Muskel-musikk med Arduino: 7 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:24

Hei alle sammen, dette er min første Instructables, dette prosjektet ble inspirert etter å ha sett video -reklamen for Old Spice Muscle Music, hvor vi kan se hvordan Terry Crews spiller forskjellige instrumenter med EMG -signaler.

Vi planlegger å starte denne reisen med dette første prosjektet, der vi genererer et firkantbølgesignal med en frekvens som varierer avhengig av amplituden til det oppnådde EMG -signalet. Senere vil dette signalet bli koblet til en høyttaler for å spille den frekuensen.

For å bygge dette prosjektet, vil vi bruke som en kjerne, en Arduino UNO og en MyoWare Muscle Sensor. Hvis du ikke kan få en MyoWare -sensor, ikke bekymre deg, vi forklarer hvordan du bygger din egen. Det er litt vanskelig, men det er verdt å prøve, da du vil lære mye!

Vel, la oss komme i gang.

Trinn 1: Få de nødvendige delene

Det er to måter å bygge dette prosjektet på: ved hjelp av MyoWare -sensoren (trinn 2 og 3), og uten den (trinn 4 og 5).

Å bruke MyoWare -sensoren er lettere fordi den ikke krever avansert kunnskap om elektronikk, det er nesten bare plug and play. Uten MyoWare krever du at du har litt kunnskap om OpAmps, som forsterkning og filtrering, samt utbedring av et signal. Denne måten er vanskeligere, men den lar deg forstå hva som ligger bak MyoWare -kretsen.

For MyoWare -måten trenger vi følgende komponenter og verktøy:

• MyoWare muskelsensor (Sparkfun)
• Arduino UNO (Amazon)
• Høyttaler
• Brødbrett
• 22 AWG -kabel
• 3 x 3M elektroder (Amazon)
• Skrujern
• 2 x Alligator -klipp
• Arduino USB -kabel
• Wire strippere
• 1 x 1000uF (Amazon)

Uten MyoWare trenger du de tidligere komponentene (uten MyoWare) samt:

• Strømforsyning med +12 V, -12 V og 5 V (du kan lage din egen med en datamaskin -PS som vist i denne instruksjonsboken)
• Hvis strømkabelen til strømforsyningen er en 3-pinners kabel, trenger du kanskje en adapter med tre eller to pinner eller en jukseplugg. (Noen ganger kan den ekstra tangen generere uønsket støy).
• Multimeter
• Intrumenteringsforsterker AD620
• OpAmps 2 x LM324 (eller lignende)
• Dioder 3 x 1N4007 (eller lignende)

• Kondensatorer

  • Ikke-polarisert (kan være keramiske kondensatorer, polyester, etc)

    • 2 x 100 nF
    • 1 x 120 nF
    • 1 x 820 nF
    • 1 x 1,2 uF
    • 1 x 1 uF
    • 1 x 4,7 uF
    • 1 x 1,8 uF

  • Polarisert (elektrolytisk kondensator)

    2 x 1 mF

• Motstander

  • 1 x 100 ohm
  • 1 x 3,9k ohm
  • 1 x 5,6 k ohm
  • 1 x 1,2 k ohm
  • 1 x 2,7 k ohm
  • 3 x 8,2 k ohm
  • 1 x 6,8 k ohm
  • 2 x 1 k ohm
  • 1 x 68k ohm
  • 1 x 20k ohm
  • 4 x 10k ohm
  • 6 x 2 k ohm
  • 1 x 10k ohm potensiometer

Trinn 2: (Med MyoWare) Forbered elektroder og koble dem til

For denne delen trenger vi MyoWare -sensoren og 3 elektroder.

Hvis du har store elektroder som vi gjorde, må du kutte kantene for å redusere diameteren, ellers vil den blokkere den andre elektroden som vil forårsake signalforstyrrelser.

Koble til MyoWare som markert på fjerde side i sensorhåndboken.

Trinn 3: (Med MyoWare) Koble sensoren til Arduino -kortet

MyoWare -kortet har 9 pins: RAW, SHID, GND, +, -, SIG, R, E og M. For dette prosjektet krever vi bare " +" for å koble til 5V, " -" for Ground og "SIG" for utgangssignal, tilkoblet med 3 store kabler (~ 2 fot).

Som nevnt ovenfor må "+" pinnen kobles til Arduino 5V pin, "-" til GND, og for SIG trenger vi et ekstra filter for å unngå plutselige endringer i signalets amplitude.

For høyttaleren trenger vi bare å koble den positive ledningen til pinnen 13 og den negative til GND.

Og vi er klare for koden !!!

Trinn 4: (Uten MyoWare) Bygg signalets kondisjoneringskrets

Denne kretsen er integrert i 8 trinn:

1. Instrumenteringsforsterker
2. Lavpassfilter
3. Høypassfilter
4. Inverter forsterker
5. Fullbølge presisjons likeretter
6. Passivt lavpassfilter
7. Differensialforsterker
8. Partisk parallellklipper

1. Instrumenteringsforsterker

Dette trinnet brukes til å forsterke signalet med en forsterkning på 500, og eliminere 60 Hz-signalet som kan være i systemet. Dette vil gi oss et signal med en maksimal amplitude på 200 mV.

2. Lavpassfilter

Dette filteret brukes til å eliminere ethvert signal over 300 Hz.

3. Høypassfilter

Dette filteret brukes til å unngå signal som er lavere enn 20 Hz generert med bevegelsen av elektrodene mens du bruker det.

4. Inverterforsterker

Med en forsterkning på 68 vil denne forsterkeren generere et signal med en amplitude som varierer fra - 8 til 8 V.

5. Fullbølge presisjons likeretter

Denne likeretteren konverterer ethvert negativt signal til et positivt signal, og etterlater oss bare et positivt signal. Dette er nyttig fordi Arduino bare godtar et signal fra 0 til 5 V i de analoge inngangene.

6. Passivt lavpassfilter

Vi bruker 2 x 1000uF elektrolytiske kondensatorer for å unngå plutselige endringer i amplituden.

7. Differensialforsterker

Etter trinn 6 innser vi at signalet vårt har en 1,5 V -forskyvning, dette betyr at signalet vårt ikke kan gå ned til 0 V, bare til 1,5 V, og maksimalt 8 volt. Differensialforsterkeren bruker et signal på 1,5 V (oppnådd med en spenningsdeler og 5V, justert med et 10k potensiometer) og signalet vi vil endre og vil hvile 1,5 V til muskelsignalet, og etterlate oss et vakkert signal med minimum 0 V og et maksimum på 6,5 V.

8. Partisk parallellklipper

Til slutt, som vi nevnte før, godtar Arduino bare signaler med en maksimal amplitude på 5 V. For å redusere maksimal amplitude for signalet vårt må vi eliminere spenningen over 5 volt. Denne Clipper vil hjelpe oss med å oppnå det.

Trinn 5: (Uten MyoWare) Koble elektrodene til kretsen og Arduino

Elektrodene plassert i biceps er elektrodene 1, 2, og elektroden nærmest albuen er kjent som referanseelektroden.

Elektroden 1 og 2 er koblet til + og - inngangene til AD620, det spiller ingen rolle i hvilken rekkefølge.

Referanseelektroden er koblet til GND.

Det filtrerte signalet går direkte til A0 -pinnen på Arduino.

** IKKE GLEM Å KOBLE ARDUINOs GND TIL KRETSENS GND **

Trinn 6: Koden !

Til slutt kodene.

1. Den første er en frekvenssvep fra 400 Hz til 912 Hz, avhengig av amplituden til signalet hentet fra biceps.

2. Den andre er den tredje oktaven av C -ordførerskalaen, avhengig av amplituden den vil velge en tone.

Du finner frekvensene i Wikipedia, bare ignorer desimaler

Trinn 7: Endelige resultater

Dette er resultatene som er oppnådd, du KAN endre koden for å spille notene du VIL !!!

Den neste fasen av dette prosjektet er å integrere noen steppermotorer og andre slags aktuatorer for å spille et musikkinstrument. Og også Trening for å få sterke signaler.

Få musklene til å spille litt musikk. HA DET GØY!!:)