Muscle MIDI Music жасаңыз!: 7 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Сіздің жүйке жүйеңізге қозғалыс қажет болғанда, бұлшықеттеріңізді басқару үшін нейрондар арқылы ұсақ электр сигналдарын жібереді. Электромиография (ЭМГ) техникасы бізге осы электрлік сигналдарды күшейтуге және өлшеуге мүмкіндік береді. Әр түрлі неврологиялық бұзылуларды диагностикалаудың пайдалы клиникалық құралы болудан басқа, жақында протездік құрылғыларды басқару үшін ЭМГ жазбалары қолданылды.

ЭМГ күшейту және жазу әдістерімен жақынырақ танысамын деген үмітте, мен басқа құрылғыны басқару сигналы ретінде пайдалана алатын ЭМГ күшейткішін жасау қызықты болар еді деп ойладым. Қолды протездеудің орнына мен музыкаға қызығушылығымды қосуды шештім және MIDI құрылғысын басқару үшін EMG сигналдарын қолдандым. MIDI музыкалық аспаптардың сандық интерфейсін білдіреді, бұл музыкалық сигналдарды электронды түрде жіберуге және қабылдауға арналған стандартты хаттама.

Фондық білім

Бұл нұсқаулыққа схеманы тарату, бірнеше сымдарды дәнекерлеу, Arduino бағдарламалау және MIDI құрылғысымен байланыс кіреді. Егер сізде қажетті ақпарат болмаса, төмендегі кейбір сыныптарды / нұсқауларды тексеруді ұсынамын:

Схемалар

Ардуино

MIDI

Қауіпсіздік туралы ескерту

Бұл жоба электр тізбегіне қосылуды қамтиды. Барлық қажетті қауіпсіздік шараларын қолданыңыз. Дельсистің бұл мақаласында электр қауіпсіздігі туралы бөлім бар, сонымен қатар жалпы ЭМГ әдістерінің пайдалы сипаттамасы бар. Біз тізбекті 9В екі батареядан өшіреміз; Ешқашан сіздің тізбегіңіз (әсіресе сіз оған қосылған кезде) қабырғадағы айнымалы токқа қосылмауы керек.

1 -қадам: Жобаға шолу және бөліктер тізімі

Біздің жоба үш негізгі компоненттен тұрады:

1.) EMG күшейткіші, 2.) Arduino және 3.) MIDI құрылғысы.

1. Біз EMG күшейткішін тақтаға орнатамыз. Егер сізде EMG күшейткішінің ғылымы мен оны қалай жасауға болатыны туралы егжей-тегжейлі ақпарат қажет болса, менің нұсқаулық EMG дыбыс күшейткішін қараңыз.
2. Біз Arduino -ны EMG күшейткішті қуаттайтын 9В батареяларынан қуаттайтын боламыз. Arduino -мен жұмыстың көп бөлігі бағдарламалық қамтамасыз ету жағында болады.
3. Мен MIDI құрылғысы ретінде Garageband жұмыс істейтін iPhone қолдандым. Arduino стандартты MIDI сигналдарын стандартты MIDI кабелі арқылы жібереді, сондықтан кез келген MIDI құрылғысы iPhone орнына жұмыс істеуі керек.

Бөлшектер

• (2x) LT1167 (аспаптық күшейткіш)
• (2x) LT1112 (немесе кез келген қосарланған амп-чип)
• (1x) LM386N (дыбыс күшейткіші)
• (5x) EMG беттік электродтары (екі бұлшықетке және бір сілтеме үшін) (Amazon)
• Arduino Uno (Amazon)

• iPhone (немесе кез келген MIDI құрылғысы)

  MIDI - iPhone адаптер кабелі (егер iPhone қолданылса) (Amazon)

• Әр түрлі резисторлар, конденсаторлар мен секіргіш сымдар
• Нан тақтасы (Amazon)
• (2х) 9В батарея

Құралдар

• Пісіру үтігі (Амазонка)
• Сымды тазартқыштар
• Жылуды төмендететін құбырлар
• Электрлік таспа

2 -қадам: EMG күшейткішін жинаңыз

EMG күшейткішін құру туралы егжей -тегжейлі нұсқаулық үшін EMG дыбыстық күшейткіші нұсқаулығын қараңыз.

Біз екі EMG арнасын күшейтуге қабілетті EMG күшейткішін жасаймыз. Біз бір арнаға бір LT1167 аспаптық күшейткішті қолданамыз. LT1167 мәліметтер кестесінде «жүйке импульсінің күшейткішінің» схемасы көмектеседі, оны біз осы қадамда орындаймыз.

Схеманы жинаңыз

Нан тақтасында жоғарыда көрсетілген жүйке импульсінің күшейткішінің екі көшірмесін жинаңыз. Менің жиналған схемамның суреттері сізді түпкі мақсатқа жетуге көмектесуі керек. Мен шуды азайтуға көмектесу үшін күшейткіштердің әрқайсысының шығысына пассивті 1-ші дәрежелі төмен өту сүзгілерін қостым. Егер сіз оларды өз тізбегіңізге қосқыңыз келсе, мен шамамен 2 000 Гц үзіліс жиілігі үшін 0,047 мкФ конденсаторы бар 1 кОм резисторды қолдандым.

Қуат

Біз 9В екі батареяның тізбегін өшіреміз. LT1167 -ге +V және -V қажет (себебі EMG сигналының оң және теріс мәндері бар), сондықтан біз +V аккумуляторындағы минус түйреуішті -V аккумуляторына қосамыз. Батареядағы минус түйін -V мәніне айналады. 9В екі батареяны пайдаланған кезде сіз +V және -V сәйкесінше +9 және -9 вольтке тең боласыз.

Келесі қадам электродтардың орналасуын толығырақ қарастырады. Эталондық электрод аспаптық күшейткіштердің біреуінің 1 -ші түйреуішіне қосылады, ал бұлшық ет электродтары жұптары аспаптық күшейткіштердегі 2 және 3 -ші түйреуіштерге қосылады. Электродтардың +/- бағдары маңызды емес.

Ескерту: Егер сіздің схемаңыз жұмыс істемесе, сіз дұрыс емес нәрсе жасаған шығарсыз! Электр тізбегіндегі қатені табудың жақсы әдісі - бұл сіздің тақтаға жиналған схеманың схемасын шығару және оны бастапқы схемамен салыстыру. Бұл процесте сіз қате таба аласыз (мен көп рет жасаған сияқты).

3 -қадам: электродтарды дайындаңыз

Жоғарыда айтқанымдай, бұл жоба үшін бізге барлығы бес электрод қажет болады. ЭМГ жазбалары дифференциалды күшейткішпен жүргізіледі, яғни біз бұлшықеттің екі сілтеме нүктесі арасындағы айырмашылықты күшейтеміз. Бұл дегеніміз, бір бұлшықетке екі электрод қажет. Бұлшықеттердің белсенділігін өлшеу үшін бізге бір ғана сілтеме қажет. Мұнда Amazon -да сатылатын EMG беттік электродтарына сілтеме бар. Электродтың нақты түрі біздің мақсатымыз үшін аса маңызды емес.

Жоғарыдағы суретте көрсетілгендей, бұлшықеттің ұзындығына параллель және шамамен 2 см қашықтықта екі білектің ішкі шетіне екі электрод қойыңыз. Эталонды электродты шынтақтарыңыздың бірінің сүйек бөлігіне, бұлшықеттердегі электродтардан алыс қойыңыз.

Бұралған сым жұптары

Сондай -ақ, жоғарыда көрсетілгендей электродтарыңыздың сымдарын бұрғыңыз келеді. Бұралған сым жұптары электр тізбегіндегі былықты тазартудан басқа, электродтар шығаратын электр шуын азайтуға көмектеседі. Сымдардың орнын алға -артқа ауыстыру арқылы кез келген сыртқы электромагниттік кедергі (мысалы, желіден 60 Гц) сымдарға бірдей әсер етеді. Дифференциалды күшейткіш содан кейін бұл жалпы шу сигналын жояды.

4 -қадам: дыбыс күшейткіші (міндетті емес)

Егер сіз EMG сигналын тыңдағыңыз келсе (MIDIсіз), сіз EMG схемасына аудио күшейткішті қоса аласыз. Жоғарыда көрсетілген тізбекті жинау үшін LM386N дыбыс күшейткіш микросхемасын және қажетті резисторлар мен конденсаторларды қолданыңыз. Жоғарыдағы бейне EMG сигналының қалай өңделетінін көрсетеді.

Бұл қадам MIDI сигналдарын іске қосу үшін қажет болмаса да, мен оны қолдануға тырысуды ұсынамын. EMG сигналын тыңдау жүйенің ақаулықтарын жою мен жөндеуге өте пайдалы әдіс болуы мүмкін. Мысалы, егер желіден 60 Гц күшті кедергі болса, сіз оны Arduino көмегімен сигналды іріктеу кезінде оны анықтай алатыннан гөрі оңай естисіз.

Менің бейнедегі аудио аздап қысқарады, бірақ бұл таза ЭМГ сигналы қандай болуы керек екенінің жақсы үлгісі.

5 -қадам: MIDI компоненттерін дайындаңыз

MIDI сигналын Arduino -дан MIDI құрылғысына жіберу үшін біз MIDI аналық ұяларының бірін дәнекерлеуіміз керек. Сіз менің бірінші нұсқаулығымды қарап шығыңыз, Arduino -да MIDI орнату туралы егжей -тегжейлі оқулық.

Міне, қадамдар:

1. MIDI коннекторының 4 істігіне 220 дюймдік резисторды дәнекерлеңіз.
2. 10 см сымды резистордан Arduino -дағы Tx коннекторына дәнекерлеңіз.
3. 2 -ші түйреу үшін ұзындығы 10 см болатын сымды дәнекерлеп, оны Arduino -да жерге қосыңыз.
4. Ұзындығы 10 см болатын сымды 5 түйреуішке дәнекерлеп, Arduino -да 5В -қа қосыңыз.

Сіз EMG күшейткішін жинап, MIDI -ді iPhone кабеліне дайындағаннан кейін, құралдардың күшейткіштерінің шығысын Arduino A4 және A5 түйреуіштеріне жіберу үшін екі өтпелі сымды қолданыңыз.

6 -қадам: Arduino кодын жазыңыз

Arduino кодының негізгі құбыры келесідей:

1. EMG арналарының екеуінің де негізгі шу деңгейін өлшеңіз
2. Әр EMG арнасының кернеуін өлшеп, үздіксіз цикл
3. Егер нота қарқындылығын бақылайтын EMG арнасы табалдырықтан асса, MIDI жазбасын қосыңыз
4. Нотаның қадамын модуляциялау үшін басқа ЭМГ арнасының сигналын қолданыңыз

Мен сізге EMG сигналдарын өңдеу үшін өзіңіздің Arduino кодын жазуға тырысуды ұсынамын. Мен біріккеннен гөрі жақсы басқару схемасы бар екенін білемін! Егер сіз менің кодымнан бастағыңыз келсе, оны осы жерден жүктеп алыңыз. Мен GitHub репозиторийін қарап шығуға болады, мен жобада жұмыс істеген кезде менің кодтың әр түрлі қайталануын көруге болады.

7 -қадам: Барлығын біріктіріңіз

Егер бәрі жоспар бойынша болса, сіз MIDI құрылғысын өзіңіздің бұлшықеттеріңіздің сигналын қолдана отырып басқара аласыз. Өте қызықты! Жоба жұмыс істеп болғаннан кейін әр түрлі басқару схемаларымен ойнауға және әр түрлі MIDI дыбыстарын зерттеуге болады.

Егер сіз өзіңіздің EMG-мен басқарылатын MIDI құрылғыларының бірін жасауға тырыссаңыз, маған хабарлаңыз! Мен оның қалай болатынын естігім келеді және жолда туындаған сұрақтарға көмектесуге қуаныштымын. Іске сәт!

Сенсорлар байқауының екінші жүлдесі 2017 ж