Membuat Musik MIDI Otot!: 7 Langkah (dengan Gambar)

Daftar Isi:

Langkah 1: Ikhtisar Proyek dan Daftar Suku Cadang
Langkah 2: Pasang Amplifier EMG
Langkah 3: Siapkan Elektroda
Langkah 4: Penguat Audio (opsional)
Langkah 5: Siapkan Komponen MIDI
Langkah 6: Tulis Kode Arduino
Langkah 7: Satukan Semuanya

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2025-01-13 06:57

Setiap kali sistem saraf Anda perlu membuat gerakan, ia mengirimkan sinyal listrik kecil melalui neuron untuk mengontrol otot Anda. Teknik elektromiografi (EMG) memungkinkan kita untuk memperkuat dan mengukur sinyal listrik ini. Selain menjadi alat klinis yang berguna untuk mendiagnosis gangguan neurologis yang berbeda, rekaman EMG telah digunakan baru-baru ini untuk mengontrol perangkat prostetik.

Dengan harapan menjadi lebih akrab dengan amplifikasi EMG dan teknik perekaman, saya pikir akan menyenangkan untuk membangun sebuah amplifier EMG yang kemudian dapat saya gunakan sebagai sinyal kontrol untuk perangkat yang berbeda. Daripada mengendalikan lengan palsu, saya memutuskan untuk menggabungkan minat saya dalam musik dan menggunakan sinyal EMG untuk mengontrol perangkat MIDI. MIDI adalah singkatan dari Musical Instrument Digital Interface, dan merupakan protokol standar untuk mengirim dan menerima sinyal musik secara elektronik.

Latar belakang pengetahuan

Instruksi ini termasuk papan tempat memotong roti sirkuit, menyolder beberapa kabel, memprogram Arduino, dan berinteraksi dengan perangkat MIDI. Jika Anda tidak memiliki beberapa latar belakang yang diperlukan ini, saya sarankan untuk memeriksa beberapa kelas/Petunjuk di bawah ini:

sirkuit

Arduino

MIDI

Catatan Keamanan

Proyek ini tidak melibatkan menghubungkan diri ke sirkuit listrik. Ambil semua tindakan pencegahan keamanan yang diperlukan. Makalah dari Delsys ini memiliki bagian tentang keselamatan listrik serta deskripsi yang berguna tentang teknik EMG secara umum. Kami akan mematikan sirkuit kami dari dua baterai 9V; sirkuit Anda (terutama ketika Anda terhubung juga) tidak boleh terhubung ke daya AC dari dinding.

Langkah 1: Ikhtisar Proyek dan Daftar Suku Cadang

Proyek kami terdiri dari tiga komponen utama:

1.) penguat EMG, 2.) Arduino, dan 3.) perangkat MIDI.

Kami akan membangun amplifier EMG di papan tempat memotong roti. Jika Anda tertarik untuk melihat lebih dalam tentang ilmu di balik amplifier EMG dan langkah-langkah yang lebih rinci tentang cara membuat sendiri, lihat amplifier audio EMG saya yang Dapat Diinstruksikan.
Kami akan memberi daya pada Arduino dari baterai 9V yang sama yang memberi daya pada ampli EMG. Sebagian besar pekerjaan dengan Arduino akan berada di sisi perangkat lunak.
Saya menggunakan iPhone yang menjalankan Garageband sebagai perangkat MIDI saya. Arduino akan mengirimkan sinyal MIDI standar melalui kabel MIDI standar, sehingga perangkat MIDI apa pun harus berfungsi menggantikan iPhone.

Bagian

(2x) LT1167 (penguat instrumentasi)
(2x) LT1112 (atau chip op-amp ganda apa pun)
(1x) LM386N (penguat audio)
(5x) Elektroda EMG Permukaan (dua per otot dan satu untuk referensi) (Amazon)
Arduino Uno (Amazon)
iPhone (atau perangkat MIDI apa pun)

Kabel adaptor MIDI ke iPhone (jika menggunakan iPhone) (Amazon)
Berbagai resistor, kapasitor, dan kabel jumper
Papan tempat memotong roti (Amazon)
(2x) baterai 9V

Peralatan

Besi solder (Amazon)
penari telanjang kawat
Tabung panas menyusut
Pita listrik

Langkah 2: Pasang Amplifier EMG

Untuk tutorial yang lebih menyeluruh tentang cara membuat amplifier EMG, lihat Instructable ampli audio EMG saya.

Kami akan membangun amplifier EMG yang mampu memperkuat dua saluran EMG. Kami akan menggunakan satu amp instrumentasi LT1167 per saluran. Lembar data LT1167 sangat membantu berisi skema untuk "Penguat Impuls Saraf," yang akan kita ikuti dalam langkah ini.

Merakit sirkuit

Di papan tempat memotong roti, rakit dua salinan penguat impuls saraf yang ditunjukkan di atas. Gambar-gambar rangkaian rakitan saya akan membantu memandu Anda menuju tujuan akhir. Saya menambahkan filter low-pass orde 1 pasif ke output setiap amplifier saya untuk membantu mengurangi kebisingan. Jika Anda ingin menambahkannya ke sirkuit Anda, saya menggunakan resistor 1 kΩ dengan kapasitor 0,047 F untuk frekuensi cutoff sekitar 2.000 Hz.

Kekuasaan

Kami akan mematikan sirkuit dari dua baterai 9V. LT1167 membutuhkan +V dan -V (karena sinyal sumber EMG memiliki nilai positif dan negatif), jadi kita akan menghubungkan pin minus pada baterai +V ke pin plus pada baterai -V. Pin minus pada baterai -V menjadi nilai -V. Saat menggunakan dua baterai 9V, Anda akan mendapatkan +V dan -V masing-masing sama dengan +9 dan -9 volt.

ElektrodaLangkah selanjutnya meliputi penempatan elektroda secara lebih rinci. Elektroda referensi dihubungkan ke pin 1 dari salah satu ampli instrumentasi, dan pasangan elektroda otot dihubungkan ke pin 2 dan 3 pada ampli instrumentasi. Orientasi +/- elektroda tidak masalah.

Catatan: Jika sirkuit Anda tidak berfungsi, Anda mungkin melakukan kesalahan! Teknik yang baik untuk menemukan kesalahan dalam suatu sirkuit adalah dengan menggambar skema untuk sirkuit yang sebenarnya telah Anda rakit di papan tempat memotong roti dan membandingkannya dengan skema aslinya. Dalam proses itu Anda mungkin menemukan kesalahan (seperti yang saya lakukan berkali-kali).

Langkah 3: Siapkan Elektroda

Seperti yang saya sebutkan di atas, kita membutuhkan total lima elektroda untuk proyek ini. Perekaman EMG dilakukan dengan penguat diferensial, artinya kami memperkuat perbedaan antara dua titik acuan pada otot. Ini berarti kita akan membutuhkan dua elektroda per otot. Selain itu, kita memerlukan referensi tunggal untuk mengukur aktivitas otot sehubungan dengan. Berikut ini tautan ke beberapa elektroda EMG permukaan yang dijual di Amazon. Jenis elektroda yang tepat tidak terlalu penting untuk tujuan kita.

Seperti yang saya tunjukkan pada gambar di atas, letakkan dua elektroda di tepi bagian dalam masing-masing lengan bawah, sejajar dengan panjang otot dan dipisahkan sekitar 2 cm. Tempatkan elektroda referensi pada bagian tulang salah satu siku Anda, jauh dari elektroda pada otot.

Pasangan kawat bengkok

Anda juga ingin memutar kabel pada pasangan elektroda Anda seperti yang ditunjukkan di atas. Selain membersihkan kekacauan di sekitar sirkuit Anda, pasangan kawat bengkok membantu mengurangi kebisingan listrik yang ditangkap oleh elektroda. Dengan bergantian posisi kabel bolak-balik, interferensi elektromagnetik eksternal (misalnya 60 Hz dari listrik) akan mempengaruhi kabel dalam jumlah yang sama. Penguat diferensial kemudian akan menghapus sinyal noise umum ini.

Langkah 4: Penguat Audio (opsional)

Jika Anda tertarik untuk mendengarkan sinyal EMG mentah (tanpa MIDI), Anda dapat menambahkan penguat audio ke sirkuit EMG Anda. Gunakan chip penguat audio LM386N dan resistor serta kapasitor yang diperlukan untuk merakit rangkaian yang ditunjukkan di atas. Video di atas menunjukkan seperti apa sinyal EMG mentah (yah, ada beberapa filter di sirkuit, tetapi sebagian besar mentah).

Meskipun langkah ini tidak diperlukan untuk memicu sinyal MIDI, saya sarankan Anda mencobanya. Mendengarkan sinyal EMG bisa menjadi teknik yang sangat membantu untuk memecahkan masalah dan men-debug sistem Anda. Misalnya, jika ada gangguan kuat 60 Hz dari daya listrik, Anda akan dapat mendengarnya lebih mudah daripada mendeteksinya saat mengambil sampel sinyal dengan Arduino Anda.

Audio dalam video saya sedikit terpotong, tetapi ini adalah contoh yang cukup baik tentang seperti apa seharusnya sinyal EMG yang bersih.

Langkah 5: Siapkan Komponen MIDI

Untuk mengirim sinyal MIDI dari Arduino ke perangkat MIDI, kita perlu menyolder salah satu jack MIDI perempuan. Anda harus melihat Instructable pertama saya untuk tutorial yang lebih menyeluruh tentang pengaturan MIDI di Arduino.

Berikut langkah-langkahnya:

Solder resistor 220 ke pin 4 konektor MIDI.
Solder kabel 10 cm dari resistor ke konektor Tx pada Arduino.
Solder kabel sepanjang 10 cm ke pin 2 dan sambungkan ke ground pada Arduino.
Solder kabel sepanjang 10 cm ke pin 5 dan sambungkan ke 5V di Arduino.

Setelah Anda merakit amplifier EMG dan menyiapkan kabel MIDI ke iPhone, gunakan dua kabel jumper untuk mengirim output amplifier instrumentasi ke pin A4 dan A5 di Arduino.

Langkah 6: Tulis Kode Arduino

Pipa dasar untuk kode Arduino adalah sebagai berikut:

Ukur tingkat kebisingan dasar untuk kedua saluran EMG
Loop terus menerus, mengukur tegangan setiap saluran EMG
Jika saluran EMG yang mengontrol intensitas nada melewati ambang batas, aktifkan nada MIDI
Gunakan sinyal dari saluran EMG lain untuk memodulasi nada nada

Saya mendorong Anda untuk mencoba menulis kode Arduino Anda sendiri untuk memproses sinyal EMG. Saya tahu pasti ada skema kontrol yang lebih baik di luar sana daripada apa yang saya buat bersama! Jika Anda ingin memulai dengan kode saya, silakan unduh di sini. Anda dapat memeriksa repositori GitHub saya untuk melihat berbagai iterasi kode saya saat saya mengerjakan proyek.

Langkah 7: Satukan Semuanya

Jika semua telah berjalan sesuai rencana, Anda harus dapat mengontrol perangkat MIDI Anda menggunakan sinyal dari otot Anda sendiri. Cukup menarik! Setelah proyek bekerja, Anda dapat bermain-main dengan skema kontrol yang berbeda dan menjelajahi suara MIDI yang berbeda.

Beri tahu saya jika Anda mencoba membuat salah satu perangkat MIDI yang dikontrol EMG Anda sendiri! Saya ingin mendengar bagaimana kelanjutannya dan dengan senang hati akan membantu dengan pertanyaan apa pun yang muncul di sepanjang jalan. Semoga beruntung!