Monitor de enfoque EEG portátil: 32 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

La vida universitaria exige un enfoque para las clases, las asignaciones y los proyectos. A muchos estudiantes les resulta difícil concentrarse durante estos momentos, por lo que es tan importante controlar y comprender su capacidad de concentración. Creamos un dispositivo biosensor que mide sus ondas cerebrales para medir su nivel de enfoque y muestra los datos para que los vea. El acrónimo "EEG" significa electroencefalograma, lo que significa que es una máquina que se utiliza para registrar la actividad eléctrica en el cerebro.

Este biosensor requiere una entrada de señal EEG y su dedo para presionar en la pantalla para producir un gráfico de frecuencia y datos extraíbles (opcional) que se pueden copiar a Excel.

Descargo de responsabilidad: este biosensor NO es un dispositivo médico.

Suministros

• Arduino Uno ($ 23)
• Protoboard ($ 5.50)
• Pantalla táctil TFT de 2.8 "para Arduino con pantalla táctil resistiva ($ 34.95)
• Cables ($ 0,95)
• EEG Bitalino ($ 40,79)
• Electrodos ($ 9.13)
• Accesorio de 3 derivaciones ($ 21.48)
• Hisopos con alcohol ($ 4.65) (opcional)
• Batería de 9V ($ 2.18)
• Soporte de batería de 9V ($ 1.69)
• Cable USB 2.0 tipo A / B $ 3.95)

• Instrumentos

  • Pelacables ($ 6.26)
  • Cinta para el cabello / auriculares para asegurar los cables por encima de la cabeza (opcional)

Costo total: $ 142 (dependiendo de las fluctuaciones de precios)

Paso 1: requisitos previos

• Un poco de conocimiento básico sobre cómo se leen las ondas cerebrales sería útil para comprender el gráfico, pero no es necesario.

  Este es un buen recurso para obtener información básica básica.

• También necesitaría acceder al sitio web de GitHub para obtener nuestro código.
• Debería descargar la aplicación Arduino.

Paso 2: precauciones de seguridad

• Asegúrese de que el circuito no esté encendido (la batería está apagada, el USB no está enchufado) cuando modifique el circuito.
• Asegúrese de que no haya líquidos cerca que puedan derramarse sobre el circuito.
• ADVERTENCIA: Este NO es un dispositivo médico y no tiene la misma precisión. Utilice un EEG adecuado si necesita hacer un estudio sobre las ondas cerebrales.
• Mantenga sus manos secas cuando trabaje con el circuito o biosensor.

Paso 3: consejos y sugerencias

Solución de problemas

• Asegúrese de que sus cables estén conectados a los pines correctos. Si no, aparecería una lectura ininteligible.
• Cuando conecte su pantalla, asegúrese de que no encajó todo un pin más abajo (si nota que alguno de los pines de la pantalla no está conectado, esta es la razón)
• Asegúrese de enchufar el BITalino correctamente (según el logotipo y el signo de EEG como se muestra en las instrucciones)
• Asegúrese de que la pantalla se conecte correctamente a un punto en el que el metal de las clavijas ya no sea visible.
• Si el código no se compila y no pueden encontrar una biblioteca determinada, asegúrese de haber instalado todas las bibliotecas mencionadas.

Perspectivas

Recuerde tener en cuenta el espacio que necesita para pelar el cable antes de cortarlo a medida

• Antes de aplicar los electrodos en la frente, asegúrese de lavarla y secarla primero o use un hisopo con alcohol para reducir la impedancia.
• El uso de un Arduino Mega proporcionaría pines analógicos y digitales adicionales, lo que significaría que no necesitaría "compartir" pines entre los cables y la pantalla como lo estamos haciendo en este modelo.

Paso 4: La ciencia detrás del dispositivo

Su cerebro produce diferentes frecuencias de señales eléctricas dependiendo de su nivel de conciencia / enfoque. Produce ondas Gamma (32-100 Hz) cuando está extremadamente concentrado en una tarea, procesando información o aprendiendo. Produce ondas Beta (13-32 Hz) cuando estás alerta, pensando o emocionado. Las ondas alfa (8-13 Hz) se producen si está relajado física y mentalmente. Las ondas theta (4-8 Hz) ocurren durante la meditación profunda o el sueño REM (movimiento ocular rápido). Las ondas delta (<4 Hz) ocurren durante el sueño profundo y sin sueños.

Nuestro sensor le permitirá saber qué cantidad de cada onda está presente para permitirle medir su nivel de enfoque. Solo detecta longitudes de onda de 0Hz a 59Hz, que es el rango donde ocurren la mayoría de las ondas cerebrales.

Si prefieres un video tutorial, aquí tienes un buen video que puedes ver.

En nuestro video de introducción, hablamos sobre la Transformada Rápida de Fourier. Este video explica qué es eso.

Paso 5: Pele y corte los cables

Para obtener los mejores resultados, necesitaría 3 piezas de un mínimo de 5 de largo.

Si no ha pelado un cable antes, aquí tiene un tutorial sencillo.

Consejo: cuando corte el cable, asegúrese de dejar espacio para pelarlo.

Paso 6: Enrolle un extremo de cada cable

El objetivo aquí es crear un bucle en un extremo de la parte expuesta del cable. Este bucle debe tener aproximadamente el mismo tamaño que los pines debajo del TFT Touch Shield o un poco más grande.

Paso 7: Ubique los pines correspondientes debajo de la pantalla

Compare el Arduino Uno y la parte inferior de la pantalla para identificar los pines correspondientes para 3.3V, GND y A5.

Sugerencia: si miras de cerca, puedes ver los círculos rojos en la imagen rodeando los pines de interés.

Paso 8: conecte los cables a los pines del protector táctil TFT

Conecte los bucles que hizo en los pines TFT Touch Shield que corresponden a la salida de 3.3V, GND y el pin analógico A5 en el Arduino.

Consejo: si no está seguro de a cuáles adjuntarlo, puede utilizar los que se muestran en la imagen de arriba.

Paso 9: Apriete los bucles de alambre

Apriete la parte metálica del lazo de alambre para apretarlo. Esto asegurará una mejor conexión.

Paso 10: conecte el TFT Touch Shield

Use sus dedos para asegurar los cables en sus lugares y voltee el TFT Touch Shield. Conéctalo al Arduino.

Paso 11: conecte los cables a la placa de pruebas

Conecta el

• Cable de 3.3V a la columna + en la placa de pruebas.
• Cable GND a la columna - en la placa de pruebas.
• Cable A5 a cualquier fila de la placa de pruebas.

Sugerencia: Los cables que ve en la pantalla tienen fines ilustrativos. Optamos por pasar los cables debajo de la pantalla ya que los cables que teníamos eran demasiado cortos.

Paso 12: conecte su accesorio de 3 cables

Conecte el accesorio de 3 derivaciones al sensor BITalino EEG. Enchúfelo en el lado que está etiquetado como "EEG".

Paso 13: conecte su sensor EEG a un cable

Conecte su sensor de electroencefalograma por cable en el lado con el logotipo de BITalino.

Paso 14: conecte el EEG a la placa de pruebas

Conecte el otro extremo de los cables a la placa de pruebas como se ve en la imagen.

• Conecte el cable rojo a la columna + de la placa de pruebas
• Conecte el cable negro a la columna - de la placa de pruebas
• Conecte el cable morado a la fila con el cable del pin A5.

Paso 15: pegue los electrodos en la frente

Retire los electrodos y péguelos en la frente como se ve en la imagen.

Paso 16: ¡Conéctese

Conviértase en uno con el circuito conectando los extremos del accesorio de 3 derivaciones a los electrodos de la frente. La broca de metal del electrodo debe encajar bien en los orificios del accesorio de 3 derivaciones.

No importa qué cable vaya a qué electrodo siempre que el blanco esté en el medio.

Paso 17: Asegure los cables (opcional)

Si no desea que los cables bloqueen su vista, deslícelos hacia atrás por encima de su cabeza y asegúrelos con algo. Elegí usar auriculares para hacer esto.

Paso 18: Inserte la batería de 9 V en el paquete de baterías

Inserte la batería de 9V en el paquete de baterías.

Paso 19: conecte la batería de 9 V

Conecte la batería de 9V al puerto que se muestra en la imagen. Mantenga la batería apagada cuando haga esto.

Paso 20: Obtén el código de Github

• Vaya a este enlace:
• Haga clic en el archivo Hand_Held_EEG.ino. Copie y pegue el código en su ventana de Arduino.

Alternativamente, puede hacer clic en el botón verde "clonar o descargar", guardarlo como un zip, luego extraer el archivo y abrirlo

Paso 21: descargue las bibliotecas adecuadas

Cuando intente compilar el código, se le pedirá que busque bibliotecas particulares.

• Vaya a herramientas> Administrar bibliotecas
• Escriba la biblioteca que necesita en la barra de búsqueda. Descargue el que más se ajuste a la biblioteca deseada.

• Estas son las bibliotecas que necesitará:

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

Alternativamente, puede descargar las bibliotecas desde estos enlaces. y cópielos en su carpeta de bibliotecas.

Arduino FFT:

SPI:

Cable:

Adafruit ILI9341:

Adafruit STMPE610:

Adafruit GFX:

Paso 22: conecte el Arduino UNO a su computadora

Conecte el Arduino UNO a su computadora usando el cable USB.

Paso 23: Cargue el código

Presione el botón de carga en su ventana de Arduino como se muestra en el círculo rojo en la imagen de arriba. Espere a que se complete la carga.

Paso 24: ¡El producto final

¡Desenchufe el cable USB y ya tiene el producto final! ¡Todo lo que tiene que hacer es encender la batería y tocar la pantalla para comenzar a recopilar datos!

Cuantos más picos vea en el lado izquierdo, menor será su nivel de enfoque.

Paso 25: Diagrama EAGLE

Arriba está el diagrama EAGLE. El TFT Touch Shield, el sensor EEG y la batería de 9V están etiquetados. El Arduino UNO ya tiene su propia etiqueta impresa.

La batería de 9V tiene su extremo positivo conectado al pin de 5V y el extremo negativo conectado al pin GND del Arduino Uno.

El sensor EEG tiene su pin VCC conectado al pin 3V, el pin GND al pin GND y el pin REF al pin A5 del Arduino Uno.

El TFT Touch Shield está conectado a todos los pines del Arduino Uno.

Paso 26: leer los datos

En el paso 4, había un diagrama que mostraba qué frecuencias de ondas cerebrales corresponden a qué nivel de conciencia / enfoque. Nuestro gráfico está en una escala de 10 Hz por cuadrado. Entonces, si ve un pico al final del segundo cuadrado (como en la imagen). Significa que hay una mayoría de ondas cerebrales a 20Hz. Esto indica ondas Beta, lo que significa que la persona está despierta y concentrada.

Paso 27: Apertura del monitor en serie (opcional)

Abra el monitor en serie debajo de la pestaña de herramientas en la parte superior izquierda.

O puede presionar Ctrl + Shift + M

Paso 28: tomar una lectura en el monitor en serie (opcional)

Con el arduino conectado a la computadora, tome una lectura usando la pantalla táctil.

Paso 29: copie sus resultados (opcional)

Haga clic en el Monitor de serie, presione CTRL + A y luego CTRL + C para copiar todos los datos.

Paso 30: pegue los resultados en un documento de texto. (Opcional)

Abra un documento de texto como el Bloc de notas y presione CTRL + V para pegar los resultados.

Paso 31: guarde los resultados como un archivo.txt. (Opcional)

Este código se puede exportar a un software como Excel para analizar los datos.

Paso 32: Más ideas

• Puedes crear un dispositivo que te despierte cuando pierdes el enfoque agregando un motor vibratorio y algún código que active el motor si detecta ondas cerebrales por debajo de cierta frecuencia (similar a cómo vibra un Fitbit).
• Agregar capacidades de tarjeta SD le permitiría almacenar los datos y procesarlos de otras formas a través de aplicaciones como Microsoft Excel.