Detektor Kedipan: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Instruksi ini menjelaskan cara membuat “detektor kedipan” dari sensor EKG (elektrokardiogram) AD8232 yang dimodifikasi, op-amp quad LM324-N, Arduino Uno R3, dan ikat kepala buatan sendiri.

Detektor memiliki dua keluaran … satu untuk saat Anda mengedipkan mata kiri Anda … dan satu untuk saat Anda mengedipkan mata ke kanan.

Kedipan normal, yang melibatkan kedua mata, diabaikan.

Aplikasi untuk sirkuit ini meliputi:

• antarmuka permainan
• teknologi bantu

Hanya sedikit alat yang dibutuhkan … hanya besi solder dan pisau tajam.

Modifikasi sensor, yang dapat dibalik, mengharuskan Anda:

• potong dua trek
• tambahkan dua jembatan solder / celana pendek
• tambahkan tautan kabel pendek

Perkiraan biaya komponen adalah $15,00

Gambar-gambar

• Foto sampul menunjukkan tampilan close-up dari detektor kedipan
• Foto 2 menunjukkan perkiraan posisi ikat kepala.
• Video menunjukkan detektor kedip sedang beroperasi. Tiga kedipan berturut-turut dibuat dengan masing-masing mata.

Langkah 1: Daftar Bagian

Bagian berikut diperoleh dari

• 1 hanya modul monitor jantung EKG AD8232
• 1 hanya Arduino Uno R3

Bagian-bagian berikut diperoleh secara lokal:

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

Item lain yang sudah ada:

• papan tempat memotong roti
• kawat tembaga terdampar
• pateri

Perkiraan biaya komponen adalah $15

Langkah 2: Sirkuit

Diagram sirkuit "detektor kedipan" ditunjukkan pada foto 1

Sirkuit ini terdiri dari modul sensor jantung EKG AD8232 yang dimodifikasi, quad-op-amp LM324, Arduino Uno R3, beberapa resistor, dan dua LED.

Bentuk gelombang keluaran dari AD8232 berkisar sekitar 1,5 volt DC.

Ketika mata kiri mengedipkan mata, bentuk gelombang keluaran AD8232 naik menuju 3,3 volt. Ketika bentuk gelombang melebihi 2,8 volt, output komparator kedip kiri berubah dari nol menjadi 5 volt seperti yang ditunjukkan pada foto 2.

Ketika mata kanan mengedipkan mata, bentuk gelombang keluaran AD8232 jatuh menuju nol volt. Ketika bentuk gelombang turun di bawah 0,2 volt, output komparator kedip kanan berubah dari nol menjadi 5 volt seperti yang ditunjukkan pada foto 3.

Kedipan normal tidak berpengaruh pada output karena setara dengan dua kedipan simultan dan output AD8232 tidak mungkin berjalan ke dua arah yang berlawanan pada saat yang bersamaan.

AD8232 dilengkapi dengan satu set bantalan dan sadapan EKG berlapis gel. Setelah beberapa penggunaan, bantalannya cenderung jatuh. Untuk mengatasi ini, saya memasang beberapa bantalan baja kaleng ke ikat kepala yang terbuat dari lanyard tua dan Velcro. Detail tentang cara membuat ikat kepala ini dijelaskan di bagian lain artikel ini.

Langkah 3: Modifikasi Sirkuit AD8232

Papan sirkuit yang tidak dimodifikasi ditunjukkan pada foto 1

Saat digunakan sebagai monitor jantung, sadapan EKG dihubungkan sebagai berikut:

• Lengan kanan terhubung ke RA
• Lengan kiri terhubung ke LA
• Kaki kanan terhubung ke RL

Papan sirkuit yang dimodifikasi ditunjukkan pada foto 2

Setelah modifikasi, lead menjadi:

• Alis kanan terhubung ke RA
• Alis kiri terhubung ke LA
• Dahi terhubung ke RL

Sirkuit asli

Diagram blok yang disederhanakan dari monitor jantung asli ditunjukkan pada foto 3.

Diagram ini dibuat dengan mencocokkan nilai komponen dalam skema "Monitor Jantung" Sparkfun [1] dengan "Diagram Blok Fungsional" AD8232 [2]

Saat digunakan sebagai monitor jantung, kedua input ke penguat instrumentasi AD8232 diikat ke rel suplai 3,3 volt melalui resistor 10M. Penguat instrumentasi, bagaimanapun, tidak dapat beroperasi kecuali dua input lead berada di sekitar potensial mid-rail.

Potensi rel tengah diperoleh dengan menyuntikkan arus kecil (10uA) dari kabel RLD (penggerak kaki kanan) ke kaki Anda. Kami telah secara efektif membuat pembagi tegangan menggunakan tubuh Anda sebagai salah satu resistor.

Tujuan sebenarnya dari lead RLD dijelaskan dalam lembar data AD8232 … Saya hanya melihatnya dari sudut pandang yang berbeda.

Sirkuit yang dimodifikasi

Skema blok modifikasi rangkaian ditunjukkan pada foto 3.

Alih-alih mencari detak jantung, detektor kedipan mencari perbedaan potensial listrik. Karena itu perlu beroperasi penuh setiap saat … kedua input penguat instrumentasi harus diikat ke potensi rel tengah seperti Vref (1,5 volt)

Hal ini dicapai dengan memotong jalur yang menghubungkan kedua resistor 10M ke suplai 3,3 volt dan menyambungkan ujung potong ke Vref melalui sambungan kawat kecil. Kedua input penguat instrumentasi sekarang berada pada potensial mid-rail yang berarti output AD8232 melayang sekitar 1,5 volt DC.

Kami juga tidak membutuhkan kabel RLD … mari gunakan kabel ini untuk meningkatkan CMRR (rasio penolakan mode umum) sistem dengan menaikkan tubuh Anda ke potensi midrail. Ini dicapai dengan memotong track ke pin RLD AD8232 dan menyambungkan ujung potong ke Vref.

Lembar data AD8232 merekomendasikan agar pin RLD dan RLDF (umpan balik penggerak kaki kanan) dikorsletingkan saat menggunakan sirkuit dua kabel. Ini dicapai dengan menyingkat kapasitor yang menghubungkan dua pin ini.

Referensi

[1]

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

[2]

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

Langkah 4: Ikat Kepala

Ikat kepala dibuat dari lanyard tua, panjang Velcro, dan beberapa kait Velcro. Detail konstruksi ditunjukkan pada foto 1.4

Bantalan terbuat dari pelat timah tipis … Saya menggunakan bagian bawah kaleng cat lama … dan diikat ke lanyard dengan tab sempit yang dipotong dari pelat timah yang sama. Ini memungkinkan bantalan untuk meluncur di sekitar ikat kepala.

Tumpulkan tepi bantalan logam dengan file dan amplas sedikit permukaan kontak. Solder monitor jantung mengarah ke tab logam yang terbuka.

Penting agar pembalut membuat kontak kulit yang baik … gel kontak medis direkomendasikan tetapi saya telah menemukan bahwa pelembab tangan juga berfungsi.

Ukuran pad tidak terlalu penting … Sejak itu saya mengurangi lebar sambil bereksperimen dengan jarak pad yang lebih dekat … mengurangi separuh ukuran tidak ada bedanya.

Langkah 5: Perangkat Lunak

instruksi

Unggah file terlampir "wink_detector_4.ino" ke Arduino Anda dan jalankan.

Catatan

Kode ini sangat sederhana … hanya polling masing-masing dari dua output detektor kedipan dan berkedip LED yang sesuai setiap kali komparator berubah status.

Tapi ada masalah … kedipan mata yang kuat dapat menyebabkan LED yang berlawanan berkedip.

Jejak teratas di foto 1 menunjukkan output AD8232 turun ke nol volt setelah kedipan mata kiri yang kuat. Pembanding mata kanan (jejak bawah) melihat ini sebagai kedipan kanan dan menghasilkan keluaran palsu.

Foto 2 menunjukkan kedua keluaran komparator untuk kedipan kiri yang kuat. Komparator kanan masih menghasilkan 800mS keluaran palsu setelah kedipan kiri dimulai.

Solusi perangkat lunak digunakan untuk menyiasatinya … detektor pertama yang melihat kedipan menonaktifkan detektor lainnya selama 1 detik. Periode ini dapat disesuaikan di header kode,

Langkah 6: Ringkasan

Instruksi ini menjelaskan cara mengonversi Sparkfun AD8232 "Monitor Jantung" menjadi "Detektor Kedipan".

Detail konstruksi untuk ikat kepala yang dapat disesuaikan juga disediakan.

Kode Arduino menghilangkan pemicu palsu karena overshoot dari output AD8232 dengan adanya kedipan mata yang kuat.

Aplikasi untuk sirkuit ini meliputi:

• antarmuka permainan
• teknologi bantu

Perkiraan biaya komponen adalah $15,00

Klik di sini untuk melihat instruksi saya yang lain.