Muscle-Music с Arduino: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Всем привет, это мои первые Instructables, этот проект был вдохновлен просмотром рекламного ролика Old Spice Muscle Music, где мы можем посмотреть, как Терри Крюс играет на разных инструментах с сигналами EMG.

Мы планируем начать это путешествие с этого первого проекта, в котором мы генерируем прямоугольный сигнал с частотой, которая варьируется в зависимости от амплитуды полученного сигнала ЭМГ. Позже этот сигнал будет подключен к динамику для воспроизведения этой частоты.

Для создания этого проекта мы будем использовать в качестве ядра Arduino UNO и MyoWare Muscle Sensor. Если вы не можете получить датчик MyoWare, не волнуйтесь, мы объясним, как создать свой собственный. Это немного сложно, но попробовать стоит, так как вы многому научитесь!

Что ж, приступим.

Шаг 1. Получите необходимые детали

Есть два способа создать этот проект: с помощью сенсора MyoWare (шаги 2 и 3) и без него (шаги 4 и 5).

Использовать датчик MyoWare проще, потому что он не требует передовых знаний в области электроники, это почти просто подключи и работай. Без MyoWare вам необходимо иметь некоторые знания об операционных усилителях, таких как усиление и фильтрация, а также выпрямление сигнала. Этот способ сложнее, но он позволяет понять, что стоит за схемой MyoWare.

Для использования MyoWare нам потребуются следующие компоненты и инструменты:

• Мышечный датчик MyoWare (Sparkfun)
• Arduino UNO (Amazon)
• Оратор
• Макетная плата
• Кабель 22 AWG
• Электроды 3 x 3M (Amazon)
• Отвертка
• 2 х зажима для аллигатора
• USB-кабель Arduino
• Инструмент для зачистки проводов
• 1 х 1000 мкФ (Amazon)

Без MyoWare вам понадобятся предыдущие компоненты (без MyoWare), а также:

• Источник питания с напряжением +12 В, -12 В и 5 В (вы можете сделать свой собственный с помощью компьютера PS, как показано в этой инструкции)
• Если ваш кабель питания переменного тока представляет собой трехконтактный кабель, вам может понадобиться трехконтактный / двухконтактный переходник или вилка-штепсель. (Иногда этот лишний зубец может создавать нежелательный шум).
• Мультиметр
• Инструментальный усилитель AD620
• Операционные усилители 2 x LM324 (или аналогичные)
• Диоды 3 х 1N4007 (или аналогичные)

• Конденсаторы

  • Неполяризованные (могут быть керамические конденсаторы, полиэстер и т. Д.)

    • 2 х 100 нФ
    • 1 х 120 нФ
    • 1 х 820 нФ
    • 1 х 1,2 мкФ
    • 1 х 1 мкФ
    • 1 х 4,7 мкФ
    • 1 х 1,8 мкФ

  • Поляризованный (электролитический конденсатор)

    2 х 1 мФ

• Резисторы

  • 1 х 100 Ом
  • 1 x 3,9 кОм
  • 1 x 5,6 кОм
  • 1 x 1,2 кОм
  • 1 x 2,7 кОм
  • 3 x 8,2 кОм
  • 1 x 6,8 кОм
  • 2 x 1 кОм
  • 1 x 68 кОм
  • 1 x 20 кОм
  • 4 x 10 кОм
  • 6 x 2 кОм
  • Потенциометр 10 кОм - 1 шт.

Шаг 2: (с помощью MyoWare) подготовьте электроды и подключите их

Для этой части нам понадобится датчик MyoWare и 3 электрода.

Если у вас большие электроды, как у нас, вам нужно обрезать края, чтобы уменьшить его диаметр, иначе он заблокирует другой электрод, что вызовет помехи сигнала.

Подключите MyoWare, как указано на 4-й странице руководства к датчику.

Шаг 3: (с MyoWare) Подключите датчик к плате Arduino

Плата MyoWare имеет 9 контактов: RAW, SHID, GND, +, -, SIG, R, E и M. Для этого проекта нам требуется только «+» для подключения 5 В, «-» для заземления и «SIG» для выходной сигнал, соединенный 3 большими кабелями (~ 2 фута).

Как упоминалось выше, вывод «+» должен быть подключен к выводу 5V Arduino, «-» - к GND, а для SIG нам нужен дополнительный фильтр, чтобы избежать резких изменений амплитуды сигнала.

Для динамика нам нужно только подключить положительный провод к контакту 13, а отрицательный - к GND.

И мы готовы к коду !!!

Шаг 4: (без MyoWare) Создайте схему формирования сигнала

Эта схема состоит из 8 этапов:

1. Инструментальный усилитель
2. Фильтр нижних частот
3. Фильтр высоких частот
4. Инверторный усилитель
5. Полноволновой прецизионный выпрямитель
6. Пассивный фильтр нижних частот
7. Дифференциальный усилитель
8. Смещенный параллельный клипер

1. Инструментальный усилитель

Этот каскад используется для предварительного усиления сигнала с усилением 500 и устранения сигнала 60 Гц, который может присутствовать в системе. Это даст нам сигнал с максимальной амплитудой 200 мВ.

2. Фильтр нижних частот

Этот фильтр используется для устранения любого сигнала выше 300 Гц.

3. Фильтр высоких частот

Этот фильтр используется для предотвращения любого сигнала ниже 20 Гц, генерируемого движением электродов во время ношения.

4. Инверторный усилитель.

Усилитель с коэффициентом усиления 68 будет генерировать сигнал с амплитудой от -8 до 8 В.

5. Двухполупериодный прецизионный выпрямитель.

Этот выпрямитель преобразует любой отрицательный сигнал в положительный, оставляя нам только положительный сигнал. Это полезно, потому что Arduino принимает только сигнал от 0 до 5 В на аналоговых входах.

6. Пассивный фильтр нижних частот.

Мы используем 2 электролитических конденсатора по 1000 мкФ, чтобы избежать резких изменений амплитуды.

7. Дифференциальный усилитель.

После этапа 6 мы понимаем, что наш сигнал имеет смещение 1,5 В, это означает, что наш сигнал не может опуститься до 0 В, а только до 1,5 В и максимум 8 В. Дифференциальный усилитель будет использовать сигнал 1,5 В (получено с делителем напряжения и 5 В, отрегулировано с помощью потенциометра 10 кОм) и сигнал, который мы хотим изменить, и оставим 1,5 В для сигнала мышцы, оставляя нам красивый сигнал с минимумом 0 В и максимумом. 6,5 В.

8. Параллельный ограничитель со смещением.

Наконец, как мы упоминали ранее, Arduino принимает только сигналы с максимальной амплитудой 5 В. Чтобы уменьшить максимальную амплитуду нашего сигнала, нам нужно устранить напряжение выше 5 В. Этот клиппер поможет нам в этом.

Шаг 5: (без MyoWare) Подключите электроды к цепи и Arduino

Электроды, расположенные в двуглавой мышце, - это электроды 1, 2, а электрод, ближайший к локтю, известен как электрод сравнения.

Электроды 1 и 2 подключаются к входам + и - AD620, неважно, в каком порядке.

Электрод сравнения подключен к GND.

Отфильтрованный сигнал поступает непосредственно на вывод A0 Arduino.

** НЕ ЗАБУДЬТЕ ПОДКЛЮЧИТЬ ЗАЗЕМЛЕНИЕ ARDUINO К ЗАЗЕМЛЕНИЮ ЦЕПИ **

Шаг 6: Код !

Наконец, коды.

1. Первый - это изменение частоты от 400 Гц до 912 Гц, в зависимости от амплитуды сигнала, полученного от бицепса.

2. Вторая - это третья октава шкалы мэра C, в зависимости от амплитуды выбираемого тона.

Вы можете найти частоты в Википедии, просто игнорируйте десятичные дроби

Шаг 7: окончательные результаты

Это полученные результаты, вы МОЖЕТЕ изменить код, чтобы играть ноты, которые вы ХОТИТЕ !!!

Следующим этапом этого проекта является интеграция некоторых шаговых двигателей и других приводов для игры на музыкальном инструменте. А также Workout для получения сильных сигналов.

Теперь заставьте ваши мышцы сыграть вам немного МУЗЫКИ. ПОВЕСЕЛИСЬ!!:)