Meower: Açık Kaynak 16 Kanallı Beyin-Bilgisayar Arayüzü (BCI) Kartı
Platformumuzdaki en çok okunan ve popüler makaleleri görmek için Trendler bölümüne geçebilirsiniz.
Meower, ADS1299 entegreleri ve ESP32-C3 mikrodenetleyici tabanlı, 16 kanallı bir beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) kartıdır. Tasarımcı tarafından tamamen özel olarak geliştirilen bu kart, açık kaynaklı olarak sunulmakta ve PCB tasarımı, firmware, BrainFlow entegrasyonu ile Python tabanlı test GUI'si dahil tüm yazılım ve donanım bileşenleri paylaşılmaktadır.
Donanım Özellikleri
ADS1299 ADC'leri: Kartta iki adet ADS1299 entegresi kullanılarak toplam 16 kanal analog sinyal yakalama kapasitesi sağlanmıştır. ADS1299, biyosinyal uygulamalarında yaygın kullanılan yüksek hassasiyetli bir ADC'dir.
ESP32-C3 Mikrodenetleyici: Wi-Fi ve UDP protokolü üzerinden yüksek hızlı veri aktarımı için kullanılmıştır. ESP32-C3, düşük güç tüketimi ve yeterli işlem gücü ile gerçek zamanlı sinyal işleme için uygundur.
Filtreleme ve Sinyal İşleme: Kartta sinc3 eşitleyici (7-tap FIR), DC bileşen kaldırma ve 50/60 Hz ile 100/120 Hz için notch filtreleri gerçek zamanlı olarak uygulanabilmektedir. Filtreler örnekleme frekansına göre otomatik olarak ayarlanmakta ve kullanıcı tarafından bağımsız şekilde açılıp kapatılabilmektedir.
Örnekleme Hızı: Maksimum 4000 Hz örnekleme hızı ile 16 kanalın tamamında filtreleme yapılabilmekte ve veri kaybı olmadan Wi-Fi üzerinden aktarım sağlanmaktadır.
Boyut ve Güç: Kart, yaklaşık AirPods Pro 2 kutusu büyüklüğünde bir muhafaza içine yerleştirilebilmekte ve 1100 mAh lityum polimer batarya ile çalışmaktadır.
Ayrıca Bakınız
Yazılım ve Entegrasyon
Firmware: ESP32-C3 üzerinde çalışan firmware, ADC'den alınan verileri gerçek zamanlı olarak filtreleyip işleyerek UDP üzerinden gönderir.
BrainFlow Desteği: Kart BrainFlow kütüphanesi ile entegre edilmiştir, bu sayede farklı platformlarda kolay veri işleme ve analiz imkanı sunar.
Python Test GUI: Basit bir kullanıcı arayüzü ile karttan alınan veriler görselleştirilebilmekte ve sinyal kalitesi hızlıca kontrol edilebilmektedir.
Açık Kaynak: Tüm proje dosyaları GitHub üzerinden erişilebilir durumdadır, böylece kullanıcılar kendi ihtiyaçlarına göre kartı modifiye edebilir veya kendi yazılımlarını geliştirebilir.
Kullanım Alanları ve Esneklik
Meower, EEG ve diğer biyosinyallerin ölçümü için uygun, çok kanallı bir arayüz kartıdır. Elektrotlar, Dupont konnektörleri aracılığıyla bağlanabilir ve kullanıcılar elektrotları istedikleri beyin bölgesine yerleştirebilir. Kart, özellikle sanal gerçeklik (VR) uygulamaları gibi hareketli ortamlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
Örnekleme frekansı ve filtre ayarları gerçek zamanlı olarak değiştirilebilir. Bu esneklik, farklı deneysel ihtiyaçlara uyum sağlamayı mümkün kılar. Ayrıca, kartın Wi-Fi üzerinden veri aktarımı, kablosuz ve hareket özgürlüğü gerektiren uygulamalar için avantaj sağlar.
Tasarım ve Test Süreci
Tasarımcı, PCB tasarımında yüksek sinyal kalitesi ve kararlılık için kapsamlı testler gerçekleştirmiştir. Güç hatları ve sinyal yolları optimize edilmiştir. Test rigleri ve ölçüm ekipmanları kullanılarak kartın performansı doğrulanmıştır. Ayrıca, çalışma zamanında veri işleme optimizasyonları yapılarak 4000 Hz örnekleme hızında veri kaybı yaşanmaması sağlanmıştır.
Geliştirme ve İyileştirme Önerileri
Kullanıcılar ve tasarımcılar tarafından önerilen bazı geliştirme alanları şunlardır:
Elektrot bağlantı noktalarının büyütülmesi ve daha kolay hizalanması
IMU (Ataletsel Ölçüm Birimi) entegrasyonu ile kas hareketlerinden kaynaklanan gürültünün azaltılması
Alternatif mikrodenetleyici kullanımı (örneğin NRF serisi) veya Bluetooth Low Energy (BLE) desteği
Aktif elektrotlar ve geliştirilmiş BIAS filtreleri
Farklı ESD koruma çözümleri
Yazılım ve Görselleştirme
Kart, ham EEG verilerini UDP üzerinden sağlar; ancak sinyal işleme ve görselleştirme için özel bir yazılım sunulmamaktadır. Kullanıcıların kendi analiz ve görselleştirme araçlarını geliştirmeleri gerekmektedir. Tasarımcı tarafından sağlanan Python GUI, sadece temel test ve doğrulama amaçlıdır.
Sonuç
Meower, açık kaynaklı, uygun maliyetli ve yüksek performanslı bir 16 kanallı BCI kartı olarak öne çıkmaktadır. Tasarımcının geniş optimizasyon ve test çalışmaları sayesinde, yüksek örnekleme hızlarında stabil veri akışı sağlanabilmektedir. Kullanıcılar, kartı kendi projelerine göre uyarlayabilir ve geliştirebilirler. Özellikle araştırma ve hobi amaçlı BCI uygulamaları için esnek bir donanım kaynağıdır.
"Kart, bir mikrofon gibi düşünülebilir; 16 elektrottan gelen sinyalleri sağlar, ancak bu sinyallerin işlenmesi ve görselleştirilmesi kullanıcıya kalmıştır."
