Muscle Sensor 肌肉传感器

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产品简介

通过电位测量肌肉活跃状态的情况,简称肌电图(EMG),历来被用于医学研究和神经--肌肉疾病的诊断。然而,随着体积更小功能更强大的微处理器和集成电路的出现,EMG电路和传感器已被安装在假肢、机器人技术以及其他控制系统中。


MuscleSensor front.jpg

特征

  • 尺寸:25.4mm*25.4MM
  • 简单易用,特别设计给单片机使用
  • 可调增益
  • 引脚设计符合面包板使用


技术参数

  • 操作电压:±5V
  • 增益设置:50 kΩ
  • 信号放大芯片:AD8221
  • 输出信号:0~+Vs (输出信号,经过整流和平滑处理)
  • 差分信号输入:2‐5mV

硬件接线

需要准备的材料

  1. Arduino开发板 一块
  2. 肌肉传感器模块 一块
  3. 电极连线 一根
  4. 电极 3个
  5. 9V电池 2个
  6. 公母头杜邦插针 5根
  7. USB串口线 一根

请按照下面的图片,将肌肉传感器模块和arduino连接在一起


800px-EMG wiring duinopeak.png

硬件接线步骤详解

1、连接肌肉传感器模块供电电源(两个9v电池)

a.把第一个9v电池的正极端用导线与肌肉传感器模块的+Vs引脚相连。

b.把第一个9v电池的负极端用导线与第二个9v电池的正极端相连,然后如上图所示用导线连接到肌肉传感器模块的GND引脚。

c.把第二个9v电池的负极端用导线与肌肉传感器模块上的-Vs引脚相连。


2、连接三个测量电极,如上图所示

a.确定你想检测哪些肌肉组织后(如二头肌、前臂、小腿),彻底清洁那部分皮肤。

b.把一个电极片放到需要检测的肌肉的中央位置,然后把第一个电极片和绿色的电缆线连接头连接。

c.接着把第二个电极片放到上面需要检测的肌肉的末端位置,然后把第二个电极片和红色的电缆线连接头连接。

d.继续把第三个电极片放到检测肌肉旁边的骨头部位,或者旁边没有肌肉的其他地方,然后把第三个电极片和黄色的电缆线连接头连接。


3、连接到主控板(比如:Arduino uno)

a.用杜邦线将肌肉传感器模块的SIG引脚连接到Arduino上的模拟引脚A0(或者其他模拟引脚)。

b.用杜邦线将肌肉传感器模块的GND引脚连接到Arduino上的GND引脚。

应用示例

下面的图片将向你展示如何使用肌肉传感器模块进行程序烧写和肌肉图形可视。我们会教你怎么组装到您最喜爱的微控制器以及如何使用Processing来创建可视化数据。如果你的电脑还没有安装processing程序的话,请点击这里. 然后点击这个页面下面的资源链接下载Arduino和processing的程序,打开Arduino,打开BarGraphArduino.ino程序,编译,下载。
Muscle sensor Arduino.JPG
上传程序后,打开Processing程序
Muscle sensor Processing.JPG

点击Processing界面上的三角形图标,运行程序,跳出Processing图形界面,我们发现其是静止不动的,如下图:


Muscle sensor Processing1.JPG

为什么Processing图形界面图形条是静止不动的呢?原因是我们的串口号没有配好;所以我们需要修改图形显示程序中的串口号,观察Processing底部控制台的信息
Muscle sensor Processing2.JPG

记住上面显示的串口号N(1或2),回到Processing主程序中,找到:

 String V3 = Serial.list()[0];


Muscle sensor Processing5.JPG

修改为:

 String V3 = Serial.list()[N];

我的串口号为1,所以我的N值为1

当一切准备好了之后,关闭上面的图形显示框,然后回到主程序界面,再次点击Run Sketch运行processing,跳出Processing图形界面,这个时候我们看到Processing图形界面中的图形条会动了,如下图:
Muscle sensor Processing3.JPG

收缩我们的肌肉,就得到了肌肉力量图形显示图
Muscle sensor Processing4.JPG

应用场合

  • 电子游戏
  • 机器人项目
  • 医疗设备
  • 可穿戴/移动电子设备
  • 动力装甲套装

常见问题

  • 先声明下,国内的玩家普遍对电子和硬件理解不足,加上开源的硬件对玩家素质要求还是偏高的,尤其是心电脑电什么的,这东西难免会要折腾才能收获,很少有玩家一次性达到理想效果的,建议大家做好合理的心理预期!
  • 在这里如果玩家没有能得出想要的波形(肌电)首先要淡定不要浮躁,仔细分析和检查原因。
  • 一般常见的问题有
  • Arduino部分程序没有上传成功,程序上传成功如下提示:

Upload-done 1.jpg

  • 程序上传成功后,这里我们可以先不接肌电小板,打开processing观察波形。

Ad8221-unplugin 1.jpg

  • 然后要检查肌肉小板的供电是否正确,如果有万用表就很方便的,测量对应的电压是否正常。
  • 然后再仔细检查arduino和肌肉传小板的接线是否正确,此时为了排除问题我们先不插上电极线,观察processing波形应当有所变化。

Ad8221-plugin 1.jpg

  • 然后插上电极线用手触摸电极线(用手指放到电极插座上),观察processing波形应有所变化。
  • Ad8221-plugin touch image.jpg

Ad8221-plugin touch 1.jpg

  • 至此硬件大致正常,接下来可以来真的了,先把电极片贴在肌肉对应的位置,然后按照wiki图片连接3个电极;
  • 关于电极有4个要点:
  • 电极线插头要插到位,电极线线序要正确并且保证和肌肉接触良好以及位置正确。
  • 我们之前遇到买家因为电极线插头没有完全插进插座等低级错误导致无法使用。

得不到想要的波形,有可能的原因如下: 1,电极片是一次性的,如果使用过一次再次使用基本上不会有效,如果去掉后就不能再使用了必须用全新的来测试。
2,电极片的线序,检查您的接线是否和上图一致,如果仍然没有效果可以自行调整。
3,电极片和导联线偶尔也会接触不良,要排除这个问题。
4,Processing的端口要和Arduino的端口一致。可以打开设备管理器来确认。

按照上面的步骤能得到大致的波形,却得不到很漂亮,没有杂波的图形,为什么?主要是外界干扰,我们分析如下:

1,电极片和皮肤没贴合好

2,工作环境影响,周围有较强的电场磁场

3,耳机线较长,测试的时候来回震荡,致使输入信号干扰

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