DIY Emg Sensor mit und ohne Mikrocontroller - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Willkommen bei der Plattform für den Wissensaustausch instructables. In diesem instructables werde ich diskutieren, wie man eine grundlegende EMG-Schaltung und dahinter die mathematische Berechnung macht. Sie können diese Schaltung verwenden, um Muskelpulsvariationen zu beobachten, Servos zu steuern, als Joystick, Motordrehzahlregler, Licht und viele solche Geräte und das dritte Bild zeigt die Ausgabe an, wenn keine Eingabe erfolgt.

Lieferungen

ERFORDERLICHE KOMPONENTEN

LM741 IC-X 4

NE555 -X 1

WIDERSTAND

10K -X2

1K -X4

500 -X2

1,5K -X1

15K -X1

300K -X1

220K -X1

5K -X1

DIODEN -X3

KONDENSATOR -22 nf (für 555 TIMER IC)

KONDENSATOR -1U -X3

ELEKTROLYTISCHER KONDENSATOR -1U (AM AUSGANG)

Schritt 1: Schritte beim Bau von Emg

1 Instrumentenverstärker-Design

2 Hochpassfilter

3 Halbbrückengleichrichter

4 Glättungskreislauf

(Optional)

5 pwm Signalgenerator. (Mikrocontroller auszuschließen).

Schritt 2: INSTRUMENTATIONSVERSTÄRKER

1 Instrumentenverstärker

In diesem Schritt benötigen wir drei Lm741 ic. Bevor Sie den Stromkreis herstellen, schließen Sie die Batterie wie in Abbildung 1 gezeigt an

Rot zeigt positive 9 V an und Schwarz zeigt -9 V und grüne Drähte als Masse an

Jetzt ist der nächste Schritt, einen Differenzverstärker zu machen. Nehmen Sie einen Lm741 ic, verbinden Sie Pin 7 mit Plus und Pin 4 mit Minus (nicht Masse). Nehmen Sie 10k Widerstand zwischen 2 und 6 von lm741 ic. Nehmen Sie den zweiten lm741 und stellen Sie die Verbindung wie beim ersten her Lm741 ic. Fügen Sie nun einen 500-Ohm-Widerstand hinzu, einen Anschluss des 500-Ohm-Widerstands an den ersten invertierenden Anschluss von Lm741 ic und einen zweiten Anschluss des 500-Ohm-Widerstands an den zweiten invertierenden Anschluss von Lm741 ic, wie in Abbildung 2 gezeigt

Design des Instrumentenverstärkers

In diesem Stadium müssen wir den Ausgang des ersten Lm741 ic an einen Anschluss des 1k-Widerstands und einen anderen Anschluss des Widerstands 1k an den invertierenden Anschluss des dritten Lm741 ic nehmen, ebenso den Ausgang des zweiten Lm741 ic an einen Anschluss des Widerstands 1k und einen anderen Anschluss des Widerstands 1k zum nicht invertierenden Anschluss des dritten Lm741 ic. Fügen Sie 1k Widerstand zwischen dem invertierenden Anschluss des dritten Lm741 ic und Pin 6 des dritten Lm741 ic und 1k Widerstand zwischen dem nicht invertierenden Anschluss des dritten Lm741 ic und Masse (nicht negativ) hinzu Verstärker

Prüfung von Instrumentenverstärkern

Nehmen Sie zwei Signalgeneratoren. Stellen Sie den ersten Signalgeneratoreingang als 0,1 mv 100 Hz ein (Sie möchten verschiedene Werte ausprobieren), stellen Sie den zweiten Signalgeneratoreingang auf 0,2 mv 100 Hz ein an Masse, ebenso positiver Pin des 2. Signalgenerators an Pin 3 des zweiten LM741 ic und negativer Pin an Masse

Berechnung

Verstärkung des Instrumentenverstärkers

Verstärkung = (1+(2*R1)/Rf)*R2/R3

Hier

Rf = 500 Ohm

R1 = 10k

R2 = R3=1k

V1 = 0,1 mv

V2 = 0,2 mv

Ausgang des Differenzverstärkers = V2 -V1=0.2mv-0.1mv=0.1mv

Verstärkung=(1+(2*10k)/500)*1k/1k=41

Ausgang des Instrumentenverstärkers = Ausgang des Differenzverstärkers*Verstärkung

Ausgang des Instrumentenverstärkers = 0,1mv * 41=4,1v

Und die Ausgabe des Oszilloskops beträgt 4 V Spitze-zu-Spitze in Abbildung 4, abgeleitet von der Tinker-Cad-Simulationssoftware, daher ist das Design korrekt und wir fahren mit dem nächsten Schritt fort

Schritt 3: HOCHPASSFILTER

Hochpassfilterkonstruktion

In dieser Phase müssen wir einen Hochpassfilter entwerfen, um unnötige Spannungen aufgrund von Rauschen zu vermeiden

Konstruktion

Nehmen Sie den Ausgang des Instrumentenverstärkers und verbinden Sie ihn mit einem Ende des 1u-Kondensators und ein anderes Ende des Kondensators ist mit einem Ende des 15k-Widerstands und einem anderen Ende des 15k-Widerstands mit dem invertierenden Anschlusseingang des 4. ist geerdet. Nehmen Sie nun 300k Widerstand zwischen Pin 2 und 6 des 4. Lm741 ic

Berechnung

c1 = 1u

R1 = 15k

R2 = Rf=300K

Grenzfrequenz des Hochpassfilters

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

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

Verstärkung des Hochpassfilters

Ah=-Rf/R1

Ah=-300k/15k=20

so wird der Ausgang des Instrumentenverstärkers als Eingang zum Hochpassfilter geleitet, der das Signal 20-mal verstärkt und Signale unter 50 Hz gedämpft werden

Schritt 4: Glättung des Schaltkreises

Glättungsschaltung

Der Mikrocontroller akzeptiert den Messwert von 0 bis 5 V (jede andere vom Mikrocontroller angegebene Spannung). Jeder andere Messwert als der angegebene Nennwert kann zu verzerrten Ergebnissen führen, daher funktionieren Peripheriegeräte wie Servo, LED und Motor möglicherweise nicht richtig. Daher ist es erforderlich, das doppelseitige Signal in ein einzelnes umzuwandeln einseitiges Signal. Um dies zu erreichen, müssen wir einen Halbwellen-Brückengleichrichter (oder einen Vollwellen-Brückengleichrichter) konstruieren

Konstruktion

Der Ausgang des Hochpassfilters wird an das positive Ende der 1. Diode gegeben, das negative Ende der 1. Diode wird an das negative Ende der 2. Diode angeschlossen. Das positive Ende der 2. Diode ist geerdet. Der Ausgang wird von der Verbindung der Dioden des negativen Endes genommen. Jetzt sieht die Ausgabe wie eine gleichgerichtete Ausgabe der Sinuswelle aus. Wir können den Mikrocontroller nicht direkt zur Steuerung von Peripheriegeräten verwenden, da die Ausgabe immer noch im Halbwellen-Sin-Format variiert. Wir müssen ein konstantes Gleichstromsignal im Bereich von 0 bis 5 V erhalten. Dies kann erreicht werden durch Ausgabe des Einweggleichrichters an das positive Ende des 1uf-Kondensators und das negative Ende des Kondensators ist geerdet

CODE:

#enthalten

Servo-Myservo;

int Potpin = 0;

Void-Setup ()

{

Serial.begin (9600);

myservo.attach(13);

}

Leere Schleife ()

{

val = analogRead (Potpin);

Serial.println (val);

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

myservo.write(val);

Verzögerung(15);

Serial.println (val);

}

Schritt 5: OHNE MIKROCONTROLLER-VERSION (OPTIONAL)

Diejenigen, die die Aurdino-Programmierung satt haben oder nicht programmieren möchten, machen sich keine Sorgen. Wir haben eine Lösung dafür. Aurdino verwendet die Pulsweitenmodulationstechnik, um Peripheriegeräte (Servo, LED, Motor) zu betreiben Das PWM-Signal variiert zwischen 1 ms und 2,5 ms. Hier bedeutet 1 ms das geringste oder ausgeschaltete Signal und 2,5 ms zeigt an, dass das Signal vollständig eingeschaltet ist. Zwischendurch können andere Parameter des Peripheriegeräts gesteuert werden, z. B. die Helligkeit der LED, der Servowinkel, die Geschwindigkeit des Motors usw

Konstruktion

Wir müssen den Ausgang der Glättungsschaltung an ein Ende des 5.1k-Widerstands und das andere Ende an die Parallelschaltung von 220k und Diode an einen Punkt anschließen. Ein Ende der parallel geschalteten 220k und Diode ist mit Pin 7 von 555 Timer-IC und einem anderen Punkt Pin 2 von 555 Timer ic. Pin 4 und 8 des 555 Timers ist mit 5 Volt verbunden und Pin 1 ist geerdet. Ein Kondensator von 22nf und 0,1 uf ist zwischen Pin 2 und Masse angeschlossen. Der Ausgang wird von Pin 3 des 555 Timer ic genommen

Herzlichen Glückwunsch, Sie haben den Mikrocontroller erfolgreich ausgeschlossen

Schritt 6: WIE MAN DEN SCHALTKREIS VERWENDET