Muscle-Music con Arduino: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

Ciao a tutti, questo è il mio primo Instructables, questo progetto è stato ispirato dopo aver visto lo spot video di Old Spice Muscle Music, dove possiamo vedere come Terry Crews suona diversi strumenti con segnali EMG.

Intendiamo iniziare questo viaggio con questo primo progetto, dove generiamo un segnale ad onda quadra con una frequenza che varia a seconda dell'ampiezza del segnale EMG ottenuto. Successivamente, questo segnale verrà collegato a un altoparlante per riprodurre quella frequenza.

Per realizzare questo progetto utilizzeremo come core un Arduino UNO e un MyoWare Muscle Sensor. Se non riesci a ottenere un sensore MyoWare, non preoccuparti, ti spiegheremo come costruirne uno tuo, è un po' complicato ma vale la pena provare, poiché imparerai MOLTO!!

Bene, cominciamo.

Passaggio 1: ottenere le parti necessarie

Ci sono due modi per costruire questo progetto: usando il sensore MyoWare (Fasi 2 e 3) e senza di esso (Fasi 4 e 5).

L'utilizzo del sensore MyoWare è più semplice perché non richiede conoscenze avanzate di elettronica, è quasi solo plug and play. Senza MyoWare è necessario avere alcune conoscenze sugli OpAmp, come l'amplificazione e il filtraggio, nonché la rettifica di un segnale. In questo modo è più difficile, ma ti permette di capire cosa c'è dietro il circuito MyoWare.

Per il metodo MyoWare, abbiamo bisogno dei seguenti componenti e strumenti:

• Sensore muscolare MyoWare (Sparkfun)
• Arduino UNO (Amazon)
• Altoparlante
• tagliere
• Cavo 22 AWG
• 3 elettrodi 3M (Amazon)
• Cacciavite
• 2 x clip a coccodrillo
• Cavo USB Arduino
• Spelafili
• 1 x 1000uF (Amazon)

Senza MyoWare, avrai bisogno dei componenti precedenti (senza MyoWare) e di:

• Alimentatore con +12 V, -12 V e 5 V (puoi crearne uno tuo con un computer PS come mostrato in questo Instructables)
• Se il tuo cavo di alimentazione CA è un cavo a 3 poli, potresti aver bisogno di un adattatore a tre/due poli o di una spina cheater. (A volte quel polo in più può generare rumore indesiderato).
• Multimetro
• Amplificatore per strumentazione AD620
• OpAmp 2 x LM324 (o simili)
• Diodi 3 x 1N4007 (o simili)

• Condensatori

  • Non polarizzato (possono essere condensatori ceramici, poliestere, ecc.)

    • 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

  • Polarizzato (condensatore elettrolitico)

    2 x 1mF

• resistori

  • 1 x 100 Ohm
  • 1 x 3,9 kOhm
  • 1 x 5.6k Ohm
  • 1 x 1.2k Ohm
  • 1 x 2,7 kOhm
  • 3 x 8,2 kOhm
  • 1 x 6,8 kOhm
  • 2 x 1k Ohm
  • 1 x 68 kOhm
  • 1 x 20k Ohm
  • 4 x 10 kOhm
  • 6 x 2k Ohm
  • 1 x potenziometro da 10k Ohm

Passaggio 2: (con MyoWare) preparare gli elettrodi e collegarli

Per questa parte abbiamo bisogno del sensore MyoWare e di 3 elettrodi.

Se hai elettrodi grandi come abbiamo fatto, devi tagliare i bordi per ridurne il diametro, altrimenti bloccherà l'altro elettrodo che causerà interferenze di segnale.

Collegare MyoWare come indicato nella quarta pagina del manuale del sensore.

Passaggio 3: (con MyoWare) collegare il sensore alla scheda Arduino

La scheda MyoWare ha 9 Pin: RAW, SHID, GND, +, -, SIG, R, E e M. Per questo progetto abbiamo solo bisogno del " +" per collegare 5V, " - " per Ground e " SIG " per il segnale di uscita, collegato con 3 cavi grandi (~2 piedi).

Come accennato in precedenza, il pin "+" deve essere collegato al pin 5V di Arduino, "-" a GND e per il SIG abbiamo bisogno di un filtro aggiuntivo per evitare cambiamenti improvvisi nell'ampiezza del segnale.

Per l'altoparlante dobbiamo solo collegare il filo Positivo al pin 13 e il Negativo a GND.

E siamo pronti per il codice!!!

Passaggio 4: (senza MyoWare) costruire il circuito di condizionamento del segnale

Questo circuito è integrato da 8 stadi:

1. Amplificatore per strumentazione
2. Filtro passa basso
3. Filtro passa alto
4. Amplificatore inverter
5. Raddrizzatore di precisione a onda intera
6. Filtro passa basso passivo
7. Amplificatore differenziale
8. Clipper parallelo polarizzato

1. Amplificatore per strumentazione

Questo stadio viene utilizzato per preamplificare il segnale con un guadagno di 500 ed eliminare il segnale a 60 Hz che potrebbe essere nel sistema. Questo ci darà un segnale con un'ampiezza massima di 200 mV.

2. Filtro passa basso

Questo filtro viene utilizzato per eliminare qualsiasi segnale superiore a 300 Hz.

3. Filtro passa alto

Questo filtro viene utilizzato per evitare qualsiasi segnale inferiore a 20 Hz generato con il movimento degli elettrodi mentre lo si indossa.

4. Amplificatore inverter

Con un guadagno di 68, questo amplificatore genererà un segnale con un'ampiezza che varia da - 8 a 8 V.

5. Raddrizzatore di precisione a onda intera

Questo raddrizzatore converte qualsiasi segnale negativo in un segnale positivo, lasciandoci solo un segnale positivo. Questo è utile perché Arduino accetta solo un segnale da 0 a 5 V negli ingressi analogici.

6. Filtro passa basso passivo

Utilizziamo condensatori elettrolitici 2 x 1000uF per evitare improvvisi cambiamenti di ampiezza.

7. Amplificatore differenziale

Dopo lo stadio 6, ci rendiamo conto che il nostro segnale ha un offset di 1,5 V, ciò significa che il nostro segnale non può scendere a 0 V, solo a 1,5 V e un massimo di 8 Volt. L'amplificatore differenziale utilizzerà un segnale di 1,5 V (ottenuto con un partitore di tensione e 5V, regolato con un potenziometro da 10k) e il segnale che vogliamo modificare e appoggerà 1,5 V al segnale muscolare, lasciandoci con un bel segnale con un minimo di 0 V e un massimo di 6,5V.

8. Clipper parallelo polarizzato

Infine, come abbiamo detto prima, Arduino accetta solo segnali con un'ampiezza massima di 5 V. Per ridurre l'ampiezza massima del nostro segnale dobbiamo eliminare la tensione sopra i 5 Volt. Questo Clipper ci aiuterà a raggiungere questo obiettivo.

Passaggio 5: (senza MyoWare) collegare gli elettrodi al circuito e ad Arduino

Gli elettrodi posizionati nel bicipite sono gli elettrodi 1, 2 e l'elettrodo più vicino al gomito è noto come elettrodo di riferimento.

Gli elettrodi 1 e 2 sono collegati agli ingressi + e - dell'AD620 non importa in quale ordine.

L'elettrodo di riferimento è collegato a GND.

Il segnale filtrato va direttamente al pin A0 di Arduino.

**NON DIMENTICARE DI CONNETTERE LA MASSA DI ARDUINO ALLA MASSA DEL CIRCUITO**

Passaggio 6: il codice!

Infine, i codici.

1. Il primo è uno sweep di frequenza da 400 Hz a 912 Hz, a seconda dell'ampiezza del segnale ottenuto dal bicipite.

2. La seconda è la terza ottava della scala di Do maggiore, a seconda dell'ampiezza si sceglierà un tono.

Puoi trovare le frequenze su Wikipedia, ignora i decimali

Passaggio 7: risultati finali

Questi sono i risultati ottenuti, PUOI modificare il codice per suonare le note che VUOI!!!

La fase successiva di questo progetto è l'integrazione di alcuni motori passo-passo e altri tipi di attuatori per suonare uno strumento musicale. E anche Allenamento per avere segnali forti.

Ora fai suonare un po' di MUSICA ai tuoi muscoli. DIVERTITI!!:)