Rauschgenerator mit bis 18 V - 2 mA - tDCS

[Daniel H. (Gast)]

Hallo,

ich hab mir vor einiger Zeit ein tDCS Gerät gebastelt.
Mit diesem Gerät werden mittels Elektroden DC mit max. 2 mA auf den Kopf 
übertragen.

Eine 9V Blockbatterie wird mit einem Spannungswandler-Modul auf ~18 V 
erhöht und dann per Transistor und Poti auf max. 2 mA mit Anzeige 
geregelt. Zusätzlich ist noch ein 5mA Strombegrenzer in der Leitung 
(getestet).


Nun würde ich das Gerät auf tRNS (transcranial random noise stimulation) 
aufrüsten.
D.h. mit einen Schalter soll auf weißes Rauschen bis max ca. 400 Hz 
umgeschaltet werden. Wobei auch hier der max. Strom 2 mA nicht 
überschreiten darf; also bis ~ 18V.

Ich hab nun einen Transistor in Sperrrichtung und danach eine 
Emitterschaltung ähnlich wie 
http://www.f4grx.net/a-simple-noise-generator/


Mit dem Oszi schauts noch ganz gut aus (geht bis in den kHz-Bereich); 
unter Last bricht dann aber das Rauschen zusammen.

Leider habe ich mit solcher Schaltungstechnik noch sehr wenig Erfahrung.
Macht diese Schaltung für meine Zwecke überhaupt Sinn?
Ansonsten was denn?
Bringt ein nachgeschalteter Transistor in Kollektorschaltung etwas?


Ich bräuchte bitte ein paar Hinweise in welche Richtung ich mich 
einarbeiten muss/soll.
Ich würde auch gerne die Amplitude, den Frequenzbereich und die mittlere 
Spannung/Shift beinflussen können.

Vllt. bin auch komplett auf dem Holzweg.


Vielen Dank

Daniel

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Daniel H. schrieb:
> D.h. mit einen Schalter soll auf weißes Rauschen bis max ca. 400 Hz
> umgeschaltet werden.

Das ist etwas widersprüchlich, denn weisses Rauschen steigt 
normalerweise mit 3dB/Oktave an und hat theoretisch keine obere Grenze. 
Du musst also in jedem Fall steil filtern, um über 400 Hz abzuschneiden.
Angehängt habe ich mal einen digitalen Rauschgenerator mit Pseudozufall. 
Er erzeugt an C43 ein kräftiges Rauschsignal mit CMOS Pegel, das danach 
grob zu rosa Rauschen gefiltert wird, das kannst du dir anpassen.
Der Transistor muss nicht unbedingt ein BC182 sein, sondern kann ein 
Standard BC547/847 sein.

[Daniel H. (Gast)]

Vielen Dank für die schnelle Antwort.

Ich werde den Anhang mal versuchen zu verstehen und dann wohl die Sachen 
kaufen, falls es nicht doch einfacher geht.

Ich habe einfach weißes Rauschen synonym für random noise verwendet.

Es geht bei diesem Rauschen nur darum, dass sich der Körper nicht an 
eine konstante Spannung "gewöhnt" und die Wirkung nachlässt.
(in einer Studie wurden 0-500 Hz und 100-400 Hz verwendet)

Wenn ich willkürlich am Poti herumdrehe zwischen 0,5 und 2 mA habe ich 
auch einen (akzeptablen) Effekt (aber besser wär es definiert, 
automatisch und konfigurierbar).

LG
Daniel

[Kai K. (klaas)]

Der 4006 ist kaum noch zu bekommen.

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Kai Klaas schrieb:
> Der 4006 ist kaum noch zu bekommen.

Ja, das ist schade. Die Schaltung ist nämlich sehr zuverlässig und 
erzeugt ein sauberes weisses Rauschen bis etwa 5 Mhz. Natürlich ist so 
etwas heute auch mit einem kleinen MC zu erzeugen, allerdings weiss ich 
nicht, ob der TE die Möglichkeiten dazu hat. Ich hatte mir damals einige 
von den 4006ern geholt, weil einer alleine einfach zu teuer war.
Futurlec hat sie allerdings noch in Stückzahlen:
http://www.futurlec.com/4000Series/CD4006pr.shtml

[Kai K. (klaas)]

Habe die Schaltung mit dem 4006 in den 80igern auch nachgebaut. 
Funktioniert bis heute und dient mir als Referenz für andere 
Rauschgeneratoren.

[Karl O. (knorke)]

Ah, tDCS, schöne Sache. Pass nur auf, dass Du Dir nicht die Birne 
dauerhaft änderst. Die Wirkung von tDCS übersteigt in manchen Studien 
den wochenlangen Beobachtungszeitraum!
Der Rauschgenerator dürfte ok sein. Ist ja im Prinzip egal. Was Du 
danach aber brauchst, ist eine spannungsgesteuerte Stromquelle. Sowas 
hier:

Beitrag "Suche VCCS (Voltage Controlled Current Source)"

Bei den Ministrömen bei tRNS kannst Du den Transistor auch weglassen. 
Vorteil: bipolare Stromquelle. Der Widerstand bestimmt dann den 
Koversionsfaktor von V Rauschen nach I Rauschstrom.

[Daniel H. (Gast)]

Das ist ja interessant. Ich habe bis jetzt eigentlich nur von sehr 
kurzfristigen Wirkungen gelesen. 10 min Anwendung --> 1h Wirkung.
Hast Du da auch eine Quelle?


D.h. Batterie --> Rauschgeneraor --> OP --> MOSFET  ?


Ein MC wär ja schon möglich; aber der Aufwand soll möglichst klein 
bleiben.


Das ist halt der Nachteil wenn man nur von Projekt zu Projekt lernt: da 
fehlen halt die Basiskenntnisse.


Vielen Dank

Daniel

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Daniel H. schrieb:
> Ein MC wär ja schon möglich; aber der Aufwand soll möglichst klein
> bleiben.

Das schöne bei MCn ist ja, das der Aufwand sehr klein bleibt, bis auf 
die einmal zu beschaffenden Ausgaben wie einen Programmer und die 
Installation einer Entwicklungsumgebung. Die Anschaffung eines Computers 
ist hingegen meistens nicht nötig, der wäre das teuerste, aber den hast 
du ja schon.

Ein Rauschgenerator mit z.B. einem ATTiny erfordert genau 2 Bauteile, 
nämlich den MC und den unvermeidlichen Abblockkondensator an seiner 
Betriebsspannung. Der Bauteileaufwand ist also deutlich kleiner als bei 
dem oben geposteten Generator - ganz zu schweigen von den 
abenteuerlichen Rauschverstärkern mit Dioden und Opamps, die auch noch 
munter mit der Temperatur wegdriften und brummen, wenn man mit einem 
Finger in die Nähe kommt.

Nun musst du einen Pseudozufallsgenerator programmieren und dessen 
Ergebnis auf einen Ausgangsport schicken - fertig.

[Daniel H. (Gast)]

OK, ich verstehe die Vorteile.
Dann könnte ich auch gleich den Rauschfrequenzbereich leicht einstellen.
Hätte auch noch versch. MCs herumliegen.

Das wird doch dann grundsätzlich mit/per PWM ausgegeben?
Falls ja, dann wäre das vllt. nicht so optimal.
Bzw. ist das Signal nach einem Tiefpass dann wirklich analog?


Und um die Signale dann auf bis zu 2 mA und bis ~18 V einzustellen, 
würde danach ein entsprechener OPamp (wie oben netterweise angemerkt) 
genügen?

LG
Daniel

[Karl O. (knorke)]

http://www.frontiersin.org/10.3389/conf.fnhum.2014.214.00051/event_abstract

Nur ein Beispiel...

>Ein Rauschgenerator mit z.B. einem ATTiny erfordert genau 2 Bauteile,
>nämlich den MC und den unvermeidlichen Abblockkondensator an seiner
>Betriebsspannung.

Na den Schaltplan würde ich gern sehen...

Rauschen geht als PWM mit Tiefpass.
Frequenzbereich einschränken ist hingegen so eine Sache. Da wird es 
sicher etwas aufwendiger...

[Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)]

Karl Otto schrieb:
> Rauschen geht als PWM mit Tiefpass.
In diesem Fall ist das keine PWM, sondrn ein (pseudo-)zufälliger 1-bit 
Strom. Das 18-bit Schieberegister aus der o.a. Schaltung muss man 
lediglich in Software giessen und ein Bit des Generators auf einem Port 
rausgeben. Auch die o.a. Schaltung besitzt ja keinen DA Wandler. Auch 
wiederholt sie bei 30kHz Takt etwa jede Sekunde ihre Folge, aber das ist 
unhörbar.

Dazu gibt es einige Beispiele im Netz, hier z.B. was in C
http://www.reenigne.org/blog/random-number-generation-on-8-bit-avr/

[Daniel H. (Gast)]

Hallo,

ich hab nun mit einem ATtiny45 relativ einfach einen schönen 
Rauschgenerator hinbekommen.

Es hat sich aber ergeben, dass mir das nicht genügt: ich würde auch 
gerne andere Signale produzieren (Stichwort tACS; tDCS; tRNS; otDCS 
usw.).

Ich bleibe bei der Lösung mit dem MC, habe aber mit nem Atmega8 + 
R2R-Netzwerk einen Funktionsgenerator nachgebaut.
Ein bisschen in Assembler eingelesen und Code aus dem Netz modifiziert.

Als nächstes kommt die Verstärkung mit Offset- und Amplitudeneinstellung 
dran (vllt. auch LCD). Da warte ich noch auf das Material.


Falls mal was dabei rauskommt und Interesse besteht werde ich das vllt. 
mal dokumentieren.


Danke für die Tipps
Daniel