Učinite Mišićnu MIDI glazbu!: 7 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Kad god vaš živčani sustav 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 koristan klinički alat 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 upravljački signal za drugi uređaj. Umjesto da kontroliram protetsku ruku, odlučio sam svoja interesovanja uključiti u glazbu i upotrijebio EMG signale za kontrolu MIDI uređaja. MIDI označava digitalno sučelje glazbenih instrumenata i standardni je protokol za elektroničko slanje i primanje glazbenih signala.

Pozadinsko znanje

Ovaj Instructable uključuje matičnu ploču, 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:

Krugovi

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 naš krug s dvije 9V baterije; ni u jednom trenutku vaš krug (pogotovo ako ste i na njega spojeni) ne smije biti spojen na izmjeničnu struju sa zida.

Korak 1: Pregled projekta i popis dijelova

Naš projekt sastoji se od tri glavne komponente:

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

1. Napravit ćemo EMG pojačalo na ploči. Ako vas zanima dublji uvid u znanost iza EMG pojačala i detaljniji koraci o tome kako sami izgraditi, 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 sustavom Garageband kao svoj MIDI uređaj. Arduino će slati standardne MIDI signale putem standardnog MIDI kabela, tako da bi svaki MIDI uređaj trebao raditi umjesto iPhonea.

Dijelovi

• (2x) LT1167 (instrumentalno pojačalo)
• (2x) LT1112 (ili bilo koji čip s 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)
• Skidači žica
• 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 pojačalo za instrumente LT1167 po kanalu. Tehnički list LT1167 korisno sadrži shemu za "Pojačalo živčanog impulsa", koju ćemo slijediti u ovom koraku.

Sastavite krug

Na ploči sastavite dvije kopije gore prikazanog pojačala živčanog impulsa. Slike mog sklopljenog kruga 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 2000 Hz.

Vlast

Isključit ćemo krug dviju 9V baterija. LT1167 treba +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 vrijednost -V. Kad koristite dvije 9V baterije, na kraju ćete imati +V i -V jednake +9 i -9 volti.

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

Napomena: Ako vaš krug ne radi, vjerojatno ste učinili nešto pogrešno! Dobra tehnika za pronalaženje pogreške u krugu je izvući shemu za sklop koju ste zapravo sastavili na svojoj ploči i usporediti je s izvornom shemom. U tom ćete procesu možda pronaći pogrešku (kao što sam to činio mnogo puta).

Korak 3: Pripremite elektrode

Kao što sam gore spomenuo, za ovaj projekt trebat će nam ukupno pet elektroda. Snimanje EMG -a 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 poveznice na neke površinske EMG elektrode koje se prodaju na Amazonu. Točan tip elektrode nije previše važan za naše potrebe.

Kao što sam pokazao na gornjoj slici, postavite dvije elektrode na unutarnji rub svake podlaktice, paralelno s duljinom 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 svojim parovima elektroda kao što je prikazano gore. Osim što uklanjaju nered oko vašeg kruga, upleteni parovi žica pomažu u smanjenju električne buke koju prikupljaju elektrode. Naizmjeničnim položajem žica naprijed -natrag, sve vanjske elektromagnetske smetnje (npr. 60 Hz iz mreže) će utjecati na žice u jednakoj mjeri. Diferencijalno pojačalo tada će ukloniti ovaj uobičajeni signal šuma.

Korak 4: Pojačalo za zvuk (nije obavezno)

Ako ste zainteresirani za slušanje sirovog EMG signala (bez ikakvog MIDI -ja), možete dodati audio pojačalo u svoj EMG krug. Upotrijebite čip audio pojačala LM386N i potrebne otpornike i kondenzatore za sastavljanje gore prikazanog kruga. Gornji video prikazuje kako zvuči sirovi (dobro, postoje neki filtri u krugu, ali uglavnom je 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 ispravljanje pogrešaka u vašem sustavu. Na primjer, ako postoje jake smetnje od 60 Hz iz napajanja, moći ćete ga čuti mnogo lakše nego što biste to mogli otkriti prilikom uzorkovanja signala s 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

Kako bismo poslali MIDI signal s Arduina na MIDI uređaj, moramo lemiti jedan od ženskih MIDI priključaka. Morate 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 priključka.
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 instrumentalnih pojačala na pinove A4 i A5 na Arduinu.

Korak 6: Napišite Arduino kod

Osnovni cjevovod za Arduino kod je sljedeći:

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

Potičem vas da pokušate napisati vlastiti Arduino kod za obradu EMG signala. Sigurno znam da postoji bolja shema kontrole od onoga što sam zajedno popločao! Ako ipak želite započeti s mojim kodom, slobodno ga preuzmite ovdje. Možete pogledati moje spremište GitHub kako biste vidjeli razne 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 kontroliranih EMG-om! Volio bih čuti kako to ide i rado ću vam pomoći sa svim pitanjima koja vam se usput jave. Sretno!

Druga nagrada na natjecanju senzora 2017