Muzyka mięśniowa z Arduino: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Witam wszystkich, to moje pierwsze Instructables, ten projekt został zainspirowany po obejrzeniu reklamy wideo Old Spice Muscle Music, w której możemy zobaczyć, jak Terry Crews gra na różnych instrumentach za pomocą sygnałów EMG.

Planujemy rozpocząć tę podróż od pierwszego projektu, w którym generujemy sygnał fali prostokątnej o częstotliwości zmieniającej się w zależności od amplitudy uzyskanego sygnału EMG. Później ten sygnał zostanie podłączony do głośnika, aby odtwarzać tę częstotliwość.

Do zbudowania tego projektu użyjemy jako rdzenia Arduino UNO i MyoWare Muscle Sensor. Jeśli nie możesz zdobyć czujnika MyoWare, nie martw się, wyjaśnimy, jak zbudować własny. To trochę skomplikowane, ale warto spróbować, ponieważ DUŻO nauczysz się!!

Cóż, zacznijmy.

Krok 1: Uzyskaj wymagane części

Istnieją dwa sposoby na zbudowanie tego projektu: przy użyciu czujnika MyoWare (krok 2 i 3) i bez niego (krok 4 i 5).

Korzystanie z sensora MyoWare jest łatwiejsze, ponieważ nie wymaga zaawansowanej wiedzy o elektronice, jest prawie po prostu plug and play. Bez MyoWare wymagana jest wiedza na temat wzmacniaczy operacyjnych, takich jak wzmacnianie i filtrowanie, a także prostowanie sygnału. Ten sposób jest trudniejszy, ale pozwala zrozumieć, co kryje się za obwodem MyoWare.

Do działania MyoWare potrzebujemy następujących komponentów i narzędzi:

• Czujnik mięśni MyoWare (Sparkfun)
• Arduino UNO (Amazonka)
• Głośnik
• Deska do krojenia chleba
• Kabel 22 AWG
• 3 elektrody 3M (Amazonka)
• Śrubokręt
• 2 x zaciski krokodylkowe
• Kabel USB Arduino
• Narzędzia do ściągania izolacji
• 1x1000 uF (Amazonka)

Bez MyoWare będziesz potrzebować poprzednich komponentów (bez MyoWare), a także:

• Zasilanie +12 V, -12 V i 5 V (możesz stworzyć własne za pomocą komputera PS, jak pokazano w tej instrukcji)
• Jeśli twój kabel zasilający AC jest 3-bolcowy, możesz potrzebować trójbolcowego/dwubolcowego adaptera lub wtyczki oszusta. (Czasami ten dodatkowy bolec może generować niepożądany hałas).
• Multimetr
• Wzmacniacz instrumentalny AD620
• Wzmacniacze operacyjne 2 x LM324 (lub podobne)
• Diody 3 x 1N4007 (lub podobne)

• Kondensatory

  • Niespolaryzowane (mogą to być kondensatory ceramiczne, poliester itp.)

    • 2 x 100 nF
    • 1 x 120 nF
    • 1x820 nF
    • 1x1.2 uF
    • 1x1 uF
    • 1 x 4,7 uF
    • 1x1.8 uF

  • Spolaryzowane (kondensator elektrolityczny)

    2x1mF

• Rezystory

  • 1x100 omów
  • 1 x 3,9k omów
  • 1x5,6k omów
  • 1x1.2k omów
  • 1 x 2,7 k omów
  • 3x8,2k omów
  • 1x6,8k omów
  • 2 x 1k omów
  • 1 x 68k omów
  • 1 x 20k omów
  • 4 x 10k omów
  • 6 x 2k omów
  • Potencjometr 1x10 k Ohm

Krok 2: (z MyoWare) Przygotuj elektrody i podłącz je

Do tej części potrzebujemy czujnika MyoWare i 3 elektrod.

Jeśli masz duże elektrody, tak jak my, musisz przyciąć krawędzie, aby zmniejszyć ich średnicę, w przeciwnym razie zablokuje drugą elektrodę, co spowoduje zakłócenia sygnału.

Podłącz MyoWare zgodnie z oznaczeniem na czwartej stronie instrukcji czujnika.

Krok 3: (z MyoWare) Podłącz czujnik do płytki Arduino

Płyta MyoWare posiada 9 pinów: RAW, SHID, GND, +, -, SIG, R, E i M. W tym projekcie potrzebujemy tylko "+" do podłączenia 5V, "-" dla uziemienia i "SIG" dla sygnał wyjściowy, podłączony za pomocą 3 dużych kabli (~2 stopy).

Jak wspomniano powyżej, pin „+” należy podłączyć do pinu 5 V Arduino, „-” do GND, a dla SIG potrzebujemy dodatkowego filtra, aby uniknąć nagłych zmian amplitudy sygnału.

W przypadku głośnika wystarczy podłączyć przewód dodatni do styku 13, a ujemny do GND.

I jesteśmy gotowi na kod!!!

Krok 4: (Bez MyoWare) Zbuduj obwód kondycjonowania sygnału

Układ ten jest zintegrowany z 8 stopniami:

1. Wzmacniacz oprzyrządowania
2. Filtr dolnoprzepustowy
3. Filtr górnoprzepustowy
4. Wzmacniacz inwerterowy
5. Precyzyjny prostownik pełnookresowy
6. Pasywny filtr dolnoprzepustowy
7. Wzmacniacz różnicowy
8. Obcinacz równoległy z odchyleniem

1. Wzmacniacz oprzyrządowania

Ten etap służy do wstępnego wzmocnienia sygnału przy wzmocnieniu 500 i wyeliminowania sygnału 60 Hz, który może znajdować się w systemie. Dostaniemy sygnał o maksymalnej amplitudzie 200 mV.

2. Filtr dolnoprzepustowy

Filtr ten służy do eliminowania wszelkich sygnałów powyżej 300 Hz.

3. Filtr górnoprzepustowy

Filtr ten służy do unikania wszelkich sygnałów niższych niż 20 Hz generowanych przez ruch elektrod podczas noszenia.

4. Wzmacniacz inwerterowy

Wzmacniacz o wzmocnieniu 68 będzie generował sygnał o amplitudzie wahającej się od - 8 do 8 V.

5. Precyzyjny prostownik pełnookresowy

Ten prostownik zamienia dowolny sygnał ujemny na sygnał dodatni, pozostawiając nam tylko sygnał dodatni. Jest to przydatne, ponieważ Arduino akceptuje tylko sygnał od 0 do 5 V na wejściach analogowych.

6. Pasywny filtr dolnoprzepustowy

Używamy kondensatorów elektrolitycznych 2 x 1000uF, aby uniknąć nagłych zmian amplitudy.

7. Wzmacniacz różnicowy

Po etapie 6 zdajemy sobie sprawę, że nasz sygnał ma przesunięcie 1,5 V, co oznacza, że nasz sygnał nie może zejść do 0 V, tylko do 1,5 V i maksymalnie 8 V. Wzmacniacz różnicowy będzie używał sygnału 1,5 V (uzyskiwany dzielnikiem napięcia i 5 V, regulowany potencjometrem 10k) i sygnał, który chcemy zmodyfikować i odłożymy 1,5 V do sygnału mięśniowego, pozostawiając nam piękny sygnał z minimum 0 V i maksimum 6,5 V.

8. Stronnicza maszynka do strzyżenia równoległego

Wreszcie, jak wspomnieliśmy wcześniej, Arduino akceptuje tylko sygnały o maksymalnej amplitudzie 5 V. Aby zmniejszyć maksymalną amplitudę naszego sygnału, musimy wyeliminować napięcie powyżej 5 V. Ten Clipper pomoże nam to osiągnąć.

Krok 5: (bez MyoWare) Podłącz elektrody do obwodu i Arduino

Elektrody umieszczone w bicepsie to elektrody 1, 2, a elektroda najbliżej łokcia jest znana jako elektroda odniesienia.

Elektroda 1 i 2 są podłączone do wejść + i - AD620, nie ma znaczenia w jakiej kolejności.

Elektroda odniesienia jest podłączona do GND.

Przefiltrowany sygnał trafia bezpośrednio do pinu A0 Arduino.

**NIE ZAPOMNIJ O PODŁĄCZENIU GND ARDUINO DO GND OBWODU**

Krok 6: Kod!

Wreszcie kody.

1. Pierwszy z nich to przemiatanie częstotliwości od 400 Hz do 912 Hz, w zależności od amplitudy sygnału uzyskanego z bicepsa.

2. Druga to trzecia oktawa skali burmistrza C, w zależności od amplitudy, jaką wybierze ton.

Częstotliwości można znaleźć w Wikipedii, po prostu zignoruj ułamki dziesiętne

Krok 7: Wyniki końcowe

To są uzyskane wyniki, MOŻESZ zmodyfikować kod, aby odtwarzać nuty, które CHCESZ!!!

Kolejnym etapem tego projektu jest integracja niektórych silników krokowych i innego rodzaju siłowników w celu gry na instrumencie muzycznym. A także Trening, aby uzyskać silne sygnały.

Teraz spraw, aby twoje mięśnie grały MUZYKĘ. BAW SIĘ DOBRZE!!:)