Датчик Emg DIY с микроконтроллером и без него: 6 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:49

Добро пожаловать на платформу инструкций по обмену знаниями. В этих инструкциях я собираюсь обсудить, как сделать базовую схему emg и как в ней задействованы математические вычисления. Вы можете использовать эту схему для наблюдения за изменениями мышечного пульса, управления сервоприводом, например, джойстиком, регулятором скорости двигателя, освещением и многими другими подобными устройствами. Первое изображение показывает принципиальную схему, разработанную в программном обеспечении ltspice, второе изображение показывает вывод моделирования ltspice при вводе входных данных. а третье изображение указывает на вывод, когда ввод не задан.

Запасы

НЕОБХОДИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ

LM741 IC-X 4

NE555 -X 1

РЕЗИСТОР

10 000 -X2

1K -X4

500 -X2

1,5 тыс. -X1

15K -X1

300 тыс. -X1

220 КБ -X1

5K -X1

ДИОДЫ -X3

КОНДЕНСАТОР -22 нФ (для микросхемы таймера 555)

КОНДЕНСАТОР -1U -X3

КОНДЕНСАТОР ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ -1У (НА ВЫХОДЕ)

Шаг 1: этапы создания Emg

1 Устройство инструментального усилителя

2 Фильтр высоких частот

3 Полумостовой выпрямитель

4 Схема сглаживания

(по желанию)

Генератор сигналов 5 pwm (исключить микроконтроллер).

Шаг 2: УСИЛИТЕЛЬ ПРИБОРА

1 Инструментальный усилитель

На этом этапе нам потребуются три микросхемы Lm741. Перед тем, как сделать схему, подключите батарею, как показано на рисунке 1

красный означает положительный 9 В, черный означает -9 В, а зеленые провода - заземление

Теперь следующий этап - сделать дифференциальный усилитель. Возьмите один Lm741 ic и соедините контакт 7 с плюсом, а контакт 4 с минусом (не с землей). Подключите резистор 10 кОм между 2 и 6 микросхемы lm741. Lm741 ic. Теперь добавьте резистор 500 Ом, одну клемму резистора 500 Ом к первой инвертирующей клемме Lm741 ic и вторую клемму резистора 500 Ом ко второй инвертирующей клемме Lm741 ic, как показано на рисунке 2

Конструкция инструментального усилителя

На этом этапе мы должны подключить выход первого Lm741 ic к одному выводу резистора 1k, а другой вывод резистора 1k - к инвертирующему выводу третьего Lm741 ic, аналогично вывод второго Lm741 ic на один вывод резистора 1k и другой вывод резистора 1k. к неинвертирующему выводу третьей микросхемы Lm741. Добавьте резистор 1 кОм между инвертирующим выводом третьей микросхемы Lm741 и выводом 6 третьей микросхемы Lm741 и резистор 1 кОм между неинвертирующей клеммой третьей микросхемы Lm741 и землей (не отрицательной). усилитель звука

Тестирование инструментального усилителя

Возьмите два генератора сигналов. Установите 1-й вход генератора сигналов как 0,1 мВ 100 Гц (вы хотите попробовать разные значения), аналогичным образом установите вход второго генератора сигналов как 0,2 мВ 100 Гц. Положительный вывод 1-го генератора сигналов на контакт 3 первого LM741 ic и отрицательный вывод к земле, аналогично положительный вывод 2-го генератора сигналов к выводу 3 второго LM741 ic и отрицательный вывод к земле

расчет

коэффициент усиления инструментального усилителя

усиление = (1+ (2 * R1) / Rf) * R2 / R3

здесь

Rf = 500 Ом

R1 = 10к

R2 = R3 = 1к

V1 = 0,1 мВ

V2 = 0,2 мВ

выход дифференциального усилителя = V2 -V1 = 0,2 мВ-0,1 мВ = 0,1 мВ

усиление = (1+ (2 * 10k) / 500) * 1k / 1k = 41

выход инструментального усилителя = выход дифференциального усилителя * коэффициент усиления

выход инструментального усилителя = 0,1 мВ * 41 = 4,1 В

Выходной сигнал осциллографа составляет 4 В от пика до пика на рисунке 4, выведенный с помощью программного обеспечения для моделирования tinker cad, поэтому конструкция верна, и мы переходим к следующему шагу

Шаг 3: ФИЛЬТР HIGH PASS

Конструкция фильтра высоких частот

На этом этапе мы должны разработать фильтр верхних частот, чтобы избежать ненужного напряжения, возникающего из-за шума. Чтобы подавить шум, мы должны разработать фильтр с частотой 50 Гц, чтобы избежать ненужного гудящего шума, производимого батареей

строительство

Возьмите выход инструментального усилителя и подключите его к одному концу конденсатора 1u, а другой конец конденсатора подключите к одному концу резистора 15 кОм, а другой конец резистора 15 кОм - к входу инвертирующего терминала 4-го Lm741 ic. Неинвертирующий терминал 4-го Lm741 ic Подключите резистор 300 кОм между контактами 2 и 6 4-го Lm741 ic

расчет

c1 = 1u

R1 = 15 тыс

R2 = Rf = 300 К

частота среза фильтра высоких частот

Fh = 1/2 (пи) * R1 * C1

Fh = 1/2 (pi) * 15k * 1u = 50 Гц

усиление фильтра высоких частот

Ah = -Rf / R1

Ач = -300к / 15к = 20

Таким образом, выходной сигнал инструментального усилителя поступает на вход фильтра высоких частот, который усиливает сигнал в 20 раз, а сигнал ниже 50 Гц ослабляется

Шаг 4: Сглаживание цепи

Схема сглаживания

Микроконтроллер принимает показания от 0 до 5 В (любое другое указанное напряжение микроконтроллера), любое другое показание, отличное от указанного номинала, может дать смещенный результат, поэтому периферийные устройства, такие как сервопривод, светодиод, двигатель, могут не работать должным образом. Следовательно, необходимо преобразовать двусторонний сигнал в одинарный. Для этого нам нужно сконструировать полуволновой бригадный выпрямитель (или двухполупериодный мостовой выпрямитель)

Строительство

Выход фильтра верхних частот подается на положительный конец 1-го диода, отрицательный конец 1-го диода подключен к отрицательному полюсу 2-го диода. Положительный конец 2-го диода заземлен. Выход берется с соединения отрицательных диодов. Теперь выходной сигнал выглядит как выпрямленный выход синусоидальной волны. Мы не можем напрямую передавать микроконтроллер для управления периферийными устройствами, потому что выход все еще изменяется в формате полуволны sin. Нам нужно получить постоянный сигнал постоянного тока в диапазоне от 0 до 5 В. Этого можно достичь с помощью подача выходного сигнала полуволнового выпрямителя на положительный конец конденсатора 1 мкФ, а отрицательный конец конденсатора заземлен

КОД:

#включают

Сервомашина;

int potpin = 0;

установка void ()

{

Serial.begin (9600);

myservo.attach (13);

}

пустой цикл ()

{

val = analogRead (горшок);

Serial.println (val);

val = карта (val, 0, 1023, 0, 180);

myservo.write (val);

задержка (15);

Serial.println (val);

}

Шаг 5: БЕЗ ВЕРСИИ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА (ДОПОЛНИТЕЛЬНО)

Тем, кто устал от программирования aurdino или не любит программирование, не беспокойтесь. У нас есть решение для этого. Aurdino использует технику широтно-импульсной модуляции для запуска периферийных устройств (сервопривод, светодиод, двигатель). Нам необходимо разработать то же самое. сигнал ШИМ варьируется от 1 мс до 2,5 мс. Здесь 1 мс указывает на наименьший или выключенный сигнал, а 2,5 мс указывает на то, что сигнал полностью включен. Промежуток времени может использоваться для управления другими параметрами периферийного устройства, такими как регулировка яркости светодиода, угол сервопривода, управление скоростью двигателя и т. Д

Строительство

нам нужно подключить выход сглаживающей схемы к одному концу резистора 5,1 кОм, а другой конец к параллельному подключению 220 кОм и одной точке диода. один конец параллельно подключенным 220 кОм и диод подключен к выводу 7 таймера 555, а другой вывод 2 точки Микросхема таймера 555. Контакты 4 и 8 таймера 555 подключены к 5 В, а контакт 1 заземлен. Конденсатор 22 нФ и 0,1 мкФ подключен между контактом 2 и землей. Выход берется с третьего контакта микросхемы таймера 555

Поздравляем, вы успешно исключили микроконтроллер

Шаг 6: КАК ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ЦЕПЕЙ