আপনার চোখ দিয়ে আলো নিয়ন্ত্রণ: 9 টি ধাপ (ছবি সহ)

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:57

কলেজে এই সেমিস্টারে, আমি বায়োমেডিসিনে ইন্সট্রুমেন্টেশন নামে একটি ক্লাস নিয়েছিলাম যেখানে আমি মেডিকেল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সিগন্যাল প্রসেসিংয়ের মূল বিষয়গুলি শিখেছি। ক্লাসের চূড়ান্ত প্রকল্পের জন্য, আমার দল ইওজি (ইলেক্ট্রোকুলোগ্রাফি) প্রযুক্তিতে কাজ করেছিল। মূলত, কারও মন্দিরের সাথে সংযুক্ত ইলেক্ট্রোড সংকেত ফিল্টার এবং পরিবর্ধনের জন্য পরিকল্পিত একটি সার্কিটে একটি ভোল্টেজ পার্থক্য (কর্নিও-রেটিনা ডাইপোলের উপর ভিত্তি করে) পাঠায়। সংকেতটি একটি ADC (এনালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তরকারী-আমার ক্ষেত্রে, একটি Arduino Uno- এর ADC) কে খাওয়ানো হয় এবং একটি নিওপিক্সেল জুয়েলের রং পরিবর্তন করতে ব্যবহৃত হয়।

এই টিউটোরিয়ালটি আমি যা শিখেছি তা রেকর্ড করার একটি উপায়, এবং নিয়মিত পাঠকের সাথে কীভাবে মানবদেহ থেকে সংকেতগুলি বিচ্ছিন্ন করা হয় (তাই সতর্ক করা হয়: এটি অতিরিক্ত বিবরণে পূর্ণ!)। এই সার্কিটটি প্রকৃতপক্ষে কয়েকটি ছোটখাটো পরিবর্তনের সাথে মোটর হার্টের বৈদ্যুতিক আবেগকে একটি EKG তরঙ্গরূপে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং আরও অনেক কিছু! যদিও এটি অবশ্যই হাসপাতালে উন্নত মেশিনের মতো উন্নত এবং নিখুঁত কোথাও নেই, এই চোখের অবস্থান-নিয়ন্ত্রিত বাতিটি প্রাথমিক বোঝার এবং আভাস দেওয়ার জন্য দুর্দান্ত।

দ্রষ্টব্য: আমি সিগন্যাল প্রক্রিয়াকরণে বিশেষজ্ঞ নই, তাই যদি কোন ত্রুটি থাকে বা যদি আপনার উন্নতির জন্য পরামর্শ থাকে, দয়া করে আমাকে জানান! আমার এখনও অনেক কিছু শেখার আছে তাই ভাষ্য প্রশংসা করা হয়। এছাড়াও, এই টিউটোরিয়াল জুড়ে আমি যে সমস্ত কাগজপত্র লিঙ্কগুলিতে উল্লেখ করেছি তার অনেকগুলি একাডেমিক অ্যাক্সেস প্রয়োজন যা আমার বিশ্ববিদ্যালয়ের সৌজন্যে আছে; যাদের প্রবেশাধিকার নেই তাদের জন্য আগাম ক্ষমা প্রার্থনা।

ধাপ 1: উপকরণ

• প্রোটোবোর্ড
• প্রতিরোধক (100, 1k, 10k, 33k, 1M + 0.5M)
• ক্যাপাসিটর (0.1uF)
• ইন্সট্রুমেন্টেশন amp (আমার ক্ষেত্রে INA111, কিন্তু একটি দম্পতি আছে যা তুলনামূলকভাবে সূক্ষ্মভাবে কাজ করা উচিত)
• op amp (কোন - আমি একটি LM324N আছে)
• নিওপিক্সেল (কোন কাজ, কিন্তু আমি একটি রত্ন ব্যবহার করেছি)
• 9V ব্যাটারি x2
• 9V ব্যাটারি হেডার x2
• কঠিন জেল ইলেক্ট্রোড (ধাপ 5 এ ইলেক্ট্রোড নির্বাচন আলোচনা করা হয়েছে)
• potentiometer
• উত্তাপিত তারের
• তারের স্ট্রিপার
• সোল্ডারিং লোহা + ঝাল
• অ্যালিগেটর ক্লিপস (তারের সাথে সংযুক্ত - প্রয়োজনে সোল্ডার কিছু)
• গরম আঠালো (তারগুলি স্থির করতে যা পিছনে বাঁকানো হবে)
• Arduino (বেশ কিছু বোর্ড কোন কাজ, কিন্তু আমি একটি Arduino Uno ব্যবহার করেছি)

অত্যন্ত সুপারিশ: অসিলোস্কোপ, মাল্টিমিটার এবং ফাংশন জেনারেটর। শুধু আমার প্রতিরোধক মানগুলির উপর নির্ভর করার পরিবর্তে আপনার আউটপুটগুলি পরীক্ষা করুন!

ধাপ 2: শারীরবৃত্তীয় পটভূমি এবং একটি সার্কিটের প্রয়োজন

দ্রুত অস্বীকৃতি: আমি কোনভাবেই এই ক্ষেত্রে একজন মেডিকেল বিশেষজ্ঞ নই, কিন্তু আমি যদি ক্লাসে/থেকে গুগলিং থেকে যা শিখেছি তা সংকলিত করেছি এবং সরলীকৃত করেছি, আপনি চাইলে আরও পড়ার লিঙ্ক সহ। এছাড়াও, এই লিঙ্কটি আমার কাছে পাওয়া বিষয়ের সেরা ওভারভিউ - বিকল্প কৌশলগুলি অন্তর্ভুক্ত করে।

ইওজি (ইলেক্ট্রো-ওকুলোগ্রাফি) কর্নিও-রেটিনা ডিপোলে কাজ করে। কর্নিয়া (চোখের সামনে) সামান্য ইতিবাচকভাবে চার্জ করা হয় এবং রেটিনা (চোখের পিছনে) সামান্য নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়। যখন আপনি মন্দিরে ইলেক্ট্রোড লাগান এবং আপনার সার্কিটটি আপনার কপালে লাগান (আপনার রিডিংগুলিকে স্থিতিশীল করতে এবং কিছু 60Hz হস্তক্ষেপ থেকে মুক্তি পেতে সাহায্য করে), আপনি অনুভূমিক চোখের চলাফেরার জন্য প্রায় -10 1-10mV ভোল্টেজের পার্থক্য পরিমাপ করতে পারেন (উপরের ছবিটি দেখুন)। উল্লম্ব চোখের চলাচলের জন্য, আপনার চোখের উপরে এবং নীচে ইলেক্ট্রোড রাখুন। শরীর কিভাবে বিদ্যুতের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে - ত্বকের প্রতিবন্ধকতা ইত্যাদি সম্পর্কে ভাল তথ্য পড়ার জন্য এই নিবন্ধটি দেখুন, EOG গুলি সাধারণত ছানি, প্রতিসরণ ত্রুটি, বা ম্যাকুলার অবক্ষয়ের মতো চক্ষু সংক্রান্ত রোগ নির্ণয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়। চোখ-নিয়ন্ত্রিত রোবোটিক্সে এমন অ্যাপ্লিকেশনও রয়েছে যেখানে চোখের ঝাঁকুনি দিয়ে সাধারণ কাজগুলি সম্পাদন করা যায়।

এই সংকেতগুলি পড়ার জন্য, যেমন ইলেক্ট্রোডের মধ্যে ভোল্টেজের পার্থক্য গণনা করার জন্য, আমরা আমাদের সার্কিটে একটি গুরুত্বপূর্ণ চিপকে একটি ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্প্লিফায়ার নামে অন্তর্ভুক্ত করি। এই ইন্সট্রুমেন্টেশন এমপটিতে ভোল্টেজ ফলোয়ার, একটি নন-ইনভার্টিং এম্প, এবং ডিফারেনশিয়াল এম্প থাকে। যদি আপনি অপ amps সম্পর্কে অনেক কিছু না জানেন, অনুগ্রহ করে একটি ক্র্যাশ কোর্সের জন্য এটি পড়ুন - মূলত, তারা একটি ইনপুট ভোল্টেজ নেয়, এটি স্কেল করে এবং তার পাওয়ার রেল ব্যবহার করে ফলাফল ভোল্টেজ আউটপুট করে। প্রতিটি ধাপের মধ্যে সমস্ত প্রতিরোধকের একীকরণ সহনশীলতার ত্রুটির সাথে সাহায্য করে: সাধারণত প্রতিরোধকগুলির মান 5-10% সহনশীলতা থাকে এবং নিয়মিত সার্কিট (একটি উপকরণ amp এ সম্পূর্ণরূপে সংহত নয়) ভাল সিএমএমআর এর জন্য নির্ভুলতার উপর নির্ভর করবে (পরবর্তী ধাপ দেখুন)। ভোল্টেজ অনুসারীরা উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতার জন্য (উপরের অনুচ্ছেদে আলোচনা করা হয়েছে - রোগীর ক্ষতি রোধের জন্য প্রধান), অ -উল্টানো এমপি হল সংকেতের উচ্চ লাভ নিশ্চিত করা (পরবর্তী ধাপে পরিবর্ধনের উপর আরো) এবং ডিফারেনশিয়াল এম্প পার্থক্য নেয় ইনপুটগুলির মধ্যে (ইলেক্ট্রোড থেকে মান বিয়োগ করে)। এগুলি বায়োমেডিক্যাল সিগন্যালগুলির জন্য যতটা সম্ভব সাধারণ মোড নয়েজ/হস্তক্ষেপকে ক্রাশ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে (সংকেত প্রক্রিয়াকরণের জন্য আরও পরবর্তী পদক্ষেপ দেখুন)

ইলেক্ট্রোডগুলি ত্বকের কিছু প্রতিবন্ধকতার মুখোমুখি হয় কারণ আপনার ত্বকের টিস্যু এবং চর্বি সরাসরি ভোল্টেজের পরিমাপকে বাধা দেয়, যার ফলে সিগন্যাল পরিবর্ধন এবং ফিল্টারিংয়ের প্রয়োজন হয়। এখানে, এখানে, এবং এখানে কিছু নিবন্ধ রয়েছে যেখানে গবেষকরা এই প্রতিবন্ধকতা পরিমাপ করার চেষ্টা করেছেন। এই শারীরবৃত্তীয় পরিমাণটি সাধারণত 47nF ক্যাপাসিটরের সাথে সমান্তরালভাবে 51kOhm রোধক হিসাবে মডেল করা হয়, যদিও অনেক বৈচিত্র এবং সংমিশ্রণ রয়েছে। বিভিন্ন স্থানে ত্বকের বিভিন্ন প্রতিবন্ধকতা থাকতে পারে, বিশেষ করে যখন আপনি সংলগ্ন পেশীর বিভিন্ন পুরুত্ব এবং পরিমাণ বিবেচনা করেন। ইলেকট্রোডগুলির জন্য আপনার ত্বক কতটা প্রস্তুত তা দিয়ে প্রতিবন্ধকতাও পরিবর্তিত হয়: সাবান এবং পানি দিয়ে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে পরিষ্কার করার পরামর্শ দেওয়া হয় সাধারণত চমৎকার আনুগত্য এবং ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করার জন্য, এবং যদি আপনি সত্যিই পরিপূর্ণতা চান তবে ইলেক্ট্রোডের জন্য বিশেষ জেলও রয়েছে। একটি মূল নোট হল যে প্রতিবন্ধকতা ফ্রিকোয়েন্সি (ক্যাপাসিটরের বৈশিষ্ট্য) এর সাথে পরিবর্তিত হয় তাই প্রতিবন্ধকতার পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য আপনাকে আপনার সিগন্যাল ব্যান্ডউইথ জানতে হবে। এবং হ্যাঁ, নয়েজ মেলানোর জন্য প্রতিবন্ধকতা অনুমান করা গুরুত্বপূর্ণ - এই বিষয়ে আরও তথ্যের জন্য পরবর্তী ধাপ দেখুন।

ধাপ 3: সিগন্যাল প্রসেসিং: কেন এবং কিভাবে?

এখন, কেন আপনি এলইডি নিয়ন্ত্রণ করতে তাত্ক্ষণিক আউটপুট হিসাবে 1-10mV ভোল্টেজ পার্থক্য ব্যবহার করতে পারবেন না? ঠিক আছে, ফিল্টারিং এবং সিগন্যালগুলি বাড়ানোর অনেক কারণ রয়েছে:

• অনেক এডিসি (এনালগ-টু-ডিজিটাল রূপান্তরকারী-আপনার এনালগ ইনপুট নিন এবং কম্পিউটারে ডেটা পড়া এবং সংরক্ষণের জন্য তাদের ডিজিটাইজ করুন) কেবল এই ধরনের ছোট পরিবর্তনগুলি সনাক্ত করতে পারে না। উদাহরণস্বরূপ, Arduino Uno এর ADC হল বিশেষভাবে একটি 10-বিট ADC যার মধ্যে 5V আউটপুট আছে, যার মানে হল এটি 0-5V ইনপুট ভোল্টেজের মানচিত্র (পরিসরের মানগুলির বাইরে "রেল" হবে, যার মানে হল নিম্ন মানগুলি 0V এবং উচ্চতর মানগুলি পড়বে 0 এবং 1023 এর মধ্যে পূর্ণসংখ্যার মান। 2m পরিবর্তনের 4V এর বিপরীতে 5mV পরিবর্তন 10mV)। এটি আপনার কম্পিউটারে একটি ছোট ছবির মতো মনে করুন: আপনার পিক্সেলগুলি দ্বারা বিশদ বিবরণগুলি পুরোপুরি সংজ্ঞায়িত হতে পারে, তবে আপনি ছবিটি প্রসারিত না করলে আপনি আকারগুলি আলাদা করতে পারবেন না।

  মনে রাখবেন যে আপনার এডিসির জন্য আরও বিট থাকা ভাল কারণ আপনি আপনার ক্রমাগত সংকেতকে বিচ্ছিন্ন, ডিজিটাইজড মানগুলিতে পরিণত করার থেকে কোয়ান্টাইজেশন শব্দটি হ্রাস করতে পারেন। Input 96% ইনপুট SNR ধরে রাখার জন্য আপনার কতগুলি বিট প্রয়োজন তা গণনা করতে, N = SNR (dB- এ)/6 ব্যবহার করুন। আপনি আপনার মানিব্যাগটিও মনে রাখতে চান যদিও: আপনি যদি আরও বিট চান তবে আপনাকে আরও বেশি অর্থ ব্যয় করতে ইচ্ছুক হতে হবে।

• গোলমাল এবং হস্তক্ষেপ (গোলমাল = এলোমেলো শিল্পকর্ম যা আপনার সংকেতগুলিকে মসৃণ বনাম হস্তক্ষেপের পরিবর্তে জাগিয়ে তোলে = নন -র্যান্ডম, রেডিও তরঙ্গ থেকে সংলগ্ন সংকেত থেকে সাইনোসয়েডাল শিল্পকর্ম, ইত্যাদি) দৈনন্দিন জীবন থেকে পরিমাপ করা সমস্ত সংকেতকে আঘাত করে।

  • সবচেয়ে বিখ্যাত একটি হল 60Hz ইন্টারফেরেন্স (50Hz যদি আপনি ইউরোপে থাকেন এবং রাশিয়ায় কেউ না কারণ তারা ডিসি ব্যবহার করে AC এর বিপরীতে আউটলেট পাওয়ারের জন্য …), যা পাওয়ার আউটলেটের AC ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড থেকে ইউটিলিটি ফ্রিকোয়েন্সি বলা হয়। বিদ্যুৎ লাইনগুলি বৈদ্যুতিক জেনারেটর থেকে আবাসিক এলাকায় এসি উচ্চ ভোল্টেজ বহন করে, যেখানে ট্রান্সফরমার আমেরিকান পাওয়ার আউটলেটগুলিতে ভোল্টেজকে স্ট্যান্ডার্ড ~ 120V এ নামিয়ে দেয়। বিকল্প ভোল্টেজ আমাদের চারপাশে 60Hz হস্তক্ষেপের এই ধ্রুব স্নানের দিকে পরিচালিত করে, যা সমস্ত ধরণের সংকেতগুলিতে হস্তক্ষেপ করে এবং ফিল্টার করা দরকার।

  • 60Hz হস্তক্ষেপকে সাধারণত সাধারণ মোড হস্তক্ষেপ বলা হয় কারণ এটি আপনার উভয় ইনপুট (+ এবং -) অপ অপ্পসে প্রদর্শিত হয়। এখন, op amps এর কিছু আছে যা সাধারণ মোড প্রত্যাখ্যান অনুপাত (CMRR) সাধারণ মোড শিল্পকর্ম কমাতে, কিন্তু (আমি ভুল হলে আমাকে সংশোধন করুন!) এটি প্রধানত সাধারণ মোড শব্দগুলির জন্য ভাল (এলোমেলো: ননর্যান্ডমের পরিবর্তে শব্দ: হস্তক্ষেপ) । 60Hz থেকে পরিত্রাণ পেতে, ব্যান্ডস্টপ ফিল্টারগুলি ফ্রিকোয়েন্সি স্পেকট্রাম থেকে বেছে বেছে অপসারণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে, কিন্তু তারপর আপনি প্রকৃত ডেটা অপসারণের ঝুঁকিও চালান। সেরা ক্ষেত্রে, আপনি একটি কম পাস ফিল্টার ব্যবহার করতে পারেন শুধুমাত্র 60Hz এর চেয়ে কম ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা রাখতে, তাই উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি সহ সবকিছু ফিল্টার করা হয়। আমি ইওজির জন্য এটাই করেছি: আমার সিগন্যালের প্রত্যাশিত ব্যান্ডউইথ ছিল 0-10Hz (দ্রুত চোখের চলাচল উপেক্ষা করা-আমাদের সরলীকৃত সংস্করণে এটি মোকাবেলা করতে চাইনি) তাই আমি কম পাস ফিল্টারের সাথে 10Hz এর বেশি ফ্রিকোয়েন্সি সরিয়ে দিয়েছি ।

    • 60Hz ক্যাপাসিটিভ কাপলিং এবং ইনডাকটিভ কাপলিং এর মাধ্যমে আমাদের সিগন্যালগুলিকে দূষিত করতে পারে। ক্যাপাসিটিভ কাপলিং (এখানে ক্যাপাসিটরের উপর পড়ুন) তখন ঘটে যখন এসি সিগন্যালের জন্য বায়ু সংলগ্ন সার্কিটের মধ্যে সঞ্চালনের জন্য ডাইলেক্ট্রিক হিসেবে কাজ করে। আপনি একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে বর্তমান চালানোর সময় প্ররোচিত যুগল ফ্যারাডে এর আইন থেকে আসে। কাপলিং কাটিয়ে ওঠার জন্য অনেক কৌশল রয়েছে: উদাহরণস্বরূপ, আপনি ফ্যারাডে খাঁচা হিসাবে গ্রাউন্ডেড ieldাল ব্যবহার করতে পারেন। সম্ভব হলে বাঁকানো/ব্রেডিং তারগুলি হস্তক্ষেপ করার জন্য প্রযোজ্য সংযোগের জন্য উপলব্ধ এলাকা হ্রাস করে। তারগুলি ছোট করা এবং আপনার সার্কিটের সামগ্রিক আকার হ্রাস করা একই কারণে একই প্রভাব ফেলে। পাওয়ার আউটলেটে প্লাগ করার বিপরীতে অপ amp রেলগুলির জন্য ব্যাটারি পাওয়ারের উপর নির্ভর করাও সাহায্য করে কারণ ব্যাটারিগুলি কোন সাইনোসয়েডাল দোলন ছাড়াই একটি ডিসি উৎস প্রদান করে। এখানে আরো অনেক কিছু পড়ুন!

    • নিম্ন পাস ফিল্টারগুলি অনেক শব্দ থেকে মুক্তি পায়, যেহেতু এলোমেলো শব্দ উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করে। প্রচুর আওয়াজ হল সাদা গোলমাল, যার অর্থ হল সমস্ত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির জন্য গোলমাল বিদ্যমান, তাই আপনার সংকেত ব্যান্ডউইথ যতটা সম্ভব সীমিত করা আপনার সংকেতে কতটা শব্দ উপস্থিত রয়েছে তা সীমিত করতে সহায়তা করে।

      কিছু নিম্ন পাস ফিল্টারগুলিকে অ্যান্টি-অ্যালিয়াজিং ফিল্টার বলা হয় কারণ তারা অ্যালিয়াজিং প্রতিরোধ করে: যখন সাইনোসয়েডগুলি নমুনার অধীনে থাকে, তখন তারা একটি ভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে সনাক্ত করা যেতে পারে তখন তারা আসলে। আপনার সর্বদা Nyquist এর নমুনা তত্ত্ব অনুসরণ করতে মনে রাখা উচিত (2x উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সি এ নমুনা সংকেত: একটি প্রত্যাশিত 1Hz সাইন ওয়েভের জন্য> 2Hz এর নমুনা ফ্রিকোয়েন্সি প্রয়োজন, ইত্যাদি)। এই ইওজি ক্ষেত্রে, আমাকে নাইকুইস্ট নিয়ে চিন্তিত হতে হয়নি কারণ আমার সিগন্যালটি মূলত 10Hz রেঞ্জে থাকবে বলে আশা করা হয়েছিল, এবং আমার Arduino ADC নমুনাগুলি 10kHz- যা সবকিছু ধরার জন্য যথেষ্ট দ্রুত।

  • গোলমাল থেকে মুক্তি পাওয়ার জন্য ছোট্ট কৌশলও রয়েছে। একটি হল একটি স্টার গ্রাউন্ড ব্যবহার করা যাতে আপনার সার্কিটের সব অংশের ঠিক একই রেফারেন্স থাকে। অন্যথায়, একটি অংশ যাকে "স্থল" বলে তারের সামান্য প্রতিরোধের কারণে অন্য অংশ থেকে ভিন্ন হতে পারে, যা অসঙ্গতি যোগ করে। ব্রেডবোর্ডের সাথে লেগে থাকার পরিবর্তে প্রোটোবোর্ডে সোল্ডারিং কিছু শব্দ কমায় এবং নিরাপদ সংযোগ তৈরি করে যা আপনি প্রেস-ফিট সন্নিবেশের বিপরীতে বিশ্বাস করতে পারেন।

গোলমাল এবং হস্তক্ষেপ দমনের অন্যান্য অনেক উপায় আছে (এখানে এবং এখানে দেখুন), কিন্তু আপনি আরও তথ্যের জন্য সেই বা গুগলে একটি ক্লাস নিতে পারেন: আসুন আসল সার্কিটের দিকে এগিয়ে যাই!

ধাপ 4: সার্কিট কিভাবে কাজ করে

সার্কিট ডায়াগ্রাম দ্বারা ভয় পাবেন না: এখানে সবকিছু কীভাবে কাজ করে তার একটি মোটামুটি ভাঙ্গন:

• অনেক বাম দিকে আমাদের ইলেক্ট্রোড আছে। একটি বাম মন্দিরে, আরেকটি ডান মন্দিরে, এবং তৃতীয় ইলেক্ট্রোড কপালে স্থাপিত। এই গ্রাউন্ডিং সিগন্যালকে স্থিতিশীল করে যাতে কম ড্রিফট হয় এবং এটি 60Hz হস্তক্ষেপের কিছু থেকে মুক্তি পায়।
• পরেরটি হল যন্ত্রপাতি। ভোল্টেজ পার্থক্য উৎপন্ন করার জন্য এটি কী করে তা ব্যাখ্যা করার জন্য দুই ধাপ পিছনে যান। Amp এর লাভ পরিবর্তন করার সমীকরণটি ডাটা শীটের 7 পৃষ্ঠায় [G = 1+ (50kOhm/Rg) যেখানে Rg amp এর পিন 1 এবং 8 এ সংযুক্ত থাকে]। আমার সার্কিটের জন্য, আমি Rg = 100Ohm ব্যবহার করে 500 এর লাভের সাথে সামঞ্জস্য করেছি।
• ইন্সট্রুমেন্টেশন amp 500x পরিবর্ধিত ভোল্টেজ পার্থক্য আউটপুট করার পরে, একটি প্রথম অর্ডার আরসি কম পাস ফিল্টার আছে, যা একটি প্রতিরোধক R_filter এবং ক্যাপাসিটর C_filter গঠিত। কম পাস ফিল্টার অ্যান্টি-এলিয়াজিং প্রতিরোধ করে (যদিও আমার জন্য কোন উদ্বেগ নেই কারণ Nyquist দ্বারা, আমাকে প্রত্যাশিত 10Hz ব্যান্ডউইথের জন্য কমপক্ষে 20Hz নমুনা প্রয়োজন, এবং 10kHz এ Arduino ADC নমুনা-যথেষ্ট পরিমাণে বেশি) এবং শব্দও কেটে ফেলে সব ফ্রিকোয়েন্সি যে আমার প্রয়োজন নেই। আরসি সিস্টেম কাজ করে কারণ ক্যাপাসিটারগুলি সহজেই উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে অনুমতি দেয় কিন্তু নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে বাধা দেয় (প্রতিবন্ধকতা Z = 1/(2*pi*f)), এবং ক্যাপাসিটরের জুড়ে ভোল্টেজ সহ একটি ভোল্টেজ বিভাজক তৈরি করে একটি ফিল্টার যা শুধুমাত্র কম ফ্রিকোয়েন্সিগুলিকে অনুমতি দেয় মাধ্যমে আমি filter 10Hz এর চেয়ে বেশি সংকেত বন্ধ করার জন্য আমার ফিল্টারের R এবং C মানগুলি সামঞ্জস্য করেছি কারণ EOGs এর জৈবিক সংকেত সেই পরিসরে প্রত্যাশিত। মূলত আমি 20Hz এর পরে কেটে ফেলেছিলাম, কিন্তু পরীক্ষার পরে 10Hz ঠিক একইভাবে কাজ করেছিল, তাই আমি ছোট ব্যান্ডউইথ নিয়ে গেলাম (ছোট ব্যান্ডউইথ অপ্রয়োজনীয় কিছু কেটে ফেলা ভাল, শুধু ক্ষেত্রে)।
• এই ফিল্টার করা সিগন্যালের সাহায্যে, আমি একটি অসিলোস্কোপ দিয়ে আউটপুট পরিমাপ করেছি যাতে বাম এবং ডান (আমার পরিসরের দুটি চরম) থেকে আমার মানগুলির পরিসীমা দেখা যায়। এটি আমাকে প্রায় 2-4V (কারণ ইন্সট্রুমেন্টেশন amp লাভ x 4-8mV পরিসরের জন্য 500x ছিল), যখন আমার লক্ষ্য 5V (Arduino ADC এর পূর্ণ পরিসীমা)। এই পরিসীমাটি অনেকটা বৈচিত্র্যময় ছিল (ব্যক্তি আগে কতটা ভালোভাবে ত্বক ধুয়েছিল তার উপর ভিত্তি করে) তাই আমি আমার দ্বিতীয় অ-ইনভার্টিং এম্পের সাথে এত বেশি লাভ করতে চাইনি। আমি প্রায় 1.3 এর লাভের জন্য এটি সামঞ্জস্য করা শেষ করেছি (সার্কিটে R1 এবং R2 সামঞ্জস্য করুন কারণ amp = 1+R2/R1 এর লাভ)। আপনার নিজের আউটপুটকে সুযোগ দিতে হবে এবং সেখান থেকে সামঞ্জস্য করতে হবে যাতে আপনি 5V এর বেশি না যান! শুধু আমার প্রতিরোধক মান ব্যবহার করবেন না।
• এই সংকেতটি এখন আরডুইনো এনালগ পিনে পড়ার জন্য দেওয়া যেতে পারে কিন্তু আরডুইনো এডিসি নেতিবাচক ইনপুট গ্রহণ করে না! আপনাকে আপনার সিগন্যালটি স্থানান্তর করতে হবে যাতে পরিসরটি 0-2V থেকে -2.5V থেকে 2.5V এর বিপরীতে হয়। এটি ঠিক করার একটি উপায় হল আপনার সার্কিট বোর্ডের স্থলটি Arduino এর 3.3V পিনের সাথে সংযুক্ত করা: এটি আপনার সিগন্যালটিকে 3.3V (2.5V এর বেশি অনুকূল কিন্তু এটি কাজ করে) পরিবর্তন করে। আমার পরিসীমা সত্যিই ভয়ঙ্কর ছিল তাই আমি একটি পরিবর্তনশীল অফসেট ভোল্টেজ ডিজাইন করেছি: এইভাবে, আমি 0-5V এর পরিসীমা কেন্দ্রে পোটেন্টিওমিটার স্পিন করতে পারি। এটি মূলত একটি ভেরিয়েবল ভোল্টেজ ডিভাইডার +/- 9V পাওয়ার রেল ব্যবহার করে যাতে আমি সার্কিট গ্রাউন্ডকে -9 থেকে 9V পর্যন্ত যেকোনো মানের সাথে সংযুক্ত করতে পারি এবং এইভাবে আমার সিগন্যালকে 9V এর উপরে বা নিচে স্থানান্তর করতে পারি।

ধাপ 5: উপাদান এবং মান বাছাই

সার্কিট ব্যাখ্যা করে, আমরা কোনটি (ইলেক্ট্রোড, অপ amp) ব্যবহার করব তা কিভাবে বেছে নেব?

• একটি সেন্সর হিসাবে, কঠিন জেল ইলেক্ট্রোডগুলির উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা এবং কম আউটপুট প্রতিবন্ধকতা রয়েছে: এর মূল অর্থ হল যে বর্তমানটি সহজেই নিম্ন প্রবাহের মাধ্যমে সার্কিটের বাকি অংশে যেতে পারে (কম আউটপুট প্রতিবন্ধকতা) কিন্তু আপনার মন্দিরগুলিতে উজানে ফিরে যেতে সমস্যা হবে (উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা)। এটি ব্যবহারকারীকে আপনার সার্কিটের বাকি অংশে উচ্চ স্রোত বা ভোল্টেজ দ্বারা আহত হতে বাধা দেয়; প্রকৃতপক্ষে, অনেক সিস্টেমে অতিরিক্ত সুরক্ষার জন্য রোগীর সুরক্ষা প্রতিরোধক নামে কিছু থাকে, কেবল ক্ষেত্রে।

  • বিভিন্ন ধরণের ইলেক্ট্রোড বিদ্যমান। EKG/EOG/etc অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহারের জন্য অধিকাংশ মানুষ Ag/AgCl সলিড জেল ইলেক্ট্রোডের পরামর্শ দেয়। এটি মাথায় রেখে, আপনাকে এই ইলেক্ট্রোডগুলির উৎস প্রতিরোধের সন্ধান করতে হবে (ত্বকের প্রতিবন্ধকতার জন্য আমার নোটগুলির জন্য দুই ধাপ পিছনে যান) এবং এটি শব্দ প্রতিরোধের সাথে মিলিত করুন (V/sqrt (Hz) এ শব্দ ভোল্টেজ বিভক্ত A/sqrt (Hz) - আপনার op amps এর op amps- এর ডেটা শীট দেখুন - এভাবেই আপনি আপনার ডিভাইসের জন্য সঠিক যন্ত্রপাতি amp নির্বাচন করুন। এটাকে গোলমাল বলা হয়, এবং গোলমাল প্রতিরোধের Rn এর সাথে কেন উৎসের প্রতিরোধের মিল মেলে তার ব্যাখ্যা এখানে অনলাইনে পাওয়া যাবে। আমার INA111 এর জন্য যা আমি বেছে নিয়েছি, Rn নোট ভোল্টেজ এবং ডেটা শীটের গোলমাল বর্তমান (উপরের স্ক্রিনশট) ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে।

    • ইলেকট্রোড পারফরম্যান্সের মূল্যায়ন করার জন্য প্রচুর পরিমাণে নিবন্ধ রয়েছে এবং সমস্ত উদ্দেশ্যে কোন ইলেক্ট্রোড সেরা নয়: উদাহরণস্বরূপ এখানে চেষ্টা করুন। বিভিন্ন ব্যান্ডউইথের জন্য প্রতিবন্ধকতাও পরিবর্তিত হয় যেমন op amp ডেটা শীটে প্রতিফলিত হয় (কিছু ডেটা শীটে বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে কার্ভ বা টেবিল থাকবে)। আপনার গবেষণা করুন কিন্তু মনে রাখবেন আপনার মানিব্যাগটি মাথায় রাখুন। কোন ইলেকট্রোড/অপ amps ভাল তা জেনে ভাল লাগল, কিন্তু যদি আপনি এটি সামর্থ্য করতে না পারেন তবে এটি কোন কাজে আসে না। আপনার পরীক্ষার জন্য অন্তত ~ 50 ইলেক্ট্রোড লাগবে, একবার ব্যবহার করার জন্য 3 নয়।

      • অনুকূল শব্দ মেলানোর জন্য, শুধুমাত্র Rn ~ = Rs নয়: আপনি নয়েজ ভোল্টেজ * শব্দ বর্তমান (Pn) যতটা সম্ভব কম হওয়া চাই। এটি Rn ~ = Rs তৈরির চেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ বলে মনে করা হয় কারণ আপনি প্রয়োজনে ট্রান্সফরমার ব্যবহার করে Rs এবং Rn সমন্বয় করতে পারেন।

        ট্রান্সফরমার সহ সতর্কতা (ভুল হলে আমাকে সংশোধন করুন): এগুলি কিছুটা ভারী হতে পারে এবং এইভাবে ছোট হতে হবে এমন ডিভাইসগুলির জন্য অনুকূল নয়। তারা তাপও তৈরি করে তাই তাপ ডুবে যায় বা চমৎকার বায়ুচলাচল প্রয়োজন হয়।

      • নয়েজ শুধুমাত্র আপনার প্রথম প্রাথমিক amp; দ্বিতীয় amp তেমন প্রভাবিত করে না, তাই যে কোন অপ amp কাজ করবে।

ধাপ 6: সার্কিট নির্মাণ

সার্কিট তৈরির জন্য উপরের ফ্রিজিং ডায়াগ্রামটি ব্যবহার করুন (দ্বিতীয় কপিটি পূর্ববর্তী ধাপ থেকে সার্কিট ডায়াগ্রামে প্রতিটি অংশকে নির্দেশ করে)। যদি আপনি ডায়াগ্রামে LEDs সনাক্ত করতে সাহায্যের প্রয়োজন হয়, এই প্রতিরোধক রঙ কোড ক্যালকুলেটরটি ব্যবহার করুন, কিন্তু যন্ত্রের Rg 100Ohm, R_filter 1.5MOhm, C_filter 0.1uF, R1 অ -ইনভার্টিং amp এর 10kOhm, R2 হল 33kOhm, এবং potentiometer এর প্রতিরোধক হল 1kOhm (potentiometer 0 থেকে 20kOhm এর মধ্যে পরিবর্তিত হয়)। লাভগুলি সামঞ্জস্য করার জন্য আপনার প্রতিরোধক মানগুলি পরিবর্তন করতে ভুলবেন না!

সম্পাদনা করুন: অফসেট গ্রাউন্ড অংশে একটি ত্রুটি আছে। বাম কালো তারটি মুছুন। প্রতিরোধককে লাল তারের সাথে পাওয়ার রেলের সাথে সংযুক্ত করা উচিত কিন্তু দেখানো হয়েছে দ্বিতীয় পিনের সাথে, প্রথমটি নয়, পোটেন্টিওমিটারের। পোটেন্টিওমিটারের প্রথম পিনটি Arduino এর 5V পিনের সাথে সংযুক্ত হওয়া উচিত। কমলা তারের যে অফসেট স্থল দ্বিতীয় পিনের সাথে সংযুক্ত করা উচিত, প্রথম নয়।

আমি অফসেট গ্রাউন্ড নিয়ে অনেক আলোচনা করেছি। ডায়াগ্রামে আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে আরডুইনো গ্রাউন্ডটি ব্রেডবোর্ডের মাটির সাথে সংযুক্ত হিসাবে দেখানো হয়েছে। যে দৃশ্যকল্প যে আপনি আপনার স্থল স্থানান্তর প্রয়োজন হয় না। যদি আপনার সংকেত সীমার বাইরে থাকে এবং আপনাকে আপনার স্থল স্থানান্তর করতে হবে, প্রথমে Arduino স্থলটিকে Arduino এর 3.3V পিনের সাথে সংযুক্ত করার চেষ্টা করুন এবং আপনার সংকেতটি দেখুন। অন্যথায় আরডিনোর জিএনডি পিনে পোটেন্টিওমিটার সেট আপেড (অফসেট গ্রাউন্ড) কমলা তারের হুকিং করার চেষ্টা করুন।

সুরক্ষা নোট: সোল্ডারিংয়ের সময় ব্যাটারি রাখবেন না, এবং পিছনের দিকে ব্যাটারি রাখবেন না বা সোল্ডার করবেন না। আপনার সার্কিট ধূমপান শুরু করবে, ক্যাপাসিটরগুলি ফুঁ দেবে এবং রুটিবোর্ডও ক্ষতিগ্রস্ত হতে পারে। একটি নিয়ম হিসাবে, শুধুমাত্র ব্যাটারি ব্যবহার করুন যখন আপনি সার্কিট ব্যবহার করতে চান; অন্যথায়, তাদের সরিয়ে ফেলুন (ব্যাটারিগুলি সহজেই সংযোগ বিচ্ছিন্ন করার জন্য একটি ফ্লিপ সুইচ যুক্ত করাও একটি ভাল ধারণা হবে)।

মনে রাখবেন যে আপনার একটি সার্কিট টুকরো টুকরো করে তৈরি করা উচিত (প্রতিটি পর্যায় পরীক্ষা করুন!) এবং একটি প্রোটোবোর্ডে সোল্ডার করার আগে একটি রুটিবোর্ডে। চেক করার প্রথম ধাপ হল যন্ত্রপাতি: সমস্ত রেল (ব্যাটারি হোল্ডারে ঝাল), আরজি, ইত্যাদি সংযুক্ত করুন এবং আউটপুট পিনে একটি অসিলোস্কোপ ব্যবহার করুন। শুরু করার জন্য, 5mV প্রশস্ততা সহ 1Hz সাইন ওয়েভ সহ একটি ফাংশন জেনারেটর ব্যবহার করুন (অথবা আপনার জেনারেটর সর্বনিম্ন যাবে)। এটি কেবলমাত্র যাচাই করার জন্য যে যন্ত্রটি সঠিকভাবে কাজ করছে, এবং আপনার Rg আপনার লক্ষ্য অর্জন করছে।

পরবর্তী, আপনার নিম্ন পাস ফিল্টারটি পরীক্ষা করুন। সার্কিটের সেই অংশটি যোগ করুন এবং আপনার তরঙ্গাকৃতি পরীক্ষা করুন: এটি দেখতে ঠিক একই রকম কিন্তু কম শব্দ হওয়া উচিত (দাগযুক্ত - উপরের শেষ দুটি ছবি দেখুন)। আসুন একটি ফাংশন জেনারেটরের পরিবর্তে আপনার ইলেক্ট্রোড দিয়ে একটি অসিলোস্কোপ দিয়ে আপনার চূড়ান্ত আউটপুটটি পরীক্ষা করি …

ধাপ 7: একজন মানুষের সাথে সার্কিট পরীক্ষা করা

আবার, আপনার বাম এবং ডান মন্দিরে ইলেক্ট্রোড রাখুন, এবং আপনার কপালে একটি ইলেক্ট্রোডের সাথে একটি স্থল তার সংযুক্ত করুন। এর পরেই আপনার ব্যাটারি যুক্ত করা উচিত - যদি কোনও ঝাঁকুনি হয় তবে তাৎক্ষণিকভাবে এবং ডাবল চেক সংযোগগুলি সরান !!! এখন যখন আপনি বাম বনাম ডান দিকে তাকান তখন আপনার মানগুলির পরিসর পরীক্ষা করুন এবং নন-ইনভার্টিং এমপি এর R1/R2 সামঞ্জস্য করুন, যেমন দুই ধাপ আগে ব্যাখ্যা করা হয়েছে-মনে রাখবেন লক্ষ্যটি একটি 5V পরিসীমা! কি কি দেখতে হবে তার নোটের জন্য উপরের ছবিগুলি দেখুন।

যখন আপনি সমস্ত প্রতিরোধক মান নিয়ে খুশি হন, তখন সবকিছু একটি প্রোটোবোর্ডে বিক্রি করুন। সোল্ডারিং কঠোরভাবে প্রয়োজনীয় নয়, তবে এটি সাধারণ প্রেস ফিট জয়েন্টগুলির উপর আরও স্থিতিশীলতা প্রদান করে এবং সার্কিটের কাজ না করার অনিশ্চয়তা দূর করে কারণ আপনি সেগুলি যথেষ্ট পরিমাণে রুটিবোর্ডে চাপেননি।

ধাপ 8: Arduino কোড

এই ধাপের নীচে সমস্ত কোড সংযুক্ত!

এখন আপনার একটি 5V পরিসীমা আছে, আপনাকে নিশ্চিত করতে হবে যে এটি -1V থেকে 4V এর পরিবর্তে 0-5V এর মধ্যে পড়ে। স্থল রেল এবং তারপর স্থল রেল থেকে Arduino এর GND পিন একটি তারের সংযোগ আপনি চারপাশে খেলতে হবে: যখনই অনিশ্চিত আপনার আউটপুট সুযোগ করতে ভুলবেন না!

এখন ক্রমাঙ্কনের জন্য: আপনি চোখের বিভিন্ন অবস্থানের জন্য আলো পরিবর্তন করতে চান (অনেক দূরে বামে বনাম যতদূর বামে দেখছেন না..)। এর জন্য আপনার মান এবং রেঞ্জ প্রয়োজন: EOG-calibration-numbers.ino চালান Arduino- এ সবকিছু ঠিকঠাক করে (আমার ফ্রিজিং ডায়াগ্রাম অনুযায়ী Arduino এবং neopixel- এর সাথে সংযোগ বন্ধ করুন)। অতি প্রয়োজনীয় নয়, কিন্তু আমার কাছে থাকা bioe.py কোডটিও চালান - এটি আপনার ডেস্কটপে একটি টেক্সট ফাইল আউটপুট করবে যাতে আপনি বাম বা ডান দেখলে সমস্ত মান রেকর্ড করতে পারেন (পাইথন কোডটি এই উদাহরণ থেকে অভিযোজিত হয়েছিল)। আমি এটা কিভাবে 8 বিট জন্য বাম চেহারা ছিল, তারপর ডান, তারপর উপরে, তারপর নিচে এবং পরে গড় জন্য পুনরাবৃত্তি (দেখুন একটি লগের জন্য output_2.pdf দেখুন)। আপনি সন্তুষ্ট হলে প্রস্থান করতে বাধ্য করার জন্য ctrl+C চাপুন। এই মানগুলি ব্যবহার করে, আপনি আমার BioE101_EOG-neopixel.ino কোডে অ্যানিমেশনের রেঞ্জ সামঞ্জস্য করতে পারেন। আমার জন্য, আমি একটি রামধনু অ্যানিমেশন ছিল যখন আমি সরাসরি সামনের দিকে তাকালাম, অনেক দূরে বাম দিকে নীল, সামান্য বাম দিকে সবুজ, সামান্য ডানদিকে বেগুনি, এবং ডানদিকে লাল।

ধাপ 9: ভবিষ্যতের পদক্ষেপ

ভয়েলা; এমন কিছু যা আপনি আপনার চোখ দিয়ে নিয়ন্ত্রণ করতে পারেন। এটি হাসপাতালে যাওয়ার আগে অনেক কিছু অপ্টিমাইজ করার আছে, কিন্তু এটি অন্য দিনের জন্য: মৌলিক ধারণাগুলি এখন অন্তত to বোঝা সহজ। একটি জিনিস যা আমি ফিরে যেতে চাই এবং পরিবর্তন করতে পারি তা হল আমার লাভ 500 কে ইন্সট্রুমেন্টেশন এম্পের জন্য: সামনের দিকে তাকানো, এটি সম্ভবত অনেক বেশি ছিল কারণ আমার সংকেতটি পরে 2-4V ছিল এবং আমি অ-উল্টানো ব্যবহার করে একটি কঠিন সময় ছিল amp আমার পরিসীমা পুরোপুরি সামঞ্জস্য করতে …

ধারাবাহিকতা পাওয়া কঠিন কারণ সংকেত বিভিন্ন অবস্থার জন্য অনেক পরিবর্তন করে:

• ভিন্ন ব্যক্তি
• আলোর অবস্থা
• ত্বকের প্রস্তুতি (জেল, ধোয়া ইত্যাদি)

কিন্তু তবুও, আমি আমার পারফরম্যান্সের চূড়ান্ত ভিডিও প্রমাণের সাথে বেশ সন্তুষ্ট (3AM এ নেওয়া হয়েছে কারণ তখনই সবকিছু জাদুকরীভাবে কাজ শুরু করে)।

আমি জানি যে এই টিউটোরিয়ালের অনেকগুলি বিভ্রান্তিকর মনে হতে পারে (হ্যাঁ, শেখার বক্রতা আমার জন্যও কঠিন ছিল) তাই অনুগ্রহ করে নীচের প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করুন এবং আমি উত্তর দেওয়ার জন্য যথাসাধ্য চেষ্টা করব। উপভোগ করুন!

অস্পৃশ্য চ্যালেঞ্জে রানার আপ