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.
Click to order
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/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