DIY Emg-sensor med og uden mikro-controller: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Velkommen til videndelingsinstruktionsplatform. I denne instruktør vil jeg diskutere, hvordan man laver grundlæggende emg -kredsløb og bag matematisk beregning involveret i det. Du kan bruge dette kredsløb til at observere variationer i muskelpuls, styreservo, som joystick, motorhastighedsregulator, lys og mange sådanne apparater. Første billede angiver kredsløbsdiagram, der er designet i ltspice -software, andet billede angiver simuleringsoutput fra ltspice, når input er givet og tredje billede angiver output, når der ikke gives noget input.

Forbrugsvarer

NØDVENDIGE KOMPONENTER

LM741 IC -X 4

NE555 -X 1

MODSTAND

10K -X2

1K -X4

500 -X2

1,5K -X1

15K -X1

300K -X1

220K -X1

5K -X1

DIODER -X3

KAPACITOR -22 nf (til 555 TIMER IC)

KAPACITOR -1U -X3

ELEKTROLYTISK KAPACITOR -1U (I UDGANG)

Trin 1: Trin involveret i konstruktion af emg

1 Instrumentforstærker design

2 Højpasfilter

3 Halvbrobølge -ensretter

4 Udglatningskredsløb

(valgfri)

5 pwm signalgenerator. (For at udelukke mikrokontroller).

Trin 2: INSTRUMENTATIONSFORSTÆRKER

1 Instrumentforstærker

I dette trin kræver vi tre Lm741 ic. Inden kredsløb tilsluttes batteriet som vist i figur 1

rød angiver positiv 9v og sort angiver -9v og grønne ledninger som jord

Nu er næste trin at lave differentialforstærker. Tag en Lm741 ic tilslut pin 7 til positiv og pin 4 til negativ (ikke jordet). Tag 10k modstand tilslut mellem 2 og 6 på lm741 ic. Tag anden lm741 gør forbindelsen som den samme som første Lm741 ic. Tilføj nu 500 ohm modstand, en terminal på 500 ohm modstand til den første inverterende terminal på Lm741 ic og anden terminal på 500 ohm modstand til den anden inverterende terminal på Lm741 ic som vist i figur 2

Design af instrumenteringsforstærker

På dette trin skal vi tage output fra første Lm741 ic til en terminal på 1k modstand og en anden terminal til modstand 1k til inverterende terminal på tredje Lm741 ic, på samme måde output fra anden Lm741 ic til en terminal på modstand 1k og en anden terminal til modstand 1k til ikke -inverterende terminal på tredje Lm741 ic. Tilføj 1k modstand mellem inverterende terminal på tredje Lm741 ic og pin 6 på tredje Lm741 ic og 1k modstand mellem ikke -inverterende terminal på tredje Lm741 ic og jord (ikke negativ). Dette fuldender design af instrumentering forstærker

Test af instrumentforstærker

Tag to signalgeneratorer. Indstil 1. signalgeneratorindgang som 0.1mv 100 hz (ur wish try diiferente værdier), indstil på samme måde anden signalgeneratorindgang som 0.2mv 100hz. Positiv pin af 1. signalgenerator til pin 3 på første LM741 ic og negative pin til jord, tilsvarende positiv pin på 2. signalgenerator til pin 3 på anden LM741 ic og negativ pin til jord

beregning

forstærkning af instrumentforstærker

gain = (1+ (2*R1)/Rf)*R2/R3

her

Rf = 500 ohm

R1 = 10k

R2 = R3 = 1k

V1 = 0,1 mv

V2 = 0,2mv

output af differentialforstærker = V2 -V1 = 0.2mv -0.1mv = 0.1mv

gevinst = (1+ (2*10k)/500)*1k/1k = 41

output af instrumentforstærker = output af differentialforstærker*forstærkning

output af instrumentforstærker = 0,1mv * 41 = 4,1v

Og output fra oscilloskop er 4v peak to peak i figur 4, udledt gennem tinker cad simuleringssoftware, derfor er designet korrekt, og vi går videre til næste trin

Trin 3: HØJPASSFILTER

Højpasfilterkonstruktion

På dette tidspunkt er vi nødt til at designe højpasfilter for at undgå unødvendig spænding, der produceres på grund af støj. For at undertrykke støj er vi nødt til at designe filter med 50 Hz frekvens for at undgå unødvendig brummende støj fra batteriet

konstruktion

Tag output fra instrumentforstærkeren og tilslut den til den ene ende af 1u kondensator, og en anden ende af kondensatoren er forbundet til den ene ende af 15 k modstand og en anden ende af 15k modstand til inverterende terminalindgang på 4. Lm741 ic. Ikke inverterende terminal på 4. Lm741 ic er nu jordet. Tag nu 300k modstand tilslutning mellem pin 2 og 6 i 4. Lm741 ic

beregning

c1 = 1u

R1 = 15k

R2 = Rf = 300K

cutoff -frekvens for højpasfilter

Fh = 1/2 (pi)*R1*C1

Fh = 1/2 (pi)*15k*1u = 50hz

forstærkning af højpasfilteret

Ah = -Rf/R1

Ah = -300k/15k = 20

så output fra instrumenteringsforstærker sendes som input til højpasfilter, som forstærker signalet 20 gange og signal under 50 Hz svækkes

Trin 4: SMOOTHING CIRCUIT

Udjævningskredsløb

Mikrokontroller accepterer aflæsning fra 0 til 5v (enhver anden mikrokontroller specificeret spænding) enhver anden aflæsning, end den angivne vurdering, kan give et forspændt resultat, derfor kan en perifer enhed som servo, led muligvis ikke fungere korrekt. Derfor er det nødvendigt at konvertere dobbeltsidet signal til enkelt For at opnå dette er vi nødt til at konstruere halvbølge brigde ensretter (eller fuldbølge bro ensretter)

Konstruktion

Output fra højpasfilter gives til positiv ende af 1. diode, negativ ende af 1. diode er forbundet til negativ ende af 2. diode. Positiv ende af 2. diode er jordet. Outputtet er taget fra krydset mellem negative ende dioder. Nu ligner output udlignet output af sinusbølge. Vi kan ikke direkte give mikrokontroller til styring af perifere enheder, fordi output stadig varierer i halvbølge -sinformat. Vi har brug for at få konstant dc -signal i området fra 0 til 5v. Dette kan opnås ved giver output fra halvbølge -ensretter til positiv ende af 1uf kondensator og negativ ende af kondensator er jordet

KODE:

#omfatte

Servo myservo;

int potpin = 0;

ugyldig opsætning ()

{

Serial.begin (9600);

myservo.attach (13);

}

hulrum ()

{

val = analogRead (potpin);

Serial.println (val);

val = kort (val, 0, 1023, 0, 180);

myservo.write (val);

forsinkelse (15);

Serial.println (val);

}

Trin 5: UDEN MIKROKONTROLLERVERSION (VALGFRIT)

Dem, der er trætte af aurdino -programmering eller ikke kan lide at programmere, er ikke bekymrede. Vi har en løsning til det. Aurdino bruger teknikken til impulsbreddemodulering til at køre perifer enhed (servo, LED, motor). Vi har brug for at designe det samme. Aurdino pwm -signal varierer mellem 1 ms og 2,5 ms. Her angiver 1ms mindst eller slukket signal og 2,5 ms angiver, at signalet er fuldt tændt. I tidsrummet kan bruges til at styre andre parametre for perifer enhed som at styre lysstyrken på LED, servovinkel, styre motorens hastighed osv

Konstruktion

vi skal tilslutte output fra udjævningskredsløb til den ene ende af 5.1k modstand og en anden ende til parallel forbindelse af 220k og diode et punkt. en ende af parallelt tilsluttet 220k og diode er forbundet til pin 7 på 555 timer ic og en anden punkt pin 2 på 555 timer ic. Pin 4 og 8 af 555 timer er forbundet til 5 volt og pin 1 er jordet. En kondensator på 22nf og 0,1 uf er forbundet mellem pin 2 og jord. Output er taget fra pin tre af 555 timer ic

Tillykke, du har med succes udelukket mikrocontroller

Trin 6: SÅDAN BRUGES KREDSEN