Napravite Muscle MIDI muziku!: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:07

Kad god vaš živčani sistem treba pokrenuti, on šalje sitne električne signale kroz neurone kako bi kontrolirao vaše mišiće. Tehnika elektromiografije (EMG) omogućuje nam pojačavanje i mjerenje ovih električnih signala. Osim što su korisno kliničko oruđe za dijagnosticiranje različitih neuroloških poremećaja, snimci EMG -a u posljednje su vrijeme korišteni za kontrolu protetskih naprava.

U nadi da ću se bolje upoznati s tehnikama pojačanja i snimanja EMG -a, mislio sam da bi bilo zabavno izgraditi EMG pojačalo koje bih tada mogao koristiti kao kontrolni signal za drugi uređaj. Umjesto da kontroliram protetsku ruku, odlučio sam svoja interesovanja uključiti u muziku i koristio EMG signale za kontrolu MIDI uređaja. MIDI označava digitalni interfejs muzičkog instrumenta i standardni je protokol za slanje i primanje muzičkih signala elektronskim putem.

Osnovno znanje

Ovaj Instructable uključuje matično kolo, lemljenje nekoliko žica, programiranje Arduina i povezivanje s MIDI uređajem. Ako nemate nešto od ove potrebne pozadine, preporučujem da provjerite neke od klasa / instrukcija u nastavku:

Kola

Arduino

MIDI

Sigurnosna napomena

Ovaj projekt uključuje povezivanje s električnim krugom. Poduzmite sve potrebne mjere opreza. Ovaj rad iz Delsysa ima odjeljak o električnoj sigurnosti, kao i koristan opis EMG tehnika općenito. Napajat ćemo naše kolo s dvije 9V baterije; ni u jednom trenutku vaš krug (pogotovo ako ste i na njega spojeni) ne smije biti povezan na izmjeničnu struju sa zida.

Korak 1: Pregled projekta i lista dijelova

Naš projekat se sastoji od tri glavne komponente:

1.) EMG pojačalo, 2.) Arduino i 3.) MIDI uređaj.

1. Napravit ćemo EMG pojačalo na ploči. Ako vas zanima detaljniji uvid u nauku koja stoji iza EMG pojačala i detaljniji koraci o tome kako izgraditi vlastito, pogledajte moje EMG audio pojačalo Instructable.
2. Arduino ćemo napajati iz istih 9V baterija koje napajaju EMG pojačalo. Većina posla s Arduinom bit će na softverskoj strani.
3. Koristio sam iPhone sa Garagebandom kao svoj MIDI uređaj. Arduino će slati standardne MIDI signale putem standardnog MIDI kabela, tako da bi svaki MIDI uređaj trebao raditi umjesto iPhonea.

Delovi

• (2x) LT1167 (instrumentacijsko pojačalo)
• (2x) LT1112 (ili bilo koji čip sa dvostrukim op-pojačalom)
• (1x) LM386N (audio pojačalo)
• (5x) Površinske EMG elektrode (dvije po mišiću i jedna za referencu) (Amazon)
• Arduino Uno (Amazon)

• iPhone (ili bilo koji MIDI uređaj)

  MIDI kabel za adapter za iPhone (ako koristite iPhone) (Amazon)

• Razni otpornici, kondenzatori i kratkospojne žice
• Oglasna ploča (Amazon)
• (2x) 9V baterija

Alati

• Lemilica (Amazon)
• Strojevi za skidanje žice
• Termoskupljajuće cijevi
• Električna traka

Korak 2: Sastavite EMG pojačalo

Za detaljniji vodič o tome kako izgraditi EMG pojačalo, pogledajte moje EMG audio pojačalo Instructable.

Napravit ćemo EMG pojačalo koje može pojačati dva EMG kanala. Koristit ćemo jedno LT1167 instrumentacijsko pojačalo po kanalu. Tehnički list LT1167 korisno sadrži shemu za "Pojačalo živčanog impulsa", koju ćemo slijediti u ovom koraku.

Sastavite kolo

Na matičnoj ploči sastavite dvije kopije gore prikazanog pojačala živčanog impulsa. Slike mog sastavljenog kola trebale bi vam pomoći da dođete do krajnjeg cilja. Dodao sam pasivne niskopropusne filtere 1. reda na izlaz svakog pojačala kako bih smanjio šum. Ako ih želite dodati u svoj krug, upotrijebio sam otpornik od 1 kΩ s kondenzatorom od 0,047 μF za graničnu frekvenciju od približno 2 000 Hz.

Snaga

Napajat ćemo krug dvije 9V baterije. LT1167 trebaju +V i -V (jer signal izvora EMG -a ima i pozitivne i negativne vrijednosti), pa ćemo minus pin na +V bateriji spojiti na plus pin na -V bateriji. Minusni pin na -V bateriji postaje -V vrijednost. Kada koristite dvije 9V baterije, na kraju ćete imati +V i -V jednake +9 i -9 volti.

Elektrode Sljedeći korak detaljnije pokriva postavljanje elektroda. Referentna elektroda se priključuje na pin 1 jednog od pojačala instrumentacije, a parovi mišićnih elektroda u utičnice 2 i 3 na pojačalima instrumentacije. +/- orijentacija elektroda nije bitna.

Napomena: Ako vaš krug ne radi, vjerojatno ste učinili nešto pogrešno! Dobra tehnika za pronalaženje greške u kolu je izvući shemu za kolo koje ste zapravo sastavili na svojoj ploči i uporediti je s originalnom shemom. U tom procesu ćete možda pronaći grešku (kao što sam to često radio).

Korak 3: Pripremite elektrode

Kao što sam gore spomenuo, za ovaj projekt će nam trebati ukupno pet elektroda. EMG snimanje provodi se diferencijalnim pojačalom, što znači da pojačavamo razliku između dvije referentne točke na mišiću. To znači da će nam trebati dvije elektrode po mišiću. Osim toga, potrebna nam je jedna referenca za mjerenje mišićne aktivnosti u odnosu na. Evo veze do nekih površinskih EMG elektroda koje se prodaju na Amazonu. Tačan tip elektrode nije previše važan za naše potrebe.

Kao što sam pokazao na gornjoj slici, postavite dvije elektrode na unutarnju ivicu svake podlaktice, paralelno s dužinom mišića i odvojene za oko 2 cm. Referentnu elektrodu postavite na koštani dio jednog od laktova, dalje od elektroda na mišićima.

Parovi upletenih žica

Također ćete htjeti uviti žice na parovima elektroda kako je prikazano gore. Osim što uklanjaju nered oko vašeg kruga, upleteni parovi žica pomažu u smanjenju električne buke koju prikupljaju elektrode. Naizmjeničnim smještanjem žica naprijed -natrag, sve vanjske elektromagnetske smetnje (npr. 60 Hz iz mreže) će utjecati na žice u jednakoj mjeri. Diferencijalno pojačalo će tada ukloniti ovaj uobičajeni signal šuma.

Korak 4: Pojačalo za zvuk (opcionalno)

Ako ste zainteresirani za slušanje sirovog EMG signala (bez ikakvog MIDI -ja), možete dodati audio pojačalo u svoje EMG kolo. Upotrijebite čip audio pojačala LM386N i potrebne otpornike i kondenzatore za sastavljanje gore prikazanog kola. Gornji video prikazuje kako zvuči sirovi (dobro, postoje neki filteri u krugu, ali je uglavnom sirov) EMG signal zvuči.

Iako ovaj korak nije nužan za aktiviranje MIDI signala, predlažem da pokušate. Slušanje EMG signala može biti vrlo korisna tehnika za rješavanje problema i otklanjanje grešaka u vašem sistemu. Na primjer, ako postoje jake smetnje od 60 Hz iz napajanja, moći ćete ga čuti mnogo lakše nego što biste ga mogli otkriti prilikom uzorkovanja signala sa vašim Arduinom.

Zvuk u mom videu se pomalo isjeca, ali to je prilično pristojan primjer kako bi trebao zvučati čisti EMG signal.

Korak 5: Pripremite MIDI komponente

Da bismo poslali MIDI signal s Arduina na MIDI uređaj, moramo lemiti jedan od ženskih MIDI priključaka. Trebali biste pogledati moj prvi Instructable za detaljniji vodič o postavljanju MIDI -ja na Arduinu.

Evo koraka:

1. Lemite otpornik od 220 Ω na pin 4 MIDI konektora.
2. Lemite žicu od 10 cm od otpornika do Tx konektora na Arduinu.
3. Lemite žicu dugu 10 cm na pin 2 i spojite je na masu na Arduinu.
4. Lemite žicu dugu 10 cm na pin 5 i spojite je na 5V na Arduinu.

Nakon što sastavite EMG pojačalo i pripremite MIDI na iPhone kabel, upotrijebite dvije kratkospojne žice za slanje izlaza instrumentacijskih pojačala na pinove A4 i A5 na Arduinu.

Korak 6: Napišite Arduino kod

Osnovni kanal za Arduino kod je sljedeći:

1. Izmjerite osnovni nivo šuma za oba EMG kanala
2. Petlja neprekidno, mjereći napon svakog EMG kanala
3. Ako EMG kanal koji kontrolira intenzitet note pređe prag, aktivirajte MIDI notu
4. Upotrijebite signal s drugog EMG kanala za moduliranje visine note

Predlažem vam da pokušate napisati vlastiti Arduino kod za obradu EMG signala. Sigurno znam da postoji bolja šema kontrole od onoga što sam zajedno popločao! Ako želite početi s mojim kodom, slobodno ga preuzmite ovdje. Možete pogledati moje GitHub spremište da vidite različite iteracije mog koda dok sam radio na projektu.

Korak 7: Sve spojite

Ako je sve prošlo prema planu, trebali biste moći kontrolirati svoj MIDI uređaj pomoću signala vlastitih mišića. Prilično uzbudljivo! Nakon što projekt počne raditi, možete se igrati s različitim shemama upravljanja i istraživati različite MIDI zvukove.

Javite mi ako pokušate napraviti jedan od vlastitih MIDI uređaja koji kontroliraju EMG! Volio bih čuti kako to ide i rado ću vam pomoći sa svim pitanjima koja vam se usput jave. Sretno!

Druga nagrada na takmičenju senzora 2017