Muscle-Music With Arduino: 7 Passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Hola a tothom, aquest és el meu primer Instructables, aquest projecte es va inspirar després de veure el vídeo publicitari Old Spice Muscle Music, on podem veure com Terry Crews toca diferents instruments amb senyals EMG.

Tenim previst iniciar aquest viatge amb aquest primer projecte, on generem un senyal d’ona quadrada amb una freqüència que varia en funció de l’amplitud del senyal EMG obtingut. Més endavant, aquest senyal es connectarà a un altaveu per reproduir aquesta freqüència.

Per construir aquest projecte, utilitzarem com a nucli, un Arduino UNO i un sensor muscular MyoWare. Si no podeu obtenir un sensor MyoWare, no us preocupeu, us explicarem com construir-ne de propis. És una mica complicat, però val la pena provar-lo, ja que aprendreu molt !!

Bé, comencem.

Pas 1: Obteniu les peces necessàries

Hi ha dues maneres de construir aquest projecte: mitjançant el sensor MyoWare (passos 2 i 3) i sense ell (passos 4 i 5).

L’ús del sensor MyoWare és més senzill perquè no requereix coneixements avançats sobre electrònica, és gairebé només connectar i reproduir. Sense MyoWare és necessari que tingueu coneixement sobre OpAmps, com ara l’amplificació i el filtratge, així com la rectificació d’un senyal. D'aquesta manera és més difícil, però us permet entendre què hi ha darrere del circuit MyoWare.

Per a la manera MyoWare, necessitem els components i les eines següents:

• Sensor muscular MyoWare (Sparkfun)
• Arduino UNO (Amazon)
• Altaveu
• Taula de pa
• Cable de 22 AWG
• 3 x Elèctrodes 3M (Amazon)
• Tornavís
• 2 x Clips de cocodril
• Cable USB Arduino
• Decapants de filferro
• 1 x 1000uF (Amazon)

Sense MyoWare, necessitareu els components anteriors (sense MyoWare) i:

• Font d'alimentació amb +12 V, -12 V i 5 V (podeu fer-la vostra amb un ordinador PS com es mostra en aquest manual)
• Si el cable de CA de la font d'alimentació és un cable de 3 puntes, és possible que necessiteu un adaptador de tres puntes o de dues puntes o un endoll trampós. (De vegades, aquesta punta addicional pot generar sorolls no desitjats).
• Multímetre
• Amplificador d'instrumentació AD620
• OpAmps 2 x LM324 (o similar)
• Diodes 3 x 1N4007 (o similar)

• Condensadors

  • No polaritzats (poden ser condensadors ceràmics, polièster, etc.)

    • 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

  • Polaritzat (condensador electrolític)

    2 x 1mF

• Resistències

  • 1 x 100 ohms
  • 1 x 3,9 k ohms
  • 1 x 5,6 k ohms
  • 1 x 1,2 k d’ohms
  • 1 x 2,7 k ohms
  • 3 x 8,2 k d’ohms
  • 1 x 6,8 k ohms
  • 2 x 1k ohms
  • 1 x 68 k ohms
  • 1 x 20 k ohms
  • 4 x 10 k ohms
  • 6 x 2 k ohms
  • Potenciòmetre 1 x 10k Ohms

Pas 2: (Amb MyoWare) Prepareu els elèctrodes i connecteu-los

Per a aquesta part necessitem el sensor MyoWare i 3 elèctrodes.

Si teniu elèctrodes grans com hem fet, haureu de tallar les vores per reduir-ne el diàmetre; en cas contrari, bloquejarà l’altre elèctrode que provocarà interferències del senyal.

Connecteu MyoWare tal com es marca a la 4a pàgina del manual del sensor.

Pas 3: (Amb MyoWare) Connecteu el sensor a la placa Arduino

La placa MyoWare té 9 pins: RAW, SHID, GND, +, -, SIG, R, E i M. Per a aquest projecte només necessitem el "+" per connectar 5V, "-" per a terra i "SIG" per a la senyal de sortida, connectat amb 3 cables grans (~ 2 peus).

Com s'ha esmentat anteriorment, el pin "+" ha d'estar connectat al pin de 5V de l'Arduino, "-" a GND i per al SIG necessitem un filtre addicional per evitar canvis bruscs en l'amplitud del senyal.

Per a l’altaveu només necessitem connectar el cable positiu al pin 13 i el negatiu a GND.

I ja estem preparats per al codi !!!

Pas 4: (sense MyoWare) Construeix el circuit de condicionament del senyal

Aquest circuit està integrat per 8 etapes:

1. Amplificador d’instrumentació
2. Filtre de pas baix
3. Filtre de pas alt
4. Amplificador inversor
5. Rectificador de precisió d’ona completa
6. Filtre passiu baix passiu
7. Amplificador diferencial
8. Clipper paral·lel esbiaixat

1. Amplificador d’instrumentació

Aquesta etapa s’utilitza per preamplificar el senyal amb un guany de 500 i eliminar el senyal de 60 Hz que pot haver-hi al sistema. Això ens obtindrà un senyal amb una amplitud màxima de 200 mV.

2. Filtre de pas baix

Aquest filtre s’utilitza per eliminar qualsevol senyal superior a 300 Hz.

3. Filtre de pas alt

Aquest filtre s’utilitza per evitar qualsevol senyal inferior a 20 Hz generat amb el moviment dels elèctrodes mentre es porta.

4. Amplificador inversor

Amb un guany de 68, aquest amplificador generarà un senyal amb una amplitud que oscil·la entre -8 i 8 V.

5. Rectificador de precisió d’ona completa

Aquest rectificador converteix qualsevol senyal negatiu en un senyal positiu, deixant-nos només un senyal positiu. Això és útil perquè l'Arduino només accepta un senyal de 0 a 5 V a les entrades analògiques.

6. Filtre passiu baix passiu

Utilitzem condensadors electrolítics de 2 x 1000uF per evitar canvis sobtats d’amplitud.

7. Amplificador diferencial

Després de l'etapa 6, ens adonem que el nostre senyal té un desplaçament d'1,5 V, això vol dir que el nostre senyal no pot baixar a 0 V, només a 1,5 V i un màxim de 8 volts. L'amplificador diferencial utilitzarà un senyal de 1,5 V (obtingut amb un divisor de tensió i 5 V, ajustat amb un potenciòmetre de 10 k) i el senyal que volem modificar i reposarà l’1,5 V al senyal muscular, deixant-nos un bonic senyal amb un mínim de 0 V i un màxim de 6,5 V.

8. Clipper paral·lel esbiaixat

Finalment, com hem esmentat abans, l'Arduino només accepta senyals amb una amplitud màxima de 5 V. Per reduir l'amplitud màxima del nostre senyal, hem d'eliminar la tensió superior a 5 volts. Aquest Clipper ens ajudarà a aconseguir-ho.

Pas 5: (Sense MyoWare) Connecteu els elèctrodes al circuit i a Arduino

Els elèctrodes col·locats al bíceps són els elèctrodes 1, 2 i l’elèctrode més proper al colze es coneix com l’elèctrode de referència.

L'elèctrode 1 i 2 estan connectats a les entrades + i - de l'AD620, no importa en quin ordre.

L'elèctrode de referència està connectat a GND.

El senyal filtrat va directament al pin A0 de l'Arduino.

** NO T’OBLIDIS DE CONNEXAR EL GND D’ARDUINO AL GND DEL CIRCUIT **

Pas 6: El Codi !

Finalment, els codis.

1. El primer és un escombrat de freqüència de 400 Hz a 912 Hz, depenent de l'amplitud del senyal obtingut del bíceps.

2. La segona és la tercera octava de l’escala C major, en funció de l’amplitud escollirà un to.

Podeu trobar les freqüències a la Viquipèdia, només cal ignorar els decimals

Pas 7: Resultats finals

Aquests són els resultats obtinguts, PODEU modificar el codi per reproduir les notes que VOLEU !!!

La següent etapa d’aquest projecte és integrar alguns motors pas a pas i altres tipus d’actuadors per tocar un instrument musical. I també entrenament per obtenir senyals forts.

Ara fes que els teus músculs et toquin una mica de MÚSICA. DIVERTEIX-TE!!:)