Sensor DIY Emg con y sin microcontrolador: 6 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Bienvenido a la plataforma de instructables de intercambio de conocimientos. En estos instructables voy a discutir cómo hacer un circuito emg básico y detrás del cálculo matemático involucrado en él. Puede usar este circuito para observar variaciones de pulso muscular, control de servo, como joystick, controlador de velocidad del motor, luz y muchos otros aparatos. La primera imagen indica el diagrama de circuito que está diseñado en el software ltspice, la segunda imagen indica la salida de simulación de ltspice cuando se ingresa y la tercera imagen indica la salida cuando no se proporciona ninguna entrada.

Suministros

COMPONENTES REQUERIDOS

LM741 IC -X 4

NE555 -X 1

RESISTOR

10K -X2

1K -X4

500 -X2

1.5K -X1

15K -X1

300K -X1

220K -X1

5K -X1

DIODOS -X3

CONDENSADOR -22 nf (para 555 TIMER IC)

CONDENSADOR -1U -X3

CONDENSADOR ELECTROLITICO -1U (EN SALIDA)

Paso 1: Pasos involucrados en la construcción de Emg

1 Diseño de amplificador de instrumentación

2 Filtro de paso alto

3 Rectificador de onda de medio puente

4 Circuito de alisado

(Opcional)

Generador de señal de 5 pwm. (Para excluir microcontrolador).

Paso 2: AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTACIÓN

1 amplificador de instrumentación

En este paso, necesitamos tres Lm741 ic. Antes de hacer el circuito, conecte la batería como se muestra en la figura 1

el rojo indica 9v positivo y el negro indica -9v y los cables verdes como tierra

Ahora la siguiente etapa es hacer un amplificador diferencial. Tome un Lm741 ic conecte el pin 7 al positivo y el pin 4 al negativo (no a tierra). Tome la resistencia de 10k, conecte entre 2 y 6 de lm741 ic. Tome el segundo lm741 y haga la conexión igual que la primera. Lm741 ic. Ahora agregue una resistencia de 500 ohmios, un terminal de resistencia de 500 ohmios al primer terminal inversor de Lm741 ic y el segundo terminal de resistencia de 500 ohmios al segundo terminal inversor de Lm741 ic como se muestra en la figura 2

Diseño de amplificador de instrumentación

En esta etapa, tenemos que llevar la salida del primer Lm741 ic a un terminal de la resistencia de 1k y otro terminal de la resistencia 1k al terminal inversor del tercer Lm741 ic, de manera similar, la salida del segundo Lm741 ic a un terminal de la resistencia 1k y otro terminal de la resistencia 1k al terminal no inversor del tercer ic Lm741. Agregue una resistencia de 1k entre el terminal inversor del tercer ic Lm741 y el pin 6 del tercer ic Lm741, y una resistencia de 1k entre el terminal no inversor del tercer ic Lm741 y tierra (no negativo). Esto completa el diseño de la instrumentación amplificador

Prueba de amplificador de instrumentación

Tome dos generadores de señales. Configure la primera entrada del generador de señales como 0.1mv 100 hz (si desea probar valores diferentes), establezca de manera similar la segunda entrada del generador de señales como 0.2mv 100hz. Pin positivo del primer generador de señal al pin 3 del primer LM741 ic y pin negativo a tierra, pin igualmente positivo del segundo generador de señal al pin 3 del segundo LM741 ic y pin negativo a tierra

cálculo

ganancia del amplificador de instrumentación

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

aquí

Rf = 500 ohmios

R1 = 10k

R2 = R3 = 1k

V1 = 0,1 mv

V2 = 0,2 mv

salida del amplificador diferencial = V2 -V1 = 0.2mv-0.1mv = 0.1mv

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

salida del amplificador de instrumentación = salida del amplificador diferencial * ganancia

salida del amplificador de instrumentación = 0.1mv * 41 = 4.1v

Y la salida del osciloscopio es 4v pico a pico en la figura 4, deducida a través del software de simulación tinker cad, por lo tanto, el diseño es correcto y procedemos al siguiente paso

Paso 3: FILTRO DE PASO ALTO

Construcción de filtro de paso alto

En esta etapa tenemos que diseñar un filtro de paso alto para evitar el voltaje innecesario producido debido al ruido. Para suprimir el ruido tenemos que diseñar un filtro de frecuencia de 50 Hz para evitar el zumbido innecesario producido por la batería

construcción

Tome la salida del amplificador de instrumentación y conéctelo a un extremo del capacitor de 1u y el otro extremo del capacitor se conecta a un extremo de la resistencia de 15 ky otro extremo de la resistencia de 15k a la entrada del terminal inversor del 4 ° Lm741 ic. Terminal no inversor del 4 ° Lm741 ic Ahora, conecte la resistencia de 300k entre los pines 2 y 6 del 4 ° Lm741 ic

cálculo

c1 = 1u

R1 = 15k

R2 = Rf = 300K

frecuencia de corte del filtro de paso alto

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

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

ganancia del filtro de paso alto

Ah = -Rf / R1

Ah = -300k / 15k = 20

por lo que la salida del amplificador de instrumentación se pasa como entrada al filtro de paso alto que amplificará la señal 20 veces y la señal por debajo de 50 Hz se atenuará

Paso 4: CIRCUITO DE ALISADO

Circuito de suavizado

El microcontrolador acepta lecturas de 0 a 5v (cualquier otro voltaje especificado por el microcontrolador) cualquier otra lectura que no sea la clasificación especificada puede dar un resultado sesgado, por lo tanto, los dispositivos periféricos como servo, led, motor pueden no funcionar correctamente. Por lo tanto, es necesario convertir la señal de doble cara en simple señal lateral Para lograr esto, necesitamos construir un rectificador de puente de media onda (o un rectificador de puente de onda completa)

Construcción

La salida del filtro de paso alto se envía al extremo positivo del primer diodo, el extremo negativo del primer diodo está conectado al extremo negativo del segundo diodo. El extremo positivo del segundo diodo está conectado a tierra. La salida se toma de la unión de los diodos del extremo negativo. Ahora la salida parece una salida rectificada de onda sinusoidal. No podemos dar directamente al microcontrolador para controlar dispositivos periféricos porque la salida aún varía en el formato de onda sinusoidal de media onda. Necesitamos obtener una señal de CC constante en el rango de 0 a 5v. Esto se puede lograr mediante dando salida desde el rectificador de media onda al extremo positivo del condensador de 1 uf y el extremo negativo del condensador está conectado a tierra

CÓDIGO:

#incluir

Servo myservo;

int potpin = 0;

configuración vacía ()

{

Serial.begin (9600);

myservo.attach (13);

}

bucle vacío ()

{

val = analogRead (potpin);

Serial.println (val);

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

myservo.write (val);

retraso (15);

Serial.println (val);

}

Paso 5: SIN VERSIÓN DE MICRO CONTROLADOR (OPCIONAL)

Aquellos que están hartos de la programación de Aurdino o no les gusta programar no se preocupen. Tenemos una solución para ello. Aurdino utiliza la técnica de modulación de ancho de pulso para ejecutar dispositivos periféricos (servo, led, motor). Necesitamos diseñar el mismo. La señal pwm varía entre 1 ms y 2,5 ms. Aquí, 1 ms indica la señal mínima o apagada y 2,5 ms indica que la señal está completamente encendida. Entre el período de tiempo se puede usar para controlar otros parámetros del dispositivo periférico, como controlar el brillo del LED, el ángulo del servo, controlar la velocidad del motor, etc

Construcción

necesitamos conectar la salida del circuito de suavizado a un extremo de la resistencia de 5.1k y otro extremo a la conexión en paralelo de 220k y el diodo un punto. Un extremo de 220k conectado en paralelo y el diodo está conectado al pin 7 del temporizador 555 ic y otro punto al pin 2 de 555 temporizador ic. El pin 4 y 8 del 555 temporizador está conectado a 5 voltios y el pin 1 está conectado a tierra. Un condensador de 22nf y 0,1 uf está conectado entre el pin 2 y la tierra. La salida se toma del pin tres del 555 temporizador ic

Felicitaciones, ha excluido exitosamente el microcontrolador

Paso 6: CÓMO USAR EL CIRCUITO