Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

Kubald 08 Mar 2013 20:43 12438 3
IGE-XAO
  • Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Określanie aktywności mięśni za pomocą pomiaru generowanego w nich potencjału elektrycznego, nazywane elektromiografią (EMG), jest zwykle używane w medycynie do diagnozowania zaburzeń nerwowo-mięśniowych. Używając najnowszych układów scalonych i mikroprocesorów w budowie elektromiografów i osprzętu pozwoliło na zastosowanie tego typu pomiarów w protezach, robotach i innych systemach sterowania. Do tej pory, ze względu na wysokie koszty, elektromiografy były poza zasięgiem większości hobbystów.

    Niniejszy opis pokaże, jak zbudować własny moduł elektromiografu, aby wykorzystać go w urządzeniach np. do sterowania grami wideo, ramieniem robota, egzoszkieletu itd. Poniższe nagranie przedstawia zasadę działania prezentowanego elektromiografu:



    Do budowy urządzenia potrzebne będą m.in. trzy wzmacniacze operacyjne TL072 i wzmacniacz różnicowy INA106, zestaw elektrod do elektromiografii, dwie baterie 9V oraz garść popularnych elementów.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Ze względu na wykorzystanie układów TL072 i INA106 układ wymaga zasilania symetrycznego, co uzyskiwane jest z połączenia dwu baterii 9V. Realizacje poszczególnych kroków montażu będą pokazane z wykorzystaniem płytki stykowej.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Na wejściu urządzenia pracuje wzmacniacz INA106, do którego podpięte są bezpośrednio elektrody. Wzmacniacz ma bardzo duże wzmocnienie, rzędu 110, co pozwoli na pomiar nawet niewielkiej różnicy napięć pomiędzy dwiema elektrodami umieszczonymi w pobliżu mięśnia.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Sygnał generowany ze wzmacniacza INA106 wymaga dalszego wzmocnienia, w tym celu wykorzystany jest układ TL072 – wzmacniacz odwracający o wzmocnieniu rzędu 15. Do odsprzęgania sygnału ze składowej zmiennej wykorzystano kondensator. Na wyjściu wzmacniacza znajduje się filtr aktywny górnoprzepustowy, usuwający ewentualny szum.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Następnie, sygnał musi zostać wyprostowany – w tym celu stosuje się prostownik pełnofalowy. Jako taki prostownik pracuje obwód zbudowany z kolejnego wzmacniacza TL072 i dwu diod 1N4148.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Ostatnim blokiem jest aktywny filtr dolnoprzepustowy, który redukuje tętnienia sygnału i umożliwia podanie go na przetwornik A/C mikroprocesora. Taki filtr zbudowany jest w oparciu o kolejny układ TL072. Sygnał przepuszczany przez filtr wymaga ostatecznego „formowania” w kolejnym wzmacniaczu odwracającym. W obwodzie filtru znajduje się również potencjometr pozwalający na ręczną regulację wzmocnienia.

    Po zmontowaniu całości należy przeprowadzić kontrolę poprawności montażu. W tym celu można wykorzystać też oscyloskop i generator funkcyjny.


    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Następnie należy umieścić elektrody pomiarowe (3 sztuki) w odpowiednich miejscach. Jako przykład posłuży mięsień dwugłowy ramienia prawej ręki (biceps). Najpierw należy dokładnie wymyć skórę, a następnie przymocować jedną z elektrod w połowie długości badanego mięśnia. Będzie ona nazywana elektrodą środkową. Drugą elektrodę umieszcza się na jednym z końców mięśnia – nosi ona nazwę elektrody końcowej. Trzecią elektrodę umieszcza się na mało umięśnionym miejscu w pobliżu badanego mięśnia, najlepiej na obszarze, gdzie blisko skóry znajduje się kość. Taka elektroda stanowi elektrodę odniesienia.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Przymocowane elektrody można podłączyć do urządzenia. Elektrodę odniesienia łączy się z masą, a dwie aktywne elektrody – środkową i końcową – do wejść wzmacniacza INA106. Po podłączeniu elektrod należy dodać kondensatory filtrujące na liniach zasilania.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Na koniec należy włączyć zasilanie układu i sprawdzić, czy na jego wyjściu występuje napięcie, które można bezpiecznie podać do przetwornika A/C. Jeśli tak, można podłączyć taki przetwornik i rozpocząć pomiary.

    Schemat modułu elektromiografu można zobaczyć poniżej.

    Moduł elektromiografu do pomiarów potencjału elektrycznego mięśni

    Na stronie źródłowej znaleźć można dokładny opis montażu urządzenia na płytce stykowej oraz odnośniki do stron pozwalających zrozumieć dokładniej zarówno zasadę pomiarów elektromiograficznych, jak i rolę poszczególnych obwodów w urządzeniu. Autor zaprojektował również płytki dla modułu, lecz te dostępne są jedynie odpłatnie.

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    Kubald
    Level 15  
    Offline 
    Has specialization in: spektroskopia exafs/xanes, uc, it
    Kubald wrote 188 posts with rating 95, helped 0 times. Live in city Kraków. Been with us since 2004 year.
  • IGE-XAO
  • #2
    Jatsekku2
    Level 12  
    Sprawdzałem ten układ, odwzorowując wszystkie instrukcje na płytce stykowej i nie byłem w stanie zmusić go do działania, wydaje mi się, że brakuje tam jednego rezystor(lub ma inną wartość), ponieważ w pdfie z ich strony schemat zawiera wartość, która nie występuje na tych rysunkach.
  • IGE-XAO
  • #3
    skorakora
    Level 4  
    Także sprawdziłem układ
    I nie zadziałał (a nawet udało mi sie jeden opamp spalić )
  • #4
    tomaszdko
    Level 11  
    Wątpię by to mierzyło napięcie mięśniowe. Kiedyś kupiłem małe urządzenie , podłączane pod USB i z podobnymi elektrodami + oprogramowanie ( wykres w czasie i przebieg sin , kilka gier ). Gry te miały wyćwiczyć w człowieku możliwość szybkiej kontrole nad emocjami lub wejście w stan relaksu. Samo urządzenie było bardzo proste oparte na jednym mikrokontrolerze PIC . Zasada działania to odczyt z ADC , komórki skóry mają pewna oporność , która się zmienia pod wpływem emocji a w trakcie snu to już wykres zmienia się totalnie ... takich odczytów nie osiągniesz na jawie . Jak dla mnie to urządzenie przedstawione działa tak samo tyle że mamy wrażenie że steruje to szybkie napinanie mięśni . Tak naprawdę mierzona jest oporność skóry spowodowana reakcjami biochemicznymi i psychicznymi .