मसल मिडी म्यूजिक बनाएं!: 7 स्टेप्स (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

जब भी आपके तंत्रिका तंत्र को गति करने की आवश्यकता होती है, तो यह आपकी मांसपेशियों को नियंत्रित करने के लिए न्यूरॉन्स के माध्यम से छोटे विद्युत संकेत भेजता है। इलेक्ट्रोमोग्राफी (ईएमजी) की तकनीक हमें इन विद्युत संकेतों को बढ़ाने और मापने की अनुमति देती है। विभिन्न न्यूरोलॉजिकल विकारों के निदान के लिए एक उपयोगी नैदानिक उपकरण होने के अलावा, ईएमजी रिकॉर्डिंग का उपयोग हाल ही में कृत्रिम उपकरणों को नियंत्रित करने के लिए किया गया है।

ईएमजी प्रवर्धन और रिकॉर्डिंग तकनीकों से अधिक परिचित होने की उम्मीद में, मैंने सोचा कि एक ईएमजी एम्पलीफायर बनाने में मज़ा आएगा जिसे मैं एक अलग डिवाइस के लिए नियंत्रण संकेत के रूप में उपयोग कर सकता हूं। कृत्रिम हाथ को नियंत्रित करने के बजाय, मैंने संगीत में अपनी रुचियों को शामिल करने का निर्णय लिया और MIDI डिवाइस को नियंत्रित करने के लिए EMG संकेतों का उपयोग किया। MIDI का मतलब म्यूजिकल इंस्ट्रूमेंट डिजिटल इंटरफेस है, और इलेक्ट्रॉनिक रूप से म्यूजिकल सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए मानक प्रोटोकॉल है।

पृष्ठभूमि का ज्ञान

इस निर्देश में एक सर्किट को ब्रेडबोर्ड करना, कुछ तारों को टांका लगाना, एक Arduino की प्रोग्रामिंग करना और एक MIDI डिवाइस के साथ इंटरफेस करना शामिल है। यदि आपके पास इस आवश्यक पृष्ठभूमि में से कुछ नहीं है, तो मैं नीचे दी गई कुछ कक्षाओं / अनुदेशों की जाँच करने की सलाह देता हूँ:

सर्किट

अरुडिनो

मिडी

सुरक्षा नोट

इस परियोजना में स्वयं को विद्युत परिपथ से जोड़ना शामिल है। सभी आवश्यक सुरक्षा सावधानी बरतें। Delsys के इस पेपर में विद्युत सुरक्षा पर एक अनुभाग के साथ-साथ सामान्य रूप से EMG तकनीकों का उपयोगी विवरण है। हम अपने सर्किट को दो 9वी बैटरी से बंद कर देंगे; किसी भी समय आपका सर्किट (विशेषकर जब आप इससे जुड़े हों) दीवार से एसी पावर से जुड़ा नहीं होना चाहिए।

चरण 1: परियोजना अवलोकन और भागों की सूची

हमारी परियोजना तीन मुख्य घटकों से बनी है:

1.) EMG एम्पलीफायर, 2.) Arduino, और 3.) MIDI डिवाइस।

1. हम ब्रेडबोर्ड पर EMG एम्पलीफायर बनाएंगे। यदि आप EMG एम्पलीफायर के पीछे के विज्ञान को और अधिक गहराई से देखने में रुचि रखते हैं और अपना खुद का निर्माण करने के तरीके के बारे में अधिक विस्तृत कदम हैं, तो मेरे EMG ऑडियो एम्पलीफायर इंस्ट्रक्शनल को देखें।
2. हम Arduino को उन्हीं 9V बैटरी से पावर देंगे जो EMG amp को पावर देती हैं। Arduino के साथ अधिकांश काम सॉफ्टवेयर की तरफ होगा।
3. मैंने अपने MIDI डिवाइस के रूप में गैराजबैंड चलाने वाले iPhone का उपयोग किया। Arduino एक मानक MIDI केबल पर मानक MIDI सिग्नल भेजेगा, इसलिए किसी भी MIDI डिवाइस को iPhone के स्थान पर काम करना चाहिए।

पार्ट्स

• (2x) LT1167 (इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायर)
• (2x) LT1112 (या कोई भी डुअल ऑप-एम्प चिप)
• (1x) LM386N (ऑडियो एम्पलीफायर)
• (5x) सतह ईएमजी इलेक्ट्रोड (दो प्रति पेशी और एक संदर्भ के लिए) (अमेज़ॅन)
• Arduino Uno (अमेज़ॅन)

• आईफोन (या कोई मिडी डिवाइस)

  MIDI से iPhone एडेप्टर केबल (यदि iPhone का उपयोग कर रहे हैं) (अमेज़ॅन)

• विभिन्न प्रतिरोधक, संधारित्र, और जम्पर तार
• ब्रेडबोर्ड (अमेज़न)
• (2x) 9वी बैटरी

उपकरण

• सोल्डरिंग आयरन (अमेज़न)
• वायर स्ट्रिपर्स
• तापरोधी पाइप
• विद्युत टेप

चरण 2: ईएमजी एम्पलीफायर को इकट्ठा करें

EMG एम्पलीफायर बनाने के तरीके के बारे में अधिक गहन ट्यूटोरियल के लिए, मेरा EMG ऑडियो amp इंस्ट्रक्शनल देखें।

हम दो ईएमजी चैनलों को बढ़ाने में सक्षम ईएमजी एम्पलीफायर का निर्माण करेंगे। हम प्रति चैनल एक LT1167 इंस्ट्रूमेंटेशन amp का उपयोग करेंगे। LT1167 डेटाशीट में "नर्व इंपल्स एम्पलीफायर" के लिए एक योजनाबद्ध रूप से मदद मिलती है, जिसका हम इस चरण में पालन करेंगे।

सर्किट को इकट्ठा करो

ब्रेडबोर्ड पर, ऊपर दिखाए गए तंत्रिका आवेग एम्पलीफायर की दो प्रतियां इकट्ठा करें। मेरे इकट्ठे सर्किट की तस्वीरें आपको अंतिम लक्ष्य की ओर मार्गदर्शन करने में मदद करनी चाहिए। मैंने शोर को कम करने में मदद करने के लिए अपने प्रत्येक एम्पलीफायर के आउटपुट में निष्क्रिय 1 ऑर्डर लो-पास फिल्टर जोड़े। यदि आप उन्हें अपने सर्किट में जोड़ना चाहते हैं, तो मैंने लगभग 2, 000 हर्ट्ज की कटऑफ आवृत्ति के लिए 0.047 μF कैपेसिटर के साथ 1 kΩ रोकनेवाला का उपयोग किया।

शक्ति

हम दो 9वी बैटरी के सर्किट को बंद कर देंगे। LT1167 को +V और -V की आवश्यकता है (क्योंकि EMG स्रोत सिग्नल में सकारात्मक और नकारात्मक दोनों मान होते हैं), इसलिए हम +V बैटरी पर माइनस पिन को -V बैटरी पर प्लस पिन से कनेक्ट करेंगे। -V बैटरी पर माइनस पिन -V मान बन जाता है। दो 9वी बैटरी का उपयोग करते समय, आप +V और -V क्रमशः +9 और -9 वोल्ट के बराबर होंगे।

इलेक्ट्रोड्सअगला चरण इलेक्ट्रोड प्लेसमेंट को अधिक विस्तार से कवर करता है। संदर्भ इलेक्ट्रोड इंस्ट्रूमेंटेशन एम्प्स में से एक के पिन 1 में प्लग करता है, और मांसपेशी इलेक्ट्रोड जोड़े इंस्ट्रूमेंटेशन एम्प्स पर पिन 2 और 3 में प्लग करता है। इलेक्ट्रोड का +/- अभिविन्यास कोई फर्क नहीं पड़ता।

नोट: यदि आपका सर्किट काम नहीं कर रहा है, तो शायद आपने कुछ गलत किया है! सर्किट में गलती खोजने के लिए एक अच्छी तकनीक यह है कि आप अपने ब्रेडबोर्ड पर वास्तव में इकट्ठे किए गए सर्किट के लिए योजनाबद्ध तैयार करें और इसकी तुलना मूल योजनाबद्ध से करें। उस प्रक्रिया में आपको एक त्रुटि मिल सकती है (जैसा कि मैंने कई बार किया है)।

चरण 3: इलेक्ट्रोड तैयार करें

जैसा कि मैंने ऊपर उल्लेख किया है, हमें इस परियोजना के लिए कुल पांच इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होगी। ईएमजी रिकॉर्डिंग एक अंतर एम्पलीफायर के साथ आयोजित की जाती है, जिसका अर्थ है कि हम मांसपेशियों पर संदर्भ के दो बिंदुओं के बीच अंतर को बढ़ा रहे हैं। इसका मतलब है कि हमें प्रति मांसपेशी दो इलेक्ट्रोड की आवश्यकता होगी। इसके अतिरिक्त, हमें मांसपेशियों की गतिविधि के संबंध में मापने के लिए एक ही संदर्भ की आवश्यकता है। अमेज़ॅन पर बेचे जाने वाले कुछ सतह ईएमजी इलेक्ट्रोड का लिंक यहां दिया गया है। इलेक्ट्रोड का सटीक प्रकार हमारे उद्देश्यों के लिए बहुत महत्वपूर्ण नहीं है।

जैसा कि मैंने ऊपर चित्र में दिखाया है, प्रत्येक अग्र-भुजा के अंदरूनी किनारे पर दो इलेक्ट्रोड रखें, मांसपेशियों की लंबाई के समानांतर और लगभग 2 सेमी से अलग। संदर्भ इलेक्ट्रोड को अपनी कोहनी के हड्डी वाले हिस्से पर, मांसपेशियों के इलेक्ट्रोड से दूर रखें।

मुड़ तार जोड़े

जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, आप अपने इलेक्ट्रोड जोड़े पर तारों को भी मोड़ना चाहेंगे। आपके सर्किट के आसपास की गंदगी को साफ करने के अलावा, मुड़ तार जोड़े इलेक्ट्रोड द्वारा उठाए गए विद्युत शोर को कम करने में मदद करते हैं। तारों की स्थिति को आगे-पीछे करने से, कोई भी बाहरी विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (जैसे मेन से 60 हर्ट्ज) तारों को समान मात्रा में प्रभावित करेगा। अंतर एम्पलीफायर तब इस सामान्य शोर संकेत को हटा देगा।

चरण 4: ऑडियो एम्पलीफायर (वैकल्पिक)

यदि आप कच्चे ईएमजी सिग्नल (बिना किसी मिडी के) को सुनने में रुचि रखते हैं, तो आप अपने ईएमजी सर्किट में एक ऑडियो एम्पलीफायर जोड़ सकते हैं। ऊपर दिखाए गए सर्किट को इकट्ठा करने के लिए LM386N ऑडियो एम्पलीफायर चिप और आवश्यक प्रतिरोधों और कैपेसिटर का उपयोग करें। ऊपर दिया गया वीडियो दर्शाता है कि कच्चा (ठीक है, सर्किट में कुछ फिल्टर हैं, लेकिन यह ज्यादातर कच्चा है) EMG सिग्नल जैसा लगता है।

हालांकि यह कदम MIDI संकेतों को ट्रिगर करने के लिए आवश्यक नहीं है, मेरा सुझाव है कि आप इसे करने का प्रयास करें। ईएमजी सिग्नल को सुनना आपके सिस्टम के समस्या निवारण और डिबगिंग के लिए एक बहुत ही उपयोगी तकनीक हो सकती है। उदाहरण के लिए, यदि मुख्य शक्ति से एक मजबूत 60 हर्ट्ज हस्तक्षेप होता है, तो आप अपने Arduino के साथ सिग्नल का नमूना लेते समय इसे पहचानने में सक्षम होने की तुलना में इसे बहुत आसान सुन पाएंगे।

मेरे वीडियो में ऑडियो थोड़ा क्लिपिंग कर रहा है, लेकिन यह एक बहुत अच्छा उदाहरण है कि एक साफ ईएमजी सिग्नल कैसा होना चाहिए।

चरण 5: मिडी घटक तैयार करें

Arduino से MIDI डिवाइस को MIDI सिग्नल भेजने के लिए, हमें महिला MIDI जैक में से एक को मिलाप करना होगा। Arduino पर MIDI की स्थापना पर अधिक गहन ट्यूटोरियल के लिए आपको मेरा पहला निर्देश योग्य देखना चाहिए।

यहाँ कदम हैं:

1. MIDI कनेक्टर के 4 को पिन करने के लिए 220 रोकनेवाला मिलाप करें।
2. Arduino पर Tx कनेक्टर को रोकनेवाला से 10 सेमी तार मिलाएं।
3. 2 पिन करने के लिए 10 सेमी लंबे तार को मिलाएं और इसे Arduino पर जमीन से कनेक्ट करें।
4. 5 पिन करने के लिए 10 सेमी लंबे तार को मिलाएं और इसे Arduino पर 5V से कनेक्ट करें।

एक बार जब आप EMG एम्पलीफायर को इकट्ठा कर लेते हैं और MIDI को iPhone केबल के लिए तैयार कर लेते हैं, तो Arduino पर A4 और A5 को पिन करने के लिए इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के आउटपुट भेजने के लिए दो जम्पर तारों का उपयोग करें।

चरण 6: Arduino कोड लिखें

Arduino कोड के लिए मूल पाइपलाइन इस प्रकार है:

1. दोनों ईएमजी चैनलों के लिए आधारभूत शोर स्तर को मापें
2. प्रत्येक ईएमजी चैनल के वोल्टेज को मापने के लिए लगातार लूप करें
3. यदि नोट की तीव्रता को नियंत्रित करने वाला ईएमजी चैनल दहलीज को पार कर जाता है, तो मिडी नोट चालू करें
4. नोट की पिच को मॉड्यूलेट करने के लिए दूसरे ईएमजी चैनल से सिग्नल का उपयोग करें

मैं आपको EMG संकेतों को संसाधित करने के लिए अपना स्वयं का Arduino कोड लिखने का प्रयास करने के लिए प्रोत्साहित करता हूं। मैं निश्चित रूप से जानता हूं कि जो कुछ मैंने एक साथ किया था उससे बेहतर नियंत्रण योजना है! यदि आप मेरे कोड से शुरुआत करना चाहते हैं, तो इसे यहां डाउनलोड करने के लिए स्वतंत्र महसूस करें। जब मैं प्रोजेक्ट पर काम कर रहा था तो आप मेरे कोड के विभिन्न पुनरावृत्तियों को देखने के लिए मेरे गिटहब भंडार को देख सकते हैं।

चरण 7: यह सब एक साथ रखो

यदि सब कुछ योजना के अनुसार हुआ है, तो आपको अपनी मांसपेशियों से सिग्नल का उपयोग करके अपने MIDI डिवाइस को नियंत्रित करने में सक्षम होना चाहिए। काफी रोमांचक! एक बार आपके पास प्रोजेक्ट काम करने के बाद आप विभिन्न नियंत्रण योजनाओं के साथ खेल सकते हैं और विभिन्न MIDI ध्वनियों का पता लगा सकते हैं।

अगर आप अपना खुद का ईएमजी नियंत्रित मिडी डिवाइस बनाने की कोशिश करते हैं तो मुझे बताएं! मुझे यह जानना अच्छा लगेगा कि यह कैसा चल रहा है और रास्ते में आने वाले किसी भी प्रश्न के साथ मदद करने में खुशी होगी। आपको कामयाबी मिले!

सेंसर प्रतियोगिता 2017 में दूसरा पुरस्कार