Активная работа форума приостановлена до сборки новой партии онейрографов (подробнее здесь: viewtopic.php?p=1040#p1040)

Дневник сборки: новости для ожидающих в очереди

Всё, что касается домашней полисомнографии с использованием онейрографа или подобных устройств
Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Шум на 10-кратном усилении у AD8237 получается порядка 2 uV. Ну, неплохо, но есть куда стремиться. Это была тренировка "на кошечках", а теперь я соберу модуль на ещё более крутых усилителях.

noise_AD8237_2.png
noise_AD8237_2.png (15.9 КБ) 1535 просмотров

И ещё у меня в запасе схема самостоятельного ЭЭГ-усилителя без тех микросхем, которые сейчас использованы в онейрографе. Там должен быть шум меньше 1uV, если всё получится, и такой модуль можно будет подключать как дополнительный канал, а не вместо одного из существующих. Правда микросхемы дорогие, тысячи на 2-3 такой модуль сам по себе потянет. И плюс лежит ADS1292R, который тоже надо попробовать. Там шум будет 2-3 uV, но зато сигнал без встроенной фильтрации, так что для некоторых дел (например, для регистрации сигналов глазами, в которых можно будет отследить более сложные паттерны) может пригодиться. И ещё там дыхание с кожи регистрируется. Это интересная технология, я в ней еще не разбирался. Сигнал получается не идеальный, как с микрофонных датчиков, акселерометра или датчиков растяжение и т. п., но вплоне различимый, судя по тому, что я видел.

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Есть первый претендент из усилителей на научный модуль. Шум получается около 2-х микровольт peak-to-peak чистыми или около 1 микровольта если смотреть на основную полосу, игнорируя более редкие колебания. Это усилитель AD627 стоимостью 500 рублей в "Чип и Дипе". Но кроме высокогерцового шума у него по сравнению с предыдущими вариантами, которые я рассматривал, очень хорошо отсеиваются медленноволновые наводки. А это нам тоже важно, хотя для ЭМГ в принципе без разницы.

Вот сравнительные графики, слева направо:

1) Сигнал без усиления;
2) LM358 за 16 рублей (x4);
3) AD8237 за 180 рублей (x10);
4) AD627 за 500 рублей (x12).

Шум в одинаковом масштабе с фильтрацией HP 0,1 герц 1th order (10 сек в каждом окне):

noise_4_1.png
noise_4_1.png (41.01 КБ) 1451 просмотр

Шум в одинаковом масштабе с фильтрацией HP 10 герц 2th order (10 сек в каждом окне):

4noise_2.png
4noise_2.png (94.76 КБ) 1451 просмотр

В принципе, для науки вариант c AD627 уже точно годится. Но получится ли добиться шума меньше 1-2 uV, чтобы "под микроскопом" исследовать сонный паралич? На очереди еще несколько усилителей и схем на пробу.

А я тем временем продолжаю совершенствовать технологию изготовления прототипов. Сегодня привезли новую бумагу, с ней детализация получается ещё выше. Хотя и в старом варианте (печатал на подложке от самоклейки) вроде всё ок:

ad627_1.jpg
ad627_1.jpg (302.68 КБ) 1451 просмотр
ad627_2.jpg
ad627_2.jpg (207.69 КБ) 1451 просмотр
ad627_3.jpg
ad627_3.jpg (158.16 КБ) 1451 просмотр
ad627_4.jpg
ad627_4.jpg (206.44 КБ) 1451 просмотр

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Наконец удалось достичь шума около 1 микровольта чистыми peak-to-peak и основная полоса, думаю, в районе 0.6-0.8 uV, то есть уже очень круто. Это усилитель LT1167 ценой 980 рублей в "Чип и Дип". Можно найти в районе 300-400 рублей родной и около бакса на Алиэкспресс. Но пришлось переработать схему, сначала в 2 микровольта опять упёрся и понял, что "это какие-то неправильные пчёлы". И точно, отодвинул питание резисторами подальше и шум наконец упал меньше 1 uV.

lt1167-1.png
lt1167-1.png (6.3 КБ) 1404 просмотра

Но медленная болтанка есть. Получается в районе 20 uV (как слабенький альфа-ритм по амплитуде) с частотой в районе герца и меньше при программном фильтре 0,1 герц HP. Однако, сдаётся мне, что это может быть опять же несовершенство схемы, в данном случае, калибратора. Завтра я его переделаю и может быть это уйдёт. Хотя для ЭМГ это совершенно без разницы. А кроме как для ЭМГ нам такой низкий шум больше ни для чего не нужен. Разве что какие-нибудь нейронные сети подключать для автораспознавания ритмов — для них чем шума меньше, тем тоже будет лучше. Но это уже будущее отдалённое и к тому времени, как мы до него доберёмся, все эти наши технологии могут претерпеть значительные изменения.

lt1167-2.png
lt1167-2.png (13.17 КБ) 1404 просмотра

Более чувствительных усилителей у меня сейчас на руках нет, но есть ещё пара схем, которые нужно проверить. В любом случае уже ясно, что идея рабочая и научный модуль точно будет, а значит можно собирать онейрографы по старой схеме, ничего не меняя, кроме может быть пониженного штатного усиления с целью расширения границ регистрации с учётом возможного последующего усиления дополнительными модулями.

И, собственно, теперь уж точно пришло время проверить, что там с сонным параличом на ЭМГ. Один микровольт — это уже меньше чем у многих профессиональных энцефалографов и с таким микроскопом увидеть колебания тонуса мышц на входе в фазу БДГ и выходе из неё — мы должны. Сегодня буду проверять. Интрига.


p. s. Добавил для сравнения на предыдущую диаграмму:

lt1167-3.png
lt1167-3.png (95.3 КБ) 1402 просмотра

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Я разобрался с ещё парой вопросов и удалось снизить шум до искомых ~0.5 uV.

noise_lt1167_20.png
noise_lt1167_20.png (85.71 КБ) 1323 просмотра

noise_lt1167_20_1.png
noise_lt1167_20_1.png (7.46 КБ) 1323 просмотра

В процессе настройки и тестирования вот такой бутерброд получился (усилитель в DIP-корпусе попался, других не было, но вообще LT1167 есть и в более компактном формфакторе):

20200804_152415.jpg
20200804_152415.jpg (83.78 КБ) 1323 просмотра

Вот сама платка, в принципе на ней можно разные усилители тестировать в съёмном виде:

20200803_121629.jpg
20200803_121629.jpg (129.57 КБ) 1323 просмотра


В общем, цель достигнута, но есть ещё ряд технических вопросов.


p.s. Аудио удалил, потому что я ошибся в расчете емкости конденсаторов. Завтра пересчитаю.

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

К счастью, я ошибся. Всё в порядке с фильтрами, они стабильны и в регулировке не нуждаются. Крупные конденсаторы тоже не нужны. Проблема была с калибратором. Я поставил квадратную волну вместо синусоиды и на ней хорошо видно, что происходит с HP-фильтром. Искажения начиналась после усиления x25, до этого всё было идеально. И мне удалось это решить. Я до сих пор не очень понял, в чём именно была загвоздка, но после замены одного из резисторов в делителе на калибраторе на большее напряжение, проблема исчезла. Я ставлю усиление до x50 и всё в порядке с графиками, фильтры точно такие же, как и без усилителя, и всё соответствует расчетным величинам.

Хотя пикового шума менее 0.7-0.8 достичь с этим усилением всё равно не удается, что вполне закономерно (есть еще менее шумные усилители, но мы скорее всего упремся в шум резисторов), так что и более 20-25 раз усиливать сигнал нет смысла. Но, думаю, нам этого хватит за глаза. Среднеквадратичная полоса получается около 0.5 микровольт и я даже не знаю, какие ещё приборы смогут с нами в этом тягаться. Та же Sagura в ИВНД, судя по тем записям, что у меня есть, раза в 4 шумнее.

Заодно избавился от наводок на калибраторе и сигнал теперь отлично выглядит и легко измеряется. Хотя, повторю, всё полностью соответствует расчетным величинам, так что и калибратор как таковой уже не нужен — если пользоваться джамперами (съёмными резисторами), а не потенциометром, то и измерять ничего не потребуется, усиление будет жестко фиксироваться на конкретные числа и легко рассчитываться по формуле G = 49.4/Rg + 1 (для данного усилителя). То есть, например, резистор на 5 кОм даст усиление 49.4/5 + 1 = 10.88 раз.

В общем, вопрос можно считать фактически закрытым. Я ещё поковыряю другие схемы, но и эта, как мы видим, вполне годится. Позже приведу подробные итоговые картинки, а пока статистика за прошлую неделю. Похоже, я слишком увлекся, что чревато выгоранием. На этой неделе стараюсь вернуться в нормальный режим, иначе неминуем срыв работоспособности.

5-8-2020-stat.png
5-8-2020-stat.png (27.08 КБ) 1251 просмотр

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Прежде чем писать ЭМГ, записал на пробу ЭЭГ на усилении x10. Пишет отлично, никаких нареканий. Единственное, становится более заметным 50-герцовый шум при таком разрешении, но во-первых нужно переделать плату без всяких висячих проводов и прочего лишнего, и залить низ землей, для чего мне всё-таки нужно сделать двустороннюю плату. А во-вторых может быть имеет смысл попробовать в принципе экранировать весь модуль алюминиевой фольгой. Ну и электроды для таких измерений может быть лучше брать тоже с экранированным проводом. В общем, на этот счёт я ещё поэкспериментирую. В крайнем случае можно встроить аппаратный фильтр или использовать, как всегда, программный. Сейчас наводка получается амплитудой в районе 5-10 микровольт в течение ночи (в самом начале шарашило до 20, но потом помехи подуспокоились, кстати от розеток надо попробовать ещё подальше лечь). Надеюсь, что удастся снизить её до 1-2, если не полностью избавиться.

Но по качеству основного сигнала никаких претензий нет. И никакой медленной болтанки, которой я опасался, по крайней мере визуально, не видно. Функция "fast restore", о которой я говорил в аудио, теперь тоже не мешает. Так что можно будет использовать эти модули с уже собранными онейрографами. Хотя новые я буду делать всё-таки немного другие, с учетом этих новых технических расширений и возможностей.

В общем, всё ок. Ура. Пиковый шум мы имеем в итоге в районе 1-2 микровольта и с запасом до 0.75 на усилении x15-20, при желании. Что очень круто, потому что профессиональные дорогущие энцефалографы обычно заявляют в спецификациях 2-4 uV, по крайней мере из того, что я успел нагуглить. Так что онейрограф теперь не только маленький, но и чрезвычайно опасный, в смысле конкуренции.

2020_08_06_10_43_24.png
2020_08_06_10_43_24.png (25.72 КБ) 1218 просмотров
2020_08_06_10_45_40.png
2020_08_06_10_45_40.png (16.52 КБ) 1218 просмотров
2020_08_06_10_47_54.png
2020_08_06_10_47_54.png (19 КБ) 1218 просмотров
2020_08_06_10_51_20.png
2020_08_06_10_51_20.png (28.52 КБ) 1218 просмотров

В целом, конечно, график визуально мало чем отличается от записанного без усиления, если не рассматривать его под лупой. Всё-таки главная цель усиления — это ЭМГ и "для научного понта".

Screenshot_130.jpg
Screenshot_130.jpg (89.62 КБ) 1218 просмотров
Screenshot_128.jpg
Screenshot_128.jpg (70.32 КБ) 1218 просмотров
Screenshot_129.jpg
Screenshot_129.jpg (110.82 КБ) 1218 просмотров
Screenshot_131.jpg
Screenshot_131.jpg (84.9 КБ) 1218 просмотров

Можно зафиксировать успех :chok:

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Ещё одна веха в прототипировании научного модуля:


Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Много новостей, но писать некогда. Курьер привез с митинского радиорынка целый мешок всякого полезного, а то у меня внезапно кончилась паяльная паста, так что дело на некоторое время встало. Довел до ума производство прототипов печатных плат, а то были некоторые проблемы, которые я никак не мог решить без дополнительного оборудования и материалов. Теперь всё ок, ура.

Пара видео текущих процессов:






Итоговая платка, после полировки:

20200814_213951.jpg
20200814_213951.jpg (212.1 КБ) 963 просмотра
20200814_214043.jpg
20200814_214043.jpg (152.74 КБ) 963 просмотра
20200814_214132.jpg
20200814_214132.jpg (233.63 КБ) 963 просмотра
20200814_214159.jpg
20200814_214159.jpg (201.13 КБ) 963 просмотра

p. s. Переходные отверстия очень клевые получаются. Их даже запаивать по идее не нужно, потому что они обжимаются как клёпки с двух сторон, практически заподлицо с терминалом.

pereh.jpg
pereh.jpg (86.13 КБ) 945 просмотров

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Наконец-то я её покорил. Всё-таки разобрался с химическим лужением. Хорошо, что я купил два разных состава. Один оказался совершенно нерабочий. Может хранили не правильно. А второй ничего так, если всё правильно делать. Покрыл в 4 слоя, с виду покрыто хорошо. И паяется на ура.

20200815_150201.jpg
20200815_150201.jpg (93.99 КБ) 888 просмотров
20200815_150807.jpg
20200815_150807.jpg (83.36 КБ) 888 просмотров
20200815_150836.jpg
20200815_150836.jpg (149.91 КБ) 888 просмотров

Проверил, всё работает. Теперь будем мерить наводки. Удалось ли снизить 50-герцовый шум?

20200815_173400.jpg
20200815_173400.jpg (147.28 КБ) 888 просмотров

Аватара пользователя
Sinin
Сообщения: 403
Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
Благодарил (а): 111 раз
Поблагодарили: 305 раз

Сообщение Sinin »

Удивительное всё-таки дело, первая стадия. Лег подремать днем и мне пришла в голову бредовая технологическая идея. Позже попробовал — работает. Теперь сплошные полигоны без всяких дефектов. Плотность тонера получается феноменальная:

20200816_041731.jpg
20200816_041731.jpg (218.81 КБ) 845 просмотров
20200816_041608.jpg
20200816_041608.jpg (185.3 КБ) 845 просмотров

Сильно передержал, потому что заснул. Медь при этом в два раза толще, чем была до этого. Другой текстолит. И тем не менее практически нет протравов.

20200816_072538.jpg
20200816_072538.jpg (256.17 КБ) 845 просмотров
20200816_072715.jpg
20200816_072715.jpg (94.98 КБ) 845 просмотров

Если ещё полирнуть, то будет практически идеально. В общем, думаю, я достиг потолка в этой технологии. Можно переходить на фоторезист, но по большому счету это уже не нужно. Качества для прототипирования уже точно достаточно.

Ответить