dat het werkt.

PROBLEEM3: Een van de problemen met Bluetooth (en de meeste andere seriële communicatie) is dat het asynchroon is. Dat betekent dat u niet echt weet wanneer de gegevens zijn begonnen en dat u mogelijk midden in een gegevensstroom kijkt.

Dus wat ik deed, was elk gegevenspakket beginnen met een '$' en daarnaar zoeken in mijn basisstation. Een betere manier om dit te doen, is handshaking, waarbij de afzender enkele gegevens verzendt en vervolgens wacht tot de ontvanger een ontvangstbevestiging terugstuurt. Voor dit doel ben ik niet zo bezorgd als ik af en toe een pakket mis.

Schets is bijgevoegd, basecode.ino

Stap 5: Conclusies

Helaas ben ik sinds ik aan dit project begon mijn vermogen om me echt op projecten te concentreren kwijtgeraakt. Ik wilde echt testen met deze EEG, vooral met binaurale beats. Misschien ooit.

Maar ik denk dat ik genoeg informatie heb gegeven voor anderen om dit project te bouwen.

Ik was bezig met het ontwikkelen van een 5-bands code. Het idee was om de vijf hersengolfbanden, delta, theta, alfa, bèta en gamma, weer te geven. Ik denk dat de basisbandschets werkt, ik denk niet dat de fix_FFT werkt voor verwerking, maar ik heb het bijgevoegd voor degenen die mogelijk geïnteresseerd zijn.