Wink Detector: 6 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Deze instructable legt uit hoe je een "knipoog-detector" maakt van een gemodificeerde AD8232 ECG (elektrocardiogram) sensor, een LM324-N quad op-amp, een Arduino Uno R3 en een zelfgemaakte hoofdband.

De detector heeft twee uitgangen … een voor wanneer u met uw linkeroog knipoogt … en een voor wanneer u met uw rechteroog knipoogt.

Normale knipperingen, waarbij beide ogen betrokken zijn, worden genegeerd.

Toepassingen voor dit circuit zijn onder meer:

• spelinterfaces
• ondersteunende technologie

Er zijn maar weinig gereedschappen nodig … alleen een soldeerbout en een scherp mes.

De sensoraanpassingen, die ongedaan kunnen worden gemaakt, vereisen dat u:

• snijd twee sporen
• voeg twee soldeerbruggen/shorts toe
• voeg een korte draad link toe

De geschatte kosten van componenten zijn $ 15,00

Afbeeldingen

• De omslagfoto toont een close-up van de knipoogdetector
• Foto 2 toont de geschatte positie voor de hoofdband.
• De video toont de knipoog-detector in werking. Met elk oog worden drie opeenvolgende knipogen gemaakt.

Stap 1: Onderdelenlijst

De volgende onderdelen zijn verkregen van

• 1 alleen AD8232 ECG-hartmonitormodule
• 1 alleen Arduino Uno R3

De volgende onderdelen werden lokaal verkregen:

• 1 alleen LM324 quad-op-amp
• 1 slechts 220K ohm weerstand 1/8 watt
• 2 slechts 120K ohm weerstanden 1/8 watt
• 1 slechts 15K ohm weerstand 1/8 watt
• 2 alleen 10K ohm weerstanden 1/8 watt
• 1 slechts 1200 ohm weerstand 1/8 watt

Diverse items die al bij de hand zijn:

• broodplankje
• gevlochten koperdraad
• soldeer

De geschatte kosten van componenten zijn $ 15

Stap 2: Circuit

Het schakelschema van de "knipoogdetector" wordt getoond op foto 1

Het circuit bestaat uit een gemodificeerde AD8232 ECG-hartsensormodule, een LM324 quad-op-amp, een Arduino Uno R3, een paar weerstanden en twee LED's.

De uitgangsgolfvorm van de AD8232 zweeft ongeveer 1,5 volt gelijkstroom.

Wanneer het linkeroog knipoogt, stijgt de uitgangsgolfvorm van de AD8232 naar 3,3 volt. Wanneer de golfvorm de 2,8 volt overschrijdt, verandert de uitgang van de linkerknipoog van nul naar 5 volt, zoals weergegeven in foto 2.

Wanneer het rechteroog knipoogt, daalt de uitgangsgolfvorm van de AD8232 in de richting van nul volt. Wanneer de golfvorm onder de 0,2 volt daalt, verandert de uitgang van de rechter knipoog van nul naar 5 volt, zoals weergegeven in foto 3.

Normale knipperingen hebben geen effect op de uitvoer, omdat ze het equivalent zijn van twee gelijktijdige knipogen en het is niet mogelijk voor de AD8232-uitvoer om tegelijkertijd in twee tegengestelde richtingen te gaan.

De AD8232 wordt geleverd met een set met gel gecoate ECG-pads en leads. Na een paar keer gebruiken hebben de pads de neiging om eraf te vallen. Om dit tegen te gaan heb ik wat vertinde stalen kussentjes aan een hoofdband gemaakt van een oud koord en klittenband. Details over het maken van deze hoofdband worden elders in dit artikel beschreven.

Stap 3: AD8232 Circuitwijzigingen

Een ongewijzigde printplaat wordt getoond op foto 1

Bij gebruik als hartmonitor worden de ECG-draden als volgt aangesloten:

• Rechterarm is verbonden met RA
• Linkerarm is verbonden met LA
• Rechterbeen is verbonden met RL

Een gemodificeerde printplaat wordt getoond op foto 2

Na de aanpassingen worden de leads:

• Rechter wenkbrauw is verbonden met RA
• Linker wenkbrauw is verbonden met LA
• Voorhoofd is verbonden met RL

Het originele circuit

Een vereenvoudigd blokschema van de originele hartmonitor wordt getoond in foto 3.

Dit diagram is gemaakt door de componentwaarden in het Sparkfun "Heart Monitor" -schema [1] te matchen met het AD8232 "Functional Block Diagram" [2]

Bij gebruik als hartmonitor zijn beide ingangen van de AD8232 instrumentatieversterker verbonden met de 3,3 volt voedingsrail via 10M weerstanden. De instrumentatieversterker kan echter niet werken tenzij de twee ingangsdraden rond de mid-rail-potentiaal zijn.

Midrailpotentieel wordt verkregen door een kleine stroom (10uA) van de RLD (rechterbeenaandrijving) in uw been te injecteren. We hebben effectief een spanningsdeler gemaakt met uw lichaam als een van de weerstanden.

Het eigenlijke doel van de RLD-lead wordt uitgelegd in het AD8232-gegevensblad … Ik bekijk het gewoon vanuit een ander gezichtspunt.

Het gewijzigde circuit

Een blokschema van de circuitaanpassingen wordt getoond op foto 3.

In plaats van te zoeken naar hartslagen, zoekt de knipoogdetector naar verschillen in elektrisch potentiaal. Als zodanig moet het te allen tijde volledig operationeel zijn … beide ingangen van de instrumentatieversterker moeten worden gekoppeld aan een mid-rail-potentiaal zoals Vref (1,5 volt)

Dit wordt bereikt door het spoor dat beide 10M-weerstanden verbindt met de 3,3 volt-voeding door te snijden en het afgesneden uiteinde met Vref te verbinden door middel van een kleine draadverbinding. Beide ingangen van de instrumentatieversterker bevinden zich nu op mid-rail potentiaal, wat betekent dat de AD8232-uitgang ongeveer 1,5 volt DC zweeft.

We hebben ook de RLD-lead niet nodig … laten we deze lead gebruiken om de CMRR (common mode reject ratio) van het systeem te verbeteren door je lichaam naar midrail-potentieel te brengen. Dit wordt bereikt door de rupsband af te snijden naar de AD8232 RLD-pen en het afgesneden uiteinde te verbinden met Vref.

Het AD8232-gegevensblad beveelt aan om de RLD- en RLDF-pinnen (feedback op het rechterbeen) kort te sluiten bij gebruik van een circuit met twee draden. Dit wordt bereikt door de condensator die deze twee pinnen met elkaar verbindt kort te sluiten.

Referenties

[1]

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

[2]

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

Stap 4: De hoofdband

De hoofdband was gemaakt van een oud koord, een stuk klittenband en enkele klittenbandhaken. Constructiedetails worden getoond in foto's 1..4"

De kussentjes zijn gemaakt van dun blik … ik heb de onderkant van een oud verfblik gebruikt … en zijn aan het koord bevestigd met smalle lipjes die uit hetzelfde blik zijn gesneden. Hierdoor kunnen de pads om de hoofdband schuiven.

Maak de randen van de metalen pads mat met een vijl en schuur de contactvlakken licht op. Soldeer de hartmonitor leidt tot de blootgestelde metalen lipjes.

Het is belangrijk dat de pads goed contact maken met de huid … medische contactgel wordt aanbevolen, maar ik heb ontdekt dat handcrème ook werkt.

De grootte van de pad is niet kritisch … Ik heb sindsdien de breedte verkleind terwijl ik experimenteerde met een kleinere pad-afstand … de grootte halveren maakte geen verschil.

Stap 5: Software

instructies:

Upload het bijgevoegde bestand "wink_detector_4.ino" naar uw Arduino en voer het uit.

Opmerkingen:

De code is opmerkelijk eenvoudig … hij ondervraagt eenvoudig elk van de twee knipoog-detectoruitgangen en knippert de juiste LED wanneer een comparator van status verandert.

Maar er is een addertje onder het gras … sterke knipogen kunnen ervoor zorgen dat de tegenovergestelde LED gaat knipperen.

Het bovenste spoor op foto 1 laat zien dat de AD8232-uitgang daalt tot nul volt na een sterke knipoog met het linkeroog. De rechteroogvergelijker (onderste spoor) ziet dit als een knipoog naar rechts en genereert een valse output.

Foto 2 toont beide comparatoruitgangen voor een sterke linkse knipoog. De rechtercomparator genereert nog steeds een valse output van 800 mS nadat de linkerknipoog begint.

Om dit te omzeilen wordt een software oplossing gebruikt … de eerste detector die een knipoog ziet, schakelt de andere detector voor 1 seconde uit. Deze periode is instelbaar in de codekop,

Stap 6: Samenvatting

Deze instructable legt uit hoe je een Sparkfun AD8232 "Heart Monitor" naar een "Wink Detector" converteert.

Constructiedetails voor een verstelbare hoofdband zijn ook aanwezig.

De Arduino-code elimineert valse triggers als gevolg van overshoot van de AD8232-uitgang in de aanwezigheid van sterke knipogen.

Toepassingen voor dit circuit zijn onder meer:

• spelinterfaces
• ondersteunende technologie

De geschatte kosten van componenten zijn $ 15,00

Klik hier om mijn andere instructables te bekijken.