BME 305 EEG: Hatua 4

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:51

Electroencephalogram (EEG) ni kifaa ambacho hutumiwa kupima shughuli za ubongo wa somo. Vipimo hivi vinaweza kusaidia sana kugundua shida tofauti za ubongo. Wakati wa kujaribu kutengeneza EEG, kuna vigezo tofauti ambavyo vinahitaji kuzingatiwa kabla ya kuunda mzunguko wa kazi. Jambo moja juu ya kujaribu kusoma shughuli za ubongo kutoka kichwani ni kwamba kuna voltage ndogo sana ambayo inaweza kusomwa kweli. Masafa ya kawaida ya ubongo wa watu wazima ni kutoka kwa 10 uV hadi 100 uV. Kwa sababu ya voltage ndogo kama hiyo ya kuingiza, kutahitajika ukuzaji mkubwa katika pato la jumla la mzunguko, ikiwezekana zaidi ya mara 10, 000 ya pembejeo. Jambo lingine ambalo linahitaji kuzingatiwa wakati wa kuunda EEG ni kwamba mawimbi ya kawaida ambayo yetu hutoka kutoka 1 Hz hadi 60 Hz. Kujua hili, kutahitajika vichungi tofauti ambavyo vitapunguza masafa yoyote yasiyotakikana nje ya upelekaji wa data.

Vifaa

-LM741 amplifier ya kufanya kazi (4)

Kinga ya -8.2 kOhm (3)

-820 kontena la Ohm (3)

Upinzani wa 100 Ohm (3)

-15 kOhm kupinga (3)

Upinzani wa -27 kOhm (4)

-0.1 uF capacitor (3)

-100 capacitor ya uF (1)

-Bodi ya mkate (1)

Mdhibiti mdogo wa Arduino (1)

-9V betri (2)

Hatua ya 1: Amplifier ya vifaa

Hatua ya kwanza katika kuunda EEG ni kuunda kipaza sauti chako cha vifaa (INA) ambacho kinaweza kutumiwa kuchukua ishara mbili tofauti, na kutoa ishara iliyokuzwa. Msukumo wa INA hii ulitoka kwa LT1101 ambayo ni kifaa cha kawaida cha vifaa vya kutumiwa kutofautisha ishara. Kutumia viboreshaji 2 vya kazi vya LM741, unaweza kuunda INA ukitumia uwiano anuwai uliyopewa kwenye mchoro wa mzunguko hapo juu. Unaweza kutumia tofauti ya uwiano huu, hata hivyo, na bado upate pato sawa ikiwa uwiano ni sawa. Kwa mzunguko huu, tunashauri utumie kontena ya 100 ohm kwa R, 820 ohm resistor kwa 9R, na 8.2 kOhm resistor kwa 90R. Kutumia betri zako 9V utaweza kuwasha vipaza sauti vya kufanya kazi. Kwa kuweka betri moja ya 9V ili kuwezesha pini ya V +, na betri nyingine ya 9V ili iweze kuingiza -9V kwenye V- pin. Kikuzaji hiki cha vifaa kinapaswa kukupa faida ya 100.

Hatua ya 2: Kuchuja

Wakati wa kurekodi ishara za kibaolojia, ni muhimu kuzingatia anuwai unayopenda na vyanzo vya kelele. Vichujio vinaweza kusaidia kutatua hii. Kwa muundo huu wa mzunguko, kichujio cha kupitisha bendi kinachofuatwa na kichujio cha notch kinachotumika hutumiwa kufanikisha hili. Sehemu ya kwanza ya hatua hii ina kichujio cha kupita cha juu na kisha kichujio cha pasi cha chini. Thamani za kichungi hiki ni ya masafa kutoka 0.1Hz hadi 55Hz, ambayo ina masafa ya ishara ya EEG ya maslahi. Hii hutumikia kuchuja ishara kutoka kwa anuwai ya hamu. Mfuasi wa voltage kisha hukaa baada ya bendi kupita kabla ya kichungi cha notch ili kuhakikisha voltage ya pato kwenye kichungi cha notch ina impedance ndogo. Kichujio cha notch kimewekwa kuchuja kelele kwa 60Hz na angalau -20dB kupunguzwa kwa ishara kwa sababu ya upotovu mkubwa wa kelele kwa masafa yake. Mwishowe mfuasi mwingine wa voltage kumaliza hatua hii.

Hatua ya 3: Kikuzaji cha Uendeshaji kisichobadilisha

Hatua ya mwisho ya mzunguko huu imeundwa na kipaza sauti kisichobadilisha ili kuongeza ishara iliyochujwa kwa safu ya 1-2V na faida ya karibu 99. Kwa sababu ya nguvu ndogo ya ishara ya pembejeo kutoka kwa mawimbi ya ubongo, hatua hii ya mwisho ni inahitajika kutoa muundo wa wimbi la pato ambalo ni rahisi kuonyesha na kuelewa ikilinganishwa na kelele inayowezekana ya mazingira. Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa kukabiliana na DC kutoka kwa visimbizi visivyobadilisha ni kawaida na inapaswa kuzingatiwa wakati wa kuchambua na kuonyesha pato la mwisho.

Hatua ya 4: Analog kwa Uongofu wa Dijiti

Mara tu mzunguko wote umekamilika, ishara ya Analog ambayo tumezidisha katika mzunguko wote inahitaji kubadilishwa kwa dijiti. Shukrani, ikiwa unatumia mdhibiti mdogo wa arduino, tayari kumejengwa kwa analog ya ubadilishaji wa dijiti (ADC). Kuwa na uwezo wa kutoa mzunguko wako kwa yoyote ya pini sita za analog zilizojengwa kwenye arduino, una uwezo wa kuweka oscilloscope kwenye microcontroller. Katika nambari iliyoonyeshwa hapo juu, tunatumia pini ya analog ya A0 kusoma muundo wa wimbi la analog na kuibadilisha kuwa pato la dijiti. Pia, ili kufanya mambo kuwa rahisi kusoma, unapaswa kubadilisha voltage kutoka kwa anuwai ya 0 - 1023, hadi anuwai ya 0V hadi 5V.