შექმენით კუნთების MIDI მუსიკა!: 7 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

როდესაც თქვენი ნერვული სისტემა საჭიროებს მოძრაობას, ის აგზავნის მცირე ელექტრულ სიგნალებს ნეირონების საშუალებით თქვენი კუნთების გასაკონტროლებლად. ელექტრომიოგრაფიის ტექნიკა (EMG) საშუალებას გვაძლევს გავაძლიეროთ და გავზომოთ ეს ელექტრული სიგნალები. გარდა იმისა, რომ არის სასარგებლო კლინიკური ინსტრუმენტი სხვადასხვა ნევროლოგიური დარღვევების დიაგნოსტირებისთვის, EMG ჩანაწერები სულ ახლახანს იქნა გამოყენებული პროთეზირების მოწყობილობების გასაკონტროლებლად.

იმ იმედით, რომ უფრო კარგად ვიცნობ EMG- ის გამაძლიერებელ და ჩაწერილ ტექნიკას, ვიფიქრე, რომ სახალისო იქნებოდა EMG გამაძლიერებლის შექმნა, რომელიც შემდგომ შემეძლო გამომეყენებინა როგორც საკონტროლო სიგნალი სხვადასხვა მოწყობილობისთვის. იმის ნაცვლად, რომ გავაკონტროლო ხელის პროთეზი, მე გადავწყვიტე ჩემი ინტერესების ჩართვა მუსიკაში და გამოვიყენე EMG სიგნალები MIDI მოწყობილობის გასაკონტროლებლად. MIDI ნიშნავს მუსიკალური ინსტრუმენტის ციფრულ ინტერფეისს და წარმოადგენს სტანდარტულ პროტოკოლს მუსიკალური სიგნალების ელექტრონულად გაგზავნისა და მიღებისათვის.

ფონის ცოდნა

ეს ინსტრუქცია მოიცავს სქემის დაფარვას, რამდენიმე მავთულის შედუღებას, არდუინოს პროგრამირებას და MIDI მოწყობილობასთან დაკავშირებას. თუ თქვენ არ გაქვთ საჭირო ფონი, გირჩევთ გაეცნოთ ქვემოთ მოცემულ კლასებს / ინსტრუქციებს:

სქემები

არდუინო

MIDI

უსაფრთხოების შენიშვნა

ეს პროექტი გულისხმობს საკუთარი თავის დაკავშირებას ელექტრული წრე. მიიღეთ უსაფრთხოების ყველა აუცილებელი ზომა. Delsys– ის ამ ნაშრომს აქვს განყოფილება ელექტრული უსაფრთხოების შესახებ და ზოგადად EMG ტექნიკის სასარგებლო აღწერა. ჩვენ დავამუხტავთ ჩვენს წრეს ორი 9 ვ ბატარეიდან; არავითარ შემთხვევაში არ უნდა იყოს თქვენი წრე (განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც თქვენც მასთან ხართ დაკავშირებული) დაკავშირებული იყოს კედლიდან AC ენერგიასთან.

ნაბიჯი 1: პროექტის მიმოხილვა და ნაწილების სია

ჩვენი პროექტი შედგება სამი ძირითადი კომპონენტისგან:

1.) EMG გამაძლიერებელი, 2.) არდუინო და 3.) MIDI მოწყობილობა.

1. ჩვენ ავაშენებთ EMG გამაძლიერებელს პურის დაფაზე. თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ EMG გამაძლიერებლის მიღმა მეცნიერებით და უფრო დეტალური ნაბიჯებით, თუ როგორ უნდა შექმნათ თქვენი საკუთარი, შეამოწმეთ ჩემი EMG აუდიო გამაძლიერებელი Instructable.
2. ჩვენ დავამუშავებთ Arduino– ს იმავე 9 ვ ბატარეებიდან, რომელიც ამუშავებს EMG გამაძლიერებელს. Arduino– სთან მუშაობის უმეტესობა იქნება პროგრამული უზრუნველყოფის მხარეს.
3. მე გამოვიყენე iPhone, რომელსაც აქვს გარეთა კავშირი, როგორც ჩემი MIDI მოწყობილობა. Arduino გაგზავნის სტანდარტულ MIDI სიგნალებს სტანდარტული MIDI კაბელის საშუალებით, ამიტომ ნებისმიერი MIDI მოწყობილობა უნდა მუშაობდეს iPhone– ის ნაცვლად.

ნაწილები

• (2x) LT1167 (ინსტრუმენტების გამაძლიერებელი)
• (2x) LT1112 (ან ნებისმიერი ორმაგი op-amp ჩიპი)
• (1x) LM386N (აუდიო გამაძლიერებელი)
• (5x) ზედაპირული EMG ელექტროდები (ორი თითო კუნთზე და ერთი მითითებისთვის) (ამაზონი)
• არდუინო უნო (ამაზონი)

• iPhone (ან ნებისმიერი MIDI მოწყობილობა)

  MIDI to iPhone ადაპტერის კაბელი (თუ იყენებთ iPhone- ს) (ამაზონი)

• სხვადასხვა რეზისტორები, კონდენსატორები და ჯუმბერის მავთულები
• პურის დაფა (ამაზონი)
• (2x) 9V ბატარეა

ინსტრუმენტები

• გასაყიდი რკინა (ამაზონი)
• მავთულის სტრიპტიზატორები
• სითბოს შემცირება მილები
• ელექტრო ფირზე

ნაბიჯი 2: შეაგროვეთ EMG გამაძლიერებელი

უფრო საფუძვლიანი გაკვეთილისთვის, თუ როგორ უნდა ავაშენოთ EMG გამაძლიერებელი, გადახედეთ ჩემს EMG აუდიო გამაძლიერებელს Instructable.

ჩვენ ავაშენებთ EMG გამაძლიერებელს, რომელსაც შეუძლია გააძლიეროს ორი EMG არხი. ჩვენ გამოვიყენებთ ერთ LT1167 ინსტრუმენტის გამაძლიერებელს თითო არხზე. LT1167 მონაცემთა ცხრილი დამხმარედ შეიცავს "ნერვული იმპულსის გამაძლიერებლის" სქემატურს, რომელსაც ჩვენ მივყვებით ამ ნაბიჯში.

შეიკრიბეთ წრე

პურის დაფაზე შეაგროვეთ ზემოთ ნაჩვენები ნერვული იმპულსის გამაძლიერებლის ორი ასლი. ჩემი აწყობილი წრის სურათები უნდა დაგეხმაროთ საბოლოო მიზნისკენ. მე დავამატე პასიური პირველი რიგის დაბალი გამავლობის ფილტრები თითოეული ჩემი გამაძლიერებლის გამოსასვლელში, რათა ხმაურის შემცირება შემეძლოს. თუ გსურთ დაამატოთ ისინი თქვენს მიკროსქემში, მე გამოვიყენე 1 kΩ რეზისტორი 0.047 μF კონდენსატორით, რომლის სიხშირეა დაახლოებით 2,000 Hz.

Ძალა

ჩვენ გავთიშავთ მიკროსქემს ორი 9 ვ ბატარეისგან. LT1167- ს სჭირდება +V და -V (რადგან EMG წყაროს სიგნალს აქვს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი მნიშვნელობები), ამიტომ ჩვენ დავუკავშირდებით მინუს პინს +V ბატარეაზე პლუს პინ -V ბატარეაზე. -V ბატარეაზე მინუს პინი ხდება -V მნიშვნელობა. ორი 9 ვ ბატარეის გამოყენებისას თქვენ დაასრულებთ +V და -V შესაბამისად +9 და -9 ვოლტს.

ელექტროდები შემდეგი ნაბიჯი მოიცავს ელექტროდების განთავსებას უფრო დეტალურად. საცნობარო ელექტროდი ერთდება ინსტრუმენტთა ერთ -ერთი გამაძლიერებლის პინ 1 -ში, ხოლო კუნთების ელექტროდის წყვილი აერთებს საკინძებს 2 და 3 აპარატურის გამაძლიერებლებზე. ელექტროდების +/- ორიენტაციას მნიშვნელობა არ აქვს.

შენიშვნა: თუ თქვენი წრე არ მუშაობს, თქვენ ალბათ რაღაც არასწორად გააკეთეთ! წრეში შეცდომის აღმოჩენის კარგი ტექნიკა არის სქემის ამოღება იმ სქემისათვის, რომელიც თქვენ რეალურად შეიკრიბეთ თქვენს დაფაზე და შეადარეთ იგი თავდაპირველ სქემატურს. ამ პროცესში თქვენ შეიძლება იპოვოთ შეცდომა (როგორც მე ბევრჯერ გავაკეთე).

ნაბიჯი 3: მოამზადეთ ელექტროდები

როგორც ზემოთ აღვნიშნე, ჩვენ დაგვჭირდება სულ ხუთი ელექტროდი ამ პროექტისათვის. EMG ჩანაწერები ტარდება დიფერენციალური გამაძლიერებლით, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჩვენ ვაძლიერებთ განსხვავებას კუნთზე მითითების ორ წერტილს შორის. ეს ნიშნავს, რომ ჩვენ გვჭირდება ორი ელექტროდი თითო კუნთზე. გარდა ამისა, ჩვენ გვჭირდება ერთი მითითება კუნთების აქტივობის შესაფასებლად. აქ არის ბმული ამაზონზე გაყიდული ზედაპირული EMG ელექტროდების შესახებ. ელექტროდის ზუსტი ტიპი არ არის ძალიან მნიშვნელოვანი ჩვენი მიზნებისათვის.

როგორც ზემოთ სურათზეა ნაჩვენები, მოათავსეთ ორი ელექტროდი თითოეული წინამხრის შიდა კიდეზე, კუნთის სიგრძის პარალელურად და გამოყოფილია დაახლოებით 2 სმ -ით. მოათავსეთ საცნობარო ელექტროდი თქვენი ერთ -ერთი იდაყვის ძვლოვან ნაწილზე, კუნთებიდან ელექტროდების მოშორებით.

გადაუგრიხეს მავთულის წყვილი

თქვენ ასევე გსურთ გადახვიდეთ მავთულები თქვენს ელექტროდის წყვილებზე, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ. გარდა იმისა, რომ არეულობა გაასუფთავეთ თქვენი წრეწირის გარშემო, გრეხილი მავთულის წყვილი ხელს უწყობს ელექტროდების მიერ ამოღებული ელექტრული ხმაურის შემცირებას. მავთულის პოზიციის მონაცვლეობით წინ და უკან, ნებისმიერი გარე ელექტრომაგნიტური ჩარევა (მაგ. ქსელიდან 60 ჰერცი) გავლენას მოახდენს მავთულებზე თანაბარი რაოდენობით. დიფერენციალური გამაძლიერებელი ამოიღებს ამ საერთო ხმაურის სიგნალს.

ნაბიჯი 4: აუდიო გამაძლიერებელი (სურვილისამებრ)

თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ უმი EMG სიგნალის მოსმენით (MIDI– ს გარეშე) შეგიძლიათ დაამატოთ აუდიო გამაძლიერებელი თქვენს EMG წრეში. გამოიყენეთ LM386N აუდიო გამაძლიერებელი ჩიპი და აუცილებელი რეზისტორები და კონდენსატორები ზემოთ ნაჩვენები სქემის შესაქმნელად. ზემოთ მოყვანილი ვიდეო გვიჩვენებს, თუ როგორი ნედლეულია (კარგად, არის რამდენიმე ფილტრი წრეში, მაგრამ ის ძირითადად ნედლეულია) EMG სიგნალი ჟღერს.

მიუხედავად იმისა, რომ ეს ნაბიჯი არ არის აუცილებელი MIDI სიგნალების გასააქტიურებლად, მე გირჩევთ სცადოთ. EMG სიგნალის მოსმენა შეიძლება იყოს ძალიან სასარგებლო ტექნიკა თქვენი სისტემის პრობლემების აღმოსაფხვრელად და გამართვისთვის. მაგალითად, თუ არსებობს ძლიერი 60 ჰერცი ჩარევა მაგისტრალური ქსელიდან, თქვენ გექნებათ მისი მოსმენა ბევრად უფრო ადვილად, ვიდრე მისი გამოვლენისას არდუინოს სიგნალის შერჩევისას.

ჩემს ვიდეოში აუდიო ცოტათი იჭრება, მაგრამ ეს საკმაოდ ღირსეული მაგალითია იმისა, თუ როგორი უნდა იყოს სუფთა EMG სიგნალი.

ნაბიჯი 5: მოამზადეთ MIDI კომპონენტები

იმისათვის, რომ გავგზავნოთ MIDI სიგნალი Arduino– დან MIDI მოწყობილობაზე, ჩვენ უნდა შევაერთოთ ერთი ქალი MIDI ბუდე. თქვენ უნდა შეამოწმოთ ჩემი პირველი ინსტრუქცია უფრო საფუძვლიანი გაკვეთილისთვის MIDI– ზე Arduino– ზე დაყენების შესახებ.

აქ არის ნაბიჯები:

1. შეაერთეთ 220 Ω რეზისტორი MIDI კონექტორის 4 პინზე.
2. შეაერთეთ 10 სმ მავთული რეზისტორიდან Tx კონექტორზე არდუინოზე.
3. შეაერთეთ 10 სმ სიგრძის მავთული პინ 2 -ზე და დაუკავშირეთ მიწას არდუინოზე.
4. შეაერთეთ 10 სმ სიგრძის მავთული პინ 5 -ზე და დაუკავშირეთ არდუინოზე 5 ვ.

მას შემდეგ რაც შეაგროვეთ EMG გამაძლიერებელი და მოამზადეთ MIDI iPhone– ის კაბელი, გამოიყენეთ ორი ჯამპერის მავთული, რომ გაგზავნოთ ინსტრუმენტული გამაძლიერებლების გამოსავალი არდუინოს A4 და A5 ქინძისთავებზე.

ნაბიჯი 6: ჩაწერეთ არდუინოს კოდი

Arduino კოდის ძირითადი მილსადენი არის შემდეგი:

1. გაზომეთ ხმაურის საწყისი დონე ორივე EMG არხისთვის
2. მარყუჟი განუწყვეტლივ, გაზომეთ თითოეული EMG არხის ძაბვა
3. თუ EMG არხი, რომელიც აკონტროლებს ნოტის ინტენსივობას, გადალახავს ზღურბლს, ჩართეთ MIDI შენიშვნა
4. გამოიყენეთ სიგნალი სხვა EMG არხიდან, რათა შეცვალოთ ნოტის სიმაღლე

მე გირჩევთ სცადოთ დაწეროთ თქვენი საკუთარი Arduino კოდი EMG სიგნალების დასამუშავებლად. მე ნამდვილად ვიცი, რომ არსებობს უკეთესი კონტროლის სქემა, ვიდრე ის, რასაც მე ერთად ვკრავდი! თუ გსურთ დაიწყოთ ჩემი კოდით, შეგიძლიათ გადმოწეროთ აქ. თქვენ შეგიძლიათ შეამოწმოთ ჩემი GitHub საცავი, რომ ნახოთ ჩემი კოდის სხვადასხვა გამეორება, როდესაც პროექტზე ვმუშაობდი.

ნაბიჯი 7: ყველაფერი ერთად

თუ ყველაფერი გეგმის მიხედვით წარიმართა, თქვენ უნდა შეგეძლოთ აკონტროლოთ თქვენი MIDI მოწყობილობა საკუთარი კუნთების სიგნალის გამოყენებით. საკმაოდ ამაღელვებელი! პროექტის მუშაობის დასრულების შემდეგ შეგიძლიათ ითამაშოთ სხვადასხვა საკონტროლო სქემებით და შეისწავლოთ MIDI სხვადასხვა ხმები.

შემატყობინეთ, თუ თქვენ ცდილობთ შექმნათ თქვენი საკუთარი EMG კონტროლირებადი MIDI მოწყობილობა! დიდი სიამოვნებით მოვისმენდი როგორ მიდის და სიამოვნებით დაგეხმარებოდი ნებისმიერ კითხვაზე, რომელიც გვევლინება გზაზე. Წარმატებები!

მეორე პრიზი სენსორების კონკურსში 2017