Muscle-Music với Arduino: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:34

Xin chào tất cả mọi người, đây là Hướng dẫn đầu tiên của tôi, dự án này được lấy cảm hứng sau khi xem video quảng cáo Old Spice Muscle Music, nơi chúng ta có thể xem cách Terry Crews chơi các nhạc cụ khác nhau bằng tín hiệu EMG.

Chúng tôi dự định bắt đầu hành trình này với dự án đầu tiên này, nơi chúng tôi tạo ra tín hiệu sóng vuông với tần số tự do thay đổi tùy thuộc vào biên độ của tín hiệu EMG thu được. Sau đó, tín hiệu này sẽ được kết nối với Loa để phát tín hiệu miễn phí đó.

Để xây dựng dự án này, chúng tôi sẽ sử dụng làm cốt lõi, Arduino UNO và MyoWare Muscle Sensor. Nếu bạn không thể có được Cảm biến MyoWare, đừng lo lắng, chúng tôi sẽ giải thích cách xây dựng bộ cảm biến của riêng bạn, Nó hơi rắc rối nhưng rất đáng để thử, vì bạn sẽ học được RẤT NHIỀU !!

Vâng, chúng ta hãy bắt đầu.

Bước 1: Nhận các bộ phận cần thiết

Có hai cách để xây dựng dự án này: sử dụng cảm biến MyoWare (Bước 2 & 3) và không sử dụng cảm biến (Bước 4 & 5).

Sử dụng cảm biến MyoWare dễ dàng hơn vì nó không yêu cầu kiến thức nâng cao về điện tử, hầu như chỉ cần cắm và chạy. Không có MyoWare đòi hỏi bạn phải có một số kiến thức về OpAmps, chẳng hạn như khuếch đại và lọc, cũng như hiệu chỉnh tín hiệu. Cách này khó hơn, nhưng nó cho bạn hiểu những gì đằng sau mạch MyoWare.

Đối với MyoWare way, chúng ta cần các thành phần và công cụ sau:

• MyoWare Muscle Sensor (Sparkfun)
• Arduino UNO (Amazon)
• Loa
• Breadboard
• Cáp 22 AWG
• 3 x Điện cực 3M (Amazon)
• Cái vặn vít
• 2 x Clip cá sấu
• Cáp USB Arduino
• Dụng cụ cắt dây
• 1 x 1000uF (Amazon)

Nếu không có MyoWare, bạn sẽ cần các thành phần trước đó (không có MyoWare) cũng như:

• Nguồn điện với +12 V, -12 V và 5 V (bạn có thể tự tạo bằng PS máy tính như được hiển thị trong Tài liệu hướng dẫn này)
• Nếu cáp AC cấp nguồn của bạn là cáp 3 ngạnh, bạn có thể cần bộ chuyển đổi ba chấu / hai ngạnh hoặc phích cắm lừa. (Đôi khi ngạnh thừa đó có thể tạo ra tiếng ồn không mong muốn).
• Đồng hồ vạn năng
• Bộ khuếch đại âm thanh AD620
• OpAmps 2 x LM324 (hoặc tương tự)
• Điốt 3 x 1N4007 (hoặc tương tự)

• Tụ điện

  • Không phân cực (có thể là tụ gốm, Polyester, v.v.)

    • 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

  • Phân cực (Tụ điện)

    2 x 1mF

• Điện trở

  • 1 x 100 Ohms
  • 1 x 3,9k Ohms
  • 1 x 5,6k Ohms
  • 1 x 1,2k Ohms
  • 1 x 2,7k Ohms
  • 3 x 8,2k Ohms
  • 1 x 6,8k Ohms
  • 2 x 1k Ohms
  • 1 x 68k Ohms
  • 1 x 20k Ohms
  • 4 x 10k Ohms
  • 6 x 2k Ohms
  • Chiết áp 1 x 10k Ohms

Bước 2: (Với MyoWare) Chuẩn bị điện cực và kết nối chúng

Đối với phần này, chúng ta cần MyoWare Sensor và 3 điện cực.

Nếu bạn có các điện cực lớn như chúng tôi đã làm, bạn cần phải cắt các cạnh để giảm đường kính của nó, nếu không, nó sẽ chặn điện cực khác gây nhiễu tín hiệu.

Kết nối MyoWare như được đánh dấu trong trang thứ 4 của Sách hướng dẫn sử dụng cảm biến.

Bước 3: (Với MyoWare) Kết nối Cảm biến với Bảng Arduino

Bảng MyoWare có 9 Chân: RAW, SHID, GND, +, -, SIG, R, E và M. Đối với dự án này, chúng tôi chỉ yêu cầu "+" để kết nối 5V, "-" cho Ground và "SIG" cho tín hiệu đầu ra, kết nối với 3 dây cáp lớn (~ 2 ft).

Như đã đề cập ở trên, chân "+" cần được kết nối với chân 5V của Arduino, "-" với GND và đối với SIG chúng ta cần một bộ lọc bổ sung để tránh sự thay đổi đột ngột về biên độ của tín hiệu.

Đối với loa chúng ta chỉ cần nối dây Dương vào chân 13 và dây Âm với GND.

Và chúng tôi đã sẵn sàng cho mã !!!

Bước 4: (Không có MyoWare) Xây dựng mạch điều hòa tín hiệu

Mạch này được tích hợp bởi 8 giai đoạn:

1. Bộ khuếch đại nhạc cụ
2. Bộ lọc thông thấp
3. Bộ lọc thông cao
4. Bộ khuếch đại biến tần
5. Chỉnh lưu sóng chính xác đầy đủ
6. Bộ lọc thông thấp thụ động
7. Bộ khuếch đại vi sai
8. Clipper song song thiên vị

1. Bộ khuếch đại thiết bị đo

Giai đoạn này được sử dụng để khuếch đại trước tín hiệu với Độ lợi 500 và loại bỏ tín hiệu 60 Hz có thể có trong hệ thống. Điều này sẽ cho chúng ta một tín hiệu với biên độ tối đa là 200 mV.

2. Bộ lọc thông thấp

Bộ lọc này được sử dụng để loại bỏ bất kỳ tín hiệu nào trên 300 Hz.

3. Bộ lọc thông cao

Bộ lọc này được sử dụng để tránh bất kỳ tín hiệu nào thấp hơn 20 Hz được tạo ra với sự chuyển động của các điện cực khi đeo nó.

4. Bộ khuếch đại biến tần

Với độ lợi 68, bộ khuếch đại này sẽ tạo ra tín hiệu có biên độ thay đổi từ - 8 đến 8 V.

5. Chỉnh lưu chính xác toàn sóng

Bộ chỉnh lưu này chuyển đổi bất kỳ tín hiệu tiêu cực nào thành tín hiệu tích cực, để lại cho chúng ta một tín hiệu tích cực. Điều này rất hữu ích vì Arduino chỉ chấp nhận tín hiệu từ 0 đến 5 V trong các đầu vào Analog.

6. Bộ lọc thông thấp thụ động

Chúng tôi sử dụng Tụ điện 2 x 1000uF để tránh thay đổi biên độ đột ngột.

7. Bộ khuếch đại vi sai

Sau giai đoạn 6, chúng tôi nhận thấy rằng tín hiệu của chúng tôi có độ lệch 1,5 V, điều này có nghĩa là tín hiệu của chúng tôi không thể giảm xuống 0 V, chỉ xuống 1,5 V và tối đa là 8 Vôn. 1,5 V (thu được với bộ chia điện áp và 5V, được điều chỉnh bằng chiết áp 10k) và tín hiệu chúng ta muốn sửa đổi và sẽ đặt 1,5 V cho tín hiệu cơ, để lại cho chúng ta một tín hiệu đẹp với tối thiểu là 0 V và tối đa 6,5 V.

8. Clipper song song thiên vị

Cuối cùng, như chúng ta đã đề cập trước đây Arduino chỉ chấp nhận tín hiệu có biên độ tối đa là 5 V. Để giảm biên độ tối đa của tín hiệu, chúng ta cần loại bỏ điện áp trên 5 Volts. Clipper này sẽ giúp chúng ta đạt được điều đó.

Bước 5: (Không có MyoWare) Kết nối các điện cực với mạch và Arduino

Các điện cực đặt ở bắp tay là Điện cực 1, 2 và điện cực gần khuỷu tay nhất được gọi là điện cực so sánh.

Điện cực 1 và 2 được kết nối với đầu vào + và - của AD620, không quan trọng theo thứ tự nào.

Điện cực so sánh được kết nối với GND.

Tín hiệu được lọc đi trực tiếp đến chân A0 của Arduino.

** ĐỪNG QUÊN KẾT NỐI CỦA ARDUINO VỚI GND CỦA MẠCH **

Bước 6: Mã !!

Cuối cùng là các mã.

1. Đầu tiên là tần số quét tự do từ 400 Hz đến 912 Hz, tùy thuộc vào biên độ của tín hiệu thu được từ bắp tay.

2. Cái thứ hai là quãng tám thứ ba của thang âm C, tùy thuộc vào biên độ mà nó sẽ chọn một giai điệu.

Bạn có thể tìm thấy các phần mềm miễn phí trong Wikipedia, chỉ cần bỏ qua các số thập phân

Bước 7: Kết quả cuối cùng

Đây là những kết quả thu được, bạn CÓ THỂ sửa đổi mã để chơi các nốt bạn MUỐN !!!

Giai đoạn tiếp theo của dự án này là tích hợp một số động cơ bước và các loại thiết bị truyền động khác để chơi một nhạc cụ. Và cả Tập luyện để có được những tín hiệu mạnh mẽ.

Bây giờ làm cho cơ của bạn chơi một số NHẠC. CHÚC VUI VẺ!!:)