Headband Pembaca Tidur: 24 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

Pernahkah anda terfikir bagaimana anda tidur pada waktu malam? Peranti seperti FitBit mengesan tidur dengan menganalisis pergerakan anda sepanjang malam, tetapi mereka tidak dapat melihat apa yang otak anda lakukan.

Setelah satu semester belajar mengenai alat perubatan, kelas kami dicabar dengan tugas membuat alat yang boleh dipakai untuk mengukur beberapa pemboleh ubah biologi. Saya dan pasangan memilih untuk mengembangkan ikat kepala yang dapat melihat apa yang otak anda lakukan semasa tidur. Ikat kepala membaca isyarat gelombang otak untuk memantau corak tidur. Ini mengenal pasti bagaimana gelombang otak pengguna berkembang melalui fasa alpha, beta, gamma, dan delta pada waktu malam. Data tersebut kemudian dapat dieksport dan dianalisis dalam Excel.

Adakah kita menyebutnya bergaya juga?

Langkah 1: Bahan & Alat

Untuk membina Headband Tidur Pembaca, anda memerlukan bahan berikut:

1. Headband (Headline Sportline HOTER digunakan untuk projek ini)
2. Mikrokontroler Adafruit Flora
3. Modul LEFF Flora Wearable Bluefruit
4. LED Flora RGB Neo Pixel
5. Bentak
6. Benang Konduktif
7. Wayar
8. Benang
9. Pek bateri
10. Bitalino EEG dengan Kabel UC-E6 dan Kabel Elektrod 3-Lead
11. Fabrik
12. Tali elastik

Alat berikut akan membantu anda dalam membina ikat kepala:

1. Pin jahit
2. Gunting
3. Pelucut wayar
4. Besi Pematerian dan logam pengisi

Langkah 2: Persiapan

Sebelum membina Sleep Reader Headband, luangkan sedikit masa untuk mengetahui gelombang otak dan beberapa litar asas. Di dalam otak, sel khas yang dikenali sebagai neuron mengatur aktiviti yang berbeza di dalam badan. Neuron ini menjalankan pertunjukan dengan menghantar sedikit isyarat elektrik yang berbentuk gelombang. Otak diketahui menghasilkan empat jenis gelombang - alfa, beta, theta, dan delta. Gelombang ini dapat dibezakan oleh julat frekuensi tertentu, dan setiap jarak sesuai dengan tahap aktiviti mental tertentu. Ikat kepala anda akan menggunakan alat yang disebut electroencephalogram, atau EEG, untuk mengenal pasti gelombang ini semasa otak anda menghasilkannya semasa tidur.

Untuk menjadikan Sleep Reader anda, anda perlu memasang beberapa peranti ke ikat kepala. Peranti utama adalah mikropemproses, yang merupakan komputer kecil; modul Bluetooth, yang merupakan cip yang membolehkan ikat kepala berkomunikasi dengan komputer anda; NeoPixel, yang merupakan cahaya yang berubah warna; EEG; dan bateri.

Sistem lengkap dibina dengan menghubungkan setiap peranti bersama di lokasi tertentu melalui benang konduktif. Sekiranya anda belum mempunyai pengalaman menggunakan utas ini tutorial tersedia di sini. Benang diikat ke dalam kancing yang membolehkan anda memasang dan mengeluarkan mikroprosesor Flora dan modul bluetooth dengan mudah. Satu hujung snap akan masuk ke kain dan yang lain masuk ke alat elektrik. Tutorial untuk melaksanakan gambar ini boleh didapati di sini.

Setelah sistem dibina, ia mesti diberikan kod. Projek ini secara khusus menggunakan kod Arduino. Sekiranya anda ingin membiasakan diri dengan kod Arduino, https://www.arduino.cc penuh dengan tutorial berguna. Untuk melaksanakan kod yang digunakan untuk projek ini, anda perlu memuat turun aplikasi Arduino di https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Ini perlu ditambah dengan papan Flora, yang terdapat di sini. Anda juga perlu memuat turun sebilangan perpustakaan lain untuk mengembangkan keupayaan mikropemproses anda; ini boleh dilakukan dengan menggunakan www.github.com. Perpustakaan yang diperlukan adalah:

• Transformasi Fourier Cepat (FFT)
• Adafruit BLE (Bluetooth)
• Adafruit NeoPixel

Terakhir, anda harus memuat turun Aplikasi Adafruit Bluefruit LE Connect pada telefon pintar anda untuk digunakan dengan ikat kepala.

Langkah 3: Keselamatan

Tubuh manusia hanya dapat menahan pendedahan elektrik yang terhad, jadi perawatan yang betul diperlukan ketika menggunakan alat elektronik. Prinsip utama keselamatan elektrik adalah untuk mengelakkan menjadikan badan anda sebagai jalan untuk arus elektrik mengalir melalui litar berkuasa. Beberapa amalan umum untuk mengelakkannya adalah:

• Hanya wayar sentuh dan litar logam lain semasa kuasa MATI
• Gunakan alat dengan pemegang bertebat
• Cuba menjauhkan air dari kawasan kerja semasa membina litar anda
• Cubalah bekerja dengan satu tangan dan bukan dengan dua tangan sebanyak mungkin untuk mengurangkan risiko arus elektrik mengalir ke jantung anda

Perhatian lain yang perlu diberi perhatian semasa membuat litar anda ialah arus elektrik dapat menyalakan bahan mudah terbakar, jadi anda mesti memastikan wayar disambungkan sepenuhnya dalam litar. Jika tidak, anda boleh menyalakan rambut atau ikat kepala.

Amaran: Ikat kepala ini bukan alat perubatan yang diperakui, dan tidak boleh digunakan untuk diagnosis keadaan neurologi.

Langkah 4: Petua dan Petua

Berikut adalah beberapa petua yang perlu diingat semasa anda membina Headband Tidur Pembaca:

• Pastikan hujung benang konduktif tidak saling bersentuhan setelah anda mengikatnya

• Sekiranya port tidak tersedia di Arduino semasa anda menyambungkan pengawal mikro ke Arduino, ambil langkah berikut untuk memuat naik kod anda:

  1. Semasa pengawal mikro disambungkan, muat naik kod sambil menahan butang set semula pada mikrokontroler
  2. Apabila bar status beralih dari penyusunan ke muat naik, lepaskan butang set semula
  3. Kod harus dimuat naik dan port sekarang harus dikenali
• Semasa menyolder pada kancing, berhati-hatilah untuk mengelakkan pematerian dua pin bersama-sama sehingga anda tidak membuat litar pintas. Multimeter boleh digunakan untuk menguji sama ada sambungan telah dibuat antara pin atau tidak
• Pastikan jepitan tetap terhubung semasa memakai ikat kepala
• Pastikan modul bluetooth berada dalam mod data dan bukan mod perintah
• Setelah ikat kepala anda dibina, anda pasti ingin memastikan ia berfungsi dengan berkesan! Untuk mendapatkan isyarat yang baik, pastikan anda mempunyai hubungan yang bersih antara elektrod dan dahi anda dengan membersihkan debu, benang yang longgar, rambut, atau gangguan lain.

Langkah 5: Mula Membina Litar Anda

Sekarang anda telah dilengkapi dengan beberapa pengetahuan latar belakang dan prosedur keselamatan, anda sudah siap untuk membuat ikat kepala jam. Baca arahan berikut dengan teliti dan perhatikan komen yang tertinggal pada gambar dengan arahan selanjutnya.

Langkah 6: Diagram Litar

Gambarajah litar di atas menunjukkan sambungan dalam litar yang telah siap. Gunakan rajah litar ini sebagai rujukan untuk memastikan litar anda telah disambung dengan betul.

Langkah 7: Penyekat Solder Ke Mikropemproses Flora

Sekiranya anda tidak melihat pautan ke tutorial tentang cara menggunakan snap pada langkah "Persiapan", periksa sekarang. Pada ketika ini anda akan menghubungkan snap ke mikropemproses dan modul bluetooth. Anda tidak mahu merosakkan bahagian ini kerana pekerjaan solder yang tidak kemas boleh merosakkan litar anda.

Mikroprosesor memerlukan snap pada pin berikut:

• Semua 3 pin ground (GND)
• Kedua-dua pin kuasa 3.3V
• SCL # 3
• RX # 0
• TX # 1
• Pin Digital # 9

Langkah 8: Solder Menyekat Modul Bluetooth

Dan modul bluetooth memerlukan snap pada pin ini:

• Kuasa 3.3V
• TX
• RX
• GND

Langkah 9: Jahit Kancing Ke Kain untuk Mikropemproses Flora

Sekarang anda boleh menjahit hujung lain pada kain. Pastikan untuk menggunakan modul bluetooth dan mikropemproses dengan snap terpasang mereka untuk menyusun snap ini dengan betul!

Langkah 10: Jahit Kunci Ke Fabrik untuk Modul Bluetooth

Sekarang jahit sekeping untuk Bluetooth.

Langkah 11: Modul Bluetooth Kawat ke Mikropemproses Flora

Seterusnya sambungkan modul Bluetooth ke Mikroprosesor Flora dengan menjahit benang konduktif antara kancing masing-masing untuk setiap peranti. Sambungan pin berikut diperlukan:

1. Bluetooth 3.3V ke Mikropemproses 3.3V
2. Bluetooth TX ke Mikroprosesor RX # 0
3. Bluetooth RX ke Mikroprosesor TX # 1
4. Bluetooth GND ke Mikropemproses GND

Langkah 12: Wire Neo Pixel ke Flora MicroProcessor

Sambungkan Neo Pixel ke mikropemproses dengan cara berikut:

1. NeoPixel LED In to Microprocessor Digital Pin # 9
2. Tanah NeoPixel ke Tanah Mikroprosesor
3. Kuasa NeoPixel ke Kuasa Mikroprosesor

Langkah 13: Pek Bateri Kawat ke Mikropemproses Flora

Bahagian ini agak mustahak; anda mungkin memerlukan sumber tenaga untuk menjadikan semuanya berfungsi!

Langkah 14: Bina Kabel EEG

Kabel ini dibina menggunakan cip EEG, kabel elektrod 3-plumbum, dan kabel UC-E6. Cip EEG mesti diselaraskan dengan betul sehingga hujung yang berbunyi "EEG" disambungkan ke kabel elektrod, seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas.

Langkah 15: Wire EEG ke Flora Microprocessor

Sambungkan kabel EEG ke mikropemproses Flora. Gambar di atas dilabelkan dengan arahan untuk menunjukkan titik yang tepat untuk menghubungkan wayar anda. Sambungan berikut akan dibuat:

1. Wayar merah untuk berkuasa
2. Kawat hitam ke tanah
3. Kawat ungu ke SCL # 3

Langkah 16: Jahit Elektrod Ke Headband

Jahit elektrod ke bahagian dalam ikat kepala. Pastikan elektrod diletakkan pada kedudukan yang betul. Melihat bahagian dalam ikat kepala, elektrod merah harus diletakkan di sebelah kiri, elektrod putih harus berada di tengah, dan elektrod hitam harus berada di sebelah kanan.

Langkah 17: Jahit Kain dan Tali ke Ikat Kepala

Sekarang anda telah melengkapkan ikat kepala anda! Woohoo!

Langkah 18: Muat naik Kod

Sekarang anda boleh memuat naik kod ini ke ikat kepala anda untuk memberikannya kemampuan membaca minda!

Langkah 19: Sambungkan Headband ke Telefon

Buka Aplikasi Adafruit Bluefruit LE Connect dan sambungkan telefon anda kepada anda Adafruit Bluefruit LE.

Langkah 20: Pakai Headband dan Kumpulkan Data

Sekarang anda boleh memakai ikat kepala anda dan mengujinya! Anda boleh memilih "UART" pada aplikasi Adafruit Bluefruit LE Connect untuk melihat data ketika masuk.

Langkah 21: Eksport Data Dari Telefon ke Komputer

Setelah data anda dikumpulkan, anda boleh mengeksport data dalam pelbagai format fail. Kami mengesyorkan mengeksportnya sebagai fail.txt untuk analisis di Excel.

Langkah 22: Analisis Data

Berikut adalah contoh jenis grafik yang boleh anda buat untuk menggambarkan dan mentafsirkan data dari ikat kepala anda. Kami mempunyai rentang delta, theta, alpha, dan beta yang semuanya ditandakan untuk menunjukkan julat mana setiap titik berada.

Langkah 23: Idea Lanjut

Setelah melengkapkan Headband Tidur Pembaca, sila terokai beberapa pengubahsuaian pada reka bentuknya. Mungkin cuba mengubah kod untuk mengumpulkan data secara automatik dan menghasilkan laporan yang menilai corak tidur pengguna. Atau anda boleh menyambungkan jam masa nyata untuk memantau waktu malam yang tepat ketika pengguna tertidur, berjalan melalui tidur nyenyak dan tidur REM, dan bangun. Mungkin anda berminat untuk merakam ceramah tidur, dalam hal ini anda boleh memasukkan perakam audio yang diaktifkan ketika pengguna menekan tidur REM. Kemungkinan tidak berkesudahan!

Langkah 24: Pengiktirafan

Bahagian transformasi kod Fourier untuk projek ini menggunakan kod yang disiarkan di halaman ini di Norwegian Creations. Juga, bahagian kod NeoPixel merujuk contoh yang diberikan oleh Adafruit.