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 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
2019-2025 ELEMYO©
г. Хайфа, Израиль
г. Хайфа, Израиль