Monitor Fokus EEG Genggam: 32 Langkah

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

Kehidupan kampus menuntut fokus untuk kelas, tugas, dan proyek. Banyak siswa merasa sulit untuk fokus selama waktu ini, itulah sebabnya mengapa memantau dan memahami kemampuan Anda untuk fokus sangat penting. Kami membuat perangkat biosensor yang mengukur gelombang otak Anda untuk mengukur tingkat fokus Anda dan menampilkan data untuk Anda lihat. Akronim "EEG" adalah singkatan dari electroencephalograph, yang berarti bahwa itu adalah mesin yang digunakan untuk merekam aktivitas listrik di otak.

Biosensor ini membutuhkan input sinyal EEG dan jari Anda untuk menekan layar untuk menghasilkan grafik frekuensi dan data yang dapat diekstraksi (opsional) yang dapat disalin ke Excel.

Penafian: Biosensor ini BUKAN perangkat medis.

Perlengkapan

• Arduino Uno ($23)
• Papan tempat memotong roti ($5,50)
• 2.8" TFT Touch Shield untuk Arduino dengan Layar Sentuh Resistif ($34,95)
• Kabel ($0,95)
• EEG Bitalino ($40,79)
• Elektroda ($9,13)
• Aksesori 3-lead ($21,48)
• Penyeka alkohol ($ 4,65) (opsional)
• Baterai 9V ($ 2.18)
• Dudukan baterai 9V ($ 1,69)
• Tipe Kabel USB 2.0 A/B $3,95)

• Peralatan

  • Stripper Kawat ($6,26)
  • Hairband / headphone untuk mengamankan kabel di atas kepala Anda (opsional)

Total biaya: $142 (tergantung fluktuasi harga)

Langkah 1: Prasyarat

• Beberapa pengetahuan dasar tentang bagaimana gelombang otak dibaca akan sangat membantu untuk memahami grafik, tetapi tidak perlu.

  Ini adalah sumber yang bagus untuk beberapa informasi latar belakang dasar.

• Anda juga memerlukan akses ke situs web GitHub untuk mendapatkan kode kami.
• Anda perlu mengunduh aplikasi Arduino.

Langkah 2: Tindakan Pencegahan Keselamatan

• Pastikan sirkuit tidak dialiri daya (baterai mati, USB tidak dicolokkan) saat memodifikasi sirkuit.
• Pastikan tidak ada cairan di dekatnya yang mungkin tumpah ke sirkuit.
• PERINGATAN: Ini BUKAN perangkat medis dan tidak memiliki akurasi yang sama. Gunakan EEG yang tepat jika Anda perlu melakukan studi tentang gelombang otak.
• Jaga agar tangan Anda tetap kering saat bekerja dengan sirkuit atau biosensor.

Langkah 3: Petunjuk dan Tip

Penyelesaian masalah

• Pastikan kabel Anda terhubung ke pin yang tepat. Jika tidak, bacaan yang tidak dapat dipahami akan muncul.
• Saat Anda mencolokkan layar Anda, pastikan Anda tidak memasukkan semuanya satu pin lebih rendah (jika Anda melihat ada pin layar yang tidak terhubung, inilah alasannya)
• Pastikan Anda memasang BITalino dengan benar (berdasarkan logo dan tanda EEG seperti yang terlihat pada petunjuk)
• Pastikan jika layar terpasang dengan benar ke titik di mana logam pin tidak terlihat lagi.
• Jika kode gagal dikompilasi dan mereka tidak dapat menemukan pustaka tertentu, pastikan Anda telah menginstal semua pustaka yang disebutkan.

Wawasan

Ingatlah untuk memperhitungkan ruang yang Anda butuhkan untuk melepaskan kawat sebelum Anda memotongnya menjadi panjang

• Sebelum mengoleskan elektroda ke dahi Anda, Pastikan untuk mencuci dan mengeringkannya terlebih dahulu atau menggunakan kapas alkohol untuk mengurangi impedansi.
• Menggunakan Arduino Mega akan memberikan pin Analog dan Digital tambahan, yang berarti Anda tidak perlu "berbagi" pin antara kabel dan layar seperti yang kita lakukan dalam model ini.

Langkah 4: Ilmu di Balik Perangkat

Otak Anda menghasilkan frekuensi sinyal listrik yang berbeda tergantung pada tingkat kesadaran/fokus Anda. Ini menghasilkan gelombang Gamma (32-100 Hz) ketika sangat fokus pada tugas, pemrosesan informasi, atau pembelajaran. Ini menghasilkan gelombang Beta (13-32 Hz) ketika Anda waspada, berpikir atau bersemangat. Gelombang alfa (8-13 Hz) dihasilkan jika Anda rileks secara fisik dan mental. Gelombang theta (4-8 Hz) terjadi selama meditasi mendalam atau tidur REM (rapid eye movement). Gelombang delta (<4 Hz) terjadi selama tidur nyenyak tanpa mimpi.

Sensor kami akan memberi tahu Anda seberapa banyak setiap gelombang hadir untuk memungkinkan Anda mengukur tingkat fokus Anda. Ini hanya mendeteksi panjang gelombang dari 0Hz-59Hz, yang merupakan rentang di mana sebagian besar gelombang otak terjadi.

Jika Anda lebih suka video tutorial, inilah video bagus yang bisa Anda tonton.

Dalam video intro kami, kami berbicara tentang Fast Fourier Transform. Video ini menjelaskan apa itu.

Langkah 5: Strip dan Potong Kabel

Untuk hasil terbaik, Anda membutuhkan 3 buah dengan panjang minimal 5.

Jika Anda belum pernah melepas kabel sebelumnya, berikut adalah tutorial sederhana.

Tip: Saat Anda memotong kabel, pastikan untuk menyisakan ruang untuk melepas kabel.

Langkah 6: Loop Satu Ujung Setiap Kawat

Tujuannya di sini adalah untuk membuat lingkaran di salah satu ujung bagian kawat yang terbuka. Lingkaran ini harus berukuran kira-kira sama dengan pin di bawah TFT Touch Shield atau sedikit lebih besar.

Langkah 7: Temukan Pin yang Sesuai Di Bawah Layar

Bandingkan Arduino Uno dan bagian bawah layar untuk mengidentifikasi pin yang sesuai untuk 3.3V, GND dan A5.

Petunjuk: Jika Anda perhatikan lebih dekat, Anda dapat melihat lingkaran merah pada gambar yang melingkari pin bunga.

Langkah 8: Pasang Kabel ke Pin TFT Touch Shield

Pasang loop yang Anda buat ke pin TFT Touch Shield yang sesuai dengan output 3.3V, pin analog GND dan A5 pada Arduino.

Tip: Jika Anda tidak yakin mana yang akan dilampirkan, Anda dapat menggunakan yang digambarkan pada gambar di atas.

Langkah 9: Kencangkan Kawat Loop

Jepit bagian logam dari loop kawat untuk mengencangkannya. Ini akan memastikan koneksi yang lebih baik.

Langkah 10: Pasang TFT Touch Shield

Gunakan jari Anda untuk mengamankan kabel di tempatnya dan balikkan TFT Touch Shield. Colokkan ke Arduino.

Langkah 11: Pasang Kabel Ke Breadboard

Hubungkan

• Kabel 3.3V ke kolom + di papan tempat memotong roti.
• Kawat GND ke kolom - di papan tempat memotong roti.
• Kawat A5 ke baris mana pun di papan tempat memotong roti.

Tip: Kabel yang Anda lihat mengalir di atas layar adalah untuk tujuan ilustrasi. Kami memilih untuk menjalankan kabel di bawah layar karena kabel yang kami miliki terlalu pendek.

Langkah 12: Hubungkan Aksesori 3-lead Anda

Hubungkan aksesori 3-lead ke sensor BITalino EEG. Colokkan ini di sisi yang berlabel "EEG".

Langkah 13: Hubungkan Sensor EEG Anda ke Kawat

Hubungkan sensor EEG kabel Anda di samping dengan logo BITalino di atasnya.

Langkah 14: Hubungkan EEG ke Breadboard

Hubungkan ujung kabel yang lain ke papan tempat memotong roti seperti yang terlihat pada gambar.

• Hubungkan kabel merah ke kolom + papan tempat memotong roti
• Hubungkan kabel hitam ke - kolom papan tempat memotong roti
• Hubungkan kabel ungu ke baris dengan kabel dari pin A5.

Langkah 15: Tempelkan Elektroda ke Dahi Anda

Lepaskan elektroda dan tempelkan ke dahi Anda seperti yang terlihat pada gambar.

Langkah 16: Pasang Diri Anda

Menjadi satu dengan sirkuit dengan menghubungkan ujung aksesori 3-lead ke elektroda di dahi Anda. Bit logam pada elektroda harus pas dengan baik ke dalam lubang aksesori 3-lead.

Tidak masalah timah mana yang menuju ke elektroda mana selama yang putih ada di tengah.

Langkah 17: Amankan Kabel (opsional)

Jika Anda tidak ingin kabel menghalangi pandangan Anda, selipkan kembali di atas kepala Anda dan kencangkan dengan sesuatu. Saya memilih untuk menggunakan headphone untuk melakukan ini.

Langkah 18: Masukkan Baterai 9V Ke Baterai

Masukkan baterai 9V ke dalam baterai.

Langkah 19: Pasang Baterai 9V

Colokkan baterai 9V ke port yang ditunjukkan pada gambar. Jauhkan baterai saat Anda melakukan ini.

Langkah 20: Dapatkan Kode Dari Github

• Buka tautan ini:
• Klik pada file Hand_Held_EEG.ino. Salin dan tempel kode ke jendela Arduino Anda.

Atau, Anda dapat mengklik tombol hijau "kloning atau unduh", simpan sebagai zip, lalu ekstrak file dan buka

Langkah 21: Unduh Perpustakaan yang Sesuai

Ketika Anda mencoba untuk mengkompilasi kode, Anda akan diminta untuk mencari perpustakaan tertentu.

• Buka alat> Kelola Perpustakaan
• Ketik perpustakaan yang Anda butuhkan di bilah pencarian. Unduh salah satu yang paling cocok dengan perpustakaan yang diinginkan.

• Ini adalah perpustakaan yang Anda perlukan:

  • arduinoFFT.h
  • Adafruit_GFX.h
  • SPI.h
  • Wire.h
  • Adafruit_STMPE610.h
  • Adafruit_ILI9341.

Atau, Anda dapat mengunduh perpustakaan dari tautan ini. dan salin ke folder perpustakaan Anda.

Arduino FFT:

SPI:

Kawat:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Langkah 22: Colokkan Arduino UNO ke Komputer Anda

Colokkan Arduino UNO ke komputer Anda menggunakan kabel USB.

Langkah 23: Unggah Kode

Tekan tombol unggah di jendela Arduino Anda seperti yang ditunjukkan pada lingkaran merah pada gambar di atas. Tunggu hingga pengunggahan selesai.

Langkah 24: Produk Akhir

Cabut kabel USB dan Anda sekarang memiliki produk akhir! Yang harus Anda lakukan adalah menyalakan baterai dan mengetuk layar untuk mulai mengumpulkan data!

Semakin banyak paku yang Anda lihat di sisi kiri, semakin rendah tingkat fokus Anda.

Langkah 25: Diagram EAGLE

Di atas adalah diagram EAGLE. TFT Touch Shield, sensor EEG, dan baterai 9V diberi label. Arduino UNO sudah memiliki label sendiri yang tercetak di atasnya.

Baterai 9V memiliki ujung positif yang terhubung ke pin 5V dan ujung negatif terhubung ke pin GND Arduino Uno.

Sensor EEG memiliki pin VCC yang terhubung ke pin 3V, pin GND ke pin GND dan pin REF ke pin A5 Arduino Uno.

TFT Touch Shield terhubung ke semua pin Arduino Uno.

Langkah 26: Membaca Data

Pada langkah 4, ada diagram yang menunjukkan frekuensi gelombang otak yang sesuai dengan tingkat kesadaran/fokus mana. Grafik kami berada pada skala 10Hz per persegi. Jadi, jika Anda melihat puncak di ujung alun-alun ke-2 (seperti pada gambar). Ini berarti sebagian besar gelombang otak berada pada 20Hz. Ini menunjukkan gelombang Beta, artinya orang tersebut terjaga dan fokus.

Langkah 27: Membuka Serial Monitor (Opsional)

Buka monitor serial di bawah tab alat di kiri atas.

Atau, Anda dapat menekan Ctrl+Shift+M

Langkah 28: Lakukan Pembacaan di Serial Monitor (Opsional)

Dengan arduino terhubung ke komputer, lakukan pembacaan menggunakan tampilan layar sentuh.

Langkah 29: Salin Hasil Anda (Opsional)

Klik Serial Monitor, Tekan CTRL+A, lalu CTRL+C untuk menyalin semua data.

Langkah 30: Tempel Hasil Ke Dokumen Teks. (Opsional)

Buka dokumen teks seperti Notepad dan tekan CTRL+V untuk menempelkan hasilnya.

Langkah 31: Simpan Hasil Sebagai File.txt. (Opsional)

Kode ini kemudian dapat diekspor ke perangkat lunak seperti excel untuk menganalisis data.

Langkah 32: Ide Lebih Lanjut

• Anda dapat membuat perangkat yang membuat Anda terbangun saat kehilangan fokus dengan menambahkan motor bergetar dan beberapa kode yang mengaktifkan motor jika mendeteksi gelombang otak di bawah frekuensi tertentu (mirip dengan cara Fitbit bergetar).
• Menambahkan kemampuan kartu SD akan memungkinkan Anda untuk menyimpan data dan memprosesnya dengan cara lain melalui aplikasi seperti Microsoft Excel.