Buat Musik MIDI Muscle !: 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Setiap kali sistem saraf anda perlu melakukan pergerakan, ia akan menghantar isyarat elektrik kecil melalui neuron untuk mengawal otot anda. Teknik elektromiografi (EMG) membolehkan kita menguatkan dan mengukur isyarat elektrik ini. Selain menjadi alat klinikal yang berguna untuk mendiagnosis gangguan neurologi yang berbeza, rakaman EMG telah digunakan baru-baru ini untuk mengawal alat prostetik.

Dengan harapan dapat menjadi lebih biasa dengan teknik penguat dan rakaman EMG, saya rasa akan senang untuk membina penguat EMG yang kemudian dapat saya gunakan sebagai isyarat kawalan untuk peranti lain. Daripada mengendalikan lengan prostetik, saya memutuskan untuk memasukkan minat saya dalam muzik dan menggunakan isyarat EMG untuk mengawal peranti MIDI. MIDI bermaksud Interface Digital Instrumen Musikal, dan merupakan protokol standard untuk menghantar dan menerima isyarat muzik secara elektronik.

Latar Belakang Pengetahuan

Instructable ini merangkumi rangkaian papan roti, menyolder beberapa wayar, memprogram Arduino, dan menghubungkan dengan peranti MIDI. Sekiranya anda tidak mempunyai latar belakang yang diperlukan ini, saya cadangkan untuk melihat beberapa kelas / Arahan di bawah:

Litar

Arduino

MIDI

Nota Keselamatan

Projek ini melibatkan penyambungan diri ke litar elektrik. Ambil semua langkah keselamatan yang diperlukan. Makalah ini dari Delsys mempunyai bahagian mengenai keselamatan elektrik dan juga penerangan berguna mengenai teknik EMG pada umumnya. Kami akan mematikan litar kami daripada dua bateri 9V; tidak semestinya litar anda (terutamanya ketika anda juga menyambungkannya) disambungkan ke kuasa AC dari dinding.

Langkah 1: Gambaran Keseluruhan Projek dan Bahagian

Projek kami terdiri daripada tiga komponen utama:

Penguat 1.) EMG, 2.) Arduino, dan 3.) peranti MIDI.

1. Kami akan membina penguat EMG di papan roti. Sekiranya anda berminat untuk melihat pengetahuan yang lebih mendalam di sebalik penguat EMG dan langkah-langkah yang lebih terperinci mengenai cara membuat sendiri, periksa Penguat audio EMG saya.
2. Kami akan menghidupkan Arduino dari bateri 9V yang sama yang menguatkan EMG amp. Sebilangan besar kerja dengan Arduino akan berada di sisi perisian.
3. Saya menggunakan iPhone yang menjalankan Garageband sebagai peranti MIDI saya. Arduino akan menghantar isyarat MIDI standard melalui kabel MIDI standard, jadi mana-mana peranti MIDI harus berfungsi menggantikan iPhone.

Bahagian

• (2x) LT1167 (penguat instrumentasi)
• (2x) LT1112 (atau cip op-amp dwi)
• (1x) LM386N (penguat audio)
• (5x) Elektrod EMG permukaan (dua per otot dan satu untuk rujukan) (Amazon)
• Arduino Uno (Amazon)

• iPhone (atau mana-mana peranti MIDI)

  Kabel penyesuai MIDI ke iPhone (jika menggunakan iPhone) (Amazon)

• Pelbagai perintang, kapasitor, dan wayar pelompat
• Papan Roti (Amazon)
• (2x) Bateri 9V

Alat

• Besi pematerian (Amazon)
• Pelucut wayar
• Tiub mengecilkan haba
• Pita elektrik

Langkah 2: Pasang Penguat EMG

Untuk tutorial yang lebih teliti mengenai cara membina penguat EMG, periksa amp audio EMG saya yang diajar.

Kami akan membina penguat EMG yang mampu menguatkan dua saluran EMG. Kami akan menggunakan satu amp instrumentasi LT1167 setiap saluran. Lembar data LT1167 berisi skema untuk "Nerve Impulse Amplifier," yang akan kami ikuti dalam langkah ini.

Pasang litar

Di papan roti, pasangkan dua salinan penguat impuls saraf yang ditunjukkan di atas. Gambar litar pemasangan saya akan membantu membimbing anda ke arah tujuan akhir. Saya menambah saringan pas rendah rendah pasif 1 pada output setiap penguat saya untuk membantu mengurangkan bunyi. Sekiranya anda ingin menambahkannya ke litar anda, saya menggunakan perintang 1 kΩ dengan kapasitor 0,047 μF untuk frekuensi pemotongan kira-kira 2, 000 Hz.

Kuasa

Kami akan mematikan litar dua bateri 9V. LT1167 memerlukan + V dan -V (kerana isyarat sumber EMG mempunyai nilai positif dan negatif), jadi kami akan menghubungkan pin tolak pada bateri + V ke pin tambah pada bateri -V. Pin tolak pada bateri -V menjadi nilai -V. Apabila menggunakan dua bateri 9V, anda akan berakhir dengan + V dan -V masing-masing sama dengan +9 dan -9 volt.

ElektrodLangkah seterusnya merangkumi penempatan elektrod dengan lebih terperinci. Elektrod rujukan disambungkan ke pin 1 dari salah satu amp instrumentasi, dan pasangan elektrod otot dipasang ke pin 2 dan 3 pada amp instrumen. Orientasi +/- elektrod tidak menjadi masalah.

Catatan: Sekiranya litar anda tidak berfungsi, anda mungkin melakukan sesuatu yang salah! Teknik yang baik untuk mencari kesilapan dalam litar adalah dengan membuat skema litar yang sebenarnya telah anda pasangkan di papan roti anda dan membandingkannya dengan skema asal. Dalam proses itu, anda mungkin menemui ralat (seperti yang sering saya lakukan).

Langkah 3: Sediakan Elektrod

Seperti yang saya nyatakan di atas, kita memerlukan lima elektrod untuk projek ini. Rakaman EMG dilakukan dengan penguat pembezaan, yang bermaksud kami memperkuat perbezaan antara dua titik rujukan pada otot. Ini bermaksud kita memerlukan dua elektrod setiap otot. Selain itu, kita memerlukan satu rujukan untuk aktiviti otot diukur berkenaan dengan. Berikut adalah pautan ke beberapa elektrod EMG permukaan yang dijual di Amazon. Jenis elektrod yang tepat tidak terlalu penting untuk tujuan kita.

Seperti yang saya nyatakan dalam gambar di atas, letakkan dua elektrod di pinggir bahagian dalam setiap lengan bawah, selari dengan panjang otot dan dipisahkan kira-kira 2 cm. Letakkan elektrod rujukan pada bahagian tulang salah satu siku anda, jauh dari elektrod pada otot.

Pasangan wayar berpintal

Anda juga ingin memutar wayar pada pasangan elektrod anda seperti gambar di atas. Selain membersihkan kekacauan di litar anda, pasangan wayar berpintal membantu mengurangkan kebisingan elektrik yang diambil oleh elektrod. Dengan menukar kedudukan wayar bolak-balik, sebarang gangguan elektromagnetik luaran (mis. 60 Hz dari sesalur) akan mempengaruhi wayar pada jumlah yang sama. Penguat pembezaan kemudian akan mengeluarkan isyarat bunyi biasa ini.

Langkah 4: Penguat Audio (pilihan)

Sekiranya anda berminat untuk mendengar isyarat EMG mentah (tanpa MIDI), anda boleh menambahkan penguat audio ke litar EMG anda. Gunakan cip penguat audio LM386N dan perintang dan kapasitor yang diperlukan untuk memasang litar yang ditunjukkan di atas. Video di atas menunjukkan bagaimana isyarat EMG mentah (baik, terdapat beberapa penapis di litar, tetapi kebanyakannya mentah).

Walaupun langkah ini tidak diperlukan untuk mencetuskan isyarat MIDI, saya mencadangkan anda mencubanya. Mendengarkan isyarat EMG boleh menjadi teknik yang sangat berguna untuk menyelesaikan masalah dan menyahpepijat sistem anda. Sebagai contoh, jika terdapat gangguan 60 Hz yang kuat dari kuasa utama, anda akan dapat mendengarnya lebih mudah daripada yang anda dapat mengesannya ketika mengambil sampel dengan Arduino anda.

Audio dalam video saya sedikit klip, tetapi ini adalah contoh yang cukup baik tentang bagaimana bunyi isyarat EMG yang bersih.

Langkah 5: Sediakan Komponen MIDI

Untuk menghantar isyarat MIDI dari Arduino ke peranti MIDI, kita perlu memasangkan salah satu bicu MIDI wanita. Anda harus menyemak Instructable pertama saya untuk tutorial yang lebih teliti dalam mengatur MIDI di Arduino.

Berikut adalah langkah-langkahnya:

1. Pateri perintang 220 Ω ke pin 4 penyambung MIDI.
2. Pateri wayar 10 cm dari perintang ke penyambung Tx di Arduino.
3. Pateri wayar sepanjang 10 cm ke pin 2 dan sambungkannya ke tanah di Arduino.
4. Pateri wayar sepanjang 10 cm ke pin 5 dan sambungkannya ke 5V di Arduino.

Setelah anda memasang penguat EMG dan menyiapkan kabel MIDI ke iPhone, gunakan dua kabel jumper untuk menghantar output penguat instrumen ke pin A4 dan A5 di Arduino.

Langkah 6: Tulis Kod Arduino

Saluran asas untuk kod Arduino adalah seperti berikut:

1. Ukur tahap kebisingan asas untuk kedua saluran EMG
2. Gelung secara berterusan, mengukur voltan setiap saluran EMG
3. Sekiranya saluran EMG yang mengawal intensiti nota melintasi ambang batas, cetuskan nota MIDI
4. Gunakan isyarat dari saluran EMG yang lain untuk memodulasi nada nota

Saya mendorong anda untuk mencuba menulis kod Arduino anda sendiri untuk memproses isyarat EMG. Saya tahu pasti ada skema kawalan yang lebih baik daripada yang saya bekerjasama! Sekiranya anda ingin memulakan dengan kod saya, sila muat turunnya di sini. Anda boleh melihat repositori GitHub saya untuk melihat pelbagai lelaran kod saya semasa saya menjalankan projek ini.

Langkah 7: Gabungkan Semua

Sekiranya semuanya berjalan mengikut rancangan, anda seharusnya dapat mengawal peranti MIDI anda menggunakan isyarat dari otot anda sendiri. Cukup menarik! Setelah projek berfungsi, anda boleh bermain dengan skema kawalan yang berbeza dan meneroka bunyi MIDI yang berbeza.

Beritahu saya jika anda cuba membuat salah satu peranti MIDI yang dikawal oleh EMG anda sendiri! Saya ingin mendengar bagaimana perkembangannya dan dengan senang hati akan membantu dengan sebarang pertanyaan yang timbul sepanjang perjalanan. Semoga berjaya!

Hadiah Kedua dalam Peraduan Sensor 2017