By using this website, you accept the use of cookies. We use them to optimize functionality and convenience of the site.
accepted
Elemyo | 27 июля 2022
Обзор ЭМГ/ЭКГ датчика
MYO-micro v1.0
MYO-micro v1.0
В данном обзоре мы разберем вопросы, касающиеся ЭМГ/ЭКГ датчика MYO-micro v1.0: от описания и комплектации до установки программного обеспечения для визуализации ЭМГ и ЭКГ сигналов.
1. Описание
MYO-micro v1.0 – компактный высокотехнологичный датчик для регистрации ЭМГ (электромиографических) и ЭКГ (электрокардиографических) сигналов, совместимый с большинством современных микроконтроллеров и имеющий программное обеспечение с открытым исходным кодом.
Отличительные особенности:
Базовый коэффициент усиления 1000 В/В.
Изогнутая контактная поверхность, обеспечивающая надежный контакт с поверхностью кожи. (Рис.1)
Электроды изготовлены из нержавеющей стали и не требуют постоянной замены (в отличие от гелевых электродов).
Для работы достаточно сухого контакта с кожей (не нужно использовать специализированные гели).
Высокая устойчивость к источникам внешних помех (схема датчика позволяет эффективно подавлять внешние наводки).
Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом (для операционных систем Windows 10, macOS, Linux).
Изогнутая контактная поверхность, обеспечивающая надежный контакт с поверхностью кожи. (Рис.1)
Электроды изготовлены из нержавеющей стали и не требуют постоянной замены (в отличие от гелевых электродов).
Для работы достаточно сухого контакта с кожей (не нужно использовать специализированные гели).
Высокая устойчивость к источникам внешних помех (схема датчика позволяет эффективно подавлять внешние наводки).
Бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом (для операционных систем Windows 10, macOS, Linux).
✓
✓
✓
✓
✓
✓
Рис. 1 Изогнутая форма контактной поверхности модуля
Характеристики:
Размер датчика 30.0⨯12.0⨯5.4 ± 0.2 мм. Шаг контактов 1.27 мм.
Диапазон напряжения питания 3.3 – 5.5 V. Типичное напряжение 3.3 V.
Низкий ток потребления 3 mA.
Выходной сигнал аналоговый, максимальный размах равен напряжению питания.
Базовый коэффициент усиления равен 1000 V/V
Диапазон пропускаемых частот: 8 - 200 Гц.
Диапазон напряжения питания 3.3 – 5.5 V. Типичное напряжение 3.3 V.
Низкий ток потребления 3 mA.
Выходной сигнал аналоговый, максимальный размах равен напряжению питания.
Базовый коэффициент усиления равен 1000 V/V
Диапазон пропускаемых частот: 8 - 200 Гц.
✓
✓
✓
✓
✓
✓
Рис. 2 Распиновка MYO-micro v1.0
2. Крепление датчика
Закрепить датчик на теле можно несколькими способами. Важно, чтобы датчик плотно прилегал к коже и не смещался от касаний, сокращений мышцы и движений. Далее рассмотрим варианты крепления датчика.
Лейкопластырь
Лучше всего использовать фиксирующий медицинский лейкопластырь на тканевой основе. Приклеить можно двумя способами (рис. 3):
Лейкопластырь
Лучше всего использовать фиксирующий медицинский лейкопластырь на тканевой основе. Приклеить можно двумя способами (рис. 3):
двумя узкими поперечными полосками по краям модуля,
одной широкой поперечной полоской через центр модуля.
одной широкой поперечной полоской через центр модуля.
✓
✓
Рис. 3 Крепление датчика при помощи лейкопластыря
Эластичная повязка
Повязка должна быть достаточно широкая и тугая, чтобы датчик плотно прилегал к телу и электроды сохраняли хороший контакт с кожей.
Повязка должна быть достаточно широкая и тугая, чтобы датчик плотно прилегал к телу и электроды сохраняли хороший контакт с кожей.
Рис. 4 Крепление датчика при помощи эластичной повязки
Тейп (спортивный пластырь)
Приклеить датчик можно и при помощи тейпа (рис. 5). Тейп хорошо растягивается только в одном направлении, поэтому модуль лучше располагать поперек данного направления.
Приклеить датчик можно и при помощи тейпа (рис. 5). Тейп хорошо растягивается только в одном направлении, поэтому модуль лучше располагать поперек данного направления.
Рис. 5 Крепление датчика при помощи тейпа (спортивного пластыря)
Обтягивающая спортивная одежда
Датчик можно подложить под обтягивающую спортивную одежду, предварительно немного зафиксировав лейкопластырем/тейпом.
Датчик можно подложить под обтягивающую спортивную одежду, предварительно немного зафиксировав лейкопластырем/тейпом.
3. Подключение к Arduino
На рис. 6 приведен пример подключения датчика MYO-micro v1.0 к микроконтроллеру Arduino Uno. Проверено на следующих модулях Arduino: Uno, Leonardo, Pro Micro, Mini, Nano и Mega.
Обязательно используйте USB изолятор, если подключаете Arduino к компьютеру, включенному
в сеть электропитания* (см. рис. 6.1)). Если используется ноутбук со встроенным аккумулятором
(до 12 вольт), то USB изолятор можно не использовать при условии, что ноутбук отключен от
сети электропитания (см. рис. 6.2)). Соблюдайте общепринятые нормы и правила
электробезопасности при работе с датчиком.
Обязательно используйте USB изолятор, если подключаете Arduino к компьютеру, включенному
в сеть электропитания* (см. рис. 6.1)). Если используется ноутбук со встроенным аккумулятором
(до 12 вольт), то USB изолятор можно не использовать при условии, что ноутбук отключен от
сети электропитания (см. рис. 6.2)). Соблюдайте общепринятые нормы и правила
электробезопасности при работе с датчиком.
Рис. 6: Схема подключения MYO-micro v1.0 к Arduino UNO:
1) с использованием USB изолятора, 2) без использования USB изолятора.
ВАЖНО! Будьте внимательны при подключении выводов «Gnd» и «5V»,
неправильная полярность приведет к выходу модуля из строя. Если модуль начнет греться, немедленно отключите питание и проверьте правильность подключения модуля.
неправильная полярность приведет к выходу модуля из строя. Если модуль начнет греться, немедленно отключите питание и проверьте правильность подключения модуля.
Программирование Arduino UNO
Для программирования контроллера Arduino UNO используйте бесплатно распространяемую среду Arduino IDE https://www.arduino.cc/en/main/software
Подключите контроллер Arduino UNO к ПК.
Подключите контроллер Arduino UNO к ПК.
1.
2.
ВАЖНО! Если программирование происходит с подключенным MYO-micro v1.0 к Arduino UNO, используйте USB изолятор для подключения Arduino Uno к ПК. Если используется ноутбук со встроенным аккумулятором (до 12 вольт), отключите шнур электропитания ноутбука.
Выберите контроллер Arduino UNO вразделе Tools -> Port
Выберите тип программируемой платформы в разделе Tools -> Board -> Arduino UNO
Скачайте бесплатную библиотеку https://github.com/ELEMYO/Elemyo-library
Установите библиотеку через Arduino IDE Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library…
Откройте пример, распространяемый вместе с библиотекой File -> Examples -> Elemyo-library -> Terminal.
Загрузите пример на плату Sketch -> Upload
После успешной загрузки, можно простейшим методом визуализировать сигнал с датчика, используя встроенный в Arduino IDE Plotter. Перейдите Tools -> Serial Plotter и выставьте скорость 115 200 baud. Для более детального анализа сигнала используйте Elemyo_GUI, Python или Matlab, рассмотренные далее в разделе «Визуализация сигнала».
Выберите тип программируемой платформы в разделе Tools -> Board -> Arduino UNO
Скачайте бесплатную библиотеку https://github.com/ELEMYO/Elemyo-library
Установите библиотеку через Arduino IDE Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library…
Откройте пример, распространяемый вместе с библиотекой File -> Examples -> Elemyo-library -> Terminal.
Загрузите пример на плату Sketch -> Upload
После успешной загрузки, можно простейшим методом визуализировать сигнал с датчика, используя встроенный в Arduino IDE Plotter. Перейдите Tools -> Serial Plotter и выставьте скорость 115 200 baud. Для более детального анализа сигнала используйте Elemyo_GUI, Python или Matlab, рассмотренные далее в разделе «Визуализация сигнала».
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
4. Визуализация сигнала
Для взаимодействия с MYO-micro v1.0 (при подключении к Arduino или Arduino подобному микроконтроллеру) можно использовать программу ELEMYO_GUI – бесплатный кроссплатформенный графический интерфейс с открытым исходным кодом на Python для визуализации, анализа и обработки ЭМГ/ЭКГ сигналов в режиме реального времени.
Поддерживаемые операционные системы: Windows 10, Linux, macOS.
Программа распространяется бесплатно под MIT лицензией.
Поддерживаемые операционные системы: Windows 10, Linux, macOS.
Программа распространяется бесплатно под MIT лицензией.
ELEMYO GUI
ELEMYO_GUI позволяет в режиме реального времени визуализировать, обрабатывать, записывать и проигрывать сигналы от 1 до 6 датчиков. На рис. 9 представлено графическое окно программы с примером сигнала от одного датчиков.
ELEMYO_GUI позволяет в режиме реального времени визуализировать, обрабатывать, записывать и проигрывать сигналы от 1 до 6 датчиков. На рис. 9 представлено графическое окно программы с примером сигнала от одного датчиков.
Рис. 9: графическое окно программы.
Функционал:
Отображение в реальном времени сигналов от 1 до 6 датчиков. Возможность масштабирования и перелистывания графика сигнала.
Отображение частотного спектра сигнала (окно анализа – 1 секунда, коэффициент сглаживания 0.85).
Возможность задания режекторного фильтра на 50/60 Гц, а также полосового с заданной полосой пропускания.
Построение огибающей сигнала с регулируемым коэффициентом сглаживания.
Запись сигнала в текстовый файл.
Проигрывание записанного сигнала.
Отображение частотного спектра сигнала (окно анализа – 1 секунда, коэффициент сглаживания 0.85).
Возможность задания режекторного фильтра на 50/60 Гц, а также полосового с заданной полосой пропускания.
Построение огибающей сигнала с регулируемым коэффициентом сглаживания.
Запись сигнала в текстовый файл.
Проигрывание записанного сигнала.
✓
✓
✓
✓
✓
✓
Установка ELEMYO_GUI на Windows 10
Способ 1
Скачайте архив «ELEMYO_GUI.zip» по ссылке: https://github.com/ELEMYO/ELEMYO-GUI/releases. Для запуска программы распакуйте архив и запустите файл программы «ELEMYO_GUI.exe».
Скачайте архив «ELEMYO_GUI.zip» по ссылке: https://github.com/ELEMYO/ELEMYO-GUI/releases. Для запуска программы распакуйте архив и запустите файл программы «ELEMYO_GUI.exe».
Способ 2
Скачайте с официального сайта Python установщик «Python 3.8.0» «Windows x86-64 executable installer» по ссылке: www.python.org/downloads/release/python-380/ (файл расположен в конце страницы) и установите Python.
При установке «Python 3.8.0» поставьте галочку «Add Python 3.8.0 to PATH» и выберите «Install Now».
После установки откройте IDLE: «Пуск -> Python 3.8 -> IDLE», либо «Пуск -> поиск «IDLE»», либо в папке C:\Users\%USERNAME%\AppData\
Local\Programs\ Python\Python36-32\Lib\idlelib\idle.py
Скачайте файл программы MYOblue_GUI по ссылке https://github.com/ELEMYO/ELEMYO-GUI
В IDLE откройте скаченный файл: File -> Open. Затем в открывшемся окне с кодом щелкните F5, либо Run -> Rune module. Программа запустится.
При первом запуске необходимо подключение к интернету – программа скачает и установить недостающие компоненты (модули pyserial, pyqtgraph, qtpy5, numpy, scipy), это займет некоторое время (5-10 мин). Последующие запуски будут быстрыми.
При установке «Python 3.8.0» поставьте галочку «Add Python 3.8.0 to PATH» и выберите «Install Now».
После установки откройте IDLE: «Пуск -> Python 3.8 -> IDLE», либо «Пуск -> поиск «IDLE»», либо в папке C:\Users\%USERNAME%\AppData\
Local\Programs\ Python\Python36-32\Lib\idlelib\idle.py
Скачайте файл программы MYOblue_GUI по ссылке https://github.com/ELEMYO/ELEMYO-GUI
В IDLE откройте скаченный файл: File -> Open. Затем в открывшемся окне с кодом щелкните F5, либо Run -> Rune module. Программа запустится.
При первом запуске необходимо подключение к интернету – программа скачает и установить недостающие компоненты (модули pyserial, pyqtgraph, qtpy5, numpy, scipy), это займет некоторое время (5-10 мин). Последующие запуски будут быстрыми.
1.
2.
3.
4.
5.
Установка ELEMYO_GUI на macOS
Скачайте с официального сайта Python установщик «Python 3.8.0» «macOS 64-bit installer» по ссылке: www.python.org/downloads/release/python-380/ (файл расположен в конце страницы) и установите Python.
После установки откройте IDLE: «Applications -> Python 3.8 -> IDLE»
Скачайте файл программы ELEMYO_GUI по ссылке https://github.com/ELEMYO/ELEMYO-GUI
В IDLE откройте скаченный файл: File -> Open. Затем в открывшемся окне с кодом щелкните F5, либо Run -> Rune module. Программа запустится.
При первом запуске необходимо подключение к интернету – программа скачает и установить недостающие компоненты (модули pyserial, pyqtgraph, qtpy5, numpy, scipy), это займет некоторой время (5-10 мин). Последующие запуски будут быстрыми.
После установки откройте IDLE: «Applications -> Python 3.8 -> IDLE»
Скачайте файл программы ELEMYO_GUI по ссылке https://github.com/ELEMYO/ELEMYO-GUI
В IDLE откройте скаченный файл: File -> Open. Затем в открывшемся окне с кодом щелкните F5, либо Run -> Rune module. Программа запустится.
При первом запуске необходимо подключение к интернету – программа скачает и установить недостающие компоненты (модули pyserial, pyqtgraph, qtpy5, numpy, scipy), это займет некоторой время (5-10 мин). Последующие запуски будут быстрыми.
1.
2.
3.
4.
Установка ELEMYO_GUI на Linux
Скачайте файл программы ELEMYO_GUI по ссылке https://github.com/ELEMYO/ELEMYO-GUI
Проверьте, предустановлен ли Python 3: https://docs.python.org/3/using/unix.html. Если не установлен, установите согласно инструкции: https://docs.python.org/3/using/unix.html.
Запустите файл, используя Python 3 (стабильность проверялась на версии Python 3.8.0), для этого в терминале перейдите в папку с файлом ELEMYO_GUI.py и выполните команду: python3 ELEMYO_GUI.py
Проверьте, предустановлен ли Python 3: https://docs.python.org/3/using/unix.html. Если не установлен, установите согласно инструкции: https://docs.python.org/3/using/unix.html.
Запустите файл, используя Python 3 (стабильность проверялась на версии Python 3.8.0), для этого в терминале перейдите в папку с файлом ELEMYO_GUI.py и выполните команду: python3 ELEMYO_GUI.py
1.
2.
3.
Подключение датчиков
Для взаимодействия с датчиками в ELEMYO_GUI необходимо использовать Arduino или Arduino подобный микроконтроллер. Подробное описание подключения одного датчика к Arduino описано в следующей разделе данного обзора: «Подключение к Arduino». Внимательно ознакомитесь с разделом и затем выполните следующие действия:
загрузите на микроконтроллер скетч «Terminal» из библиотеки Elemyo для Arduino IDE
подключите датчики MYO-micro v1.0 к Arduino согласно схеме на рис. 10
подключите Arduino к компьютеру и запустите программу ELEMYO_GUI, процесс отрисовки начнется автоматически.
в поле «sensor number» программы ELEMYO_GUI установите количество подключенных датчиков.
подключите датчики MYO-micro v1.0 к Arduino согласно схеме на рис. 10
подключите Arduino к компьютеру и запустите программу ELEMYO_GUI, процесс отрисовки начнется автоматически.
в поле «sensor number» программы ELEMYO_GUI установите количество подключенных датчиков.
✓
✓
✓
✓
Таблица 1: Распиновка при подключении шести датчиков к Arduino Uno.
Рис. 10: Пример подключения шести датчиков к Arduino.
5. Пример сигнала
Датчик предназначен для регистрации ЭМГ (электромиографических) и ЭКГ (электрокардиографических) сигналов.
Рис. 10: пример ЭМГ сигнала, получаемого датчиком MYO-micro v1.0
Автор: Elemyo
2019-2025 ELEMYO©
г. Хайфа, Израиль
г. Хайфа, Израиль