Maak Muscle MIDI -musiek !: 7 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Elke keer as u senuweestelsel beweeg, stuur dit klein elektriese seine deur neurone om u spiere te beheer. Die tegniek van elektromyografie (EMG) stel ons in staat om hierdie elektriese seine te versterk en te meet. Benewens die feit dat dit 'n nuttige kliniese hulpmiddel is vir die diagnose van verskillende neurologiese afwykings, is EMG -opnames meer onlangs gebruik om prostetiese toestelle te beheer.

In die hoop om meer vertroud te raak met EMG -versterkings- en opnametegnieke, het ek gedink dit sal lekker wees om 'n EMG -versterker te bou wat ek dan as 'n beheersignaal vir 'n ander toestel kan gebruik. Eerder as om 'n prostetiese arm te beheer, het ek besluit om my belangstellings in musiek op te neem en die EMG -seine gebruik om 'n MIDI -toestel te beheer. MIDI staan vir Musical Instrument Digital Interface, en is die standaard protokol vir die stuur en ontvang van musikale seine elektronies.

Agtergrond kennis

Hierdie instruksie bevat broodplank aan 'n kring, soldeer 'n paar drade, programmeer 'n Arduino en koppelvlak met 'n MIDI -toestel. As u nie die nodige agtergrond het nie, beveel ek aan dat u 'n paar van die onderstaande klasse / instruksies besoek:

Kringe

Arduino

MIDI

Veiligheidsnota

Hierdie projek behels wel dat jy jouself aan 'n elektriese stroombaan koppel. Neem alle nodige veiligheidsmaatreëls. Hierdie artikel van Delsys bevat 'n afdeling oor elektriese veiligheid sowel as 'n nuttige beskrywing van EMG -tegnieke in die algemeen. Ons sal ons stroombaan van twee 9V -batterye afskakel; Die stroombaan (veral as u ook daaraan gekoppel is) mag op geen stadium aan die muur teen wisselstroom gekoppel word nie.

Stap 1: Oorsig van die projek en lys met onderdele

Ons projek bestaan uit drie hoofkomponente:

Die 1.) EMG -versterker, 2.) die Arduino, en 3.) die MIDI -toestel.

1. Ons bou die EMG -versterker op 'n broodbord. As u belangstel in 'n meer diepgaande blik op die wetenskap agter die EMG-versterker en meer gedetailleerde stappe oor hoe u u eie kan bou, kyk dan na my EMG-klankversterker Instructable.
2. Ons dryf die Arduino van dieselfde 9V -batterye as die EMG -versterker. Die meeste werk met die Arduino sal aan die sagtewarekant plaasvind.
3. Ek het 'n iPhone met Garageband gebruik as my MIDI -toestel. Die Arduino stuur standaard MIDI -seine oor 'n standaard MIDI -kabel, sodat enige MIDI -toestel in die plek van die iPhone moet werk.

Dele

• (2x) LT1167 (instrumentasie versterker)
• (2x) LT1112 (of enige dubbele op-amp-chip)
• (1x) LM386N (klankversterker)
• (5x) Oppervlakte -EMG -elektrodes (twee per spier en een vir verwysing) (Amazon)
• Arduino Uno (Amazon)

• iPhone (of enige MIDI -toestel)

  MIDI -na -iPhone -adapterkabel (as u 'n iPhone gebruik) (Amazon)

• Verskeie weerstande, kapasitors en springdrade
• Broodbord (Amazon)
• (2x) 9V battery

Gereedskap

• Soldeerbout (Amazon)
• Draadstroppers
• Krimpbuis
• Elektriese band

Stap 2: Monteer die EMG -versterker

Kyk na my EMG -klankversterker Instructable vir 'n meer deeglike handleiding oor hoe om die EMG -versterker te bou.

Ons bou 'n EMG -versterker wat twee EMG -kanale kan versterk. Ons gebruik een LT1167 instrumentversterker per kanaal. Die LT1167 -datablad bevat 'n skema van 'n 'senuwee -impulsversterker' wat ons in hierdie stap sal volg.

Monteer die kring

Monteer op die broodbord twee kopieë van die senuwee -impulsversterker wat hierbo getoon word. Die foto's van my saamgestelde kring moet u help om die einddoel te bereik. Ek het passiewe 1ste-orde laagdeurlaatfilters by die uitset van elke versterkers gevoeg om geraas te verminder. As u dit by u stroombaan wil voeg, het ek 'n 1 kΩ -weerstand met 'n kondensator van 0,047 μF gebruik vir 'n afsnyfrekwensie van ongeveer 2 000 Hz.

Krag

Ons skakel die kring van twee 9V -batterye af. Die LT1167 benodig 'n +V en -V (omdat die EMG -bronsignaal beide positiewe en negatiewe waardes het), dus verbind ons die minus -pen op die +V -battery met die plus -pen op die -V -battery. Die minus -pen op die -V -battery word die -V -waarde. As u twee 9V -batterye gebruik, eindig u dat +V en -V gelyk is aan +9 en -9 volt onderskeidelik.

Elektrodes Die volgende stap dek die plasing van die elektrode in meer besonderhede. Die verwysingselektrode steek in pen 1 van een van die instrumentasie versterkers, en die spierelektrode pare sluit in penne 2 en 3 op die instrumentasie versterkers. Die +/- oriëntasie van die elektrodes maak nie saak nie.

Let wel: as u stroombaan nie werk nie, het u waarskynlik iets verkeerd gedoen! 'N Goeie tegniek om 'n fout in 'n stroombaan te vind, is om die skema van die stroombaan wat jy eintlik op jou broodbord bymekaargemaak het, uit te teken en te vergelyk met die oorspronklike skema. In die proses kan u 'n fout vind (soos ek baie keer gedoen het).

Stap 3: Berei die elektrodes voor

Soos ek hierbo genoem het, benodig ons altesaam vyf elektrodes vir hierdie projek. EMG -opnames word uitgevoer met 'n differensiaalversterker, wat beteken dat ons die verskil tussen twee verwysingspunte op die spier versterk. Dit beteken dat ons twee elektrodes per spier benodig. Boonop benodig ons 'n enkele verwysing om die spieraktiwiteit te meet ten opsigte van. Hier is 'n skakel na 'n paar oppervlak -EMG -elektrodes wat op Amazon verkoop word. Die presiese tipe elektrode is nie te belangrik vir ons doeleindes nie.

Soos ek op die foto hierbo getoon het, plaas twee elektrode aan die binnekant van elke voorarm, parallel met die lengte van die spier en geskei met ongeveer 2 cm. Plaas die verwysingselektrode op die benige deel van een van u elmboë, weg van die elektrodes op die spiere.

Gedraaide draadpare

U sal ook die drade van u elektrodepare wil draai soos hierbo getoon. Benewens die opruiming van die gemors rondom u kring, help verdraaide draadpare om elektriese geraas wat deur die elektrodes opgetel word, te verminder. Deur die posisie van die drade heen en weer te wissel, sal enige eksterne elektromagnetiese interferensie (bv. 60 Hz van die net) die drade ewe veel beïnvloed. Die differensiële versterker verwyder dan hierdie algemene geraassein.

Stap 4: Klankversterker (opsioneel)

As u belangstel om na die rou EMG -sein te luister (sonder enige MIDI), kan u 'n klankversterker by u EMG -kring voeg. Gebruik 'n LM386N -klankversterker -chip en die nodige weerstande en kapasitors om die stroombaan hierbo te monteer. Die video hierbo demonstreer hoe 'n rou (wel, daar is 'n paar filters in die kring, maar dit is meestal rou) EMG -sein klink.

Alhoewel hierdie stap nie nodig is om die MIDI -seine te aktiveer nie, stel ek voor dat u dit probeer. Om na die EMG -sein te luister, kan 'n baie nuttige tegniek wees om u stelsel op te los en te ontfout. Byvoorbeeld, as daar 'n sterk 60 Hz -interferensie van die netstroom is, sal u dit baie makliker kan hoor as wat u sou kon opspoor as u die sein met u Arduino bemonster.

Die klank in my video knip 'n bietjie, maar dit is 'n goeie voorbeeld van hoe 'n skoon EMG -sein moet klink.

Stap 5: Berei die MIDI -komponente voor

Om 'n MIDI -sein van die Arduino na die MIDI -toestel te stuur, moet ons een van die vroulike MIDI -aansluitings soldeer. Kyk na my eerste Instructable vir 'n meer deeglike handleiding oor die opstel van MIDI op Arduino.

Hier is die stappe:

1. Soldeer 'n weerstand van 220 Ω aan pen 4 van die MIDI -aansluiting.
2. Soldeer 'n draad van 10 cm van die weerstand na die Tx -aansluiting op die Arduino.
3. Soldeer 'n 10 cm lange draad aan pen 2 en verbind dit met die grond op die Arduino.
4. Soldeer 'n 10 cm lange draad aan pen 5 en koppel dit aan 5V op die Arduino.

Nadat u die EMG -versterker bymekaargemaak het en die MIDI -na -iPhone -kabel voorberei het, gebruik twee jumperdrade om die uitsette van die instrumentasie -versterkers na penne A4 en A5 op die Arduino te stuur.

Stap 6: Skryf die Arduino -kode

Die basiese pyplyn vir die Arduino -kode is soos volg:

1. Meet die basislyn -geraasvlak vir beide EMG -kanale
2. Lus deurlopend en meet die spanning van elke EMG -kanaal
3. As die EMG -kanaal wat die intensiteit van die noot beheer, die drempel oorskry, aktiveer 'n MIDI -noot
4. Gebruik die sein van die ander EMG -kanaal om die toonhoogte van die noot te moduleer

Ek moedig u aan om u eie Arduino -kode te skryf om die EMG -seine te verwerk. Ek weet verseker dat daar 'n beter beheerskema is as wat ek saamgesteek het! As u met my kode wil begin, laai dit gerus hier af. U kan my GitHub -bewaarplek besoek om die verskillende iterasies van my kode te sien terwyl ek aan die projek gewerk het.

Stap 7: Sit dit alles saam

As alles volgens plan verloop het, moet u u MIDI -toestel kan beheer met behulp van die sein van u eie spiere. Redelik opwindend! Sodra u die projek aan die werk het, kan u met verskillende beheerskemas speel en verskillende MIDI -klanke ondersoek.

Laat weet my as u een van u eie EMG-beheerde MIDI-toestelle probeer maak! Ek hoor graag hoe dit gaan en help graag met enige vrae wat op die pad kom. Sterkte!

Tweede prys in die Sensors -wedstryd 2017