Կատարեք մկանային MIDI երաժշտություն: 7 քայլ (նկարներով)

2025 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 14:48

Ամեն անգամ, երբ ձեր նյարդային համակարգը պետք է շարժում կատարի, այն փոքր էլեկտրական ազդակներ է ուղարկում նեյրոնների միջոցով ՝ ձեր մկանները վերահսկելու համար: Էլեկտրոմիոգրաֆիայի տեխնիկան (EMG) թույլ է տալիս ուժեղացնել և չափել այս էլեկտրական ազդանշանները: Բացի նյարդաբանական խանգարումների ախտորոշման համար օգտակար կլինիկական գործիք լինելուց, վերջերս ԷՍԳ ձայնագրությունները օգտագործվում են պրոթեզավորման սարքերը վերահսկելու համար:

ԷՄԳ ուժեղացման և ձայնագրման տեխնիկային ավելի ծանոթ դառնալու հույսով ես մտածեցի, որ հաճելի կլինի ստեղծել ԷՄԳ ուժեղացուցիչ, որը այնուհետև կարող եմ օգտագործել որպես այլ սարքի կառավարման ազդանշան: Պրոթեզավորման ձեռքը վերահսկելու փոխարեն, ես որոշեցի իմ հետաքրքրությունները ներառել երաժշտության մեջ և օգտագործեցի EMG ազդանշանները `MIDI սարքը կառավարելու համար: MIDI- ն նշանակում է Musical Instrument Digital Interface և հանդիսանում է էլեկտրոնային եղանակով երաժշտական ազդանշաններ ուղարկելու և ստանալու ստանդարտ արձանագրություն:

Նախապատմության իմացություն

Այս հրահանգը ներառում է շղթայի սալիկապատում, մի քանի լարերի զոդում, Arduino- ի ծրագրավորում և MIDI սարքի հետ միացում: Եթե դուք չունեք այս անհրաժեշտ նախադրյալներից մի քանիսը, խորհուրդ եմ տալիս ծանոթանալ ստորև ներկայացված դասերին / հրահանգներին:

Շղթաներ

Արդուինո

MIDI

Անվտանգության նշում

Այս նախագիծը ենթադրում է ինքն իրեն էլեկտրական միացման միացում: Վերցրեք անվտանգության բոլոր անհրաժեշտ նախազգուշական միջոցները: Delsys- ի այս հոդվածը պարունակում է էլեկտրական անվտանգության բաժին, ինչպես նաև ընդհանուր EMG տեխնիկայի օգտակար նկարագրություն: Մենք անջատելու ենք մեր միացումը երկու 9 Վ մարտկոցից; ոչ մի դեպքում չպետք է ձեր միացումը (հատկապես, երբ դուք նույնպես դրան միացված եք) միացված լինի պատից AC հոսանքին:

Քայլ 1. Նախագծի ակնարկ և մասերի ցուցակ

Մեր նախագիծը բաղկացած է երեք հիմնական բաղադրիչներից.

1.) EMG ուժեղացուցիչ, 2.) Arduino և 3.) MIDI սարք:

1. Մենք EMG ուժեղացուցիչը կկառուցենք տախտակի վրա: Եթե ձեզ հետաքրքրում է EMG ուժեղացուցիչի հիմքում ընկած գիտությունը և ավելի մանրամասն քայլեր, թե ինչպես կառուցել ձեր սեփականը, ստուգեք իմ EMG աուդիո ուժեղացուցիչը Instructable:
2. Մենք Arduino- ն սնուցելու ենք նույն 9 Վ մարտկոցներից, որոնք սնուցում են EMG ուժեղացուցիչը: Arduino- ի հետ աշխատանքների մեծ մասը կլինի ծրագրաշարի կողմից:
3. Ես օգտագործել եմ Garageband- ով աշխատող iPhone- ը որպես իմ MIDI սարք: Arduino- ն ստանդարտ MIDI ազդանշաններ կուղարկի ստանդարտ MIDI մալուխի միջոցով, այնպես որ ցանկացած MIDI սարք պետք է աշխատի iPhone- ի փոխարեն:

Մասեր

• (2x) LT1167 (գործիքավորման ուժեղացուցիչ)
• (2x) LT1112 (կամ ցանկացած երկակի op-amp չիպ)
• (1x) LM386N (աուդիո ուժեղացուցիչ)
• (5x) Մակերևութային EMG էլեկտրոդներ (երկուսը մեկ մկանների համար և մեկը ՝ հղման համար) (Amazon)
• Arduino Uno (Amazon)

• iPhone (կամ ցանկացած MIDI սարք)

  MIDI- ից iPhone- ի ադապտերային մալուխ (եթե օգտագործում եք iPhone) (Amazon)

• Տարբեր դիմադրիչներ, կոնդենսատորներ և ցատկող լարեր
• Breadboard (Amazon)
• (2x) 9V մարտկոց

Գործիքներ

• Sոդման երկաթ (Amazon)
• Մետաղալարեր
• Atերմային նեղացման խողովակ
• Էլեկտրական ժապավեն

Քայլ 2. Հավաքեք EMG ուժեղացուցիչը

ԷՄԳ ուժեղացուցիչ ստեղծելու մասին ավելի մանրամասն ձեռնարկի համար տես իմ EMG աուդիո ուժեղացուցիչ Instructable- ը:

Մենք կկառուցենք EMG ուժեղացուցիչ, որը կկարողանա ուժեղացնել երկու EMG ալիք: Մեկ ալիքի համար մենք կօգտագործենք մեկ LT1167 գործիքավորման ուժեղացուցիչ: LT1167 տվյալների թերթիկն օգտակար կերպով պարունակում է «Նյարդային ազդակի ուժեղացուցիչի» սխեմատիկ պատկերը, որին մենք կհետեւենք այս քայլին:

Հավաքեք շրջանը

Հացաթղթի վրա հավաքեք վերևում ցուցադրված նյարդային ազդակների ուժեղացուցիչի երկու օրինակ: Իմ հավաքված շրջանի նկարները պետք է օգնեն ձեզ դեպի վերջնական նպատակը: Իմ յուրաքանչյուր ուժեղացուցիչի ելքին ավելացրի պասիվ 1-ին կարգի ցածր անցման զտիչներ, որոնք կօգնեն նվազեցնել աղմուկը: Եթե կցանկանայիք դրանք ավելացնել ձեր շրջանագծին, ես օգտագործեցի 1 կՄ ռեզիստոր `0,047 μF կոնդենսատորով` մոտավորապես 2,000 Հց անջատման հաճախականության համար:

Ուժ

Մենք անջատելու ենք միացումը երկու 9 Վ մարտկոցից: LT1167- ին անհրաժեշտ է +V և -V (քանի որ EMG աղբյուրի ազդանշանն ունի և՛ դրական, և՛ բացասական արժեքներ), ուստի մենք +V մարտկոցի մինուս կապը միացնում ենք -V մարտկոցի գումարած կապին: -V մարտկոցի մինուս քորոցը դառնում է -V արժեք: Երկու 9V մարտկոց օգտագործելիս դուք կստանաք +V և -V համապատասխանաբար հավասար +9 և -9 վոլտերի:

Հաջորդ քայլը ավելի մանրամասն լուսաբանում է էլեկտրոդի տեղադրումը: Տեղեկատվական էլեկտրոդը միանում է գործիքավորման ուժեղացուցիչներից մեկի 1 -ին կապին, իսկ մկանային էլեկտրոդի զույգերը միանում են գործիքավորման ուժեղացուցիչների 2 -րդ և 3 -րդ կապերին: Էլեկտրոդների +/- կողմնորոշումը նշանակություն չունի:

Նշում. Եթե ձեր սխեման չի աշխատում, հավանաբար ինչ -որ բան սխալ եք արել: Շրջանակում սխալ գտնելու լավ տեխնիկան այն է, որ սխեման դուրս բերվի այն սխեմայի համար, որը դուք իրականում հավաքել եք ձեր տախտակի վրա և համեմատել այն սկզբնական սխեմատիկայի հետ: Այդ գործընթացում դուք կարող եք սխալ գտնել (ինչպես ես շատ անգամ եմ արել):

Քայլ 3: Պատրաստեք էլեկտրոդներ

Ինչպես նշեցի վերևում, այս նախագծի համար մեզ ընդհանուր առմամբ անհրաժեշտ կլինի հինգ էլեկտրոդ: ԷՄԳ -ի ձայնագրությունները կատարվում են դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչով, ինչը նշանակում է, որ մենք ուժեղացնում ենք մկանների վրա երկու նշման կետերի միջև եղած տարբերությունը: Սա նշանակում է, որ մեկ մկանների համար մեզ անհրաժեշտ կլինի երկու էլեկտրոդ: Բացի այդ, մեզ անհրաժեշտ է մեկ տեղեկանք մկանների գործունեության չափման համար: Ահա Amazon- ում վաճառվող մակերեսային EMG էլեկտրոդների հղում: Էլեկտրոդի ճշգրիտ տեսակը այնքան էլ կարևոր չէ մեր նպատակների համար:

Ինչպես ցույց տվեցի վերևի նկարում, յուրաքանչյուր նախաբազկի ներքին եզրին տեղադրեք երկու էլեկտրոդ ՝ մկանների երկարությանը զուգահեռ և բաժանված մոտ 2 սմ -ով: Տեղադրեք տեղեկատու էլեկտրոդը ձեր արմունկներից մեկի ոսկրային հատվածի վրա, մկանների էլեկտրոդներից հեռու:

Պտտված մետաղալարերի զույգեր

Դուք նաև կցանկանաք ոլորել ձեր էլեկտրոդների զույգերի լարերը, ինչպես ցույց է տրված վերևում: Ձեր շրջանի շուրջ խառնաշփոթը մաքրելուց բացի, ոլորված մետաղալարերի զույգերը օգնում են նվազեցնել էլեկտրոդների կողմից հավաքված էլեկտրական աղմուկը: Հաղորդալարերի դիրքը փոխելով հետ ու առաջ, ցանկացած արտաքին էլեկտրամագնիսական միջամտություն (օրինակ ՝ ցանցից 60 Հց) հավասարապես կազդի լարերի վրա: Դիֆերենցիալ ուժեղացուցիչն այնուհետև կհեռացնի այս ընդհանուր աղմուկի ազդանշանը:

Քայլ 4: Աուդիո ուժեղացուցիչ (ըստ ցանկության)

Եթե դուք հետաքրքրված եք լսել EMG- ի հումքի ազդանշանը (առանց որևէ MIDI), կարող եք աուդիո ուժեղացուցիչ ավելացնել ձեր EMG միացմանը: Օգտագործեք LM386N աուդիո ուժեղացուցիչի չիպը և անհրաժեշտ ռեզիստորներն ու կոնդենսատորները ՝ վերևում ցուցադրված սխեման հավաքելու համար: Վերոնշյալ տեսանյութը ցույց է տալիս, թե ինչպիսի հումք է (լավ, շրջագծում կան որոշ զտիչներ, բայց հիմնականում հում է) հնչում է ԷՄԳ ազդանշանը:

Թեև այս քայլը անհրաժեշտ չէ MIDI ազդանշանները գործարկելու համար, ես առաջարկում եմ փորձել այն: ԷՄԳ ազդանշանը լսելը կարող է շատ օգտակար տեխնիկա լինել ձեր համակարգի խնդիրների լուծման և կարգաբերման համար: Օրինակ, եթե կա 60 Հց հզոր միջամտություն ցանցից, դուք կկարողանաք լսել այն շատ ավելի հեշտ, քան կարող եք հայտնաբերել այն ձեր Arduino- ով ազդանշան վերցնելիս:

Տեսանյութիս ձայնը մի փոքր կտրում է, բայց դա բավականին արժանապատիվ օրինակ է, թե ինչպիսին պետք է լինի մաքուր ԷՄԳ ազդանշանը:

Քայլ 5. Պատրաստեք MIDI բաղադրիչները

Որպեսզի Arduino- ից MIDI ազդանշան ուղարկենք MIDI սարքին, մենք պետք է զոդենք MIDI իգական խցիկներից մեկը: Դուք պետք է ծանոթանաք իմ առաջին Instructable- ին Arduino- ում MIDI- ի տեղադրման ավելի մանրակրկիտ ձեռնարկի համար:

Ահա քայլերը.

1. MIDI միակցիչի 4 -րդ կապում ամրացրեք 220 Ω դիմադրիչ:
2. Cmոդեք 10 սմ մետաղալար ռեզիստորից մինչև Tx միակցիչ Arduino- ի վրա:
3. 10 սմ երկարությամբ մետաղալար կպցրեք 2 -ի կապում և միացրեք այն գետնին Arduino- ով:
4. 10 սմ երկարությամբ մետաղալար կպցրեք 5 -ին ամրացնելու համար և միացրեք այն 5V- ին Arduino- ում:

Երբ հավաքեք EMG ուժեղացուցիչը և պատրաստեք MIDI- ն iPhone- ի մալուխին, օգտագործեք երկու ցատկող լար ՝ գործիքավորման ուժեղացուցիչների ելքերը ուղարկելու համար Arduino- ի A4 և A5 կապերին:

Քայլ 6: Գրեք Arduino ծածկագիրը

Arduino կոդի հիմնական խողովակաշարը հետևյալն է.

1. Չափել աղմուկի ելակետային մակարդակը երկու EMG ալիքների համար
2. Անընդհատ օղակ ՝ չափելով յուրաքանչյուր ԷՄԳ ալիքի լարումը
3. Եթե EMG ալիքը, որը վերահսկում է նոտայի ինտենսիվությունը, անցնում է շեմը, միացրեք MIDI նշումը
4. Օգտագործեք EMG- ի մյուս ալիքի ազդանշանը `նոտայի սկիպիդարը մոդուլացնելու համար

Ես խրախուսում եմ ձեզ փորձել գրել ձեր սեփական Arduino կոդը `EMG ազդանշանները մշակելու համար: Ես հաստատ գիտեմ, որ այնտեղ կա ավելի լավ վերահսկման սխեմա, քան այն, ինչ ես միասին խճճել էի: Եթե ցանկանում եք սկսել իմ ծածկագրով, ազատորեն ներբեռնեք այն այստեղ: Դուք կարող եք ստուգել իմ GitHub պահոցը ՝ նախագծի վրա աշխատելիս իմ ծածկագրի տարբեր կրկնությունները տեսնելու համար:

Քայլ 7: Դրեք ամեն ինչ միասին:

Եթե ամեն ինչ ընթացել է ըստ պլանի, դուք պետք է կարողանաք կառավարել ձեր MIDI սարքը ՝ օգտագործելով ձեր սեփական մկանների ազդանշանը: Բավականին հուզիչ! Նախագիծն աշխատելուց հետո կարող եք խաղալ տարբեր կառավարման սխեմաներով և ուսումնասիրել MIDI- ի տարբեր հնչյուններ:

Տեղեկացրեք ինձ, եթե փորձեք պատրաստել ձեր սեփական EMG- ով վերահսկվող MIDI սարքերից մեկը: Ես շատ կցանկանայի լսել, թե ինչպես է այն ընթանում և ուրախ կլինեի օգնել ցանկացած հարցի, որը կհայտնվի ճանապարհին: Հաջողություն!

Երկրորդ մրցանակ Սենսորների մրցույթում 2017 թ