Как сделать датчик движения глаз
Простой датчик приближения
Датчики приближения бывают емкостными, ультразвуковыми, оптическими. Автор Instrictables под ником Electro maker придумал простой оптический датчик приближения. Неудобен он лишь тем, что ток через инфракрасный светодиод никак не промодулирован, а фотодиод, соответственно, реагирует и на непрерывное излучение и требует экранировки от других источников света (например, трубкой). Схема прибора показана ниже:
Мастер выбирает компоненты для самоделки. Инфракрасные светодиод и фотодиод:
Операционный усилитель LM358:
Светодиод видимого свечения:
Панель для микросхемы (необязательна):
Вместо светодиода можно подключить пищалку со встроенным генератором, тогда соответствующий резистор становится ненужным:
Подойдёт и пищалка без встроенного генератора, если собрать внешний генератор звуковой частоты своими руками. На такой макетной плате типа perfboard места хватит:
Если вы обошли несколько Фикс Прайсов, и во всех кончились вечные двигатели, придётся воспользоваться источником питания попроще:
Установив компоненты на плату, мастер соединяет их по схеме пайкой:
Фотодиод и оба светодиода, как и батарейку (или блок питания), необходимо подключить в указанной на схеме полярности, микросхему правильно ориентировать. Разработчику попались прозрачный инфракрасный светодиод и чёрный фотодиод, но бывает и наоборот. Определить, что из них чем является, помогут батарейка, резистор и любой телефон с камерой.
Настроив порог срабатывания, мастер проверяет работу датчика:
Трубки, защищающей фотодиод от боковой засветки, здесь для наглядности нет, без неё схема правильно работает только при неярком окружающем освещении.
Небольшая домашка: что будет если поменять в делителе фотодиод и резистор местами, и одновременно поменять местами входы операционного усилителя?
Как сделать датчик движения глаз
Программируемая маска для тренировки ОС
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение Изоморф » Пн май 01, 2017 10:41 pm
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение serik_547 » Вс дек 17, 2017 4:15 pm
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение Mira Shards » Вс дек 17, 2017 6:02 pm
Живите в двух мирах одновременно.
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение Mira Shards » Вс дек 17, 2017 10:10 pm
Живите в двух мирах одновременно.
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение Mira Shards » Вс дек 17, 2017 10:17 pm
Живите в двух мирах одновременно.
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение Старый Крыс » Пн дек 18, 2017 5:42 pm
P.S. Просто из любопытства: Владимир, а зачем в вашей маске два источника питания?
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение Старый Крыс » Вт дек 19, 2017 11:59 pm
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение goodant » Вт дек 26, 2017 6:53 pm
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Re: Программируемая маска для тренировки ОС
Непрочитанное сообщение goodant » Чт дек 28, 2017 10:08 pm
Спасибо за подробное описание работы над маской!
Согласен с вами, что работа с датчиками мозговой активности для снятия ЭЭГ значительно сложнее. Там надо использовать специальные электроды с токопроводящим гелем, усилитель на чипе, спроектированном именно под это применение. Обработка полученных данных тоже нетривиальная задача, т.к. надо применять цифровой фильтр. Затем после всего этого надо научится выделять сигналы БДГ фазы сна.
Конечно, предложенная система не идеальна, т.к. не учитывает движения глаз, но в данном случае это не важно. Вы будете воспринимать сигналы в быстрой фазе сна и не увидите их в медленной фазе. Так вы сможете продолжить свои эксперименты с сигналами, не усложняя конструкцию маски. Я использовал подобную схему в своей конструкции маски и получил некоторые результаты с ОС.
Простой датчик движения своими руками
Возможность контролировать перемещение людей в определенной области позволяет наладить автоматическое включение и выключение света, отпирание и закрытие дверей или вовремя зафиксировать появление злоумышленников. Реализовать такую опцию на практике помогает датчик движения, срабатывающий в случае перемещения определенного объекта в его рабочей области. Однако далеко не всегда есть возможность приобрести такое оборудование по ряду причин. Поэтому в данной статье мы рассмотрим вопрос о том, как датчик движения своими руками.
Виды датчиков движения
Основной задачей датчика движения является фиксация перемещения в заданной области. Как только объект пересечет указанную черту, или займет локацию в охватываемой датчиком области, сенсор воспримет это явление и передаст соответствующий сигнал. В обиходе, на сегодняшний день, присутствует достаточно большое разнообразие подобных устройств, отличающихся как функционалом, так и принципом действия:
Тепловые датчики движения будут сбоить при установке их на кухне около обогревателей и других источников тепла. Аналогичным образом боится воздействия помех и радиоволновой датчик. Поэтому широкое распространение получили инфракрасные устройства, работающие за счет фотореле, изменяющего уровень сопротивления при попадании световых волн. Наиболее простым и понятным в изготовлении будет инфракрасный датчик движения.
Схемы датчиков движения
Принцип действия датчика движения основывается на показаниях измерительного элемента, фиксирующего изменения определенного параметра в окружающей среде. В качестве воспринимающего элемента мы рассмотрим пиромодуль (PIR элемент) или фоторезистор, которые будут реагировать на изменение инфракрасного излучения. Наипростейшей схемой такого датчика является:
Рис. 1. Схема датчика на пиромодуле
Как видите на рисунке 1, пиромодуль PIR D203S включает в себя несколько элементов:
Работа схемы происходит следующим образом: при попадании света на PIR датчик он изменяет параметр электрической величины и открывает цепь для протекания тока через нагрузку. Это наиболее простой вариант сенсора для датчика движения, вместо него можно использовать отечественный образец ПМ-4. Подключение последнего будет производиться немного сложнее и потребует отдельной установки некоторых радиодеталей. Схема подключения датчика ПМ-4 приведена на рисунке ниже:
Рис. 2. Подключение сенсора ПМ-4
Данная модель PIR элемента, в отличии от предыдущей, имеет восемь выводов, 5 из которых нам понадобятся для подключения. Как видите на схеме 2, подключение происходит следующим образом:
Нагрузка или рабочий электроприбор подсоединяется к стоку полупроводникового элемента. ПМ-4 гораздо чаще встречается у радиолюбителей, поэтому его проще найти в качестве подручного помощника. Но при отсутствии таковых из ситуации поможет выйти и обычный биполярный транзистор, если с него удалить верхнюю крышку, чтобы открыть доступ света к кремниевому кристаллу. В этом случае, на его основе также можно собрать датчик движения своими руками, рабочая схема такого датчика приведена на рисунке 3 ниже:
Рис. 3. Схема датчика движения на основе транзистора
Так как регулировка открытого и закрытого положения в датчике движения будет осуществляться за счет попадающего на кристалл светового потока, база удаляется и в работе схемы не участвует. В остальном схема будет работать по такому принципу:
На схеме R1 совместно с конденсатором C1 представляют собой времязадающую цепочку, поэтому от их параметров будет зависеть результат включения нагрузки. В нашем примере, наиболее часто встречается подключение освещения от датчика движения. Регулируемый резистор R2 установлен в цепь обратной связи усилителя, и чем больше его номинал, тем эффективнее работа усиления, но снижается устойчивость всей схемы. Поэтому подбор этих трех элементов нужно производить опытным путем, на рисунке выше приведены лишь приблизительные параметры.
Что потребуется для изготовления?
Для того чтобы собрать датчик движения своими руками вам понадобиться перечень радиоэлементов, изложенный в списке, если вы используете какую-либо другую схему, то детали подбираются под нее:
Из инструментов вам пригодятся кусачки, паяльник и припой, если в ход пойдет монтажная плата, то возьмите любое приспособление для распила или отделения по точкам. Заметьте, что все соединения электрических деталей в соответствии с п.2.1.21 ПУЭ должны производиться пайкой, болтовым соединением, обжимом или опрессовкой, поэтому ни в коем разе не делайте скруток. Последний вариант актуален на этапе проектирования и подборки элементов, когда все узлы датчика движения находятся под вашим непосредственным контролем.
Процесс изготовления датчика движения пошагово
Качество и полученный результат при сборке датчика движения своими руками напрямую зависит от вашей осведомленности в радиомоделировании и наличия определенных навыков. Поэтому чтобы исключить элементарные неточности и ошибки мы приведем пошаговую инструкцию по изготовлению датчика движения:
Общее время: 1 час
Проверьте целостность деталей
Предварительно подготовьте радиодетали для датчика движения из предыдущего списка и проверьте их целостность визуальным осмотром.
Нанесите разметку на плату
Приложите детали к монтажной плате, рассчитайте их количество и способ расположения, исходя из принципа и схемы соединения датчика движения. Когда нужное число отверстий или размеры будут у вас, отметьте их на плате.
Отпилите по линии разметки часть платы
При помощи слесарного инструмента отпилите выделенный участок по нанесенной разметке. Во время распила платы весь массив желательно закрепить в тисках или прижмите к столу, так процесс будет легче, а линия отделения получится ровной.
Обработайте края напильником
Если у вас получились серьезные огрехи по краю платы или вам принципиально нужны ровные края для датчика движения, то их следует обработать наждачкой или напильником.
Вставьте детали в отверстия на плате
Установите все элементы в отверстия на плате. Монтаж производится таким образом, чтобы детали входили плотно, не болтались и не мешали поместить конструкцию в корпус.
Припаяйте элементы на плату
С помощью паяльника и олова припаяйте все элементы сенсора движения на плату.
Подключите к прибору освещения
Теперь вы получили готовое устройство для фиксации движения, который можно подключить через реле к прибору освещения. Рекомендую обязательно опробовать работу перед установкой.
Заметьте, что в случае наружной установки совместно с прибором освещения важно обеспечивать достаточный уровень защиты от проникновения пыли и влаги. Поэтому собранная плата помещается в герметичный корпус, а все отверстия прорабатываются герметиком.
Управление компьютером при помощи глаз — практическая реализация
1. Необходимость и постановка задачи
2. Выбор из существующих решений
Для справки, в разделе «5. Другие способы, которые я не попробовал» привожу описание разных устройств, о которых я набрал информацию.
Неожиданно в середине декабря компания Tobii меняет концепцию, переходит на разработку нового устройства EyeX, а своё старое устройство REX рассылает разработчикам по цене, в три раза ниже первоначальной и прямо сейчас, уверяя, что написанный для REX код будет работать и с EyeX.
Долго думать не стал, заказал REX, на основе которого и сделана система.
[исправление от 22.08.2017] В настоящий момент появились более современные айтрекеры, которые также могут быть использованы (см. ниже)
3. Детали реализации
3.1. Аппаратная часть
3.1.1. Вариант первый: Tobii Eye Tracker 4C
Наиболее актуальная на лето 2017 года модель недорогого айтрекера.
3.1.2. Вариант второй: Tobii EyeX
Предыдущая модель от Tobii. Сейчас ещё можно купить, но только если с деньгами совсем туго. Приготовьтесь глазеть на красные лампочки. Тем не менее, очень достойный аппарат для своего времени.
Внимание! Для работы EyeX требуется USB3! Если в вашем компьютере нет портов USB3, устройство работать не будет!
Заказать устройство можно на сайте Tobii.
Доставляют UPS’ом из Швеции.
3.1.3. Другие поддерживаемые устройства
Tobii REX – больше не продаётся, но была очень хорошая машинка с двумя камерами.
TheEyeTribe – больше не продаётся. Так себе железка. Хотя и сделала прорыв в области малобюджетных айтрекеров, заставив Tobii существенно снизить цены.
GazePoint GP3 – весьма дорогой прибор, в то же время уступающий более дешёвым приборам от Tobii.
3.2 Программное обеспечение
В комплекте с устройствами идут только демонстрационные программы, призванные показать, на что способно устройство, и средства для написания своих собственных программ (SDK). Документация, которая идёт с SDK, можно сказать, никакая. Но есть примеры на С++ и С#, изучив которые, можно понять, как и что надо делать.
При попытке использовать программное обеспечение от других, более дорогих моделей Tobii, именуемое Tobii Gaze Interaction, ничего не получилось. Но понравилась идея, там реализованная.
Итак, программное обеспечение пришлось писать самому.
Была написана программа, которая позволяет имитировать глазами действия мышью: левый, правый, двойной щелчок, drag-and-drop, колесо прокрутки, а также набирать текст глазами на виртуальной клавиатуре.
Лучше, впрочем, один раз увидеть. Демонстрацию работы программы приглашаю посмотреть здесь.
Программа доступна для скачивания (в том числе в исходных кодах) на github: здесь.
Для скачивания нужно нажимать кнопку «RAW» — так принято на github.
Подробная инструкция по установке программы приведена вот здесь. Пусть вас не смущает, что там описывается только работа в режиме таблицы.
Программа пригодилась нескольким людям из разных стран, больным боковым амиотрофическим склерозом (БАС). Вот в этом клипе фонда «Милосердие» рассказана одна из таких историй.
4. Проблема работы в очках
Используемое устройство, так же как и большинство других аналогичных, использует для определения направления взгляда блики на зрачках, которые получаются от инфракрасной подсветки. К сожалению, очки добавляют паразитные блики. 
Несмотря на то, что при настройке устройства под конкретного пользователя есть возможность указать, что человек носит очки, это не слишком помогает, устройство постоянно теряет положение зрачков.
Буду благодарен за проверенные рекомендации по устранению бликов на линзах очков в инфракрасном диапазоне.
5. Другие способы, которые я не попробовал
[устаревшая информация, это было актуально в 2013-2014 годах]
Сразу оговорюсь, что устройства используются не только для облегчения работы на компьютере для людей с ограниченными возможностями, но и, например, для исследования того, каким частям веб-страниц пользователи уделяют наибольшее внимание. Поэтому иногда за такие системы заламывают чудовищные деньги. Впрочем, и за устройства для инвалидов часто заламывают удивительные деньги.
5.1. Продукты коммерческих компаний
SMI — senso-motoric instruments
Их устройства можно посмотреть вот здесь.
Устройства можно купить в России (не буду давать ссылку), но когда я поинтересовался ценой самого дешёвого, мне озвучили цену в один миллион двести тысяч рублей. До свидания, SMI.
Tobii
EyeTech
Тоже давно работают в этой сфере, кажется с конца 90-х. Их устройства более аляповатые, но очень понравился софт, демонстрацию которого можно посмотреть вот здесь.
DynaVox
Специализированное устройство, нельзя пользоваться стандартными компьютерными программами.
EyeGaze Edge (от LC Technologies)
Монстроподобное устройство, включающее в себя камеру и компьютер, который обрабатывает её данные. Можно подсоединить весь этот агрегат к своему компьютеру (в том числе беспроводно), тогда он заменит мышь и клавиатуру, что позволит работать с обычными программами. Опять 8-10 тысяч долларов.
Вроде бы есть набор «EyeGaze Edge Pack», где компьютер вы используете свой, просто добиваете в него их камеру и софт, но цены на него не нашёл нигде.
Это основные игроки на рынке. Одна из маленьких новых амбициозных контор, которая сама не смогла довести до ума свой продукт, тем не менее не поленилась раскритиковать лидеров и привела вот такую табличку, из которой понятно, что сами они самые крутые (хотя продукта ещё нет, а демо-ролик показывает, что позиция зрачка всё время скачет). Но сравнение остальных весьма показательно. Хотя оборудование там приведено часто уже устаревшее, но можно оценить порядок цен и кто продвинулся дальше.
5.2. Проекты с открытым исходным кодом
К сожалению, ни одна из упомянутых ниже программ не дала достаточно точного определения направления взгляда на имеющемся оборудовании (видеокамера PC104E с режимом ночной съёмки и отдельно расположенная инфракрасная светодиодная подсветка). Тем не менее, возможно у кого-то заработает лучше.
GazeTracker
Рекомендую начать с того, что посмотреть клип на этой странице.
Проект развивался в университете ИТ Копенгагена. Развивался где-то до конца 2010 года, после чего впал в апатию. Тем не менее многими уважаем за свою открытость, некоммерциализованность и определённые достижения. Изначально был нацелен на возможность работы с оборудованием типа «сделай сам» (DIY — do it yourself). Многие самодельщики использовали этот софт со своими железками, часто обходившимися им в 20-30 долларов. См., например, вот это.
Текущая версия 2.0 beta, до этого был ряд стабильных версий, например 1.6, 1.8.
В инструкции по использованию упоминается, что сами разработчики использовали камеру Sony HDR-HC5 с одной или двумя лампами подсветки от той же Sony, модель HVL-IRM.
На сайте [относительно] живой форум, можно пообщаться если не с разработчиками, то с апологетами. 