La electromiografía (EMG) es un procedimiento médico que evalúa la salud de los músculos y las células nerviosas. Estas células transmiten señales eléctricas que hacen que los músculos se contraigan o relajen. EMG se utiliza para leer estas señales y trazarlas como números o gráficos.
Por lo general, los médicos realizan la EMG como parte de una herramienta de diagnóstico que puede detectar un posible trastorno muscular o nervioso. Sin embargo, los sensores EMG también se utilizan en aplicaciones electrónicas controladas por músculos, como para controlar un servomotor o un brazo robótico mediante movimientos similares a los de los músculos.
En este proyecto, utilizaremos un sensor EMG basado en AD8226 para trazar un gráfico EMG con la ayuda de Arduino. El AD8226 es un amplificador de instrumentación ampliamente utilizado para diseñar sensores. Proporciona ganancias de 1 a 1000. También se usa ampliamente en instrumentación médica, amplificadores de puente, control de procesos industriales y sistemas portátiles de adquisición de datos.
Aquí, aprenderemos cómo conectar un sensor EMG basado en AD8226 con Arduino UNO y trazar las actividades eléctricas de un grupo de músculos en Arduino UNO. El sensor se puede utilizar para medir la activación de cualquier grupo de músculos, incluidos bíceps, cuádriceps, pantorrillas, etc.
Componentes
1. Arduino UNO x1
2. Sensor EMG basado en AD8226 x1
3. Almohadillas de electrodos de 52 mm x3
4. Un cable de conexión de 3 hilos x1
5. Baterías de 9V x2
6. Cables de conexión y cables de puente
Software
- IDE de Arduino
El sensor EMG
El dispositivo EMG utilizado en este proyecto es un sensor muscular de 3 derivaciones/electromiografía diferencial. Viene con un puerto de cable incorporado de 3,5 mm que se puede utilizar para conectar electrodos EMG/ECG normales.
Aunque el sensor no es un dispositivo EMG de grado industrial, es eficaz para medir y controlar la activación muscular. Se puede utilizar para robótica, prótesis y una variedad de aplicaciones de control.
La placa del sensor tiene esta configuración de pines:
El sensor es ideal para usar con microcontroladores. Sin embargo, a diferencia de los sensores médicos de grado industrial, no emite señales EMG sin procesar. En cambio, se entrega una señal suave, rectificada y amplificada, que se puede leer desde el pin de entrada analógica del Arduino (o cualquier otro microcontrolador).
La placa se alimenta con un voltaje de CC que oscila entre +/-3,5 y +/-18 V. El voltaje de la señal de salida puede variar hasta 0V. La ganancia del sensor se puede cambiar usando un potenciómetro integrado, que se puede ajustar entre 0,002 y 0,01 Ω y entre 20 700 y 100 KΩ en el potenciómetro. La señal diferencial de salida puede variar desde 0 mV hasta la tensión/ganancia de suministro.
La placa del sensor utiliza un amplificador de instrumentación AD8226. Solo requiere una resistencia externa para configurar la ganancia de 1 a 1000. El amplificador funciona con suministros que van de +/-1,35 a +/-18 V (para fuentes duales) y de 2,2 a 36 V (para una única fuente).
También puede manejar voltajes más allá de su voltaje de riel a riel. Por ejemplo, incluso con un suministro de 5 V, el IC puede manejar hasta +/-35 V.
El AD8226 es un amplificador de baja potencia, multicanal, de factor de forma pequeño y de bajo costo.
Conexiones de circuito
La placa del sensor tiene dos juegos de pines:
- Un conjunto de 3 pines que incluye terminales -+Vs, GND y -Vs. Se utiliza para proporcionar una alimentación dual al amplificador AD8226.
- Un conjunto de 2 pines que incluye terminales de señal y GND. Se utiliza para interconectar la placa con el microcontrolador.
Para empezar, necesitarás dos pilas de 9V. Conecte el terminal positivo de una batería al pin +VS. Luego, conecta el terminal negativo de esa misma batería con el terminal positivo de la segunda batería, uniéndolo al pin GND del conector de 3 pines.
Luego conecte el terminal negativo de esa segunda batería al pin -Vs. Esto proporciona alimentación dual de +/- 9 V al sensor.
Para interactuar con Arduino, conecte el pin GND del conector de 2 pines a cualquiera de los dos pines de tierra del Arduino UNO. Por último, conecte el pin de señal a cualquier pin de entrada analógica, como A1.
Diagrama de circuito
los electrodos
Asegúrese de que el cable de 3 conductores equipado con un conector de 3,5 mm esté conectado a la placa del sensor. A continuación se pueden conectar los electrodos EMG/ECG al cable.
Seleccione un grupo de músculos para monitorear, como un bíceps o una pantorrilla. Coloque un electrodo en el medio de este grupo de músculos y conecte el conector del cable rojo a ese electrodo. Luego, coloque un segundo electrodo en un extremo de ese grupo de músculos, conectando el conector a presión del cable verde a ese electrodo.
Luego coloque el tercer electrodo en una parte ósea o no muscular del cuerpo que esté cerca del mismo grupo de músculos. Conecte el conector a presión del cable amarillo a este electrodo.
Bosquejo de Arduino
int EMGPin = A1;
intValEMG = 0;
configuración vacía {
Serie.begin(115200);
}
bucle vacío {
EMGVal = analogRead(EMGPin);
Serial.println(EMGVal);
}
Como funciona
Las señales EMG pueden oscilar entre 50u y 30 mV. El sensor AD8266 ofrece una ganancia de hasta 1000, que puede amplificar los potenciales EMG al nivel de mV. Las señales EMG “lecturas” son amplificadas, rectificadas y suavizadas por el amplificador de instrumentación AD8226.
Cuando los electrodos se colocan correctamente en un grupo de músculos, su contracción y relajación producen potenciales EMG. Estos potenciales son captados por el sensor y amplificados hasta un rango mensurable. La ganancia de la placa del sensor se puede ajustar mediante un potenciómetro integrado.
La señal de salida de la placa del sensor se lee mediante el pin de entrada de Arduino. Dado que la señal de salida de la placa del sensor está rectificada (y en el rango de mV), Arduino puede leerla fácilmente. El Arduino está programado para leer la entrada analógica en su pin A1 e imprimir las lecturas en el puerto serie.
Estas lecturas de EMG se pueden configurar y monitorear como números, que van del 0 al 1023, en el monitor serial del IDE de Arduino o como un gráfico en su trazador serial.
Código
El boceto comienza asignando A1 como pin para leer las señales analógicas del sensor EMG. Se declara una variable 'EMGVal' para almacenar los valores analógicos que se reciben del sensor.
En la función de configuración, la velocidad en baudios para la comunicación en serie se establece en 115200. En la función de bucle, los voltajes analógicos del sensor se leen y almacenan en la variable 'EMGVal'.
Las lecturas analógicas se imprimen en el puerto serie, donde se pueden monitorear en el monitor serie o en el trazador serie del IDE de Arduino.
Los resultados
