Здравствуйте дорогие читатели моего блога. Данная статья относится к разделу робототехники.
Я представлю вам инструкцию создания электроэнцефалографа на базе образовательной платы Arduino.
Для реализации задуманного, необходимо приобрести:
плату Arduino (любой вариант; в статье представлена Arduino uno)
усилитель сигнала, например, микросхема KIA324P — Датащит по микросхеме
два резистора рассчитанные на кОм, но имеющие разницу 1000 —100 000 раз (например, 560Ом и 420кОм). Спасибо за комментарии
соединительные штекеры
соединительные провода
Ниже представлена схема устройства. Это упрощённый вариант без добавления конденсаторов в цепь, которые нужны для устранения помех и сглаживанию графиков показаний. Я их не стал использовать в схеме дабы не запутывать.
Здесь представлен любительский аппарат, который может собрать даже ребёнок.
Схема устройства (исправленная)
Загрузим программу на плату Arduino
Программа, как видите, простая и заключается в выводе значений через аналоговый пин A0.
Выводить будем через встроенные плоттер, который рисует график.
Откроем его при включёном устройстве:
Показания сенсора, когда нет контактов с кожей человека.
Показания сенсора при касании контактов лобной части головы.
Устройство работает. Теперь вы можете снимать свои биоритмы участка мозга или других частей тела и анализировать их.
Всем удачной научной работы.
Подробные этапы сборки и источники информации на основе которых создавался данный проект представлены ЗДЕСЬ.
P.S. Соблюдайте технику безопасности. Старайтесь использовать источник постоянного тока - ноутбук на батареии. Не используйте старые компьютеры.
aamonster
Э… Лень восстанавливать схему по картинке, но судя по резисторам – у вас коэффициент усиления 10 или около того? Вы точно ловите что-то с мозга, а не наводки? (Особенно учитывая подключение к компу без развязки)
Напоминаю: ампдитуда сигналов ЭЭГ – около 100 мкВ. Чтобы нормально оцифровать – нужно довести её где-то до вольта, т.е. усилить в 10000 раз. И при этом не словить помехи (100 мкВ помеха? Да как нефиг делать!)
FForth
Да уж, один из способов проверки сигнала от щупа осцилографа — кaсание его пальцем, при достаточном установленном коэффициэнте усиления.
Andrykor Автор
Спасибо, за комментарий. Нет трудностей заменить резисторы, чтобы получить усиление в 1 000 или 1 000 000 раз (например взять на 560Ом и 420 МОм)
Serge78rus
Коэффициент усиления 1 000 000 Вы никак не получите от ОУ, коэффициент усиления которого с разомкнутой петлей обратной связи 100 000. Сами же привели ссылку на даташит, а прочитать его забыли.
aamonster
На самом деле есть:
Ну и ещё ткну пальцем: у вас в схеме единственный электрод. Т.е. вы в принципе меряете не ЭЭГ, а напряжение между человеком и компьютером (точнее, провод + человек – это просто антенна для помех).
Надо хотя бы два электрода и усиливать напряжение между ними (избавляясь от синфазной помехи).
Всё решаемо (для ЭКГ – точно можно на коленке, со схемой немногим сложнее вашей. Для ЭЭГ не знаю, насколько сложно)
Serge78rus
Для ЭЭГ все гораздо проще, поскольку любую помеху можно выдать за полезный сигнал и долго и упорно обрабатывать и даже строить далеко идущие выводы (шутка).
В 80-х среди аспирантов Краснодарского Института Физкультуры ходила байка:
Сняли «энцефалограмму» с мокрой половой тряпки и подсунули на обработку профессору, светиле всесоюзного уровня в данной области. Тот долго смотрел на графики, покачивал головой и что-то бормотал про себя, а потом поставил «диагноз» — «в принципе все нормально, но вот этот очажок возбуждения мне не очень нравится, в будущем возможно развитие шизофрении».
Andrykor Автор
СПАСИБО большое. будем разбираться.
AndreyDmitriev
У меня только три совета вам.
1. Срочно, просто срочно раздобыть книгу "Хоровиц, Хилл — Искусство схемотехники" и прочесть её. Лучше всю. Раздел, посвящённый операционным усилителям — прочесть дважды. Главе про фильтры уделить особое внимание — они вам понадобятся.
2. Раздобыть книжку Brain–Computer Interfaces Handbook. пролистать её. Вообще в инете есть некоторое количество информации по теме, вот статья, к примеру "Design of Single Channel Portable EEG Signal Acquisition System for Brain Computer Interface Application"
3. Посмотреть на устройство Emotiv.
Ну а затем уже брать в руки паяльник.
MichaelBorisov
Дважды — мало. Надо минимум 10 раз, и после каждого раза — осмысление, обдумывание, сопоставление с другими знаниями, и ещё практика. Иначе не работает, проверял на себе.
MichaelBorisov
Не всё так просто. Резисторы сопротивлением более пары-тройки мегаом в усилителях — это прямой путь к помехам, дрейфу, шуму и так далее. 420МОм — это вообще за пределами воображения. Токи утечки печатной платы и входные токи ОУ будут превышать номинальный ток через этот резистор.
Кроме того, коэффициент усиления схемы на одном ОУ не может быть выше, чем собственный коэффициент усиления ОУ. А он обычно составляет 50000-300000. Конкретно у вашего ОУ — 100e3. Так что в миллион раз на одном ОУ усилить нельзя.
Вообще не рекомендуется даже близко подходить к собственному коэффициенту усиления ОУ, так как при этом существенно возрастают нелинейные искажения, уменьшается входное сопротивление схемы, полоса пропускания, диапазон выходного напряжения и другие характеристики.
Для реализации больших коэффициентов усиления следует использовать многокаскадные схемы, где каждый каскад имеет усиление порядка 30-60.