Svalová hudba s Arduinem: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:23

Ahoj všichni, toto je můj první Instructables, tento projekt byl inspirován po zhlédnutí videoreklamy Old Spice Muscle Music, kde můžeme sledovat, jak Terry Crews hraje na různé nástroje se signály EMG.

Tuto cestu plánujeme zahájit tímto prvním projektem, kde generujeme signál o čtvercových vlnách s frekvencí, která se mění v závislosti na amplitudě získaného signálu EMG. Později bude tento signál připojen k reproduktoru, který bude hrát tuto frekvenci.

K vybudování tohoto projektu použijeme jako jádro Arduino UNO a MyoWare Muscle Sensor. Pokud nemůžete získat senzor MyoWare, nebojte se, vysvětlíme vám, jak si vytvořit vlastní. Je to trochu trik, ale stojí to za vyzkoušení, protože se hodně naučíte !!

Začněme.

Krok 1: Získejte požadované součásti

Tento projekt lze vytvořit dvěma způsoby: pomocí senzoru MyoWare (krok 2 a 3) a bez něj (krok 4 a 5).

Použití senzoru MyoWare je snazší, protože nevyžaduje pokročilé znalosti o elektronice, je to téměř jen plug and play. Bez MyoWare vyžaduje, abyste měli nějaké znalosti o OpAmps, jako je zesílení a filtrování, stejně jako oprava signálu. Tento způsob je obtížnější, ale umožňuje vám pochopit, co se skrývá za obvodem MyoWare.

Pro cestu MyoWare potřebujeme následující komponenty a nástroje:

• MyoWare Muscle Sensor (Sparkfun)
• Arduino UNO (Amazon)
• mluvčí
• Prkénko
• 22 AWG kabel
• 3 x 3M elektrody (Amazon)
• Šroubovák
• 2 x krokosvorky
• USB kabel Arduino
• Odizolovače drátu
• 1 x 1000uF (Amazon)

Bez MyoWare budete potřebovat předchozí komponenty (bez MyoWare) a také:

• Napájení +12 V, -12 V a 5 V (můžete si vytvořit vlastní pomocí počítače PS, jak je uvedeno v tomto návodu)
• Pokud je váš napájecí kabel AC se 3 vývody, budete možná potřebovat trojžilový/dvoužilový adaptér nebo zástrčku. (Někdy tento zvláštní hrot může generovat nežádoucí hluk).
• Multimetr
• Zesilovač pro dokumentaci AD620
• Operační zesilovače 2 x LM324 (nebo podobné)
• Diody 3 x 1N4007 (nebo podobné)

• Kondenzátory

  • Nepolarizované (mohou to být keramické kondenzátory, polyester atd.)

    • 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

  • Polarizovaný (elektrolytický kondenzátor)

    2 x 1 mF

• Rezistory

  • 1 x 100 ohmů
  • 1 x 3,9 kOhm
  • 1 x 5,6 kOhm
  • 1 x 1,2 kOhm
  • 1 x 2,7 kOhm
  • 3 x 8,2 kOhm
  • 1 x 6,8 kOhm
  • 2 x 1 kOhm
  • 1 x 68 kOhm
  • 1 x 20k Ohmů
  • 4 x 10 kOhm
  • 6 x 2 kOhm
  • 1 x 10k Ohm potenciometr

Krok 2: (S MyoWare) Připravte elektrody a připojte je

Pro tuto část potřebujeme senzor MyoWare a 3 elektrody.

Pokud máte velké elektrody jako my, musíte oříznout hrany, abyste zmenšili její průměr, jinak zablokuje druhou elektrodu, což způsobí rušení signálu.

Připojte MyoWare podle označení na 4. straně příručky senzoru.

Krok 3: (S MyoWare) Připojte senzor k desce Arduino

Deska MyoWare má 9 pinů: RAW, SHID, GND, +, -, SIG, R, E a M. Pro tento projekt požadujeme pouze „ +“pro připojení 5V, „ -“pro Ground a „SIG“pro výstupní signál, spojený 3 velkými kabely (~ 2 ft).

Jak bylo uvedeno výše, pin „+“je třeba připojit k 5V pinu Arduina, „-“k GND a pro SIG potřebujeme další filtr, abychom se vyhnuli náhlým změnám amplitudy signálu.

U reproduktoru potřebujeme připojit pouze kladný vodič na pin 13 a záporný na GND.

A jsme připraveni na kód !!!

Krok 4: (Bez MyoWare) Postavte kondicionační obvod signálu

Tento obvod je integrován do 8 stupňů:

1. Zesilovač instrumentace
2. Nízkoprůchodový filtr
3. High-pass filtr
4. Invertorový zesilovač
5. Přesný usměrňovač s plnou vlnou
6. Pasivní dolní propust
7. Diferenciální zesilovač
8. Předpjatý paralelní strojek

1. Zesilovač instrumentace

Tato fáze slouží k předběžnému zesílení signálu ziskem 500 Gain a odstranění signálu 60 Hz, který může být v systému. Tím získáme signál s maximální amplitudou 200 mV.

2. Nízkoprůchodový filtr

Tento filtr se používá k odstranění jakéhokoli signálu nad 300 Hz.

3. High-pass filtr

Tento filtr se používá k zamezení jakéhokoli signálu nižšího než 20 Hz generovaného pohybem elektrod při jeho nošení.

4. Invertorový zesilovač

Se ziskem 68 bude tento zesilovač generovat signál s amplitudou v rozmezí od - 8 do 8 V.

5. Přesný usměrňovač s plnou vlnou

Tento usměrňovač převádí jakýkoli negativní signál na kladný signál, takže nám zůstane jen kladný signál. To je užitečné, protože Arduino přijímá v analogových vstupech pouze signál od 0 do 5 V.

6. Pasivní dolní propust

Abychom se vyhnuli náhlým změnám amplitudy, používáme 2 x 1000uF elektrolytické kondenzátory.

7. Diferenční zesilovač

Po fázi 6 si uvědomíme, že náš signál má posun 1,5 V, to znamená, že náš signál nemůže klesnout na 0 V, pouze na 1,5 V a maximálně na 8 V. Diferenční zesilovač použije signál 1,5 V (získané děličem napětí a 5 V, upraveno potenciometrem 10 k) a signál, který chceme upravit, a 1,5 V přenese na svalový signál, takže nám zůstane krásný signál s minimem 0 V a maximem 6,5 V.

8. Předpjatý paralelní strojek

Nakonec, jak jsme již zmínili, Arduino přijímá pouze signály s maximální amplitudou 5 V. Abychom snížili maximální amplitudu našeho signálu, musíme eliminovat napětí nad 5 voltů. Tento Clipper nám to pomůže dosáhnout.

Krok 5: (Bez MyoWare) Připojte elektrody k obvodu a Arduinu

Elektrody umístěné v bicepsu jsou elektrody 1, 2 a elektroda nejblíže k lokti je známá jako referenční elektroda.

Elektrody 1 a 2 jsou připojeny ke vstupům + a - na AD620, nezáleží na tom, v jakém pořadí.

Referenční elektroda je připojena k GND.

Filtrovaný signál jde přímo na pin A0 Arduina.

** NEZAPOMEŇTE PŘIPOJIT GND ARDUINA K GND OKRUHU **

Krok 6: Kód !

Nakonec kódy.

1. První z nich je rozmítání frekvence od 400 Hz do 912 Hz, v závislosti na amplitudě signálu získaného z bicepsu.

2. Druhá je třetí oktáva stupnice starosty C, v závislosti na amplitudě zvolí tón.

Frekvence můžete najít na Wikipedii, desetinná místa prostě ignorujte

Krok 7: Konečné výsledky

Toto jsou získané výsledky, můžete kód upravit tak, aby zahrál noty, které CHCETE !!!

Další fází tohoto projektu je integrace některých krokových motorů a jiného druhu akčních členů za účelem hraní na hudební nástroj. A také cvičení, abyste získali silné signály.

Nyní si ze svých svalů zahrajte HUDBU. ZÁBAVA !!:)