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.
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.
Активная работа форума приостановлена до сборки новой партии онейрографов.
Очередь переполнена, прием заказов приостановлен.
Получить информационное письмо о возобновлении приёма заказов:
Получить информационное письмо о возобновлении приёма заказов:
Дневник сборки: новости для ожидающих в очереди
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
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):
Шум в одинаковом масштабе с фильтрацией HP 10 герц 2th order (10 сек в каждом окне):
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:
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):
Шум в одинаковом масштабе с фильтрацией HP 10 герц 2th order (10 сек в каждом окне):
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:
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
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.
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.
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:
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.
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:
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
Я разобрался с ещё парой вопросов и удалось снизить шум до искомых ~0.5 uV.
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):
Вот сама платка, в принципе на ней можно разные усилители тестировать в съёмном виде:
В общем, цель достигнута, но есть ещё ряд технических вопросов.
p.s. Аудио удалил, потому что я ошибся в расчете емкости конденсаторов. Завтра пересчитаю.
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):
Вот сама платка, в принципе на ней можно разные усилители тестировать в съёмном виде:
В общем, цель достигнута, но есть ещё ряд технических вопросов.
p.s. Аудио удалил, потому что я ошибся в расчете емкости конденсаторов. Завтра пересчитаю.
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
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.
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.
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
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.
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".
Можно зафиксировать успех
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.
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".
Можно зафиксировать успех
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
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:
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.
Пара видео текущих процессов:
Итоговая платка, после полировки:
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.
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
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.
Проверил, всё работает. Теперь будем мерить наводки. Удалось ли снизить 50-герцовый шум?
Проверил, всё работает. Теперь будем мерить наводки. Удалось ли снизить 50-герцовый шум?
- Sinin
- Сообщения: 508
- Зарегистрирован: 30/04/2020, 1:55
- Благодарил (а): 196 раз
- Поблагодарили: 757 раз
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:
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.
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.
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.
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.