Описание источников питания для нейрогарнитур NeuroSky
для продолжительной практики медитации

     Здесь приведено описание источников питания для нейрогарнитуры NeuroSky для продолжительной практики медитации, чтобы не перегружать текст основной статьи об использовании биологической обратной связи для изучения медитации с помощью гарнитуры Neurosky Mindwave Mobile картинками и дополнительными описаниями.

     Для получения достоверных значений параметра «медитация» нейрогарнитуры NeuroSky необходимо выполнить два основных условия. Первое условие состоит в том, что три металлических контакта нейрогарнитуры (один на упирающейся в лоб дужке и два на ушной клипсе) и кожа в этих местах должны быть чистыми от потожировых следов, что легко достигается протиранием спиртовой салфеткой для уколов. Второе условие – источник питания нейрогарнитуры должен обеспечивать необходимое напряжение и силу тока для нормальной работы её микроэлектроники. Учитывая, что многие не уделяют этому вопросу должного внимания, используя некондиционные источники питания, он будет подробнее рассмотрен в этой статье.

     1. Солевые батарейки (R03).

     2. Щелочные (алкалиновые) батарейки (LR03).

     3. Литиевые батарейки (FR03, также Li-FeS2).

     4. Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd, KR03).

     5. Никель-металлогидридные аккумуляторы (NiMH, HR03).

     6. Никель-металлогидридные аккумуляторы (NiMH, HR03) с низким саморазрядом.

     7. Литиевые аккумуляторы типоразмера ААА напряжением 1.5 В.

     8. Никель-цинковые аккумуляторы типоразмера ААА напряжением 1.6 В (1.8 В).

     Во всех версиях нейрогарнитур NeuroSky используется источник питания типоразмера ААА. Компания NeuroSky настойчиво рекомендует использовать щелочные (алкалиновые) батарейки, которые обеспечивают работу гарнитуры до 8 часов.

     Если вам лень читать эту длинную статью с разнообразными техническими подробностями, то сразу напишу, что лучше всего использовать никель-металлогидридные аккумуляторы (NiMH, HR03) с низким саморазрядом (нового типа) и, возможно, никель-цинковые (когда будет накоплена статистика их безопасного использования). Во-первых, с ними качество сигнала ЭЭГ и параметра «медитация» наиболее достоверное при времени использования без подзарядки до 5 часов. Во-вторых, при регулярном использовании нейрогарнитуры это самый дешёвый вариант, даже с учётом их повышенной стоимости и цены зарядного устройства.

     Нейрогарнитура версии Neurosky Mindwave Mobile 2, появившаяся в мае 2018 г., выдаёт достоверные значения параметра "медитация" до полного разряда батарейки или аккумулятора.

     Батарейки:

     1. Солевые батарейки (обозначаются R03). Обеспечивают работоспособность гарнитуры, как правило, до 1 часа. Ёмкость – до 540 mAh, в реальности обычно намного меньше. Несмотря на то, что это самые дешёвые батарейки, при регулярном их использовании это самый дорогой и самый неэффективный вариант. При использовании даже самых лучших солевых батареек максимальное время работы гарнитуры сокращается в несколько раз (по сравнению со щелочными-алкалиновыми), а часто это время не превышает 20 минут.

     С этими батарейками возможна ситуация, когда вы минут за 20 сидения в нейрогарнитуре только приблизились к состоянию медитации (если вы пока не умеете уверенно входить в него за несколько секунд), а новая батарейка к этому времени уже фактически разрядилась, и недостоверные (заниженные) значения параметра "медитация" (старых версий нейрогарнитур, выпускавшихся до появления NeuroSky MindWave Mobile 2 в 2018 г.) не дают вам понять, что вы наконец-то стали достигать состояния медитации.

     2. Щелочные (алкалиновые) батарейки (LR03). Обеспечивают работоспособность гарнитуры до 8 часов, но только при использовании лучших образцов батареек, и обычно при использовании не подряд все 8 часов, а, например, по полчаса в день. Ёмкость от 250 до 1200 mAh. Сами щелочные батарейки дороже солевых в несколько раз, но их использование оказывается в целом дешевле в несколько раз по сравнению с солевыми батарейками. Именно этот тип источника питания рекомендуется компанией NeuroSky.

     3. Литиевые батарейки (не аккумуляторы) типоразмера ААА на 1.5 В (FR03, также Li-FeS2). Обеспечивают работоспособность гарнитуры до 8 часов или даже чуть больше. Гарантированная ёмкость 1100 mAh, но цена – около $3 за штуку – выше, чем у алкалиновых батареек. Их фактическая ёмкость выше в 2.5 раза (по рекламным данным – до 5 или даже 7 раз) по сравнению с алкалиновыми батарейками только в случае большого тока нагрузки, что не востребовано в нейрогарнитуре, потребление тока которой составляет всего 95 mA от источника 1.5 В. Встречаются очень редко.

     Аккумуляторы:

     4. Никель-кадмиевые аккумуляторы (NiCd, KR03). Обеспечивают работоспособность гарнитуры, как правило, в течение примерно 1-2 часов (если новые и не подделка). Самые дешёвые из всех аккумуляторов, типичная реальная ёмкость – 300-500 mAh. Этот вариант в целом дешевле, чем использование алкалиновых батареек, но хуже. Его недостаток в том, что у этих аккумуляторов типичное напряжение составляет 1.2 В (максимальное – 1.30-1.37 В при полной зарядке). Из-за этого их можно использовать весьма ограниченное время, так как ёмкость аккумуляторов указывается при разряде до 1.0 В, в то время как в теории гарнитура сообщает о низком заряде батарейки уже при 1.1 В, а при разряде до 1.0 В она отключается. При этом на практике уже при напряжении в 1.2 В старые или некачественные аккумуляторы отдают намного меньший ток (из-за чего напряжение после DC-DC преобразователя внутри гарнитуры, возможно, составляет менее необходимых 3.3 В), что, как показывает практика, приводит к ухудшению считывания сигнала ЭЭГ и, соответственно, менее точной выдаче значений параметра «медитация» гарнитуры. Подобный опыт описан здесь. Напомню, что компания NeuroSky рекомендует использовать алкалиновые батарейки.

     5. Никель-металлогидридные аккумуляторы (NiMH, HR03). Обеспечивают работоспособность гарнитуры, как правило, до 3-5 часов (если новые и не подделка). Типичная реальная ёмкость – 600-1000 mAh, максимальная теоретическая – 1250 mAh. На некоторых подделках типоразмера ААА могут указывать ёмкость до 2600 mAh или даже ещё больше, но это обман со стороны недобросовестного производителя. Более дорогие по сравнению с никель-кадмиевыми аккумуляторами, со схожими особенностями применения.

     6. Никель-металлогидридные аккумуляторы (NiMH, HR03) с низким саморазрядом. Обеспечивают работоспособность гарнитуры, как правило, до 5 часов (если новые). Ёмкость от 650 до 1000 mAh. Сохраняют до 80% заряда при хранении в течение 12 месяцев. Подделки пока ещё практически не встречаются, из-за чего все заявленные характеристики соответствуют реальным. Наилучший вариант.

     Немного дороже обычных никель-металлогидридных аккумуляторов. Выдерживают до 300 циклов заряд-разряд, но не более 6 лет эксплуатации. Хотя на других типах аккумуляторов могут указывать до 1000 циклов заряд-разряд, в реальности после 300-500 циклов ёмкость любых аккумуляторов начинает заметно падать, что со временем делает их малопригодными. Ниже приведён скриншот приложения «ЭЭГ-медитация» для Андроида, сделанный во время написания этой статьи, в котором есть значение "≥80 макс. время" 1:02 (62 секунды), полученное через 4 часа использования без подзарядки нового аккумулятора GP ReCyko+ 650 mAh NiMH с низким саморазрядом. Вначале этот полностью заряженный аккумулятор с напряжением 1.40 В проработал в гарнитуре MindWave Mobile 2 непрерывно в течение 2.5 часов, после чего индикатор гарнитуры стал светиться красным цветом вместо исходного синего, показывая низкий заряд батареи, но гарнитура продолжала работать, достоверно реагируя на вход в состояние медитации. При этом через час после начала работы напряжение упало с 1.40 В до 1.26 В. После 2.5 часов работы и последующего часа бездействия этот же аккумулятор без дозарядки с напряжением 1.23 В был вставлен в гарнитуру MindWave Mobile+, и через полтора часа её работы, при входе в состояние медитации гарнитура отобразила значение "≥80 макс. время" 1:02 (которое завершилось отвлечением сознания, а не из-за чрезмерного разряда аккумулятора). Через 2.5 часа работы аккумулятора в гарнитуре MindWave Mobile+ (и после предшествующих 2.5 часов работы в гарнитуре MindWave Mobile 2) его напряжение составляло 1.17 В, при этом гарнитура всё ещё достоверно реагировала на вход в состояние медитации и показывала длительные полоски 100% медитации на графике. В это время индикатор гарнитуры оставался синего цвета, т. е. ещё не сигнализируя о низком заряде батареи. Через 10 часов бездействия аккумулятора он показал напряжение 1.22 В без подзарядки. После установки этого аккумулятора в гарнитуру MindWave Mobile 2 её индикатор первую минуту светился синим цветом, потом красным, а через 15 минут связь с гарнитурой была потеряна из-за слабого радиосигнала. При этом даже в эти последние 15 минут параметр "медитация" оставался в целом достоверным.

     При проверке этих предварительно полностью заряженных никель-металлогидридных аккумуляторов Panasonic Eneloop Pro 950 мАч ААА световой индикатор нейрогарнитуры Neurosky Mindwave Mobile 2 оставался синего цвета в течение 3 часов 50 минут непрерывной работы при установленной связи с приложением и передачей данных. Через несколько часов перерыва нейрогарнитура проработала ещё 1 час 40 минут с индикатором красного цвета, после чего она потеряла связь по блютусу с приложением, а при попытках установления нового соединения снова теряла связь в течение максимум минуты; в это время напряжение аккумулятора под нагрузкой составило 1.156 В. Этот показатель работы является рекордным для аккумуляторов типоразмера ААА. Заявленная ёмкость этих аккумуляторов составляет 950 мАч, реальная на отдаче – около 800 мАч (при токе разряда 250 мА). Конечно, все 8 часов нейрогарнитура, потребляющая примерно 100 мА, не будет работать с таким аккумулятором, так как у него более низкое номинальное стартовое напряжение – 1.2 В (фактическое – 1.363 В) вместо 1.5 В у алкалиновых батареек, на которые нейрогарнитура рассчитана изначально. Но 5 с половиной часов работы от одного аккумулятора – это очень хороший показатель, даже несмотря на заявления покупателей о том, что эти аккумуляторы, возможно, поддельные, а не оригинальные Panasonic Eneloop Pro 950 мАч ААА. Кроме того, покупатели отмечают, что в разных посылках могут оказываться аккумуляторы с сильно отличающейся ёмкостью.

     7. Литиевые аккумуляторы типоразмера ААА напряжением 1.5 В. Обеспечивают работоспособность гарнитуры, как правило, до 2-3 часов (если новые). Ёмкость – всего 400-700 mAh, к тому же могут потерять половину ёмкости в течение года. Встречаются очень редко. В действительности имеют внутреннее напряжение 3.7 В, которое преобразуется встроенной в аккумулятор микроэлектроникой в стабильные 1.50 В практически до полного разряда аккумулятора. Могут иметь разъём micro-USB на корпусе аккумулятора для их заряда, или же заряжаться как обычные аккумуляторы, но в специальном зарядном устройстве. При этом отдаваемый аккумулятором ток в конце цикла разряда, несмотря на выдаваемое напряжение 1.5 В, может быть низким, что, как показывает практика, приводит к ухудшению считывания сигнала ЭЭГ и, соответственно, менее точной выдаче параметра «медитация» гарнитуры, по аналогии с остальными аккумуляторами. При этом первые минимум пару часов параметр «медитация» выдаётся так же достоверно, как и при использовании алкалиновых батареек.

     8. Никель-цинковые аккумуляторы типоразмера ААА напряжением 1.6 В (1.8 В).

     Внимание! Несмотря на первые положительные результаты, эксперимент пока не закончен, и не набрана статистика длительного времени использования нейрогарнитуры с аккумуляторами NiZn. Вы можете использовать их в нейрогарнитуре только на свой страх и риск. Я не несу ответственности за их использование в вашей нейрогарнитуре.

     1. (+) Несмотря на повышенное начальное напряжение аккумуляторов NiZn – у всех четырёх тестируемых аккумуляторов PkCell 1,6V Ni-Zn 900 mWh типоразмера AAA напряжение было 1.79 В, нейрогарнитуры (белая и чёрная Mobile 2) успешно работали с этими аккумуляторами и в течение первого месяца использования не вышли из строя от повышенного напряжения. При этом под нагрузкой напряжение аккумулятора падало на 0.005 В или на 0.01 В (в зависимости от типа гарнитуры и режима её работы). Во всех нейроскаевских гарнитурах стоит DC-DC преобразователь 1.5 -> 3.3 V (для питания основного модуля TGAM), который по идее должен эффективно удерживать эти 3.3 В в относительно широком диапазоне входных напряжений. У новых батареек Duracell сейчас и так уже напряжение 1.6 В вместо 1.5 В.

     2. (+) В первом опыте чёрная нейрогарнитура MindWave Mobile 2 проработала непрерывно 3.5 часа, и при этом индикатор нейрогарнитуры всё ещё оставался синего цвета, указывая на высокий заряд аккумулятора. Конечно, это предсказуемо, учитывая более высокое стартовое напряжение аккумуляторов NiZn, но всё равно это дольше, чем у почти любых аккумуляторов NiMH. Через несколько часов бездействия нейрогарнитуры был ещё один, в этот раз получасовой сеанс медитации с этим же аккумулятором, напряжение которого без нагрузки составляло тогда 1.776 В, и при этом индикатор нейрогарнитуры также оставался синего цвета, не переключаясь на красный. Через несколько часов был ещё один сеанс продолжительностью чуть более полутора часов. Когда индикатор нейрогарнитуры в конце этого сеанса стал светиться красным цветом, в течение минуты после этого приложение потеряло с ней связь по таймауту. Напряжение аккумулятора в этот момент составило 1.27 В, в течение минуты без нагрузки оно поднялось до 1.37 В, за полчаса – до 1.57 В. Но после повторного включения аккумулятора хватило не более чем на минуту, после чего снова произошёл разрыв связи по таймауту. В общей сложности нейрогарнитура проработала чуть более 5 часов на одном заряде аккумулятора PkCell 1,6V Ni-Zn 900 mWh (550 мАч), из них первые 3.5 часа – непрерывно. При этом более высокое начальное напряжение этого типа аккумуляторов (даже по сравнению с алкалиновыми батарейками) обеспечивает высокую достоверность значений параметра "медитация" нейрогарнитуры во всём диапазоне рабочих напряжений аккумулятора, в том числе и для старых моделей нейрогарнитур.

     3. (-) Все обычные зарядки, включая интеллектуальные эту (сразу показывает полный заряд и не заряжает) и эту (не видит / не воспринимает аккумулятор вообще), не воспринимают эти аккумуляторы и не заряжают их, или же показывают зарядку полностью разряженного аккумулятора в течение всего нескольких секунд. Необходимо специальное зарядное устройство для аккумуляторов NiZn с напряжением зарядки 1.9 В.

     Предварительные эксперименты с использованием аккумуляторов NiZn завершены успешно. Даже при использовании полностью заряженного аккумулятора с напряжением 1.861 В нейрогарнитура работает и выдаёт вполне корректные значения параметра "медитация". Далее будет накапливаться статистика работоспособности нейрогарнитуры при использовании таких аккумуляторов.

     Здесь можно приобрести такие аккумуляторы NiZn, а здесь – зарядку. В Украине приобрести аккумуляторы можно тут и там же зарядку с ручным четырёхпозиционным переключателем напряжения.

     Также желательно приобрести такое зарядное устройство для аккумуляторов, которое способно определять их текущую ёмкость. В качестве примера такого интеллектуального зарядного устройства можно привести LiitoKala Engineer Lii-500 стоимостью около $18 (если по этой ссылке устройство дороже 19$, поищите у другого продавца на Алиэкспрессе такое же зарядное устройство с блоком питания от сети за эти же деньги; оно заряжает все типы аккумуляторов, кроме никель-цинковых). Для зарядки аккумуляторов ААА выбирайте минимальный ток зарядки (не больше 300 мА), чтобы аккумуляторы не так быстро теряли ёмкость из-за повышенного тока заряда. В режиме зарядки (CHARGE, по умолчанию) устройство показывает, какая ёмкость была передана аккумулятору от его начального состояния до полного заряда. В режиме FAST TEST вначале происходит полный разряд аккумулятора током с выбранным значением, а затем полный заряд с отображением ёмкости, которую получил аккумулятор. В режиме NOR(MAL) TEST вначале происходит полный заряд аккумулятора током с выбранным значением, затем полный разряд с отображением ёмкости, которую отдал аккумулятор (это наиболее точный результат), а затем полный заряд аккумулятора для его последующего использования. Данная зарядка имеет повышенные габариты и массу, и потому пригодна в основном для домашнего использования, особенно для проверки ёмкости и отбраковки старых и поддельных аккумуляторов. Для путешествий удобнее другие интеллектуальные зарядки с автоматическим отключением при полной зарядке аккумуляторов, но без измерения их ёмкости, например, эта.

     Важный совет по использованию аккумуляторов: большинство зарядных устройств, особенно простых интеллектуальных без измерения ёмкости аккумуляторов, заряжает их нерегулируемым током от 500 мА и больше. Это слишком большая величина, которая быстро приводит к значительной потере ёмкости большинства аккумуляторов – иногда в течение всего нескольких десятков циклов заряд-разряд. Частично воспрепятствовать этому можно, если ставить на зарядку как можно большее количество разряженных аккумуляторов одновременно. Чем их будет больше, тем меньше (из-за особенностей схемотехники и ограниченной мощности зарядки в целом) будет идти зарядный ток через каждый из них, что положительно скажется на увеличении количества циклов заряд-разряд до ощутимой потери ёмкости аккумуляторов.

     Опыт показывает, что лучше всего использовать никель-металлогидридные аккумуляторы (NiMH, HR03) с низким саморазрядом и, возможно, никель-цинковые (когда будет накоплена статистика их безопасного использования). Во-первых, с ними качество сигнала ЭЭГ и параметра «медитация» наиболее достоверное при времени использования без подзарядки до 5 часов (при использовании аккумулятора GP ReCyko+ 650 mAh NiMH с низким саморазрядом и нейрогарнитуры MindWave Mobile+, или до 3 часов при непрерывном использовании нейрогарнитуры MindWave Mobile 2; также имеются подобные аккумуляторы ёмкостью 950 mAh). Во-вторых, при регулярном использовании нейрогарнитуры это самый дешёвый вариант, даже с учётом их повышенной стоимости и цены зарядного устройства.

     Медитация с использованием обратной нейросвязи с помощью ЭЭГ NeuroSky MindWave Mobile – ускоренное самостоятельное изучение медитации. Общие вопросы ЭЭГ-медитации.

     Подробные описания ритмов, используемых в приложении Brainwave Visualizer, и примеры уровней ритмов при высоких значениях внимания и медитации.

     Обзор приложения NeuroExperimenter (НейроЭкспериментатор).

     Обзор приложения «ЭЭГ-медитация» для Android для гарнитуры NeuroSky MindWave Mobile для практики медитации.

     Обзор приложения «ЭЭГ-медитация» для Windows для гарнитуры NeuroSky MindWave (а также для Mobile) для практики медитации.

     Обзор приложения Meditation Journal (Журнал медитации).

     Ведь можно учиться медитировать и без ЭЭГ-гарнитуры? Конечно можно. Но с гарнитурой лучше.

     "Как медитация меняет ваш мозг и вашу жизнь". Дэниел Гоулмен и Ричард Дэвидсон.

     Сравнение ЭЭГ-гарнитур с точки зрения медитации: NeuroSky, Muse, Melomind, EMOTIV EPOC+, EMOTIV Insight и Neeuro SenzeBand.

     Любительский электроэнцефалограф проекта OpenEEG.

     Meditation with biofeedback using the electroencephalograph gadget NeuroSky MindWave Mobile, or accelerated self-study of meditation.

     The free 'EEG Meditation' app for Android.

     Comparison of the 5 headsets for meditation: NeuroSky MindWave Mobile, Muse, EMOTIV EPOC+, EMOTIV Insight and Melomind.