DIY-EEG-OpenMind · Народное ЭЭГ
Самодельный 8-канальный ЭЭГ своими руками · Open-source DIY 8-channel EEG · ADS1299 + ESP32-S3 · нейрофидбек и BCI · English README
Восьмиканальный ЭЭГ для нейрофидбека и экспериментов с BCI, который можно собрать дома. В основе открытая плата Low-Cost-EEG (ADS1299 + ESP32-S3, Bluetooth). Этот репозиторий добавляет пошаговые 3D-инструкции, файлы платы, прошивку самотеста и рабочей записи, просмотр сигнала в браузере, корпус из оргстекла и панель электродов TouchProof.
In English: an open-source, build-it-yourself 8-channel EEG (electroencephalography) device for neurofeedback and brain-computer interface (BCI) experiments, a low-cost OpenBCI-style board built on TI ADS1299 and ESP32-S3 with Bluetooth LE. The repo has 43 interactive 3D assembly steps that run in the browser, PCB Gerbers, an acrylic enclosure, self-test and recording firmware (PlatformIO) and a Web Bluetooth signal viewer. Full English overview: README.en.md.
Это самодельный прибор для экспериментов, а не медицинское изделие. Прочитайте SAFETY.md до того, как надевать электроды.
Что получится
| Плата ЭЭГ | Корпус из оргстекла | Панель электродов |
|---|
| | |
| 4 слоя, 100 × 50 мм. ADS1299 снимает 8 каналов, ESP32-S3 передаёт их по Bluetooth | Вырезается из листа 300 × 200 мм, снаружи 137 × 73 × 44 мм | 10 гнёзд TouchProof 1,5 мм: 8 каналов, REF и BIAS |
Характеристики: 8 каналов, АЦП 24 бит, 250 отсчётов/с, Bluetooth LE, аккумулятор LiPo с зарядкой по USB-C через TP4056.
Перечень для сборки платы
Имена производителей указаны только там, где замена заметно поднимает шум, рассогласовывает каналы или не встаёт в разведённую схему. У остальных позиций достаточно номинала, корпуса и типа диэлектрика.
Шум и точность
| Позиция | Шт. | Требование | Что ставить |
|---|
| U4 | 1 | 8 каналов, 24 бит, TQFP-64 с шагом 0,5 мм. Регистр ID настоящего чипа — 0x3E. Варианты на 4 и 6 каналов в эту плату не подходят | TI ADS1299IPAGR |
| U3 | 1 | Малошумящий LDO 3,3 В на DVDD АЦП, SOT-23-5. Силовой стабилизатор ESP32 сюда ставить нельзя: у него заметно больше шум. TLV75733 подходит по цоколёвке, но шумит сильнее | TI TPS7A2033PDBVR |
| U1 | 1 | Накачка и стабилизаторы ±2,5 В, WSON-12. R2–R4 рассчитаны на эту микросхему | TI LM27762DSSR |
| D1–D5 | 5 | ESD на 4 линии, ёмкость около 0,7 пФ, утечка в наноамперах, SC-70-6. Диод с большой утечкой даёт смещение и шум на входе | TI TPD4E1B06DCKR |
| R10–R27 | 18 | 2,2 кОм, 0603, тонкая плёнка, 0,1 %, как у автора. Одинаковый номинал на всех входах. Шум резисторов около 0,05 мкВ rms. Почему не 100 кОм и когда нужен резистор в проводе: INPUT-RESISTORS.md | Vishay MCT06030D2201, Panasonic ERA-3AEB222V |
| R2, R3, R4 | 3 | Ровно 120 кОм, 105 кОм и 100 кОм, 0603, тонкая плёнка, 0,1 %. Этими резисторами заданы +2,5 В и −2,5 В | Yageo RT0603 0,1 % этих трёх номиналов |
| C15–C31 | 17 | 1 нФ, 0603, только C0G/NP0, допуск 1–5 %. X7R и Y5V здесь шумят и «плывут» | Kemet C0603C102F5GACTU, Murata GRM1885C1H102JA01 |
| C14 | 1 | 1,5 нФ, 0603, C0G/NP0, цепь BIAS | Murata GRM1885C2A152JA01 |
Остальная обвязка
| Позиция | Шт. | Требование |
|---|
| U5 | 1 | Модуль ESP32-S3-WROOM-1-N16R8: та же посадка, 16 МБ flash, 8 МБ PSRAM. Прошивка собрана под него |
| U2 | 1 | LDO 3,3 В на питание ESP32, ток не меньше 1 А, SOT-23-5 с цоколёвкой TLV75733 |
| D6 | 1 | TVS 5 В, SOD-323, защита USB |
| D7 | 1 | TVS 5 В, SOD-523, защита входа аккумулятора |
| R1 | 1 | 130 кОм, 0603, 1 % |
| R9 | 1 | 1 МОм, 0603, 1 %, цепь BIAS |
| R5, R6 | 2 | 5,1 кОм, 0603, 1 %, конфигурационные резисторы USB-C |
| R7, R8, R28–R35 | 10 | 10 кОм, 0603, 1 % |
| C1 | 1 | 0,47 мкФ, X7R, 16 В, 0603 |
| C10, C11, C35, C36, C38–C40, C43, C44, C46 | 10 | 1 мкФ, X7R, 16 В, 0603 |
| C13, C32, C37, C41, C42, C45, C47 | 7 | 100 нФ, X7R, 0603 |
| C2, C3, C48, C49 | 4 | 4,7 мкФ, X7R, 16 В, 0805 |
| C4, C5 | 2 | 2,2 мкФ, X7R, 16 В, 0805. Летающие конденсаторы накачки U1 |
| C6, C7, C9, C12, C33 | 5 | 10 мкФ, X5R, 25 В, 0805 |
| C34 | 1 | 100 мкФ, X5R, 10 В, 1206 |
| J2 | 1 | Гнездо USB-C 2.0, посадка Molex 217179-0001 |
| J1 | 1 | Разъём аккумулятора JST PH, 2 контакта, угловой. Квадратная площадка — минус |
| J3A–J3J, JP1, J5 | 12 | Гребёнка 2,54 мм: десять вилок 1×2 и одна 1×3 |
| SW1 | 1 | Ползунок SPDT, посадка C&K 1101M2S3CQE2. Им выбирают USB или аккумулятор |
| SW2, SW3 | 2 | Тактовые кнопки, посадка Bourns 7914J-1-032. SW2 — RESET, SW3 — BOOT |
| TP1 |
На саму плату не ставятся аккумулятор и зарядка. Нужны LiPo 3,7 В с собственной защитой и разъёмом JST PH, и отдельный модуль зарядки TP4056 с защитой: аккумулятор на B+/B−, плата на OUT+/OUT−.
R10–R27 стоят 2,2 кОм ради минимального шума, поэтому ток при неисправности ограничивает не резистор, а питание от аккумулятора. По желанию в разрыв каждого провода (К1–К8, REF, BIAS) ставят ещё 100 кОм: ток при пробое падает до 50 мкА, шум растёт до 0,36 мкВ rms. Расчёт и таблица в INPUT-RESISTORS.md. C4 и C5 остаются 2,2 мкФ. U3 не заменяется стабилизатором ESP32. ADS1299 меняется, только если самотест показывает ID не 0x3E.
Запись идёт прошивкой firmware/eeg на 250 Гц. Прошивка автора шлёт пакеты другого размера, страница просмотра их не показывает. SW3 выключает и снова включает ток проверки контакта. Пока ток включён, это ещё не ЭЭГ. Для первой записи нужны мокрые Ag/AgCl: сухой пассивный контакт даёт помеху 50 Гц уровня альфы. Электроды только от аккумулятора.
This is the beginning of the README. Read the rest at the original. Read the full README ↗
