Sensor DIY Emg com e sem microcontrolador: 6 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

Bem-vindo à plataforma instructables de compartilhamento de conhecimento. Nestes instructables, irei discutir como fazer um circuito de emg básico e por trás do cálculo matemático envolvido nele. Você pode usar este circuito para observar variações de pulso muscular, servo de controle, como joystick, controlador de velocidade do motor, luz e muitos desses aparelhos. e a terceira imagem indica a saída quando nenhuma entrada é fornecida.

Suprimentos

COMPONENTES NECESSÁRIOS

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

CAPACITOR -22 nf (para 555 TIMER IC)

CAPACITOR -1U -X3

CAPACITOR ELETROLÍTICO -1U (NA SAÍDA)

Etapa 1: etapas envolvidas na construção do Emg

1 Projeto de amplificador de instrumentação

2 Filtro de passagem alta

3 Retificador de onda em meia ponte

4 Circuito de suavização

(opcional)

Gerador de sinal de 5 pwm (para excluir o microcontrolador).

Etapa 2: AMPLIFICADOR DE INSTRUMENTAÇÃO

1 amplificador de instrumentação

Nesta etapa, exigimos três Lm741 ic. Antes de fazer o circuito, conecte a bateria conforme mostrado na figura 1

vermelho indica 9v positivo e preto indica -9v e fios verdes como aterramento

Agora o próximo estágio é fazer o amplificador diferencial. Pegue um Lm741 ic conecte o pino 7 ao positivo e o pino 4 ao negativo (não aterrado). Pegue o resistor de 10k conecte entre 2 e 6 de lm741 ic. Pegue o segundo lm741 faça a mesma conexão como primeiro Lm741 ic. Agora adicione um resistor de 500 ohms, um terminal de resistor de 500 ohms ao primeiro terminal de inversão de Lm741 ic e o segundo terminal de resistor de 500 ohms ao segundo terminal de inversão de Lm741 ic como mostrado na figura 2

Projeto de amplificador de instrumentação

Neste estágio, temos que levar a saída do primeiro Lm741 ic para um terminal do resistor 1k e outro terminal do resistor 1k para o terminal inversor do terceiro Lm741 ic, da mesma forma a saída do segundo Lm741 ic para um terminal do resistor 1k e outro terminal do resistor 1k ao terminal não inversor do terceiro Lm741 ic. Adicione 1k resistor entre o terminal inversor do terceiro Lm741 ic e o pino 6 do terceiro Lm741 ic, e 1k resistor entre o terminal não inversor do terceiro Lm741 ic e o aterramento (não negativo). Isso completa o projeto de instrumentação amplificador

Teste de amplificador de instrumentação

Pegue dois geradores de sinal. Defina a 1ª entrada do gerador de sinal como 0.1mv 100 hz (se deseja tentar valores diferentes), defina da mesma forma a segunda entrada do gerador de sinal como 0.2mv 100hz. Pino positivo do primeiro gerador de sinal para o pino 3 do primeiro LM741 ic e pino negativo ao aterramento, pino igualmente positivo do 2º gerador de sinal ao pino 3 do segundo LM741 ic e pino negativo ao aterramento

Cálculo

ganho do amplificador de instrumentação

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

aqui

Rf = 500 ohms

R1 = 10k

R2 = R3 = 1k

V1 = 0,1mv

V2 = 0,2mv

saída do amplificador diferencial = V2 -V1 = 0.2mv-0.1mv = 0.1mv

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

saída do amplificador de instrumentação = saída do amplificador diferencial * ganho

saída do amplificador de instrumentação = 0,1mv * 41 = 4,1v

E a saída do osciloscópio é de 4 V pico a pico na figura 4, deduzida através do software de simulação tinker cad, portanto, o design está correto e passamos para a próxima etapa

Etapa 3: FILTRO DE ALTA PASSAGEM

Construção de filtro passa-alta

Nesta fase, temos que projetar filtro passa-alto para evitar tensão desnecessária produzida devido ao ruído. Para suprimir o ruído, temos que projetar filtro de frequência de 50 Hz para evitar ruído de zumbido desnecessário produzido pela bateria

construção

Pegue a saída do amplificador de instrumentação e conecte-o a uma extremidade do capacitor de 1U e a outra extremidade do capacitor é conectada a uma extremidade do resistor de 15k e a outra extremidade do resistor de 15k à entrada do terminal inversor do 4º Lm741 ic. Terminal não inversor do 4º Lm741 ic está aterrado. Agora pegue um resistor de 300k para conectar entre os pinos 2 e 6 do 4º Lm741 ic

Cálculo

c1 = 1u

R1 = 15k

R2 = Rf = 300K

frequência de corte do filtro passa-altas

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

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

ganho do filtro passa-alta

Ah = -Rf / R1

Ah = -300k / 15k = 20

assim, a saída do amplificador de instrumentação é passada como entrada para o filtro passa-alta, que amplifica o sinal 20 vezes e o sinal abaixo de 50 Hz é atenuado

Etapa 4: CIRCUITO DE SUAVIZAÇÃO

Circuito de suavização

O microcontrolador aceita leitura de 0 a 5v (qualquer outro microcontrolador de tensão especificada) qualquer outra leitura além da classificação especificada pode dar resultado tendencioso, portanto, dispositivos periféricos como servo, led, motor podem não funcionar corretamente. Portanto, é necessário converter o sinal de dupla face em único sinal lateral. Para conseguir isso, precisamos construir um retificador de ponte de meia onda (ou retificador de ponte de onda completa)

Construção

A saída do filtro passa-alta é fornecida à extremidade positiva do 1º diodo, a extremidade negativa do 1º diodo é conectada à extremidade negativa do 2º diodo. A extremidade positiva do 2º diodo é aterrada. A saída é obtida da junção dos diodos da extremidade negativa. Agora a saída parece uma saída retificada de onda senoidal. Não podemos fornecer diretamente ao microcontrolador para controlar dispositivos periféricos porque a saída ainda está variando no formato de meia onda. Precisamos obter um sinal DC constante na faixa de 0 a 5v. Isso pode ser conseguido por dando saída do retificador de meia onda para a extremidade positiva do capacitor de 1 uF e a extremidade negativa do capacitor é aterrada

CÓDIGO:

#incluir

Servo myservo;

potpin int = 0;

void setup ()

{

Serial.begin (9600);

myservo.attach (13);

}

void loop ()

{

val = analogRead (potpin);

Serial.println (val);

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

myservo.write (val);

atraso (15);

Serial.println (val);

}

Etapa 5: SEM VERSÃO DO MICRO-CONTROLADOR (OPCIONAL)

Aqueles que estão fartos de programação aurdino ou não gostam de programação, não se preocupem. Temos solução para isso. Aurdino usa a técnica de modulação por largura de pulso para executar dispositivos periféricos (servo, led, motor). Precisamos projetar o mesmo. Aurdino o sinal pwm varia entre 1ms e 2,5ms. Aqui, 1ms indica o sinal mínimo ou desligado e 2,5ms indica que o sinal está totalmente ligado. Entre o período de tempo pode ser usado para controlar outros parâmetros do dispositivo periférico, como controlar o brilho do led, ângulo do servo, controlar a velocidade do motor, etc

Construção

precisamos conectar a saída do circuito de suavização a uma extremidade do resistor de 5.1k e outra extremidade à conexão paralela de 220k e um ponto do diodo. uma extremidade do 220k conectado em paralelo e o diodo é conectado ao pino 7 do temporizador 555 ic e outro ponto do pino 2 do 555 timer ic. Pin 4 e 8 de 555 timer está conectado a 5 volts e pino 1 é aterrado

Parabéns, você excluiu com sucesso o microcontrolador

Etapa 6: COMO USAR O CIRCUITO