Tehke lihaste MIDI -muusikat!: 7 sammu (piltidega)

Sisukord:

Samm: projekti ülevaade ja osade loend
Samm: pange EMG võimendi kokku
Samm: valmistage elektroodid ette
Samm: helivõimendi (valikuline)
Samm: valmistage ette MIDI komponendid
Samm: kirjutage Arduino kood
Samm: pange see kõik kokku

2025 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2025-01-13 06:57

Alati, kui teie närvisüsteem vajab liigutust, saadab see lihaste juhtimiseks neuronite kaudu pisikesi elektrilisi signaale. Elektromüograafia (EMG) tehnika võimaldab meil neid elektrilisi signaale võimendada ja mõõta. Lisaks sellele, et see on kasulik kliiniline vahend erinevate neuroloogiliste häirete diagnoosimiseks, on hiljuti kasutatud proteesimisseadmete juhtimiseks ka EMG salvestusi.

Lootuses EMG võimendus- ja salvestustehnikatega lähemalt tuttavaks saada arvasin, et oleks tore ehitada EMG võimendi, mida saaksin seejärel kasutada teise seadme juhtimissignaalina. Selle asemel, et kontrollida proteesi kätt, otsustasin oma huvid muusikasse kaasata ja kasutasin EMG -signaale MIDI -seadme juhtimiseks. MIDI tähistab muusikariistade digitaalset liidest ja on standardprotokoll muusikasignaalide elektrooniliseks saatmiseks ja vastuvõtmiseks.

Taustateadmine

See juhend sisaldab skeemi leivaplaati, mõne juhtme jootmist, Arduino programmeerimist ja liidestamist MIDI -seadmega. Kui teil pole seda vajalikku tausta, soovitan vaadata mõnda järgmistest klassidest / juhenditest:

Ahelad

Arduino

MIDI

Ohutusmärkus

See projekt hõlmab end ühendamist elektriahelaga. Võtke kõik vajalikud ettevaatusabinõud. Selles Delsysi paberis on jaotis elektriohutuse kohta ja kasulik kirjeldus EMG tehnikate kohta üldiselt. Me lülitame oma vooluahela välja kahest 9 V patareist; mitte mingil juhul ei tohiks teie vooluahelat (eriti kui olete sellega ühendatud) ühendada vahelduvvoolutoitega seinast.

Samm: projekti ülevaade ja osade loend

Meie projekt koosneb kolmest põhikomponendist:

1.) EMG võimendi, 2.) Arduino ja 3.) MIDI seade.

Ehitame EMG võimendi leivaplaadile. Kui teid huvitab põhjalikum ülevaade EMG-võimendi taga peituvast teadusest ja üksikasjalikumad sammud enda loomise kohta, vaadake minu EMG-helivõimendit Instructable.
Toidame Arduino samadest 9 V patareidest, mis toidavad EMG võimendit. Suurem osa tööst Arduinoga toimub tarkvara poolel.
Kasutasin oma MIDI -seadmena iPhone'i, milles töötab Garageband. Arduino saadab standardseid MIDI -signaale tavalise MIDI -kaabli kaudu, nii et mis tahes MIDI -seade peaks iPhone'i asemel töötama.

Osad

(2x) LT1167 (mõõteriistade võimendi)
(2x) LT1112 (või mis tahes kahe op-võimendi kiip)
(1x) LM386N (helivõimendi)
(5x) Pinna EMG elektroodid (kaks lihase kohta ja üks võrdluseks) (Amazon)
Arduino Uno (Amazon)
iPhone (või mis tahes MIDI -seade)

MIDI -iPhone'i adapterikaabel (kui kasutate iPhone'i) (Amazon)
Erinevad takistid, kondensaatorid ja hüppajajuhtmed
Leivalaud (Amazon)
(2x) 9V aku

Tööriistad

Jootekolb (Amazon)
Traadi eemaldajad
Kuumakahandavad torud
Elektriline lint

Samm: pange EMG võimendi kokku

Põhjalikuma õpetuse saamiseks EMG võimendi ehitamise kohta vaadake minu EMG helivõimendit Instructable.

Ehitame EMG võimendi, mis on võimeline võimendama kahte EMG kanalit. Kanali kohta kasutame ühte LT1167 mõõtevõimendit. LT1167 andmeleht sisaldab abivalmis skeemi "Närviimpulssvõimendi" kohta, mida järgime selles etapis.

Pange ahel kokku

Pange leivalauale kokku kaks ülaltoodud närviimpulsi võimendi koopiat. Minu kokkupandud ringraja pildid peaksid aitama suunata teid lõppeesmärgi poole. Müra vähendamiseks lisasin iga võimendi väljundisse passiivsed esimese astme madalpääsfiltrid. Kui soovite need oma vooluringi lisada, kasutasin 1 kΩ takisti koos 0,047 μF kondensaatoriga, mille katkestussagedus on ligikaudu 2000 Hz.

Võimsus

Me lülitame kahe 9V patarei vooluringi välja. LT1167 vajab +V ja -V (kuna EMG allikasignaalil on nii positiivsed kui ka negatiivsed väärtused), seega ühendame +V aku miinusnõela pluss -pin akuga. -V aku miinusnõel muutub väärtuseks -V. Kahe 9V patarei kasutamisel on +V ja -V vastavalt +9 ja -9 volti.

Järgmine samm hõlmab elektroodide paigutamist üksikasjalikumalt. Võrdluselektrood ühendatakse ühe mõõtevõimendi kontakti 1 ja lihaselektroodide paarid mõõtevõimendi tihvtidesse 2 ja 3. Elektroodide +/- orientatsioon ei oma tähtsust.

Märkus. Kui teie vooluring ei tööta, tegite tõenäoliselt midagi valesti! Hea meetod vooluringis vea leidmiseks on joonistada skeem skeemile, mille olete tegelikult oma leivaplaadile kokku pannud, ja võrrelda seda algse skeemiga. Selles protsessis võite leida vea (nagu ma tegin mitu korda).

Samm: valmistage elektroodid ette

Nagu ma eespool mainisin, vajame selle projekti jaoks kokku viit elektroodi. EMG salvestused tehakse diferentsiaalvõimendiga, mis tähendab, et võimendame kahe lihase võrdluspunkti erinevust. See tähendab, et vajame kahte elektroodi lihase kohta. Lisaks vajame lihase aktiivsuse mõõtmiseks ühte viidet. Siin on link mõnele Amazonis müüdavale pinna EMG elektroodile. Elektroodi täpne tüüp pole meie jaoks liiga oluline.

Nagu ülaltoodud pildil näidatud, asetage kaks elektroodi iga küünarvarre siseserva, paralleelselt lihase pikkusega ja umbes 2 cm kaugusel. Asetage võrdluselektrood ühe küünarnuki kondisele osale, eemal lihaste elektroodidest.

Keerutatud juhtmepaarid

Samuti soovite oma elektroodipaaride juhtmeid keerata, nagu ülal näidatud. Lisaks vooluahela segaduse koristamisele aitavad keerdunud juhtmepaarid vähendada elektroodide poolt tekitatud elektrimüra. Vahetades juhtmete asendit edasi -tagasi, mõjutavad kõik välised elektromagnetilised häired (nt 60 Hz võrgust) juhtmeid võrdselt. Diferentsiaalvõimendi eemaldab selle tavalise mürasignaali.

Samm: helivõimendi (valikuline)

Kui olete huvitatud töötlemata EMG -signaali kuulamisest (ilma MIDI -ta), saate oma EMG -ahelasse lisada helivõimendi. Kasutage ülaltoodud vooluahela kokkupanemiseks LM386N helivõimendi kiipi ning vajalikke takistite ja kondensaatoreid. Ülaltoodud video näitab, kuidas kõlab toores (noh, vooluringis on mõned filtrid, kuid enamasti toores) EMG -signaal.

Kuigi see samm pole MIDI -signaalide käivitamiseks vajalik, soovitan teil seda proovida. EMG signaali kuulamine võib olla teie süsteemi tõrkeotsinguks ja silumiseks väga kasulik tehnika. Näiteks kui vooluvõrgust on tugevad 60 Hz häired, saate seda kuulda palju lihtsamalt, kui suudaksite seda Arduinoga signaali proovides tuvastada.

Minu video heli kärbib natuke, kuid see on üsna korralik näide sellest, kuidas puhas EMG -signaal peaks kõlama.

Samm: valmistage ette MIDI komponendid

Arduino MIDI -signaali MIDI -seadmesse saatmiseks peame jootma ühe naissoost MIDI -pesa. Arduino MIDI seadistamise põhjalikuma õpetuse saamiseks peaksite tutvuma minu esimese Instructable'iga.

Siin on sammud.

Jootke 220 Ω takisti MIDI -pistiku tihvti 4 külge.
Jootke 10 cm traat takistist Arduino Tx -pistikupessa.
Jootke 10 cm pikkune traat tihvti 2 külge ja ühendage see Arduino maandusega.
Jootke 10 cm pikkune traat tihvti 5 külge ja ühendage see Arduino 5V -ga.

Kui olete EMG võimendi kokku pannud ja MIDI -iPhone kaabli ette valmistanud, saatke mõõteriistade võimendite väljundid Arduino tihvtidele A4 ja A5 kahe hüppajajuhtme abil.

Samm: kirjutage Arduino kood

Arduino koodi põhiline konveier on järgmine:

Mõõtke mõlema EMG kanali algtaseme müratase
Loop pidevalt, mõõtes iga EMG kanali pinget
Kui noodi intensiivsust reguleeriv EMG -kanal ületab läve, käivitage MIDI -märkus
Kasutage teise EMG kanali signaali noodi helikõrguse moduleerimiseks

Soovitan teil proovida kirjutada oma Arduino kood EMG signaalide töötlemiseks. Ma tean kindlalt, et seal on parem kontrolliskeem kui see, mida ma kokku munesin! Kui soovite alustada minu koodiga, laadige see alla siit. Saate vaadata minu GitHubi hoidlat, et näha minu koodi erinevaid iteratsioone projektiga töötamise ajal.

Samm: pange see kõik kokku

Kui kõik on läinud plaanipäraselt, peaksite saama oma MIDI -seadet oma lihaste signaali abil juhtida. Päris põnev! Kui olete projekti töötanud, saate mängida erinevate juhtimisskeemidega ja uurida erinevaid MIDI -helisid.

Andke mulle teada, kui proovite teha mõnda oma EMG-juhitavat MIDI-seadet! Tahaksin kuulda, kuidas see läheb, ja aitan meeleldi kõikide teekonnal tekkivate küsimustega. Edu!