Meower: Açık Kaynak 16 Kanallı Beyin-Bilgisayar Arayüzü (BCI) Kartı
Platformumuzdaki en çok okunan ve popüler makaleleri görmek için Trendler bölümüne geçebilirsiniz.
Giriş
Meower, beyin-bilgisayar arayüzü (BCI) projeleri için tasarlanmış, açık kaynaklı bir elektronik karttır. Kart, iki adet ADS1299 entegresi ile 16 kanal EEG sinyali toplayabilmekte ve ESP32-C3 mikrodenetleyici ile kontrol edilmektedir. Tasarımcı, kartın hem donanım hem de yazılım bileşenlerini tamamen kendisi geliştirmiş ve bu projeyi açık kaynak olarak paylaşmıştır. Bu sayede kullanıcılar, kartı uygun maliyetle üretebilir ve kendi uygulamalarını geliştirebilirler.
Ayrıca Bakınız
Donanım Özellikleri
ADS1299 Entegresi: İki adet ADS1299 kullanılarak toplam 16 kanal EEG verisi toplanmaktadır. ADS1299, yüksek hassasiyetli ve düşük gürültülü analog-dijital dönüştürücü olarak EEG uygulamalarında yaygın şekilde tercih edilmektedir.
ESP32-C3 Mikrodenetleyici: Kartın kontrolü ve veri işleme görevleri için ESP32-C3 kullanılmıştır. Bu mikrodenetleyici Wi-Fi ve UDP üzerinden yüksek hızlı veri aktarımını mümkün kılar.
Boyut ve Entegrasyon: Kart, tek taraflı PCB tasarımı ile kompakt bir yapıya sahiptir. 1100 mAh lityum polimer batarya ile birlikte taşınabilir kullanım için uygun bir kasa içine yerleştirilmiştir.
Yazılım ve Sinyal İşleme
Kart üzerinde çeşitli filtreleme ve sinyal işleme algoritmaları gerçek zamanlı olarak çalıştırılmaktadır:
Sinc3 Ekolayzır (7-tap FIR): Sinyal kalitesini artırmak için uygulanmaktadır.
DC Giderme: Birden fazla kesim frekansına sahip DC bileşen filtreleme özelliği bulunmaktadır.
Notch Filtreler: 50/60 Hz ve harmoniklerinde (100/120 Hz) oluşan şebeke parazitlerini ortadan kaldırmak için kullanılmaktadır.
Bu filtreler bağımsız olarak gerçek zamanlı açılıp kapatılabilir ve örnekleme frekansı değiştirildiğinde filtre katsayıları otomatik olarak ayarlanmaktadır (4000 Hz'e kadar LUT tabanlı).
Performans ve Veri Aktarımı
Kart, 16 kanal için tüm filtreleri çalıştırırken 4000 Hz örnekleme hızını sürdürebilmektedir. Veri aktarımı Wi-Fi üzerinden UDP protokolü ile yapılmaktadır. Tasarımcı, sistemin düşük gecikme ve yüksek kararlılıkla çalışması için kapsamlı optimizasyonlar gerçekleştirmiştir. Örnekleme ve veri işleme zamanlamaları detaylı olarak ölçülmüş ve optimize edilmiştir.
Kullanım ve Yazılım Entegrasyonu
Meower, kullanıcıya ham EEG verilerini UDP üzerinden sağlamaktadır. Bu sayede kullanıcılar, kendi yazılımlarını kullanarak verileri işleyebilir ve görselleştirebilirler. Tasarımcı, basit bir Python GUI ve BrainFlow entegrasyonu geliştirmiştir ancak kapsamlı bir analiz veya görselleştirme yazılımı sunulmamaktadır. Kullanıcılar, kendi uygulamalarını geliştirmek için açık kaynak kodlarından yararlanabilirler.
Elektrot bağlantıları için yaygın olarak kullanılan Dupont konnektörleri desteklenmektedir. Kart, batarya ve kasa ile birlikte kafa bandı veya kulaklık gibi cihazlara entegre edilebilir.
Geliştirme ve Topluluk Katılımı
Proje tamamen açık kaynak olarak GitHub üzerinden paylaşılmıştır. Tasarımcı, kartın geliştirilmesi için topluluktan geri bildirim ve öneri beklemektedir. Özellikle aşağıdaki konularda öneriler değerlendirilmektedir:
Elektrot bağlantı noktalarının büyütülmesi
Aktif elektrot desteği
Daha iyi BIAS filtreleme
ADC girişlerinde farklı RC filtreleme
ESD koruma stratejileri
ESP32-C3 yerine alternatif mikrodenetleyiciler (örneğin nRF serisi)
Ayrıca IMU entegrasyonu düşünülmüş ancak VR uygulamalarında hareket verilerinin headset tarafından sağlanması nedeniyle öncelik verilmemiştir.
Karşılaştırmalar ve Pazar Durumu
ADS1299 tabanlı kartlar, özellikle OpenBCI gibi ticari ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır ancak yüksek maliyetleri nedeniyle erişilebilirlik sınırlıdır. Meower, bu alanda daha uygun maliyetli ve özelleştirilebilir bir alternatif sunmayı hedeflemektedir. Kartın üretim maliyeti, PCB ve bileşenler açısından uygun olup, toplu siparişlerde fiyat daha da düşmektedir.
Benzer projeler arasında PIEEG gibi Raspberry Pi uyumlu 16 kanallı çözümler de bulunmaktadır. Ancak Meower, tam özelleştirilebilir açık kaynak donanım ve yazılım desteğiyle farklılaşmaktadır.
Sonuç
Meower, EEG ve BCI projeleri için uygun maliyetli, yüksek performanslı ve açık kaynaklı bir donanım çözümü sunmaktadır. Kullanıcılar, kartı kendi ihtiyaçlarına göre uyarlayabilir ve geliştirebilirler. Yüksek örnekleme hızı, gerçek zamanlı filtreleme ve Wi-Fi üzerinden veri aktarımı gibi özellikleriyle Meower, araştırma ve geliştirme projelerinde kullanılabilir.
"Meower, bir mikrofon gibi ham sinyalleri sağlamaktadır; analiz ve görselleştirme kullanıcıya bırakılmıştır."
