By using this website, you agree to the use of cookies. We use them to optimize functionality and convenience of the site for our clients.
Content Oriented Web
Make great presentations, longreads, and landing pages, as well as photo stories, blogs, lookbooks, and all other kinds of content oriented projects.
Elemyo | 27 июля 2022
Обзор ЭМГ модуля
MYO v1.4
MYO v1.4
В данном обзоре мы разберем вопросы, касающиеся ЭМГ/ЭКГ модуля MYO v1.4: от описания и комплектации до установки программного обеспечения для визуализации ЭМГ и ЭКГ сигналов.
1. Описание
MYO v1.4 – 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:
Программируемый коэффициент усиления.
Изогнутая контактная поверхность, обеспечивающая надежный контакт с поверхностью кожи.
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.
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).
✓
✓
✓
✓
✓
✓
Характеристики:
Размер модуля 35.4⨯13.8⨯6.0 мм. Шаг контактов 1.27 мм.
Диапазон напряжения питания 4.5 — 5.5 V. Типичное напряжение 5 V.
Низкий ток потребления 3 mA.
Выходной сигнал аналоговый, максимальный размах равен напряжению питания.
Базовый коэффициент усиления равен 1000 V/V, может быть увеличен в ⨯1, ⨯2, ⨯4, ⨯5, ⨯8, ⨯10, ⨯16 или ⨯32 раз. Регулируется посредством SPI интерфейса.
Диапазон пропускаемых частот: 10 - 200 Гц.
Диапазон напряжения питания 4.5 — 5.5 V. Типичное напряжение 5 V.
Низкий ток потребления 3 mA.
Выходной сигнал аналоговый, максимальный размах равен напряжению питания.
Базовый коэффициент усиления равен 1000 V/V, может быть увеличен в ⨯1, ⨯2, ⨯4, ⨯5, ⨯8, ⨯10, ⨯16 или ⨯32 раз. Регулируется посредством SPI интерфейса.
Диапазон пропускаемых частот: 10 - 200 Гц.
✓
✓
✓
✓
✓
✓
Рис. 1 Распиновка MYO v1.4
Основные отличия от MYO v1.3:
Поверхность имеет изогнутую форму, улучшающую контакт с кожей (Рис. 2)
Уменьшенный размер (по толщине, длине и ширине на 30%, 20% и 11% соответственно) (Рис. 3)
Разъем для подключения (сменный провод)
Отсутствует сигнальный выход на 3.3 В
Наличие диода, информирующего о включении модуля
Уменьшенный размер (по толщине, длине и ширине на 30%, 20% и 11% соответственно) (Рис. 3)
Разъем для подключения (сменный провод)
Отсутствует сигнальный выход на 3.3 В
Наличие диода, информирующего о включении модуля
✓
✓
✓
✓
✓
Рис. 2 Изогнутая форма контактной поверхности модуля
Рис. 3 Сравнение размеров модулей MYO v1.3 и MYO v1.4. Актуальная версия датчика - MYO v1.4
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.
1.
Одной широкой поперечной полоской медицинского лейкопластыря через центр модуля. Лучше всего использовать фиксирующий медицинский лейкопластырь на тканевой основе.
2.
Двумя узкими поперечными полосками медицинского лейкопластыря по краям модуля. Лучше всего использовать фиксирующий медицинский лейкопластырь на тканевой основе
3.
Зафиксировать при помощи эластичной повязки или трикотажа.
4.
Приклеить при помощи тейп пластыря. Тейп хорошо растягивается только в одном направлении. Модуль лучше располагать поперек данного направления.
3. Подключение к Arduino
На рис. 7 приведен пример подключения модуля MYO v1.4 к микроконтроллеру Arduino Uno. При подключении MYO v1.4 к другому микроконтроллеру семейства Arduino, расположение SPI контактов может отличаться. 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. 7.1)). 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. 7.2)). 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. 7.1)). 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. 7.2)). Соблюдайте общепринятые нормы и правила электробезопасности при работе с датчиком.
Рис. 7: Схема подключения MYO v1.4 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
Скачайте библиотеку с официальной страницы Elemyo на GitHub по ссылке: https://github.com/ELEMYO/Elemyo-library. Для скачивания щелкните на меню «Code» (зелёного цвета) и выберите «Download ZIP».
Скачайте библиотеку с официальной страницы Elemyo на GitHub по ссылке: https://github.com/ELEMYO/Elemyo-library. Для скачивания щелкните на меню «Code» (зелёного цвета) и выберите «Download ZIP».
1.
2.
Запустите программу Arduino IDE и установите библиотеку. Для этого пройдите в меню «Скетч -> Подключить библиотеку -> Добавить .ZIP библиотеку» и выберите скачанный архив. Дождитесь, пока библиотека будет установлена и перезапустите Arduino IDE.
Подключите котроллер Arduino UNO к ПК.
В разделе «Инструменты -> Порт» выберите порт, к которому подключен контроллер Arduino.
Выберите тип используемого микроконтроллера в разделе «Инструменты -> Плата -> Arduino AVR Boards» (например, если используется Arduino UNO, то Arduino UNO)
Откройте пример, распространяемый вместе с библиотекой «Файл -> Примеры -> Elemyo-library -> EMG_Simple_Read».
Загрузите пример на плату «Скетч -> Загрузить».
После успешной загрузки можно визуализировать сигнал используя встроенный в Arduino IDE Plotter. Перейдите «Инструменты -> Плоттер по последовательному соединению» и выставьте скорость 115200 baud. В плоттере будет отрисовываться два графика: синий – оригинальный сигнал, красный – огибающая сигнала.
Подключите котроллер Arduino UNO к ПК.
В разделе «Инструменты -> Порт» выберите порт, к которому подключен контроллер Arduino.
Выберите тип используемого микроконтроллера в разделе «Инструменты -> Плата -> Arduino AVR Boards» (например, если используется Arduino UNO, то Arduino UNO)
Откройте пример, распространяемый вместе с библиотекой «Файл -> Примеры -> Elemyo-library -> EMG_Simple_Read».
Загрузите пример на плату «Скетч -> Загрузить».
После успешной загрузки можно визуализировать сигнал используя встроенный в Arduino IDE Plotter. Перейдите «Инструменты -> Плоттер по последовательному соединению» и выставьте скорость 115200 baud. В плоттере будет отрисовываться два графика: синий – оригинальный сигнал, красный – огибающая сигнала.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Для использования программы ELEMYO_GUI, на Arduino необходимо загрузить скетч «Terminal» из библиотеки Elemyo.
Рис. 8: Пример сигнала в Arduino IDE Plotter.
4. Визуализация сигнала
Для взаимодействия с MYO v1.4 (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 v1.4 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 v1.4 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. 11: пример ЭМГ сигнала, получаемого датчиком MYO v1.4. Одиночное, плавное сокращение мышцы
Рис. 12: пример ЭМГ сигнала, получаемого датчиком MYO v1.4.
Три плавных последовательных сокращения мышцы с разной амплитудой
Рис. 13: пример ЭКГ сигнала, получаемого датчиком MYO v1.4.
Автор: Elemyo
2019-2024 ELEMYO©
г. Санкт-Петербург, Россия
г. Санкт-Петербург, Россия