Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 46
Высокие частоты, которые убрали эквалайзером, это только шумы техники или характеристика самих ЭК потенциалов тоже?
Про получение ЭЭГ будет интересно почитать.
Про получение ЭЭГ будет интересно почитать.
А давай про танцы с бубном по звуковой карте? Я тоже собирался её как АЦП использовать.
А конкретно вопрос в чем? Используй как АЦП. Что не получается?
Ещё не пробовал по факту. Какое предельное напряжение на line in? У меня сниматься сигнал с пьезо-пленки будет.
На микрофонном входе (большинство карт) максимум порядка 0.7V, на линейном по идее должно быть побольше. Говорят, что карты обычно спокойно переживают пару-тройку вольт, больше – есть риск спалить.
Я делал «осциллограф» на звуковой карте (чтобы не рисковать ноутбуком, брал внешнюю USB), в целом для некоторых задач полезно, но полезная полоса очень узкая. У звуковух обычно встроено автоматическое выравнивание «нуля» (bias), поэтому низкочастотные сигналы эта хрень здорово искажает. Сверху, понятно, ограничено из-за низкой частоты дискретизации (на 44kHz реально можно разглядывать сигнал до 5kHz).
И да, ноутбук – это единственный вариант, ибо при питании от сети даже без усиления от 50Гц наводки жуткие, а если там 1000-кратное усиление, я представляю что это будет.
Я делал «осциллограф» на звуковой карте (чтобы не рисковать ноутбуком, брал внешнюю USB), в целом для некоторых задач полезно, но полезная полоса очень узкая. У звуковух обычно встроено автоматическое выравнивание «нуля» (bias), поэтому низкочастотные сигналы эта хрень здорово искажает. Сверху, понятно, ограничено из-за низкой частоты дискретизации (на 44kHz реально можно разглядывать сигнал до 5kHz).
И да, ноутбук – это единственный вариант, ибо при питании от сети даже без усиления от 50Гц наводки жуткие, а если там 1000-кратное усиление, я представляю что это будет.
Для линейного входа — 0.7В RMS, это амплитудное 1В для синуса или 2В пик-пик для других сигналов. Микрофонный вход — это чувствительность 20мВ и 2мВ если поставить галочку «усиление микрофона» но это как правило бесполезно — при 24битах оцифровки количество полезного сигнала не добавляется, только растут шумы.
От 50Гц можно избавится режекторным фильтром высокого порядка… но они все искажают сигнал, да и сам тракт звуковой карты очень далёк от идеала — очень неровная АЧХ.
Использовать звуковую карту в качестве АЦП можно для низкочастотных сигналов, промодулировав его опорной частотой по амплитуде как это делается в УПТ с МДМ.
От 50Гц можно избавится режекторным фильтром высокого порядка… но они все искажают сигнал, да и сам тракт звуковой карты очень далёк от идеала — очень неровная АЧХ.
Использовать звуковую карту в качестве АЦП можно для низкочастотных сигналов, промодулировав его опорной частотой по амплитуде как это делается в УПТ с МДМ.
У меня пьезоэлемент. Токи мизерные, но размах напряжения большой. Чем защитить? По идее просто резистор потушит без проблем, там вроде микроамперы. Что-то типа стабилитрона поставить для отсекания выше порогового? Пусть тупо сигнал в насыщение уйдёт.
Трансформатор? Плюс будет в том, что во сколько раз напряжение снизим, во столько станет больше ток.
Эмм… Как-то глобально. Мне бы тупо отсечь.
Не знаю, взять горелую лампу-энергосберегайку — там ферритовый сердечник всегда есть, да и намотать. Хоть и монтажным проводом.Просто мне кажется, так весь диапазон будет виден, а если отсекание — то будет сильно искажать сигналы в верхней части. Ну Вам виднее, что в опыте требуется.
ТАм все просто. Есть регулятор чувствительности. Если ушли в отсечение верхней части — снизить усиление. Главное, что не спалим ничего. На всякий случай можно еще у DIHALT уточнить.
Видите ли, если Вас интересует изменение уровня выходного сигнала во всем диапазоне — то трансформатор нужен, если же Вы подключите пару резистор-стабилитрон, то Выше определённого напряжения линейность передаточной характеристики будет меняться. Причём я не уверен, что на очень малых токах (как от пьезодатчика) стабилитрон будет нормально работать. Вам, вероятно, придётся пользоваться буферным усилителем? Тогда его можно сделать нелинейным. Видел схемы логарифмических усилителей на ОУ. А если волнует сугубо наличие/отсутствие сигнала — то оптопара (оптрон)?
Можно после делителя напряжения поставить встречно направленные диоды (пример тут) – при превышении напряжения открытия они будут открываться и «сбрасывать» излишки накоротко. Если нужно ограничить большим напряжением, можно несколько диодов последовательно.
Усилитель-повторитель нужен на полевиках, это как бы само собой.
А защита… два стабилитрона(в обе стороны) включенные параметрическим стабилизатором, т.е. на них должно поддерживаться напряжение порога ограничения и диодами подключить ко входу.
Напрямую стабилитронами гасить сигнал НЕ СТОИТ, у них характеристика не такая уж крутая и они начинают проводить ваши микроамперы задолго до порогового напряжения, учитывая что у вас токи и так мизерные — стабилитрон будет сильно искажать напряжение на входе задолго до порога. Я на эти грабли уже наступил.
А так идея очень простая — пока напряжение меньше порога — диод закрыт и имеет очень большое сопротивление(Гигаомы даже для 1N4148) не влияя на измеряемое напряжение. Как только напряжение перевалит за напряжение стабилитрона, диод потихоньку откроется и по меньшей мере на Uст+0.5В будет уже полностью открыт. Смотря на выходное сопротивление пьезоэлемента, ток с него можно и не ограничивать.
Но вообще надо учесть что такое ограничение скажется на самом пьезоэлементе обраткой… как бы это не повлияло на сам эксперимент.
А защита… два стабилитрона(в обе стороны) включенные параметрическим стабилизатором, т.е. на них должно поддерживаться напряжение порога ограничения и диодами подключить ко входу.
Напрямую стабилитронами гасить сигнал НЕ СТОИТ, у них характеристика не такая уж крутая и они начинают проводить ваши микроамперы задолго до порогового напряжения, учитывая что у вас токи и так мизерные — стабилитрон будет сильно искажать напряжение на входе задолго до порога. Я на эти грабли уже наступил.
А так идея очень простая — пока напряжение меньше порога — диод закрыт и имеет очень большое сопротивление(Гигаомы даже для 1N4148) не влияя на измеряемое напряжение. Как только напряжение перевалит за напряжение стабилитрона, диод потихоньку откроется и по меньшей мере на Uст+0.5В будет уже полностью открыт. Смотря на выходное сопротивление пьезоэлемента, ток с него можно и не ограничивать.
Но вообще надо учесть что такое ограничение скажется на самом пьезоэлементе обраткой… как бы это не повлияло на сам эксперимент.
Промодулировать НЧ сигнал – интересная идея, но разве это поможет обмануть алгоритмы bias adjust, которые все портят? Насколько я понимаю, они тупо смотрят «накопленный» средний уровень и сводят его к нулю – если они так делают на чистом НЧ-сигнале, то добавление ВЧ средний уровень не изменит. Но попробовать можно.
При частоте в 44 кГц частота Найквиста 22 кГц по теории. Не знаю как на практике.
Про напряжение на входе микрофона размышления были такие:
У нас выставляется в драйвере опорное напряжение на микрофон 2.5 \ 3.2 \ 4.2 В. Относительно этого напряжения и происходят колебания в плюс и в минус. Я выставлял 2.5 вольт на звуке, на устройстве своем тоже 2.5 вольт. А размах у меня шел rail-to-rail и ограничивался питающим напряжением. У второго усилителя до +5 вольт на выходе по идее должно было быть. Я предполагал звуковой чип должен оцифровывать диапазон от 0 до 5 вольт и давал ему этот диапазон. Может я еще чего не понимаю, но со звуком ничего не случилось, возможно потому, что мощность сигнала слабая.
Про напряжение на входе микрофона размышления были такие:
У нас выставляется в драйвере опорное напряжение на микрофон 2.5 \ 3.2 \ 4.2 В. Относительно этого напряжения и происходят колебания в плюс и в минус. Я выставлял 2.5 вольт на звуке, на устройстве своем тоже 2.5 вольт. А размах у меня шел rail-to-rail и ограничивался питающим напряжением. У второго усилителя до +5 вольт на выходе по идее должно было быть. Я предполагал звуковой чип должен оцифровывать диапазон от 0 до 5 вольт и давал ему этот диапазон. Может я еще чего не понимаю, но со звуком ничего не случилось, возможно потому, что мощность сигнала слабая.
В каком драйвере выставляется опорное напряжение? там банальный подтягивающий резистор или источник тока для питания транзистора электретного микрофона, дальше идёт развязывающий по постоянке конденсатор, предусилитель и оцифровка в АЦП. Для микрофонного входа чувствительность 2мВ/20мВ а не 5 вольт. Можно конечно дать 5В но это приведёт к перегрузке предусилителя и соответственно клипингу и не будет разницы подадите туда сигнал амплитудой 100мВ или 5В.
1. Из датащита: Software selectable 2.5 \ 3.2 \ 4.2 VREFOUT as bias voltage for analog input.
2. Programmable +10\+20\+30 dB boost gain for analog microphone. Вот это выбирается в драйвере звукового уст-ва точно. Так предполагаю они взаимосвязаны.
Также посчитал, что период удара сердца на графике составляет 1\12 секунды. То есть частота ударов сердца, если их соединить, составит 12 Гц. На частоте 10 Гц у АЦП усиление составляет -3dB. Если перевести в разы, то сигнал на этой частоте умножается на 0.78. То есть при входящем напряжении в 1 вольт у нас запишется амплитуда 0.78 вольт, что считаю не критичным.
Фух, как трудно общаться через переписку. На словах куда удобнее объяснять, а так каждое слово приходится обдумывать.
2. Programmable +10\+20\+30 dB boost gain for analog microphone. Вот это выбирается в драйвере звукового уст-ва точно. Так предполагаю они взаимосвязаны.
Также посчитал, что период удара сердца на графике составляет 1\12 секунды. То есть частота ударов сердца, если их соединить, составит 12 Гц. На частоте 10 Гц у АЦП усиление составляет -3dB. Если перевести в разы, то сигнал на этой частоте умножается на 0.78. То есть при входящем напряжении в 1 вольт у нас запишется амплитуда 0.78 вольт, что считаю не критичным.
Фух, как трудно общаться через переписку. На словах куда удобнее объяснять, а так каждое слово приходится обдумывать.
Для ЭКГ нижний частотный диапазон вроде 0.4Гц или нет?
Какая-то не очень стандартная звуковая карта, обычно напряжение питания микрофона не выбирается никак, и предназначен этот BIAS только для питания микрофона, на АЦП подаётся сигнал без этого смещения за счет конденсатора отсекающего постоянную составляющую. Усиление 10...20...30дБ это уже после отсечения постоянной составляющей и до подачи на АЦП. И еще, кстати, сигнал проходит аттенюатор который может понижать чувствительность микрофона.
Какая-то не очень стандартная звуковая карта, обычно напряжение питания микрофона не выбирается никак, и предназначен этот BIAS только для питания микрофона, на АЦП подаётся сигнал без этого смещения за счет конденсатора отсекающего постоянную составляющую. Усиление 10...20...30дБ это уже после отсечения постоянной составляющей и до подачи на АЦП. И еще, кстати, сигнал проходит аттенюатор который может понижать чувствительность микрофона.
Если закоротить конденсатор по входу звуковой карты (проверял на RTL кодеке старой материнки), то можно регистрировать любые сигналы, хоть постоянку. Но эта игрушка работала в «биполярном» режиме, когда массой служит не общий провод (корпус ПК), а аналогичный вход второго канала (тоже с закороченным кондёром). При этом требуется вести запись стерео. L-R сигналы будут одинаковые, но в противофазе. Если брать относительно общей массы, то будет много шумов. Наверно, можно поставить на вход ОУ и использовать его ± входы как сигнальные. Масса будет изолирована. А частота дискретизации для этих целей должна действительно быть на порядок выше максимальной частоты измеряемого сигнала.
Фильтры из схемы можно убрать или это принципиально для функционирования? Для ЭЭГ имеет смысл брать диапазон по-выше, например на не очень хорошем усилителе я беру 0.5-45 Гц, НО это уже цифровой фильтр. Лично я за то чтобы сигнал шёл как можно менее фильтрованным — разные алгоритмы требуют разных полос, фильтрануть всегда можно и потом.
Для теста предлагаю нулевую точку на лоб (под самую кромку волос) а электроды на Cz и Pz, после этого пишем 2 записи — просто сидим смотрим в монитор и сидим с закрытыми глазами расслабившись. Дальше давим 50Гц и полосу типо того что я написал (хотя возможны варианты, возможно даже в вашей полосе получится). На отдыхе будет виден веретёнообразный сигнал называемый альфа-ритм, частота 10-12 Гц. Для успеха нужно точно снижать сопротивление с кожей, протирайте спиртом, крутой раствор соли помогает, но лучше не алюминий а медь (серебро, золото, Ag/Ag-Cl но добыть их сложнее, медяха пойдёт но будет портиться солью), можете попробовать использовать в роли электрода туго свёрнутую ватку пропитанную солевым раствором.
И как верно заметил Meklon — питайтесь от батареи (и без воткнутого Ethernet), иначе там будет одна наводка.
Если есть вопросы или запишете сигнал — скиньте пожалуйста, интересно что можно получить на такой схеме :)
Для теста предлагаю нулевую точку на лоб (под самую кромку волос) а электроды на Cz и Pz, после этого пишем 2 записи — просто сидим смотрим в монитор и сидим с закрытыми глазами расслабившись. Дальше давим 50Гц и полосу типо того что я написал (хотя возможны варианты, возможно даже в вашей полосе получится). На отдыхе будет виден веретёнообразный сигнал называемый альфа-ритм, частота 10-12 Гц. Для успеха нужно точно снижать сопротивление с кожей, протирайте спиртом, крутой раствор соли помогает, но лучше не алюминий а медь (серебро, золото, Ag/Ag-Cl но добыть их сложнее, медяха пойдёт но будет портиться солью), можете попробовать использовать в роли электрода туго свёрнутую ватку пропитанную солевым раствором.
И как верно заметил Meklon — питайтесь от батареи (и без воткнутого Ethernet), иначе там будет одна наводка.
Если есть вопросы или запишете сигнал — скиньте пожалуйста, интересно что можно получить на такой схеме :)
Возможно, проще всего откалибровать ЭЭГ будет по альфа-ритму. Он наблюдается почти у всех, постоянно, имеет приличную амплитуду и известны частоты.
OpenEEG
У них сделана гальваническая развязка от сети.
У них сделана гальваническая развязка от сети.
Третий конец подстроечников хорошо бы подключить к средним выводам.
Допустим, нам надо сделать переменное сопротивление. Выводов нам надо два, а у девайса их три. Вроде бы напрашивается очевидная вещь — не использовать один крайний вывод, а пользоваться только средним и вторым крайним. Плохая идея! Почему? Да просто в момент движения по полоске подвижный контакт может подпрыгивать, подрагивать и всячески терять контакт с поверхностью. При этом сопротивление нашего переменного резистора становится под бесконечность, вызывая помехи при настройке, искрение и выгорание графитовой дорожки резистора, вывод настраимого девайса из допустимого режима настройки, что может быть фатально.
Решение? Соединить крайний вывод с средним. В этом случае, худшее что ждет девайс — кратковременное появление максимального сопротивления, но не обрыв. (С)
Промахнулся немного постом, но пофиг.
есть такой проект https://github.com/OpenBCI, они тоже типа разрабатывают open hardware для снятия eeg
есть такой проект https://github.com/OpenBCI, они тоже типа разрабатывают open hardware для снятия eeg
У тебя написано про другие подстроечные резисторы. " искрение и выгорание графитовой дорожки резистора" эти резисторы я не использую, потому что одни проблемы с ними
Точняк. Я всегда считал, что это одно и то же. Но это с электротехнической, а не с практической точки зрения.
Очень познавательная статья, надеюсь, когда-нибудь дойдут руки до того, чтобы ею воспользоваться. Но я вас умоляю — никогда не растягивайте рисунки (да и фотографии тоже) в растровом графическом редакторе! Во-первых, это некрасиво, во-вторых, хабр сам растягивает, когда надо, в крайнем случае можно размер в ХТМЛ прописать. И рисунки лучше в ПНГ выкладывать.
Изображения не растягивал. Это хабр. Так изображения маленькие и большие аккуратные были, а он растянул. Про задавать размеры не подумал, попробую отредактировать завтра статью.
Ну вот, например, здесь не растянул: geektimes.ru/post/267986 И в моих статьях не растягивал. И вообще я не помню, чтобы кто-то на такое жаловался. Посему я сомневаюсь, что это хабр виноват.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Получение сигнала ЭКГ на ПК и задел на ЭЭГ