风筝
发表于: 2022-4-13 11:29:37 | 显示全部楼层

在本篇文章中,我们使用MyoWare肌电传感器连接到Arduino开发板,制作自己的肌电图设备。肌电图 (EMG) 是一种电诊断医学技术,用于评估和记录骨骼肌产生的电活动。肌电图是使用称为肌电图仪(Electromyograph)的仪器进行的,以产生称为肌电图(Electromyogram)的记录。


大多数EMG测量系统价格昂贵且不适合个人应用。对于像我这样的个人爱好者,MyoWare肌电传感器为了解肌肉运动或肌电图提供了一个很好的起点。Myoware肌电传感器只需不到40美元。除了主传感器板外,还有一个完整的开发套件,售价近80美元,附带更多用于研究人员和初学者的组件。


除了肌电图,我们在之前的帖子中使用了AD8232心电图传感器和Arduino制作了心电图,研究了心脏的电活动。在这里,我们将研究肌肉的电活动。本文,我们将使用MyoWare肌电传感器和Arduino制作自己的肌电图仪。


所需的组件

●    Arduino Nano开发板

●    MyoWare肌电传感器套件

●    0.96寸I2C OLED显示屏

●    5V直流电源

●    连接跳线

●    面包板


肌电图(EMG)

肌电图 (Electromyography,EMG) 是一种诊断程序,用于评估肌肉和控制它们的神经细胞的健康状况。这些神经细胞被称为运动神经元。它们传输电信号,使肌肉收缩和放松。EMG将这些信号转换为图形或数字,帮助医生做出诊断。

Relax1contract.jpg

电极拾取的电活动显示在示波器上。使用了音频放大器,因此可以听到活动。EMG测量肌肉在休息、轻微收缩和强力收缩期间的电活动。肌肉组织在休息期间通常不会产生电信号。放置电极后,可以在示波器上看到短暂的活动时间。

EMG-Signal.jpg


如何测量肌电图?

表皮肌电图通过记录皮肤肌肉上方表面的肌肉活动来评估肌肉功能。表皮电极只能提供有限的肌肉活动评估,可以通过一对电极或更复杂的多个电极阵列来记录。这通常需要多个电极,因为EMG记录显示两个独立电极之间的电位差。

EMG-Measurement.jpg


MyoWare肌电传感器

Myoware-Muscle-Sensor.jpg


MyoWare肌电传感器(Muscle Sensor)是Advancer Technologies公司推出的一体化肌电图 (EMG) 传感器。MyoWare板通过测量肌肉的过滤和整流电活动来发挥作用。它根据所选肌肉的活动量提供从0到Vin伏的输出。该传感器易于使用。您需要贴上几个电极,然后在肌肉弯曲时读出电压。


该传感器采用可穿戴设计,可让您将生物医学传感器垫直接连接到电路板上。该板包括+3.1V至+5V的单电源电压、原始 EMG 输出、极性保护电源引脚、指示灯LED和开关。此外,它还有一些屏蔽层,如Cable、Power 和 Proto,可以连接到 Myoware 肌肉传感器,以帮助提高其多功能性和功能性!

Myoware-Muscle-Sensor-Pins.jpg


您可以轻松地将MyoWare肌电传感器与Arduino或其他微控制器连接。弯曲肌肉后获得的结果可以在串口监视器中以数值形式观察,也可以在串口绘图仪上以图形格式观察。


将MyoWare肌电传感器与Arduino连接

现在让我们将Myoware肌电传感器与Arduino开发板连接起来。连接图如下。

Myoware-Muscle-Sensor-Arduino-1.jpg


将传感器的VCC和GND分别连接到Arduino开发板的5V和GND引脚。将模拟引脚连接到Arduino开发板的A0,因为我们需要测量模拟电压。


代码

Myoware EMG肌电传感器与Arduino的连接代码非常简单。我们只需要测量模拟电压。

  1. void setup()
  2. {
  3.   Serial.begin(9600);
  4. }

  5. void loop()
  6. {
  7.   float sensorValue = analogRead(A1);
  8.   float millivolt = (sensorValue/1023)*5;
  9.   
  10.   Serial.print("Sensor Value: ");
  11.   Serial.println(sensorValue);
  12.   
  13.   Serial.print("Voltage: ");
  14.   Serial.print(millivolt*1000);
  15.   Serial.println(" mV");
  16.   Serial.println("");
  17.   delay(1);      
  18. }
复制代码

使用Myoware肌电传感器的步骤

1.  用肥皂彻底清洁预定区域,去除污垢和油污。

2.  将电极卡入传感器的卡扣连接器

3.  剥下电极背面,露出粘合剂并将它们涂在皮肤上。

Snap-Connecotr.jpg


4.  将传感器放在所需肌肉上。放置传感器,使连接的电极之一位于肌肉体的中间。另一个电极应沿肌肉长度方向排列。

Place-electrodes.jpg


5.  将参比电极放置在目标肌肉附近的骨骼或不相邻的肌肉部位。

6.  按照电路图将传感器连接到Arduino开发板。

Myoware-Muscle-Sensor-Arduino-2.jpg


您可以将嵌入式电极连接器直接连接到肌肉,如上图所示。或者您可以直接使用电缆屏蔽层和电缆连接器。扩展板有一根长电缆,有助于将传感器放置在远离计算机的位置。

Sensor-Shield-with-Arduino.jpg


肌电图的测试结果

EMG-Muscle-Sensor-Arduino.jpg


上传代码后,您可以开始测试传感器并开始观察数值。要测试传感器是否正常工作,请伸展您的手臂。然后你可以收缩或放松肌肉。这将产生一个模拟电压,可以在串口监视器上观察到。

valmax.jpg


波形也可以在串口绘图仪上观察。为此,打开串口绘图仪并查看手臂运动时的波形。

Myoware-Muscle-Sensor-Waveform.jpg


在OLED屏显示肌电数据

除了上述观察之外,如果您想在OLED显示屏上显示读取的传感器数据或模拟电压,您可以使用以下代码。首先将OLED显示屏的I2C引脚(SDA和SCL)连接到Arduino开发板的A4和A5。

EMG-Sensor-Project.jpg


以下是在OLED屏显示肌电数据的完整代码: emg oled.rar (639 Bytes, 下载次数: 10)


上传代码完成后,OLED显示屏将开始显示EMG模拟信号的值以及电压。

EMG-Sensor-with-Oled.jpg


以上就是使用MyoWare肌电传感器连接到Arduino开发板并自制肌电图设备的方法。如果有任何疑问,请随时在本帖下面回复。

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