Készíts izom MIDI zenét!: 7 lépés (képekkel)

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

Amikor az idegrendszernek mozgást kell végeznie, apró elektromos jeleket küld az idegsejteken keresztül az izmok irányítására. Az elektromiográfia (EMG) technikája lehetővé teszi ezen elektromos jelek erősítését és mérését. Amellett, hogy hasznos klinikai eszköz a különböző neurológiai rendellenességek diagnosztizálására, az EMG felvételeket újabban a protetikai eszközök vezérlésére is használják.

Abban a reményben, hogy jobban megismertem az EMG erősítési és rögzítési technikákat, úgy gondoltam, hogy szórakoztató lenne egy olyan EMG -erősítőt építeni, amelyet aztán egy másik eszköz vezérlőjeleként használhatnék. Ahelyett, hogy a protézis karját irányítanám, úgy döntöttem, hogy érdeklődésemet beépítem a zenébe, és az EMG jeleket használom egy MIDI eszköz vezérlésére. A MIDI a Musical Instrument Digital Interface rövidítése, és szabványos protokoll a zenei jelek elektronikus küldésére és fogadására.

Háttér tudás

Ez az utasítás tartalmazza az áramkör kenyérszemléjét, néhány vezeték forrasztását, az Arduino programozását és a MIDI -eszközzel való kapcsolódást. Ha nem rendelkezik ezzel a szükséges háttérrel, javaslom, hogy nézze meg az alábbi osztályokat / utasításokat:

Áramkörök

Arduino

MIDI

Biztonsági megjegyzés

Ez a projekt magában foglalja az elektromos áramkörhöz való csatlakozást. Tegye meg az összes szükséges biztonsági óvintézkedést. A Delsys papírja tartalmaz egy részt az elektromos biztonságról, valamint az EMG technikák általános leírását. Lekapcsoljuk áramkörünket két 9 V -os elemről; az áramkörét (különösen akkor, ha Ön is csatlakoztatva van) soha ne csatlakoztassa a fali hálózathoz.

1. lépés: A projekt áttekintése és alkatrészlista

Projektünk három fő összetevőből áll:

1.) EMG erősítő, 2.) Arduino és 3.) MIDI eszköz.

1. Az EMG erősítőt egy kenyérlapra építjük. Ha érdekli az EMG erősítő mögötti tudomány részletesebb megismerése és a saját építésének részletesebb lépései, nézze meg az Instructable EMG audió erősítőmet.
2. Az Arduino -t ugyanazokról a 9 V -os elemekről tápláljuk, mint az EMG erősítő. Az Arduino -val végzett munka nagy része szoftveroldalon fog történni.
3. A Garageband -et futtató iPhone -t használtam MIDI -eszközként. Az Arduino szabványos MIDI jeleket küld szabványos MIDI kábelen keresztül, így minden MIDI eszköznek működnie kell az iPhone helyett.

Alkatrészek

• (2x) LT1167 (műszeres erősítő)
• (2x) LT1112 (vagy bármilyen kettős op-amp chip)
• (1x) LM386N (audió erősítő)
• (5x) Felszíni EMG elektródák (kettő izomonként és egy referenciaként) (Amazon)
• Arduino Uno (Amazon)

• iPhone (vagy bármely MIDI -eszköz)

  MIDI -iPhone adapterkábel (ha iPhone -t használ) (Amazon)

• Különféle ellenállások, kondenzátorok és áthidaló vezetékek
• Breadboard (Amazon)
• (2x) 9V -os elem

Eszközök

• Forrasztópáka (Amazon)
• Huzalhúzók
• Hőre zsugorodó cső
• Elektromos szalag

2. lépés: Szerelje össze az EMG erősítőt

Az EMG erősítő építésével kapcsolatos alaposabb oktatóanyagért tekintse meg az Instructable EMG audio erősítőmet.

Építünk egy EMG erősítőt, amely képes két EMG csatorna erősítésére. Csatornánként egy LT1167 műszeres erősítőt használunk. Az LT1167 adatlap segítőkészen tartalmaz egy "Idegimpulzus -erősítő" sematikáját, amelyet ebben a lépésben követünk.

Szerelje össze az áramkört

A kenyértáblán szerelje össze a fent látható idegimpulzus -erősítő két példányát. Az összeszerelt áramkör képei segíthetnek elvezetni a végső cél felé. Hozzáadtam minden erősítőm kimenetéhez passzív elsőrendű aluláteresztő szűrőket a zaj csökkentése érdekében. Ha szeretné hozzáadni őket az áramköréhez, 1 kΩ -os ellenállást használtam, 0,047 μF kondenzátorral, körülbelül 2000 Hz -es vágási frekvenciával.

Erő

Lekapcsoljuk az áramkört két 9 V -os elemről. Az LT1167 -nek +V és -V kell (mivel az EMG forrásjelnek pozitív és negatív értékei is vannak), ezért a +V akkumulátor mínusz érintkezőjét a -V akkumulátor plusz érintkezőjéhez kötjük. A -V akkumulátor mínusz csapja -V érték lesz. Két 9 V -os elem használata esetén a +V és a -V értéke +9 és -9 volt lesz.

A következő lépés részletesebben ismerteti az elektróda elhelyezését. A referencia -elektróda az egyik műszer -erősítő 1 -es csatlakozójába, az izom -elektróda -párok pedig a műszer -erősítő 2 -es és 3 -as csatlakozójába csatlakozik. Az elektródák +/- iránya nem számít.

Megjegyzés: Ha az áramkör nem működik, akkor valószínűleg valamit rosszul csinált! Egy jó technika hibák keresésére az áramkörben az, hogy előrajzolja az áramkör vázlatát, amelyet ténylegesen összeállított a kenyértábláján, és összehasonlítja az eredeti vázlattal. Ebben a folyamatban hibát találhat (mint én sokszor).

Lépés: Készítse elő az elektródákat

Amint fentebb említettem, ehhez a projekthez összesen öt elektródára lesz szükségünk. Az EMG felvételeket differenciális erősítővel végzik, vagyis az izom két referenciapontja közötti különbséget erősítjük. Ez azt jelenti, hogy izomonként két elektródára lesz szükségünk. Ezenkívül egyetlen hivatkozásra van szükségünk az izomtevékenység méréséhez. Itt egy link az Amazonon értékesített felszíni EMG elektródákhoz. Az elektróda pontos típusa nem túl fontos a mi céljainkhoz.

Ahogy a fenti képen is láttam, helyezzen két elektródát az alkar belső szélére, párhuzamosan az izom hosszával, és körülbelül 2 cm távolságra. Helyezze a referenciaelektródát az egyik könyök csontos részére, távol az izmok elektródáitól.

Csavart huzalpárok

Azt is meg akarja csavarni a vezetékeken az elektróda párokon, ahogy fent látható. Amellett, hogy eltakarítja az áramkör körüli rendetlenséget, a sodrott huzalpárok segítenek csökkenteni az elektródák által felgyűlt elektromos zajt. A vezetékek helyzetének előre -hátra váltásával minden külső elektromágneses interferencia (pl. 60 Hz a hálózatról) ugyanolyan mértékben befolyásolja a vezetékeket. A differenciálerősítő ezután eltávolítja ezt a gyakori zajjelet.

4. lépés: Audioerősítő (opcionális)

Ha érdekli a nyers EMG jel hallgatása (MIDI nélkül), akkor audió erősítőt adhat az EMG áramköréhez. Használjon LM386N audioerősítő chipet és a szükséges ellenállásokat és kondenzátorokat a fenti áramkör összeállításához. A fenti videó bemutatja, hogy milyen a nyers (nos, van néhány szűrő az áramkörben, de ez többnyire nyers) EMG jel.

Bár ez a lépés nem szükséges a MIDI jelek aktiválásához, javaslom, hogy próbálja meg. Az EMG jel hallgatása nagyon hasznos technika lehet a rendszer hibaelhárításához és hibakereséséhez. Például, ha erős, 60 Hz -es interferenciát okoz a hálózati tápellátás, akkor sokkal könnyebben fogja hallani, mint ha észlelné, amikor az Arduino készülékkel veszi a jelet.

A videóm hangja kissé vágott, de ez elég tisztességes példa arra, hogy milyennek kell lennie egy tiszta EMG jelnek.

5. lépés: Készítse elő a MIDI -összetevőket

Ahhoz, hogy MIDI jelet küldhessünk az Arduino -ból a MIDI eszközre, fel kell forrasztanunk az egyik női MIDI aljzatot. Nézze meg az első Instructable -t, hogy részletesebb bemutatót kapjon a MIDI beállításáról az Arduino -n.

Íme a lépések:

1. Egy 220 Ω -os ellenállást kell forrasztani a MIDI -csatlakozó 4. tűjéhez.
2. Forrasztjon egy 10 cm -es vezetéket az ellenállástól az Arduino Tx csatlakozójához.
3. Forrasztjon egy 10 cm hosszú vezetéket a 2 -es tűhöz, és csatlakoztassa az Arduino földjéhez.
4. Forrasztjon egy 10 cm hosszú vezetéket az 5 -ös tüskéhez, és csatlakoztassa az 5 V -hoz az Arduino -n.

Miután összeszerelte az EMG erősítőt és előkészítette a MIDI -iPhone kábelt, két jumper vezetékkel küldje el a műszeres erősítők kimeneteit az Arduino A4 és A5 érintkezőire.

6. lépés: Írja be az Arduino kódot

Az Arduino kód alapfolyamata a következő:

1. Mérje meg az alapszintű zajszintet mindkét EMG csatornánál
2. Folyamatos hurok, mérve az egyes EMG csatornák feszültségét
3. Ha a hang intenzitását szabályozó EMG csatorna átlépi a küszöbértéket, aktiválja a MIDI hangot
4. Használja a másik EMG csatorna jelét a hangmagasság modulálásához

Javaslom, hogy próbálja meg saját Arduino kódját írni az EMG jelek feldolgozásához. Biztosan tudom, hogy létezik jobb ellenőrzési rendszer, mint amit én macskaköveztem! Ha mégis a kódommal szeretné kezdeni, töltse le innen. Nézze meg a GitHub táromat, és nézze meg a kódom különböző iterációit, amíg a projekten dolgoztam.

7. lépés: Tegye össze mindent

Ha minden a tervek szerint ment, akkor képesnek kell lennie arra, hogy saját izmainak jelzése alapján vezérelje MIDI -eszközét. Elég izgalmas! Miután a projekt működik, játszhat a különböző vezérlési rendszerekkel, és felfedezheti a különböző MIDI hangokat.

Tudassa velem, ha saját EMG-vezérelt MIDI-eszközeit próbálja elkészíteni! Szeretném hallani, hogyan megy, és szívesen segítek az út során felmerülő kérdésekben. Sok szerencsét!

Második díj az érzékelők versenyén 2017