Détecteur de clin d'œil : 6 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Cette instructable explique comment fabriquer un «détecteur de clin d'œil» à partir d'un capteur ECG (électrocardiogramme) AD8232 modifié, d'un ampli-op quad LM324-N, d'un Arduino Uno R3 et d'un serre-tête fait maison.

Le détecteur a deux sorties… une pour quand vous faites un clin d'œil gauche… et une pour quand vous faites un clin d'œil droit.

Les clignements normaux, qui impliquent les deux yeux, sont ignorés.

Les applications pour ce circuit comprennent:

• interface de jeu
• la technologie d'assistance

Peu d'outils sont nécessaires… juste un fer à souder et un couteau bien aiguisé.

Les modifications du capteur, qui peuvent être inversées, nécessitent que vous:

• couper deux pistes
• ajouter deux ponts de soudure/courts-circuits
• ajouter un lien filaire court

Le coût estimé des composants est de 15,00 $

Images

• La photo de couverture montre une vue rapprochée du détecteur de clin d'œil
• La photo 2 montre la position approximative du bandeau.
• La vidéo montre le détecteur de clin d'œil en fonctionnement. Trois clins d'œil successifs sont faits avec chaque œil.

Étape 1: Liste des pièces

Les pièces suivantes ont été obtenues à partir de

• 1 seul module de moniteur cardiaque ECG AD8232
• 1 seul Arduino Uno R3

Les pièces suivantes ont été obtenues localement:

• 1 seul amplificateur opérationnel quad LM324
• 1 seule résistance 220K ohm 1/8 watt
• 2 seules résistances 120K ohm 1/8 watt
• 1 seule résistance 15K ohm 1/8 watt
• 2 seules résistances 10K ohm 1/8 watt
• 1 seule résistance de 1200 ohms 1/8 watt

Articles divers déjà disponibles:

• planche à pain
• fil de cuivre toronné
• souder

Le coût estimé des composants est de 15 $

Étape 2: Circuit

Le schéma du circuit « détecteur de clin d'œil » est présenté sur la photo 1

Le circuit comprend un module de capteur cardiaque ECG AD8232 modifié, un quad-op-amp LM324, un Arduino Uno R3, quelques résistances et deux LED.

La forme d'onde de sortie de l'AD8232 oscille à environ 1,5 volts CC.

Lorsque l'œil gauche cligne de l'œil, la forme d'onde de sortie de l'AD8232 monte vers 3,3 volts. Lorsque la forme d'onde dépasse 2,8 volts, la sortie du comparateur de clin d'œil gauche passe de zéro à 5 volts, comme indiqué sur la photo 2.

Lorsque l'œil droit cligne de l'œil, la forme d'onde de sortie de l'AD8232 tombe vers zéro volt. Lorsque la forme d'onde tombe en dessous de 0,2 volt, la sortie du comparateur de clin d'œil droit passe de zéro à 5 volts, comme indiqué sur la photo 3.

Les clignotements normaux n'ont aucun effet sur la sortie car ils sont l'équivalent de deux clins d'œil simultanés et il n'est pas possible que la sortie AD8232 aille dans deux directions opposées en même temps.

L'AD8232 est fourni avec un ensemble d'électrodes et de dérivations ECG enduites de gel. Après quelques utilisations, les coussinets ont tendance à tomber. Pour contrer cela, j'ai attaché des coussinets en acier étamé à un bandeau fabriqué à partir d'une vieille lanière et de velcro. Les détails sur la façon de construire ce serre-tête sont décrits ailleurs dans cet article.

Étape 3: Modifications du circuit AD8232

Un circuit imprimé non modifié est montré sur la photo 1

Lorsqu'elles sont utilisées comme moniteur cardiaque, les dérivations ECG sont connectées comme suit:

• Le bras droit est connecté à RA
• Le bras gauche est connecté à LA
• La jambe droite est connectée à RL

Un circuit imprimé modifié est montré sur la photo 2

Après les modifications, les leads deviennent:

• Le sourcil droit est connecté à RA
• Le sourcil gauche est connecté à LA
• Le front est connecté à RL

Le circuit d'origine

Un schéma fonctionnel simplifié du moniteur cardiaque d'origine est présenté sur la photo 3.

Ce diagramme a été créé en faisant correspondre les valeurs des composants dans le schéma Sparkfun « Moniteur cardiaque » [1] au « Diagramme fonctionnel » AD8232 [2]

Lorsqu'il est utilisé comme moniteur cardiaque, les deux entrées de l'amplificateur d'instrumentation AD8232 sont liées au rail d'alimentation de 3,3 volts via des résistances de 10M. L'amplificateur d'instrumentation, cependant, ne peut pas fonctionner à moins que les deux fils d'entrée ne soient autour du potentiel du rail médian.

Le potentiel à mi-chemin est obtenu en injectant un petit courant (10 uA) du fil RLD (entraînement de la jambe droite) dans votre jambe. Nous avons effectivement créé un diviseur de tension en utilisant votre corps comme l'une des résistances.

Le but réel du plomb RLD est expliqué dans la fiche technique AD8232… Je le regarde juste d'un point de vue différent.

Le circuit modifié

Un schéma fonctionnel des modifications du circuit est montré sur la photo 3.

Au lieu de rechercher les battements cardiaques, le détecteur de clin d'œil recherche les différences de potentiel électrique. En tant que tel, il doit être pleinement opérationnel à tout moment… les deux entrées de l'amplificateur d'instrumentation doivent être liées à un potentiel à mi-chemin tel que Vref (1,5 volts)

Ceci est réalisé en coupant la piste qui relie les deux résistances de 10M à l'alimentation de 3,3 volts et en joignant l'extrémité coupée à Vref au moyen d'une petite liaison filaire. Les deux entrées de l'amplificateur d'instrumentation sont maintenant au potentiel du rail intermédiaire, ce qui signifie que la sortie AD8232 oscille à environ 1,5 volts CC.

Nous n'avons pas non plus besoin du fil RLD… utilisons ce fil pour améliorer le CMRR (rapport de rejet de mode commun) du système en élevant votre corps au potentiel midrail. Ceci est réalisé en coupant la piste à la broche AD8232 RLD et en joignant l'extrémité coupée à Vref.

La fiche technique AD8232 recommande que les broches RLD et RLDF (retour d'entraînement de la jambe droite) soient court-circuitées lors de l'utilisation d'un circuit à deux fils. Ceci est réalisé en court-circuitant le condensateur joignant ces deux broches.

Les références

[1]

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

[2]

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

Étape 4: Le bandeau

Le serre-tête a été fabriqué à partir d'un vieux cordon, d'une longueur de velcro et de quelques crochets en velcro. Les détails de construction sont montrés sur les photos 1..4

Les tampons sont en tôle d'étain mince… J'ai utilisé le fond d'un vieux pot de peinture… et sont attachés à la lanière par des languettes étroites découpées dans la même tôle d'étain. Cela permet aux coussinets de glisser autour du bandeau.

Émousser les bords des plaquettes métalliques avec une lime et poncer légèrement les surfaces de contact. Soudez les fils du moniteur cardiaque aux languettes métalliques exposées.

Il est important que les serviettes soient bien en contact avec la peau… un gel de contact médical est recommandé mais j'ai trouvé que la crème hydratante pour les mains fonctionne également.

La taille du coussin n'est pas critique… J'ai depuis réduit la largeur tout en expérimentant avec un espacement plus étroit… réduire de moitié la taille n'a fait aucune différence.

Étape 5: Logiciel

Instructions

Téléchargez le fichier joint "wink_detector_4.ino" sur votre Arduino et exécutez.

Remarques

Le code est remarquablement simple… il interroge simplement chacune des deux sorties du détecteur de clin d'œil et fait clignoter la LED appropriée chaque fois qu'un comparateur change d'état.

Mais il y a un hic… des clins d'œil forts peuvent faire clignoter la LED opposée.

La trace supérieure de la photo 1 montre la sortie AD8232 descendant à zéro volt suite à un fort clin d'œil gauche. Le comparateur de l'œil droit (trace inférieure) voit cela comme un clin d'œil droit et génère une fausse sortie.

La photo 2 montre les deux sorties du comparateur pour un fort clin d'œil gauche. Le comparateur de droite génère toujours une fausse sortie 800 ms après le début du clin d'œil gauche.

Une solution logicielle est utilisée pour contourner ce problème… le premier détecteur à voir un clin d'œil désactive l'autre détecteur pendant 1 seconde. Cette période est réglable dans l'entête du code,

Étape 6: Résumé

Cette instructable explique comment convertir un Sparkfun AD8232 « Heart Monitor » en un « Wink Detector ».

Des détails de construction pour un serre-tête réglable sont également fournis.

Le code Arduino élimine les faux déclencheurs dus au dépassement de la sortie AD8232 en présence de forts clins d'œil.

Les applications pour ce circuit comprennent:

• interface de jeu
• la technologie d'assistance

Le coût estimé des composants est de 15,00 $

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