Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Prehodi v Soul-Eyeboard

Eden od mojih sošolcev v srednji šoli je kvadriplegičen, in ko sem se srečal z njim in slišal za druge s podobnimi pogoji, sem izvedel, da veliko ljudi s posebnimi potrebami ne more privoščiti tehnologij, ki bi jim omogočile komunikacijo - zlasti v krajih, kot so Honduras, kjer živim. Sistemi so preveč dragi.

To me je spodbudilo, da zgradim cenovno ugoden in zanesljiv vmesnik človek-računalnik, ki zazna gibanje oči z elektrokulapijo (EOG), biomedicinsko tehniko, ki temelji na pobiranju signalov elektrod, nameščenih okoli oči. Vmesniki EOG omogočajo uporabnikom, ki ne morejo manipulirati z miško ali sledilno ploščico z rokami, premakniti kazalec na računalniški zaslon. Vedel sem, da bi lahko poceni sistem EOG koristil mnogim ljudem.

Oblikovanje

Eyeball ustvari napetost 0,4 mV – 1,0 mV (milivolte) med roženico spredaj in mrežnico v hrbtu. Če pritrdite elektrode na nasprotne strani očesa, bodo to napetost povlekli, odvisno od tega, kje je obrnjena. Če pogledamo naravnost naprej, pri čemer sta roženica in mrežnica enako oddaljena med elektrodama, ne bo napetosti. Toda z očesnim očesom, ki je nagnjeno na eno stran, lahko izmerite signal mikrovoltnega nivoja med elektrodami bližje roženici in eno nasprotno. EOG lahko sledi tako vodoravnim kot navpičnim gibanjem, vendar je vodoravno lažje in bolj uporabno. Moj sistem, tako kot mnogi drugi, sledi le vodoravno s tremi elektrodami: eno tik ob vsakem očesu in ozemljitveno elektrodo na sredi nosu ali čelu.

Čip procesorja ali celo osciloskop ne more zaznati tako majhnih napetosti, zato jih mora sistem EOG ojačati, hkrati pa filtrirati vsak hrup iz bližnjih električnih naprav in napeljav. Ogledate si lahko vezje, ki sem ga zgradil, da bi to dosegel, skupaj z navodili po korakih za izgradnjo mojega EOG sistema in programiranje mikrokontrolnega čipa na strani Volume 29 web extras.

Za povečanje signala na začetku, jaz uporabim INA118 instrumentacijski ojačevalnik čip konfiguriran s 100Ω upor med pini 1 in 8, ki mu daje dobiček od 501. Visoko CMRR čip INA118 (skupni način zavrnitev razmerje) od 110dB odpravlja skupne signale, da pojdite v oba vhoda, kar na začetku signalne poti odstrani nekaj hrupa.

Hrup, ki ga povzročajo elektrodna vezja, ponavadi prihaja na visokih frekvencah, tako da moja zaporedoma uporablja 2 pasivna nizkopropustna filtra, da zmanjša ta hrup nad mejno frekvenco okoli 16Hz. Z vezjem, ki sem ga uporabil, je formula za izklop 1 / 2πRC, pri čemer je R upor in C kapacitivnost, tako da pri 100kΩ uporu in 0.1 µF kapici pride do 15.9Hz, kar je v redu; premikanje oči ni tako hitro, da filtriranje izloči karkoli pomembnega.

Končno, kondenzator izniči signal tako, da odstrani DC izravnavo, ki jo dodaja potencial mirovanja med očmi, in vezje napetostnega sledilca vam omogoča priključitev naprave z višjim izvorom impedance, kot je impedanca izhoda EOG, kar je koristno za povezavo osciloskopa ali multimetra za odpravljanje težav. Za napajanje sistema uporabljam dva 7805 regulatorja napetosti, ki sta povezana v trik način za oskrbo tokokroga z + 5V, –5V in zemljo (0V), kar odpravlja potrebo po dvojnem napajanju.

Za obdelavo ojačanega signala, ko se oči premikajo vodoravno, ga vstavim v analogno-digitalni pretvornik pin mikrokrmilnika AT-mega328P, ki je programiran za pošiljanje podatkov v računalnik preko serijskih vrat. Pythonov skript na računalniku nato pošlje podatke v programček C ++, ki sem ga napisal, kar uporabniku omogoča pisanje sporočil. Pogled v levo se pomika navzdol po črkah in jih gleda v desno. Da bi bilo udobnejše nošenje elektrod, sem jih namestil na očala, opremljena z naglavnim trakom in super lepilom. Zgradil sem več prototipov teh očal EOG z dobrimi rezultati.

Še vedno izboljšujem ta sistem EOG, vključno z iskanjem načinov, da bi bilo udobnejše za nošenje. Zadovoljna sem, da sem razvila sistem za manj kot 200 dolarjev, ki invalidnim osebam, kot je moj sošolec, omogoča, da komunicirajo, ko komercialne različice enake cene stanejo najmanj 10.000 dolarjev. Prav tako bi rad ustvaril poceni sisteme EOG-vmesnikov za druge aplikacije, kot je nadzor vozička ali televizije. Pravkar sem diplomiral iz srednje šole in kar najbolj potrebujem, da bi te ideje zasledoval, je štipendija, sponzor ali drug vir financiranja, da lahko študiram elektrotehniko v Združenih državah.

Delež

Pustite Komentar