Headband Pembaca Tidur: 24 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana Anda tidur di malam hari? Perangkat seperti FitBit melacak tidur dengan menganalisis gerakan Anda sepanjang malam, tetapi mereka tidak dapat melihat apa yang dilakukan otak Anda.

Setelah satu semester belajar tentang instrumentasi medis, kelas kami ditantang dengan tugas membuat perangkat yang dapat dipakai untuk mengukur beberapa variabel biologis. Saya dan mitra saya memilih untuk mengembangkan ikat kepala yang dapat melihat apa yang dilakukan otak Anda saat tidur. Ikat kepala membaca sinyal gelombang otak untuk memantau pola tidur. Ini mengidentifikasi bagaimana gelombang otak pengguna berkembang melalui fase alfa, beta, gamma, dan delta pada malam hari. Data kemudian dapat diekspor dan dianalisis di Excel.

Apakah kami menyebutkan gayanya juga?

Langkah 1: Bahan & Alat

Untuk membuat Ikat Kepala Pembaca Tidur, Anda memerlukan bahan-bahan berikut:

1. Ikat Kepala (Ikat Kepala Sportline HOTER digunakan untuk proyek ini)
2. Mikrokontroler Flora Adafruit
3. Modul LE Bluefruit yang Dapat Dipakai Flora
4. Flora RGB Neo Pixel LED
5. Buncis
6. Benang Konduktif
7. kabel
8. Benang
9. Baterai
10. Bitalino EEG dengan Kabel UC-E6 dan Kabel Elektroda 3-Lead
11. Kain
12. Tali elastis

Alat-alat berikut akan membantu Anda dalam membuat ikat kepala:

1. Pin jahit
2. Gunting
3. penari telanjang kawat
4. Besi Solder dan logam pengisi

Langkah 2: Persiapan

Sebelum membuat Ikat Kepala Pembaca Tidur, luangkan waktu untuk mempelajari gelombang otak dan beberapa sirkuit dasar. Di dalam otak, sel-sel khusus yang dikenal sebagai neuron mengatur berbagai aktivitas di dalam tubuh. Neuron ini menjalankan pertunjukan dengan mengirimkan sinyal listrik kecil yang berbentuk gelombang. Otak diketahui menghasilkan empat jenis gelombang yang berbeda - alfa, beta, theta, dan delta. Gelombang ini dapat dibedakan berdasarkan rentang frekuensi tertentu, dan setiap rentang sesuai dengan tingkat aktivitas mental tertentu. Ikat kepala Anda akan menggunakan alat yang disebut electroencephalogram, atau EEG, untuk mengidentifikasi gelombang ini saat otak Anda memproduksinya saat tidur.

Untuk membuat Pembaca Tidur, Anda perlu menyambungkan beberapa perangkat ke ikat kepala. Perangkat utama adalah mikroprosesor, yang merupakan komputer kecil; modul Bluetooth, yang merupakan chip yang memungkinkan ikat kepala berkomunikasi dengan komputer Anda; sebuah NeoPixel, yang merupakan lampu yang berubah warna; sebuah EEG; dan baterai.

Sistem lengkap dibangun dengan menghubungkan setiap perangkat bersama-sama di lokasi tertentu melalui utas konduktif. Jika Anda belum memiliki pengalaman menggunakan utas ini, tutorial tersedia di sini. Benang diikat menjadi kancing yang memungkinkan Anda memasang dan melepas mikroprosesor Flora dan modul bluetooth dengan mudah. Salah satu ujung jepret akan masuk ke dalam kain dan ujung lainnya masuk ke perangkat listrik. Tutorial untuk mengimplementasikan snap ini tersedia di sini.

Setelah sistem dibangun, harus dilengkapi dengan kode. Proyek ini secara khusus menggunakan kode Arduino. Jika Anda ingin membiasakan diri dengan kode Arduino, https://www.arduino.cc penuh dengan tutorial yang bermanfaat. Untuk mengimplementasikan kode yang digunakan untuk proyek ini, Anda perlu mengunduh aplikasi Arduino di https://www.arduino.cc/en/Main/Software. Ini perlu dilengkapi dengan papan Flora, tersedia di sini. Anda juga perlu mengunduh beberapa perpustakaan lain untuk memperluas kemampuan mikroprosesor Anda; ini dapat dilakukan dengan menggunakan www.github.com. Pustaka yang diperlukan adalah:

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

Terakhir, Anda harus mengunduh Aplikasi Adafruit Bluefruit LE Connect di ponsel pintar Anda untuk digunakan dengan ikat kepala.

Langkah 3: Keamanan

Tubuh manusia hanya dapat menahan paparan listrik secara terbatas, sehingga diperlukan perawatan yang tepat saat menggunakan perangkat elektronik. Prinsip utama keselamatan listrik adalah untuk menghindari membuat tubuh Anda menjadi jalur arus listrik mengalir melalui sirkuit bertenaga. Beberapa praktik umum untuk menghindari hal ini adalah:

• Hanya sentuh kabel dan sirkuit logam lainnya saat daya MATI
• Gunakan alat dengan pegangan berinsulasi
• Cobalah untuk menjauhkan air dari area kerja saat membangun sirkuit Anda
• Cobalah untuk bekerja dengan satu tangan, bukan dua sebanyak mungkin untuk mengurangi risiko arus listrik yang mengalir melalui jantung Anda

Kekhawatiran lain yang harus diperhatikan ketika membangun sirkuit Anda adalah bahwa arus listrik dapat menyalakan bahan yang mudah terbakar, jadi Anda harus memastikan bahwa kabel terhubung sepenuhnya di sirkuit. Jika tidak, Anda bisa membakar rambut atau ikat kepala Anda.

Peringatan: Ikat kepala ini bukan perangkat medis bersertifikat, dan tidak boleh digunakan untuk diagnosis kondisi neurologis.

Langkah 4: Petunjuk dan Tip

Berikut adalah beberapa tip yang perlu diingat saat Anda membuat Ikat Kepala Pembaca Tidur:

• Pastikan ujung benang konduktif tidak saling bersentuhan setelah Anda mengikatnya

• Jika port tidak tersedia di Arduino saat Anda menghubungkan pengontrol mikro ke Arduino, lakukan langkah-langkah berikut untuk mengunggah kode Anda:

  1. Saat mikrokontroler terhubung, unggah kode sambil menahan tombol reset pada mikrokontroler
  2. Saat bilah status beralih dari kompilasi ke pengunggahan, lepaskan tombol reset
  3. Kode harus diunggah dan port sekarang harus dikenali
• Saat menyolder pada kancing, berhati-hatilah untuk menghindari menyolder dua pin secara bersamaan sehingga Anda tidak membuat korsleting. Multimeter dapat digunakan untuk menguji apakah koneksi telah dibuat antara pin
• Pastikan kancing tetap terhubung saat memasang ikat kepala
• Pastikan modul bluetooth dalam mode data dan bukan mode perintah
• Setelah ikat kepala Anda dibuat, Anda pasti ingin memastikan bahwa itu bekerja secara efektif! Untuk mendapatkan sinyal yang baik, pastikan Anda memiliki kontak yang bersih antara elektroda dan dahi Anda dengan menyeka debu, benang lepas, rambut, atau gangguan lainnya.

Langkah 5: Mulai Bangun Sirkuit Anda

Sekarang setelah Anda dilengkapi dengan beberapa pengetahuan latar belakang dan prosedur keselamatan, Anda siap untuk membuat ikat kepala jam. Baca instruksi berikut dengan seksama dan perhatikan komentar yang tersisa pada gambar dengan instruksi lebih lanjut.

Langkah 6: Diagram Sirkuit

Diagram sirkuit di atas menunjukkan koneksi di sirkuit yang telah selesai. Gunakan diagram sirkuit ini sebagai referensi untuk memastikan sirkuit Anda telah terhubung dengan benar.

Langkah 7: Solder Terpasang Ke Mikroprosesor Flora

Jika Anda tidak melihat tautan ke tutorial tentang cara menggunakan snap di langkah "Persiapan", periksa sekarang. Pada titik ini Anda akan menghubungkan buncis ke mikroprosesor dan modul bluetooth. Anda tidak ingin mengacaukan bagian ini karena pekerjaan solder yang berantakan dapat merusak sirkuit Anda.

Mikroprosesor akan membutuhkan kancing pada pin berikut:

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

Langkah 8: Solder Terpasang Ke Modul Bluetooth

Dan modul bluetooth akan membutuhkan kancing pada pin ini:

• Daya 3.3V
• TX
• RX
• GND

Langkah 9: Jahit Snap ke Fabric untuk Mikroprosesor Flora

Sekarang Anda bisa menjahit ujung kancing lainnya ke kain. Pastikan untuk menggunakan modul bluetooth dan mikroprosesor dengan kancing terpasangnya untuk memasang kancing ini dengan benar!

Langkah 10: Jahit Snap ke Fabric untuk Modul Bluetooth

Sekarang jahit kancing untuk Bluetooth.

Langkah 11: Hubungkan Modul Bluetooth ke Mikroprosesor Flora

Selanjutnya hubungkan modul Bluetooth ke Mikroprosesor Flora dengan menjahit benang konduktif di antara masing-masing kancing untuk setiap perangkat. Koneksi pin berikut diperlukan:

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

Langkah 12: Hubungkan Neo Pixel ke Flora MicroProcessor

Hubungkan Neo Pixel ke mikroprosesor dengan cara berikut:

1. LED NeoPixel ke Pin Digital Mikroprosesor #9
2. Tanah NeoPixel ke Tanah Mikroprosesor
3. Kekuatan NeoPixel ke Kekuatan Mikroprosesor

Langkah 13: Hubungkan Paket Baterai ke Mikroprosesor Flora

Bagian ini agak penting; Anda mungkin membutuhkan sumber kekuatan untuk membuat semuanya bekerja!

Langkah 14: Bangun Kabel EEG

Kabel ini dibuat menggunakan chip EEG, kabel elektroda 3-lead, dan kabel UC-E6. Chip EEG harus disejajarkan dengan benar agar ujung yang bertuliskan "EEG" terhubung dengan kabel elektroda, seperti terlihat pada gambar di atas.

Langkah 15: Hubungkan EEG ke Mikroprosesor Flora

Hubungkan kabel EEG ke mikroprosesor Flora. Gambar di atas diberi label dengan instruksi untuk menunjukkan titik yang tepat untuk menghubungkan kabel Anda. Koneksi berikut akan dibuat:

1. Kabel merah ke listrik
2. Kabel hitam ke ground
3. Kabel ungu ke SCL #3

Langkah 16: Jahit Elektroda Ke Ikat Kepala

Jahit elektroda ke bagian dalam ikat kepala. Pastikan bahwa elektroda ditempatkan pada posisi yang tepat. Melihat bagian dalam ikat kepala, elektroda merah harus diletakkan di sebelah kiri, elektroda putih harus di tengah, dan elektroda hitam harus di kanan.

Langkah 17: Jahit Kain dan Tali ke Ikat Kepala

Sekarang Anda telah menyelesaikan ikat kepala Anda! Woo hoo!

Langkah 18: Unggah Kode

Sekarang Anda dapat mengunggah kode ini ke ikat kepala Anda untuk memberinya kemampuan membaca pikiran!

Langkah 19: Hubungkan Ikat Kepala ke Telepon

Buka Aplikasi Adafruit Bluefruit LE Connect dan hubungkan ponsel Anda ke Adafruit Bluefruit LE.

Langkah 20: Kenakan Ikat Kepala dan Kumpulkan Data

Sekarang Anda dapat mengenakan ikat kepala dan mengujinya! Anda dapat memilih "UART" pada aplikasi Adafruit Bluefruit LE Connect untuk melihat data yang masuk.

Langkah 21: Ekspor Data Dari Ponsel ke Komputer

Setelah data Anda dikumpulkan, Anda dapat mengekspor data dalam berbagai format file. Kami merekomendasikan untuk mengekspornya sebagai file.txt untuk analisis di Excel.

Langkah 22: Analisis Data

Berikut adalah contoh jenis grafik yang dapat Anda buat untuk memvisualisasikan dan menafsirkan data dari ikat kepala Anda. Kami memiliki rentang delta, theta, alfa, dan beta yang semuanya ditandai untuk menunjukkan rentang mana yang termasuk dalam setiap titik.

Langkah 23: Ide Lebih Lanjut

Setelah Anda menyelesaikan Ikat Kepala Pembaca Tidur, silakan jelajahi beberapa modifikasi pada desainnya. Mungkin mencoba memodifikasi kode untuk mengumpulkan data secara otomatis dan menghasilkan laporan yang menilai pola tidur pengguna. Atau Anda dapat menghubungkan jam waktu nyata untuk memantau waktu yang tepat di malam hari ketika pengguna tertidur, berkembang melalui tidur nyenyak dan tidur REM, dan bangun. Mungkin Anda tertarik untuk merekam pembicaraan saat tidur, dalam hal ini Anda dapat menyertakan perekam audio yang diaktifkan saat pengguna mencapai tidur REM. Kemungkinannya tidak terbatas!

Langkah 24: Pengakuan

Bagian transformasi fourier dari kode untuk proyek ini menggunakan kode yang diposting di halaman ini di Norwegian Creations. Juga, bagian kode NeoPixel merujuk pada contoh yang diberikan oleh Adafruit.