睡眠监测器的制作教程

第1步：材料和工具

为了构建睡眠读卡器头带，您需要以下材料：

头带（此项目使用HOTER Sportline头带）

Adafruit Flora微控制器

Flora可穿戴蓝莓LE模块

Flora RGB Neo Pixel LED

Snaps

导电线

电线

螺纹

电池组

Bitalino脑电图与UC-E6电缆和3芯电极电缆

面料

松紧带

以下工具将帮助您构建头带：

缝纫针

剪刀

剥线钳

烙铁和填充金属

步骤2：准备

 

在构建睡眠读卡器头带之前，请花点时间了解脑电波和一些基本电路。在大脑内，称为神经元的特殊细胞在体内协调不同的活动。这些神经元通过发送几乎采用波浪形式的电信号来运行节目。众所周知，大脑会产生四种不同类型的波--α，β，θ和δ。这些波可以通过特定的频率范围来区分，并且每个范围对应于一定水平的心理活动。你的头带将使用一种称为脑电图（EEG）的设备来识别这些波，因为你的大脑会在睡眠时产生它们。

为了制作睡眠阅读器，你需要连接一些设备来连接它们。头带。主要设备是微处理器，这是一台小型计算机;蓝牙模块，这是一个允许头带与您的计算机通信的芯片; NeoPixel，一种变色灯;脑电图;和一个电池。

整个系统是通过导电线将每个设备连接在特定位置而构建的。如果您没有使用这些线程的经验，可以在此处获得教程。线程绑在快照中，可以轻松连接和移除Flora微处理器和蓝牙模块。按扣的一端将进入织物，另一端进入电气设备。这里提供了实现这些快照的教程。

系统构建完成后，必须提供代码。该项目专门使用Arduino代码。如果您想熟悉Arduino代码，https：//www.arduino.cc上有很多有用的教程。为了实现用于此项目的代码，您需要在https://www.arduino.cc/en/Main/Software下载Arduino应用程序。这将需要补充Flora板，可在此处获得。您还需要下载一些其他库来扩展微处理器的功能;这可以使用www.github.com完成。必要的库是：

快速傅里叶变换（FFT）

Adafruit BLE（蓝牙）

Adafruit NeoPixel

最后，您应该在智能手机上下载Adafruit Bluefruit LE Connect应用程序，以便与头带一起使用。

步骤3：安全性

 

人体只能承受有限的电力暴露，因此在使用电子设备时需要适当的护理。电气安全的主要原则是避免让您的身体成为电流通电的通路。一些避免这种情况的一般做法是：

电源关闭时只接触电线和其他金属电路

使用带绝缘手柄的工具

尝试

尽量用一只手而不是两只手工作，以减少电流流经心脏的风险

建立电路时要注意的另一个问题是电流会点燃易燃材料，因此必须确保电路中的电线完全连接。否则，你可能会点燃头发或头带着火。

警告：此头带不是经过认证的医疗器械，不应用于诊断神经系统疾病。

第4步：提示与提示

以下是构建睡眠读卡器头带时要记住的一些提示：

确保导电线的末端在连接后没有相互接触

如果在将微型控制器连接到Arduino时Arduino中的端口不可用，请按照以下步骤上传代码：

连接微控制器时，按住微控制器上的复位按钮上传代码

当状态栏从编译切换到上传时，松开复位按钮

代码应上传并且现在应该识别端口

在按扣上焊接时，请小心避免将两个引脚焊接在一起，以便您不要缩短你的c ircuit。万用表可用于测试是否在引脚之间建立连接

确保在戴上头带时按扣保持连接

确保蓝牙模块在数据模式而非命令模式

构建头带后，您需要确保它有效工作！为了获得良好的信号，请确保通过擦去灰尘，松散的线，头发或其他干扰物来清洁电极与前额之间的接触。

步骤5：开始构建您的电路！

 

现在您已经具备了一些背景知识和安全程序，您已准备好构建小时头带。请仔细阅读以下说明，并注意图像上留下的注释以及更多说明。

步骤6：电路图

上面的电路图显示了完成电路中的连接。使用此电路图作为参考，以确保您的电路已正确接线。

步骤7：焊接捕捉到Flora微处理器

如果你没有看到教程的链接如何在“准备”步骤中使用快照，立即查看。此时，您将把快照连接到微处理器和蓝牙模块。你不想弄乱这个部分，因为杂乱的焊接工作会破坏你的电路。

微处理器将需要在以下引脚上捕捉：

所有3个接地（GND）引脚

两个3.3V电源引脚

SCL＃3

RX＃0

TX＃1

数码针＃9

步骤8：焊接卡入蓝牙模块

蓝牙模块这些引脚需要快照：

3.3V电源

TX

RX

GND

步骤9：为Flora微处理器缝制捕捉到织物

现在您可以将捕捉的另一端缝到织物上。确保使用蓝牙模块和微处理器及其连接的按扣正确排列这些快照！

步骤10：将按扣缝入蓝牙模块的光纤

现在缝制蓝牙按钮。

步骤11：将蓝牙模块连接到Flora微处理器

接下来，通过在每个设备的相应按扣之间缝制导电线，将蓝牙模块连接到Flora微处理器。需要以下引脚连接：

蓝牙3.3V至微处理器3.3V

蓝牙TX至微处理器RX＃0

蓝牙RX至微处理器TX ＃1

蓝牙GND到微处理器GND

步骤12：将新像素连接到Flora MicroProcessor

通过以下方式将Neo Pixel连接到微处理器：

NeoPixel LED输入到微处理器数字引脚＃9

NeoPixel接地到微处理器接地

NeoPixel电源到微处理器电源

步骤13：将电池组连接到Flora微处理器

这部分是重要的;您可能需要一个电源来使一切正常工作！

步骤14：构建EEG电缆

此电缆使用EEG芯片，3芯电极电缆和UC-E6电缆。 EEG芯片必须正确对齐，以便读取“EEG”的一端连接到电极电缆，如上图所示。

步骤15：将EEG连接到Flora微处理器

将EEG电缆连接到Flora微处理器。上面的图像标有说明，以显示连接电线的正确位置。将进行以下连接：

红线接通电源

黑线接地

紫线到SCL＃3

步骤16：将电极缝合到头带中

 

将电极缝入头带内侧。确保电极放置在正确的位置。看头带的内侧，红色电极应放在左侧，白色电极应位于中间，黑色电极应位于右侧。

步骤17 ：Stitch Cloth和Strap to Headband

 

现在你已经完成了头带！ Woohoo！

第18步：上传代码

 

现在您可以将此代码上传到头带，为其提供心灵阅读能力！

步骤19：将头带连接到手机

 

打开Adafruit Bluefruit LE Connect应用程序并将手机连接到Adafruit蓝莓LE。

步骤20：戴上头带并收集数据

 

现在你可以戴上头带并进行测试了！您可以在Adafruit Bluefruit LE Connect应用程序中选择“UART”以查看数据。

步骤21：将数据从手机导出到计算机

 

收集数据后，您可以以多种文件格式导出数据。我们建议将其导出为.txt文件，以便在Excel中进行分析。

步骤22：数据分析

以下是一个示例您可以制作的图形类型，用于可视化和解释头带中的数据。我们将delta，theta，alpha和beta范围都标记为关闭，以显示每个点落在哪个范围内。

步骤23：进一步的想法

 

完成睡眠读卡器头带后，请随意探索对设计的一些修改。也许尝试修改代码以自动收集数据并生成评估用户睡眠模式的报告。或者你可以连接一个实时时钟来监控用户入睡时的确切时间，通过深度睡眠和REM睡眠进行监控，然后醒来。也许您对录制睡眠谈话感兴趣，在这种情况下，您可以包括在用户点击REM睡眠时激活的录音机。可能性是无穷无尽的！

步骤24：识别

 

此项目代码的傅立叶变换部分使用了已发布的代码在这个页面上挪威创作。此外，代码的NeoPixel部分引用了Adafruit提供的示例。