Датчик мышцы MYO v1.0:
подключение к Ардуино

Датчик мышцы — это прибор, который позволяет считывать электромиограмму мышечных сокращений. В процессе работы (сокращения) в мышце происходит перераспределения ионов калия и натрия, что приводит к изменению электрического потенциала на поверхности кожи. Электромиограмма и есть результат регистрации данных изменений. Более подробно о физиологии мышцы и электромиограмме можно почитать здесь.

В данной статье мы разберем вопросы подключения модуля MYO v1.0 к Arduino. Перед началом работы с любым датчиком настоятельно советуем ознакомиться с подробной инструкцией к конкретному датчику.

Характеристики MYO v1.0:

• Напряжение питания 4.5 – 5.5 В. Стандартное значение 5 В.
• Низкий ток потребления 3 mA.
• Два аналоговых выхода:
  - OUT3.3V в диапазоне 0 – 3.3 В
  - OUT5V в диапазоне 0 – 5 В.
• Базовый коэффициент усиления равен 500 В/В, может быть увеличен в ⨯1, ⨯2, ⨯4, ⨯5, ⨯8, ⨯10, ⨯16 или ⨯32 раз. Регулируется посредством SPI интерфейса.
• Встроенный фильтр на 8-100 Гц.
• Серебряные электроды (гальванически осажденное серебро на медной подложке).
• Сухой контакт с кожей.
• Многоразовые электроды

ЭМГ модуль имеет 7 выводов:

• OUT3.3V– вывод 0 - 3.3В;
• OUT5V – вывод 0 - 5В;
• GND — земля;
• VCC — положительный контакт питания;
• SCK — линия данных SPIС, лужит для передачи тактового сигнала для ведомых устройств;
• SI — линия данных SPI, cлужит для передачи данных от ведущего устройства ведомому;
• SC — линия данных SPI, выбор микросхемы, выбор ведомого.

2 основных способа крепления модуля к телу:

• при помощи повязки;

ВАЖНО: проверьте, что модуль имеет плотный контакт с поверхностью тела, не отлипает при движении мышц.

Схема подключения MYO v1.0 к Arduino показана на схеме ниже.
Для правильного определения контактов возьмите разъем в руки также как показано на рисунке.

Arduino к компьютеру лучше всего подключать через гальваническую развязку (она же - USB изолятор), либо отключить компьютер от электросети. При подключении к компьютеру, подключённому к сети, сигнал может ухудшиться – появится помеха в 50 Гц. Также стоит помнить, что в результате скачка напряжения в сети или прочих обстоятельств, USB порт Arduino может пробить и есть опасность получить удар током. Вероятность пробоя очень низкая, но в целях безопасности мы настоятельно рекомендуем работать через USB изолятор, либо отключать компьютер от сети.

Способ подключения через гальваническую развязку (USB изолятор) описан ниже:

1. Для программирования контроллера Arduino UNO используйте бесплатно распространяемую среду Arduino IDE: https://www.arduino.cc/en/main/software

2. Подключите контроллер Arduino UNO к ПК (через гальваническую развязку(USB изолятор), либо отключив компьютер от сети).

3. Выберите ваш контроллер в разделе Tools -> Port

4. Выберите тип программируемой платформы в разделе Tools -> Board -> Arduino UNO

5. Скачайте библиотеку, распространяемую компанией ELEMYO https://github.com/ELEMYO/Elemyo-library

6. Установите библиотеку через Arduino IDE Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library…

7. Откройте пример, распространяемый вместе с библиотекой File -> Examples -> Elemyo-library -> Terminal.

8. Загрузите пример в плату Sketch -> Upload

9. После успешной загрузки, можно простейшим методом визуализировать сигнал с датчика, используя встроенный в Arduino IDE Plotter. Перейдите Tools -> Serial Plotter и выставьте скорость 115200 baud. Для более детального анализа сигнала используйте методы визуализации с помощью Python или Matlab, подробнее здесь.

• Arduino имеет встроенный АЦП на 10 бит. Если Вам 10 бит не достаточно, можете воспользоваться внешним АЦП с большей разрядностью.
  При этом важно следить за частотой считывания сигнала. Частота электромиограммы в среднем лежит в диапазоне 10 - 100Гц.

• MYO v1.0 (MYO v1.2, MYO v1.3) имеет два аналоговых выхода 0-3.3В и 0-5В. Для Arduino целесообразно использовать выход 0-5В.

• Напряжение, которое индуцируют мышцы при сокращении, лежит в диапазоне 100-3000 мкВ.

• Для расчета реального напряжения мышц при работе через Arduino необходимо сигнал 0-1023 перевести в 0-5В и поделить на коэффициент усиления. Коэффициент усиления (равен 500) умножить на программно заданный. По дефолту он равен 500*1=500.