Gumawa ng Muscle MIDI Music !: 7 Hakbang (na may Mga Larawan)

2025 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2025-01-23 15:13

Kailan man ang iyong sistema ng nerbiyos ay kailangang gumawa ng isang paggalaw, nagpapadala ito ng maliliit na signal ng elektrisidad sa pamamagitan ng mga neuron upang makontrol ang iyong mga kalamnan. Ang pamamaraan ng electromyography (EMG) ay nagpapahintulot sa amin na palakihin at sukatin ang mga senyas na elektrikal. Bilang karagdagan sa pagiging isang kapaki-pakinabang na tool sa klinikal para sa pag-diagnose ng iba't ibang mga karamdaman sa neurological, ginamit ang mga pag-record ng EMG kamakailan upang makontrol ang mga aparatong prostetik.

Sa pag-asa na maging mas pamilyar sa mga diskarte sa paglaki at pag-record ng EMG, naisip kong magiging masaya na bumuo ng isang EMG amplifier na maaari kong magamit bilang isang control signal para sa ibang aparato. Sa halip na kontrolin ang isang prosthetic arm, nagpasya akong isama ang aking mga interes sa musika at ginamit ang mga signal ng EMG upang makontrol ang isang aparato ng MIDI. Ang MIDI ay nangangahulugang Musical Instrument Digital Interface, at ang karaniwang pamantayan para sa pagpapadala at pagtanggap ng mga signal ng musikal sa elektronikong paraan.

Kaalaman sa Background

Kasama sa Instructable na ito ang breadboarding ng isang circuit, paghihinang ng ilang mga wire, pagprograma ng isang Arduino, at pag-interfaced sa isang aparato ng MIDI. Kung wala kang ilan sa kinakailangang background na ito, inirerekumenda kong suriin ang ilan sa mga klase / Mga Tagubilin sa ibaba:

Circuits

Arduino

MIDI

Tala sa Kaligtasan

Ang proyektong ito ay nagsasangkot ng pagkonekta sa sarili sa isang de-koryenteng circuit. Gawin ang lahat ng kinakailangang pag-iingat sa kaligtasan. Ang papel na ito mula sa Delsys ay may isang seksyon sa kaligtasan ng elektrisidad pati na rin ang isang kapaki-pakinabang na paglalarawan ng mga diskarte ng EMG sa pangkalahatan. Papalakasin namin ang aming circuit ng dalawang 9V na baterya; nang walang punto dapat na ang iyong circuit (lalo na kapag nakakonekta ka rin dito) ay konektado sa AC power mula sa dingding.

Hakbang 1: Pangkalahatang-ideya ng Project at Listahan ng Mga Bahagi

Ang aming proyekto ay binubuo ng tatlong pangunahing mga sangkap:

Ang 1.) EMG amplifier, 2.) ang Arduino, at 3.) ang aparato ng MIDI.

1. Itatayo namin ang EMG amplifier sa isang breadboard. Kung interesado ka sa isang mas malalim na pagtingin sa agham sa likod ng EMG amplifier at mas detalyadong mga hakbang sa kung paano bumuo ng iyong sarili, suriin ang aking EMG audio amplifier Instructable.
2. Papalakasin namin ang Arduino mula sa parehong 9V na baterya na nagpapagana sa EMG amp. Karamihan sa trabaho sa Arduino ay nasa panig ng software.
3. Gumamit ako ng isang iPhone na nagpapatakbo ng Garageband bilang aking aparato na MIDI. Ang Arduino ay magpapadala ng karaniwang mga signal ng MIDI sa isang karaniwang MIDI cable, kaya't ang anumang aparato ng MIDI ay dapat gumana kapalit ng iPhone.

Mga Bahagi

• (2x) LT1167 (instrumentation amplifier)
• (2x) LT1112 (o anumang dalawahang op-amp chip)
• (1x) LM386N (audio amplifier)
• (5x) Ibabaw ng EMG electrodes (dalawa bawat kalamnan at isa para sa isang sanggunian) (Amazon)
• Arduino Uno (Amazon)

• iPhone (o anumang aparato ng MIDI)

  MIDI sa iPhone adapter cable (kung gumagamit ng isang iPhone) (Amazon)

• Iba't ibang mga resistors, capacitor, at jumper wires
• Breadboard (Amazon)
• (2x) 9V na baterya

Mga kasangkapan

• Bakal na bakal (Amazon)
• Mga striper ng wire
• Heat shrink tubing
• Electrical tape

Hakbang 2: Magtipon ng EMG Amplifier

Para sa isang mas masusing tutorial tungkol sa kung paano bumuo ng EMG amplifier, suriin ang aking EMG audio amp na Maituturo.

Bumubuo kami ng isang EMG amplifier na may kakayahang palakasin ang dalawang mga EMG channel. Gagamitin namin ang isang LT1167 instrumentation amp bawat channel. Ang LT1167 datasheet ay makakatulong na naglalaman ng isang iskema para sa isang "Nerve Impulse Amplifier," na susundan namin sa hakbang na ito.

Ipunin ang circuit

Sa breadboard, tipunin ang dalawang kopya ng nerve impulse amplifier na ipinakita sa itaas. Ang mga larawan ng aking binuo circuit ay dapat makatulong na gabayan ka patungo sa layunin ng pagtatapos. Nagdagdag ako ng passive 1st order low-pass filters sa output ng bawat aking amplifiers upang makatulong na mabawasan ang ingay. Kung nais mong idagdag ang mga ito sa iyong circuit, gumamit ako ng isang 1 kΩ risistor na may 0.047 μF capacitor para sa isang cutoff frequency na humigit-kumulang 2, 000 Hz.

Lakas

Papalakasin namin ang circuit ng dalawang 9V na baterya. Ang LT1167 ay nangangailangan ng isang + V at -V (dahil ang signal ng pinagmulan ng EMG ay may positibo at negatibong mga halaga), kaya ikonekta namin ang minus pin sa + V na baterya sa plus pin sa -V na baterya. Ang minus pin sa baterya na -V ay nagiging halaga na -V. Kapag gumagamit ng dalawang 9V na baterya, magtatapos ka sa + V at -V na katumbas ng +9 at -9 volts ayon sa pagkakabanggit.

Ang susunod na hakbang ay sumasaklaw sa pagkakalagay ng electrode nang mas detalyado. Ang sanggunian na electrode plugs sa pin 1 ng isa sa mga instrumentation amp, at ang mga pares ng electrode ng kalamnan ay naka-plug sa mga pin 2 at 3 sa mga amp amp ng kagamitan. Ang orientation ng +/- ng mga electrodes ay hindi mahalaga.

Tandaan: Kung hindi gumana ang iyong circuit, malamang na may ginawa kang mali! Ang isang mahusay na pamamaraan para sa paghahanap ng isang pagkakamali sa isang circuit ay upang ilabas ang eskematiko para sa circuit na talagang natipon mo sa iyong breadboard at ihambing ito sa orihinal na eskematiko. Sa prosesong iyon maaari kang makahanap ng isang error (tulad ng ginawa ko ng maraming oras).

Hakbang 3: Ihanda ang mga Elektroda

Tulad ng nabanggit ko sa itaas, kakailanganin namin ng isang kabuuang limang mga electrode para sa proyektong ito. Ang mga pag-record ng EMG ay isinasagawa gamit ang isang kaugalian na amplifier, nangangahulugang pinapalakas namin ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang puntos ng sanggunian sa kalamnan. Nangangahulugan ito na kakailanganin namin ang dalawang electrode bawat kalamnan. Bilang karagdagan, kailangan namin ng isang solong sanggunian para sa aktibidad ng kalamnan upang masusukat na may paggalang sa. Narito ang isang link sa ilang mga pang-ibabaw na EMG electrode na ibinebenta sa Amazon. Ang eksaktong uri ng elektrod ay hindi masyadong mahalaga para sa aming mga layunin.

Tulad ng ipinakita ko sa larawan sa itaas, maglagay ng dalawang electrode sa sulok ng bawat bisig, kahilera sa haba ng kalamnan at pinaghiwalay ng halos 2 cm. Ilagay ang sanggunian na elektrod sa bony na bahagi ng isa sa iyong mga siko, malayo sa mga electrode sa mga kalamnan.

Baluktot na mga pares ng kawad

Gusto mo ring iikot ang mga wire sa iyong mga pares ng electrode tulad ng ipinakita sa itaas. Bilang karagdagan sa paglilinis ng gulo sa paligid ng iyong circuit, ang mga twisted pares ng kawad ay makakatulong na mabawasan ang ingay ng elektrisidad na kinuha ng mga electrodes. Sa pamamagitan ng pag-alternate ng posisyon ng mga wire pabalik-balik, ang anumang panlabas na pagkagambala ng electromagnetic (hal. 60 Hz mula sa mains) ay makakaapekto sa mga wire sa pantay na halaga. Aalisin ng kaugalian na amplifier ang karaniwang signal ng ingay na ito.

Hakbang 4: Audio Amplifier (opsyonal)

Kung interesado kang makinig sa hilaw na signal ng EMG (nang walang anumang MIDI) maaari kang magdagdag ng isang audio amplifier sa iyong EMG circuit. Gumamit ng isang chip ng LM386N audio amplifier at mga kinakailangang resistors at capacitor upang tipunin ang circuit na ipinakita sa itaas. Ipinapakita ng video sa itaas kung ano ang isang hilaw (mabuti, may ilang mga filter sa circuit, ngunit karamihan ay hilaw na) tunog ng EMG signal.

Habang ang hakbang na ito ay hindi kinakailangan para sa pagpapalitaw ng mga signal ng MIDI, iminumungkahi ko na subukan mo ito. Ang pakikinig sa signal ng EMG ay maaaring maging isang kapaki-pakinabang na pamamaraan para sa pag-troubleshoot at pag-debug ng iyong system. Halimbawa

Medyo nag-clip ang audio sa aking video, ngunit ito ay isang disenteng halimbawa ng kung ano ang dapat na tunog ng isang malinis na signal ng EMG.

Hakbang 5: Ihanda ang Mga Bahagi ng MIDI

Upang maipadala ang signal ng MIDI mula sa Arduino sa aparato ng MIDI, kailangan naming maghinang ng isa sa mga babaeng jack ng MIDI. Dapat mong suriin ang aking unang Instructable para sa isang mas masusing tutorial sa pag-set up ng MIDI sa Arduino.

Narito ang mga hakbang:

1. Maghinang ng isang resistor na 220 to upang i-pin ang 4 ng konektor ng MIDI.
2. Maghinang ng isang 10 cm na kawad mula sa risistor sa konektor ng Tx sa Arduino.
3. Maghinang ng isang 10 cm ang haba ng kawad upang i-pin 2 at ikonekta ito sa lupa sa Arduino.
4. Maghinang ng isang 10 cm ang haba ng kawad upang i-pin ang 5 at ikonekta ito sa 5V sa Arduino.

Kapag naipon mo na ang EMG amplifier at ihanda ang MIDI sa iPhone cable, gumamit ng dalawang mga jumper wires upang maipadala ang mga output ng mga amplifier ng instrumentation sa mga pin na A4 at A5 sa Arduino.

Hakbang 6: Isulat ang Arduino Code

Ang pangunahing pipeline para sa Arduino code ay ang mga sumusunod:

1. Sukatin ang antas ng ingay ng baseline para sa parehong mga EMG channel
2. Patuloy na mag-loop, sinusukat ang boltahe ng bawat EMG channel
3. Kung ang EMG channel na kumokontrol sa intensity ng tala ay tumatawid sa threshold, mag-trigger ng isang tala na MIDI
4. Gumamit ng signal mula sa iba pang EMG channel upang mabago ang pitch ng tala

Hinihimok ko kayo na subukang isulat ang iyong sariling Arduino code upang maproseso ang mga signal ng EMG. Alam kong sigurado na mayroong isang mas mahusay na scheme ng kontrol doon kaysa sa kung ano ang kooble nang magkasama! Kung nais mong magsimula sa aking code, huwag mag-atubiling i-download ito dito. Maaari mong suriin ang aking GitHub repository upang makita ang iba't ibang mga pag-ulit ng aking code habang nagtatrabaho ako sa proyekto.

Hakbang 7: Ipagsama Lahat

Kung ang lahat ay nawala alinsunod sa plano, dapat mong makontrol ang iyong aparato na MIDI gamit ang signal mula sa iyong sariling mga kalamnan. Medyo nakaka-excite! Kapag mayroon kang proyekto na gumagana maaari kang maglaro sa paligid ng iba't ibang mga scheme ng kontrol at tuklasin ang iba't ibang mga tunog ng MIDI.

Ipaalam sa akin kung susubukan mong gumawa ng isa sa iyong sariling mga aparatong MIDI na kinokontrol ng EMG! Gusto kong marinig kung paano ito pupunta at magiging masaya na tumulong sa anumang mga katanungan na dumarating sa daan. Good luck!

Pangalawang Gantimpala sa Sensors Contest 2017