Difference between revisions of "Team Dreamers"
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Revision as of 17:50, 14 February 2024
Contents
- 1 Zusammenfassung
- 2 Team
- 3 Teammitglieder
- 4 Einleitung
- 5 Inputs
- 6 Skill-Share Sessions
- 7 Hack 0
- 8 Hack 1
- 9 Hack 2
- 10 Reflektion Medtech DIY
- 11 Wiki-Seite pro Gruppe (70%) mit:
Zusammenfassung
Team
Teammitglieder
Eric Balmer Wirtschaftsingenieur
Patrick Bütler Maschinentechnik
Philipp Wyrsch Maschinentechnik
You're a dreamer du! #7thinkingsteps
Das Team Dreamers setzt sich aus den Mitgliedern Eric Balmer, Patrick Bütler und Philipp Wyrsch zusammen. Wir gründeten unser Team im Rahmen der Blockwoche DIY - Medizintechnik HS2023. Durch unseren gemeinsamen Interessen und die unterschiedlichen Erfahrungen oder noch zu machenden Erfahrungen fördern wir eine optimales Lernklima. Die Inspiration für die Versuche und die Projekte erfolgte gegenseitig und wir konnten diese gemeinsam weiter entwickeln. Sie ist eine mögliche Investorin in zukünftige Projekte. Oder auch nicht.
Einleitung
Kurzbeschrieb MedTech DIY
Herzlich willkommen auf der offiziellen Webseite des Teams Dreamers. Das Projektteam Dreamers entstand während der Blockwoche Medizintechnik DIY, die vom 12. bis 17. Februar 2024 im FabLab der Hochschule Luzern Technik & Architektur stattfand. Das Hauptziel dieser Blockwoche war es, Studierenden die Verbindung zwischen Technik und Medizin näherzubringen, indem sie selbst Prototypen für medizinische Geräte entwarfen und testeten. Während der Veranstaltung gaben die Leiter der Blockwoche regelmässig Inputs, um den Teams bei der Annäherung an ihre Ziele zu unterstützen. Diese Inputs behandelten verschiedene Themen, darunter das Löten, die Anwendung von Arduino und die Funktionsweise von 3D-Druckern und Lasercuttern. Am Ende der Woche präsentierten die Teams ihre Prototypen in einer Abschlusspräsentation vor den anderen Gruppen.
Location & Zeitplan
FabLab ist eine Abkürzung für Fabrication Laboratory und repräsentiert eine offene Werkstatt. Das Hauptziel eines FabLabs ist es, Privatpersonen den Zugang zu Produktionsmitteln und modernen industriellen Fertigungsverfahren für die Herstellung von Einzelstücken zu ermöglichen. Es handelt sich um eine Art Prototyping-Werkstatt, die in verschiedenen Ländern weltweit vertreten ist. Das FabLab Luzern war das Pionier-FabLab in der Schweiz, und mittlerweile gibt es auch solche Einrichtungen in Städten wie Zürich, Bern, Basel und anderen. Zu den typischen Geräten in einem FabLab zählen 3D-Drucker, Laser-Cutter und CNC-Maschinen.
Inputs
Einführung DIY
DIY steht für "Do It Yourself" und bedeutet "Selbermachen". Es bezieht sich auf die eigenständige Erstellung, Reparatur oder Verbesserung von Dingen ohne professionelle Hilfe. DIY-Projekte umfassen handwerkliche Arbeiten, Heimwerken, kreative Projekte und mehr. Der Trend hat durch Online-Plattformen und soziale Medien an Beliebtheit gewonnen, da Menschen ihre Ideen und Anleitungen teilen. DIY fördert Eigeninitiative, Kreativität und die Entwicklung persönlicher Fähigkeiten.
Wiki Nutzung
Wir lernten die Hackteria Seite kennen, welche auf der Software MediaWiki basiert und erstellten unser Login. Während des Inputs erwarben wir Kenntnisse im Umgang mit MediaWiki. Hierzu gehörten das Erstellen von Titeln, das Einbinden von Verlinkungen, das Hinzufügen von Bildern sowie das Erstellen von Seiten.
Einführung Arduino
Arduino ist eine Elektronikplattform mit offenem Quellcode, die auf benutzerfreundlicher Hardware und Software basiert. Sie wurde für Künstler, Designer, Hobbyisten und jeden entwickelt, der sich für die Erstellung interaktiver Objekte oder Umgebungen interessiert.
Im Zentrum von Arduino steht ein physisches programmierbares Schaltkreis-Board, oft als Mikrocontroller bezeichnet, sowie eine Software, die als Integrated Development Environment (IDE) auf Ihrem Computer läuft. Diese Software dient zum Schreiben und Hochladen von Computercode auf die physische Platine.
Die Zugänglichkeit ist eines der Hauptmerkmale, die Arduino so beliebt gemacht haben. Die Einstiegshürden für das Erlernen der Grundlagen sind niedrig, und eine große Gemeinschaft von Menschen ist bereit, ihr Wissen und ihre Ideen zu teilen. Außerdem ist die Arduino-Hardware flexibel und relativ kostengünstig, was es möglich macht, Projekte mit einer Vielzahl von Sensoren und Aktoren zu realisieren.
Die Programmiersprache von Arduino basiert auf einer vereinfachten Version von C/C++, was das Erlernen der Grundlagen des Programmierens relativ einfach macht. Ein weiterer Vorteil der Arduino-Plattform sind die zahlreichen verfügbaren Erweiterungsboards, sogenannte Shields, die das Anbinden zusätzlicher Hardware wie Motoren, GPS-Empfänger, Ethernet-Ports und mehr ermöglichen, ohne dass umfangreiche Elektronikkenntnisse erforderlich sind.
Ob Sie eine automatische Bewässerungsanlage für Ihre Pflanzen, einen persönlichen Wettermonitor, eine interaktive Kunstinstallation oder einen Prototypen für ein neues Produkt erstellen möchten, Arduino bietet eine zugängliche und vielseitige Plattform, um Ihre Ideen zum Leben zu erwecken.
File:Leitfaden-für-das-Arbeiten-mit-dem-Arduino.pdf
3D Drucken
Der 3D-Druck, auch bekannt unter den Bezeichnungen Additive Fertigung, Additive Manufacturing, Generative Fertigung oder Rapid Technologien, ist eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden. Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen. Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt. Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle.
3D-Drucker werden in der Industrie, im Modellbau und der Forschung eingesetzt zur schnellen und kostengünstigen Fertigung von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten. Daneben gibt es Anwendungen im Heim- und Unterhaltungsbereich sowie in der Kunst.
Auch wir haben in dieser Woche den 3D-Drucker verwendet um kostengünstig und schnell Prototypen zu bauen. Da wir bereits gute Grundkenntnisse im 3D-Druck hatten und die Unterstützung durchs FabLab gross war, hatten wir wenig Probleme unserer Prototypen herzustellen. Das einzige was uns Probleme bereitet hat, war die Masshaltigkeit der gedruckten teile. Da jeder Drucker etwas andere Eigenschaften hat, mussten wir uns zuerst mit den Druckern vertraut machen. Um sicher zu gehen das man die gedruckten Teile ohne Nachbearbeitung verwenden kann, sollte man einen Millimeter vom exakten Mass Zugabe lassen.
https://fablab-luzern.ch/wp-content/uploads/2020/03/CURA-Anleitung-A4-2_0.pdf
LaserCutter
Mit Hilfe des Lasercuters haben wir das Gehäuse unseres Infusionsalligators aus MDF-Platten gelasert. Dies funktionierte sehr gut und ohne weiteren Komplikationen. Mit dem Laser-Cutter AKJ-6090 von Acctek, welcher im FabLab steht, kann man Flächen von 900x600 mm bearbeiten. Der 100 Watt Laser kann diverse Materialien Gravieren und ausschneiden. Die Materialien reichen von Plexiglas über Kunststoffe und Holz bis hin zu Karton, Leder oder Textilstoffe. Es kann Acrylglas bis zu einer Dicke von ca. 8 mm und Holz bis zu einer Dicke von 6 mm geschnitten werden. Aluminium kann graviert werden, jedoch nicht geschnitten.
https://fablab-luzern.ch/wp-content/uploads/2020/02/LASER-Anleitung-A4-2_0.pdf
Beschreibungen
Reflektionen
Hack 0
1 LED blinken
Schaltung
Schaltplan
Dieses Programm ist vorgefertigt und ein Beispiel von Arduino selbst. Dieser Versuch ist der Beginn der Versuchsreihe mit den LEDs. Es soll ein LED für eine Sekunde leuchten und dann für eine weitere Sekunde nicht leuchten.
Probleme
Anfänglich wurde mit einem rotem LED experimentiert. Trotz Programmierung, dass das LED eine Sekunde leuchten, eine Sekunde nicht leuchten und so weiter sollte, hat die Leucht-Diode nur geblinkt bei jedem Input vom Programm. Also beim Einschalten einmal geblinkt und wieder beim Ausschalten hat es wieder einmal geblinkt. Vermutungen lagen nahe, dass das LED beschädigt sein könnte. Durch das Ersetzen des LEDs durch ein Neues funktionierte der Code einwandfrei.
CODE
/*
Blink
Turns an LED on for one second, then off for one second, repeatedly.
Most Arduinos have an on-board LED you can control. On the UNO, MEGA and ZERO
it is attached to digital pin 13, on MKR1000 on pin 6. LED_BUILTIN is set to
the correct LED pin independent of which board is used.
If you want to know what pin the on-board LED is connected to on your Arduino
model, check the Technical Specs of your board at:
https://www.arduino.cc/en/Main/Products
modified 8 May 2014
by Scott Fitzgerald
modified 2 Sep 2016
by Arturo Guadalupi
modified 8 Sep 2016
by Colby Newman
This example code is in the public domain.
https://www.arduino.cc/en/Tutorial/BuiltInExamples/Blink
*/
// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}
2 LED leuchten
Mit dieser Konfiguration wechselt das Programm vom einem LED zum Anderen. So ist abwechslungsweise immer ein LED am leuchten.
CODE
void setup() {
pinMode(3, OUTPUT); // LED an Pin 3
pinMode(4, OUTPUT); // LED an Pin 4
}
void loop() {
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(3, LOW);
delay(1000);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
delay(1000);
}
8 LED leuchten
Wie im GIF ersichtlich kann man mit dem Potentiometer die Helligkeit der LEDs steuern. Mögliche Erweiterung wäre, die Schnelligkeit der LED-Wechsel mit einem weiteren Potentiometer zu steuern. Dies erscheint aber als aufwendig, für nur diese Funktion.
CODE
void setup() {
pinMode(1, OUTPUT); // LED an Pin 1
pinMode(2, OUTPUT); // LED an Pin 2
pinMode(3, OUTPUT); // LED an Pin 3
pinMode(4, OUTPUT); // LED an Pin 4
pinMode(5, OUTPUT); // LED an Pin 5
pinMode(5, OUTPUT); // LED an Pin 6
pinMode(6, OUTPUT); // LED an Pin 7
pinMode(7, OUTPUT); // LED an Pin 8
}
void loop() {
digitalWrite(1, HIGH);
digitalWrite(8, LOW);
delay(100);
digitalWrite(2, HIGH);
digitalWrite(1, LOW);
delay(100);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(2, LOW);
delay(100);
digitalWrite(4, HIGH);
digitalWrite(3, LOW);
delay(100);
digitalWrite(5, HIGH);
digitalWrite(4, LOW);
delay(100);
digitalWrite(6, HIGH);
digitalWrite(5, LOW);
delay(100);
digitalWrite(7, HIGH);
digitalWrite(6, LOW);
delay(100);
digitalWrite(8, HIGH);
digitalWrite(7, LOW);
delay(100);
}
Arduino Übung 04 - Ultraschallsensor
File:Leitfaden-für-das-Arbeiten-mit-dem-Arduino.pdf
Aufgabe
Erstelle ein Sketch für einen Arduino UNO, um ein Distanzsensor eines Autos auszulesen und eine Warnung auszugeben. Der Ultraschallsensor soll ausgelesen und die erhaltene Distanz soll in Zentimeter im Serial Monitor ausgegeben werden. Benutze dafür die folgenden Zuordnungen:
Projekt Hilfestellung:
1. Welche Komponenten wirst du brauchen?
- Arduino Uno
- Ultraschall Sensor HC-SR04
- Breadboard
- viele Kabel
- (Code)
2. Wie sind diese Komponenten miteinander verbunden? & 3. Wie könnte eine solche Schaltung aussehen?
4. Welche Variablen und Konstanten könnten nützlich sein?
- Zuteilung Trigger und Echo
- Baudrate
- Intial Dauer & Abstand
- Zeit für Messung, Ton
CODE
int trigger = 2; //Trigger auf Pin 2
int echo = 3; //Echo auf Pin 3
long dauer = 0; //Zeit des Echos
long entfernung = 0; //Entfernung in cm
void setup() {
Serial.begin (9600); //Serielle kommunikation starten, damit man sich später die Werte am serial monitor ansehen kann.
pinMode(trigger, OUTPUT); // Ausgang um ein Signal zu senden
pinMode(echo, INPUT); // Eingang damit wir Echo empfangen können
}
void loop() {
digitalWrite(trigger, LOW); //Hier nimmt man die Spannung für kurze Zeit vom Trigger-Pin, damit man später beim senden des Trigger-Signals ein rauschfreies Signal hat.
delay(5); //Dauer: 5 Millisekunden
digitalWrite(trigger, HIGH); //Jetzt sendet man eine Ultraschallwelle los.
delay(10); //Dieser „Ton“ erklingt für 10 Millisekunden.
digitalWrite(trigger, LOW);//Dann wird der „Ton“ abgeschaltet.
dauer = pulseIn(echo, HIGH); //Mit dem Befehl „pulseIn“ zählt der Mikrokontroller die Zeit in Mikrosekunden, bis der kein Schall mehr zum Ultraschallsensor zurückkehrt.
entfernung = (dauer/2) * 0.03432; //Nun berechnet man die Entfernung in Zentimetern. Man teilt zunächst die Zeit durch zwei (Weil man ja nur eine Strecke berechnen möchte und nicht die Strecke hin- und zurück). Den Wert multipliziert man mit der Schallgeschwindigkeit in der Einheit Zentimeter/Mikrosekunde und erhält dann den Wert in Zentimetern.
if (entfernung >= 10 || entfernung <= 2) //Wenn die gemessene Entfernung über 10cm oder unter 2cm liegt,…
{
Serial.println("Kein Messwert"); //dann soll der serial monitor ausgeben „Kein Messwert“, weil Messwerte in diesen Bereichen falsch oder ungenau sind.
}
else if (entfernung >= 2 && entfernung <=5) //Wenn die gemessene Entfernung über 2cm und unter 5cm liegt,...
{
Serial.println("Achtung Stopp"); //dann soll der Serial Monitor "Schtung Stopp" ausgeben
}
else // Ansonsten…
{
Serial.print("Okey: "); //Der Srrial Monitor gibt "Okey: " aus
Serial.print(entfernung); //…soll der Wert der Entfernung an den serial monitor hier ausgegeben werden.
Serial.println(" cm"); // Hinter dem Wert der Entfernung soll auch am Serial Monitor die Einheit "cm" angegeben werden.
}
delay(1000); //Das delay von einer Sekunde sorgt in ca. jeder neuen Sekunde für einen neuen Messwert.
}
Hilfestellung
https://github.com/CoderDojoPotsdam/DistanceAlarm
Arduino Hack - LED mit Potentiometer
Vorgehen:
- LED mit GND & Digital PIN verbinden
- Potentiometer mit GND & 5V & A1 verbinden
CODE
const int LED = 9; //Output für LED
const int Potentiometer = A1; //Inputmessung
int Widerstand = 0; //Wert für AnalogRead
int Helligkeit = 0; //Wert für AnalogWrite
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600);
pinMode(LED, OUTPUT);
pinMode(Potentiometer, INPUT);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
int Widerstand = analogRead(Potentiometer); //Der Input kann Werte von 0 bis 1023 annehmen
int Helligkeit = Widerstand/4; //Der Output kann nur Werte von 0 bis 255 annehmen
analogWrite(LED, Helligkeit); //Das LED wird angesteueret mit dem Helligkeitswert (0-255)
Serial.println(Helligkeit); //Gibt die Helligkeit (0 bis 255) aus
delay(10);
}
Arduino Hack Servomotor
CODE
#include <Servo.h>
Servo myservo; // erstellt ein Servo-Objekt, um einen Servomotor zu steuern
int potpin = A2; // Analog Pin, an dem das Potentiometer angeschlossen ist
int val; // Variable um den Wert des Analogen Pin zwischenzuspeichern
void setup() {
myservo.attach(9); // verknüpft den Servomotor an Pin 9 mit dem Servo-Objekt
}
void loop() {
val = analogRead(potpin); // liest das Potentiometer aus (Wert zwischen 0 und 1023)
val = map(val, 0, 1023, 0, 180); // rechnet den Wert in den Wertebereich des Servomotors (zwischen 0 und180)
myservo.write(val); // überträgt die Zielposition an den Servomotors
delay(15); // lässt dem Servomotor Zeit, die Zielposition zu erreichen
}
Hilfreiche Anleitung: https://starthardware.org/servo/
Arduino Hack LEDs mit Geschwindigkeit
code:
int Widerstand = 0;
int Geschwindigkeit = 0;
const int Potentiometer = A1;
int Pinein = 1;
int Pinaus = 8;
void setup() {
pinMode(1, OUTPUT); // LED an Pin 1
pinMode(2, OUTPUT); // LED an Pin 2
pinMode(3, OUTPUT); // LED an Pin 3
pinMode(4, OUTPUT); // LED an Pin 4
pinMode(5, OUTPUT); // LED an Pin 5
pinMode(5, OUTPUT); // LED an Pin 6
pinMode(6, OUTPUT); // LED an Pin 7
pinMode(7, OUTPUT); // LED an Pin 8
}
void loop() {
int Widerstand = analogRead(Potentiometer);
int Geschwindigkeit = Widerstand;
digitalWrite(Pinein, HIGH);
digitalWrite(Pinaus, LOW);
delay(Geschwindigkeit);
if (Pinein < 8)
{
Pinein += 1;
}
else
{
Pinein = 1;
}
if (Pinaus < 8)
{
Pinaus += 1;
}
else
{
Pinaus = 1;
}
}
Hack 1
Messung und Visualisierung von Muskelsignalen (EMG) mit dem BioAmp EXG
Was ist Elektromyographie (EMG)?
Die Elektromyografie ist eine Technik zur Messung der Muskelreaktion oder der elektrischen Aktivität als Reaktion auf die Stimulation des Muskels durch einen Nerv. Wir können diese elektrische Aktivität nutzen, um neuromuskuläre Anomalien zu erkennen oder Lösungen für verrückte reale Probleme zu finden, wie z. B. die Herstellung künstlicher Gliedmaßen für Amputierte.
Über BioAmp EXG:
BioAmp EXG ist ein einzigartiger Chip in Pillengröße, der Biopotentialsignale von Ihrem Körper in Publikationsqualität aufzeichnen kann, sei es vom Herzen (EKG), vom Gehirn (EEG), von den Augen (EOG) oder von den Muskeln (EMG).
Die gesamte BioAmp-Sensorserie von Upside Down Labs ist so konzipiert, dass Sie die Grundlagen des Instrumentenverstärkers, der aktiven Bandpassfilterung, des Lötens, der Programmierung, der Neurowissenschaften, der HCI und der BCI erlernen, um nur einige Konzepte zu nennen.
Hardware
- 1 x BioAmp EXG Pill
- 1 x BioAmp Cable
- 3 x Gel Electrodes
- 3 x Jumper Cables
- 1 x Arduino Uno
Software
- Arduino IDE
- BYB Spike Recorder
CODE
// EMG Filter - BioAmp EXG Pill
// https://github.com/upsidedownlabs/BioAmp-EXG-Pill
// Upside Down Labs invests time and resources providing this open source code,
// please support Upside Down Labs and open-source hardware by purchasing
// products from Upside Down Labs!
// Copyright (c) 2021 Upside Down Labs - contact@upsidedownlabs.tech
// Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
// of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
// in the Software without restriction, including without limitation the rights
// to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
// copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
// furnished to do so, subject to the following conditions:
// The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
// copies or substantial portions of the Software.
// THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
// IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
// FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
// AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
// LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
// OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
// SOFTWARE.
#define SAMPLE_RATE 500
#define BAUD_RATE 115200
#define INPUT_PIN A0
void setup() {
// Serial connection begin
Serial.begin(BAUD_RATE);
}
void loop() {
// Calculate elapsed time
static unsigned long past = 0;
unsigned long present = micros();
unsigned long interval = present - past;
past = present;
// Run timer
static long timer = 0;
timer -= interval;
// Sample
if(timer < 0){
timer += 1000000 / SAMPLE_RATE;
float sensor_value = analogRead(INPUT_PIN);
float signal = EMGFilter(sensor_value);
Serial.println(signal);
}
}
// Band-Pass Butterworth IIR digital filter, generated using filter_gen.py.
// Sampling rate: 500.0 Hz, frequency: [74.5, 149.5] Hz.
// Filter is order 4, implemented as second-order sections (biquads).
// Reference:
// https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.signal.butter.html
// https://courses.ideate.cmu.edu/16-223/f2020/Arduino/FilterDemos/filter_gen.py
float EMGFilter(float input)
{
float output = input;
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - 0.05159732*z1 - 0.36347401*z2;
output = 0.01856301*x + 0.03712602*z1 + 0.01856301*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - -0.53945795*z1 - 0.39764934*z2;
output = 1.00000000*x + -2.00000000*z1 + 1.00000000*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - 0.47319594*z1 - 0.70744137*z2;
output = 1.00000000*x + 2.00000000*z1 + 1.00000000*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - -1.00211112*z1 - 0.74520226*z2;
output = 1.00000000*x + -2.00000000*z1 + 1.00000000*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
return output;
}
Probleme
Der Recorder gab Werte aus. Anfänglich mit einer Delay von etwa 3 Sekunden. Es stellte sich heraus, dass der Computer schuld war. Durch Neustarten des Computers zeigte der Recorder zeitnaher die Werte. Weiter konnte man nicht feststellen, warum es so heftige Anstrengungen des Probanden brauchte, damit es signifikante Ergebnisse gab.
Visualisierung von Muskelsignalen (EMG) mit LED-Reihe
Hardware
- 1 x BioAmp EXG Pill
- 1 x BioAmp Cable
- 3 x Gel Electrodes
- 3 x Jumper Cables
- 1 x Arduino Uno
- 8 x LED
- 2 x Breadboard
- 1 x wooden case
Software
- Arduino IDE
- BYB Spike Recorder
CODE
// EMG Filter - BioAmp EXG Pill
// https://github.com/upsidedownlabs/BioAmp-EXG-Pill
// Upside Down Labs invests time and resources providing this open source code,
// please support Upside Down Labs and open-source hardware by purchasing
// products from Upside Down Labs!
// Copyright (c) 2021 Upside Down Labs - contact@upsidedownlabs.tech
// Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
// of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
// in the Software without restriction, including without limitation the rights
// to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
// copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
// furnished to do so, subject to the following conditions:
// The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
// copies or substantial portions of the Software.
// THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
// IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
// FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
// AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
// LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
// OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
// SOFTWARE.
#define SAMPLE_RATE 500
#define BAUD_RATE 115200
#define INPUT_PIN A0
const int LED2 = 2;
const int LED3 = 3;
const int LED4 = 4;
const int LED5 = 5;
const int LED6 = 6;
const int LED7 = 7;
const int LED8 = 8;
const int LED9 = 9;
void setup() {
// Serial connection begin
Serial.begin(BAUD_RATE);
pinMode(LED2, OUTPUT);
pinMode(LED3, OUTPUT);
pinMode(LED4, OUTPUT);
pinMode(LED5, OUTPUT);
pinMode(LED6, OUTPUT);
pinMode(LED7, OUTPUT);
pinMode(LED8, OUTPUT);
pinMode(LED9, OUTPUT);
}
void loop() {
// Calculate elapsed time
static unsigned long past = 0;
unsigned long present = micros();
unsigned long interval = present - past;
past = present;
// Run timer
static long timer = 0;
timer -= interval;
// Sample
if(timer < 0){
timer += 1000000 / SAMPLE_RATE;
float sensor_value = analogRead(INPUT_PIN);
float signal = EMGFilter(sensor_value);
Serial.println(signal);
if (signal < 5 || signal > -5)
{
digitalWrite(LED2, LOW);
digitalWrite(LED3, LOW);
digitalWrite(LED4, LOW);
digitalWrite(LED5, LOW);
digitalWrite(LED6, LOW);
digitalWrite(LED7, LOW);
digitalWrite(LED8, LOW);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -5 || signal > 5)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, LOW);
digitalWrite(LED4, LOW);
digitalWrite(LED5, LOW);
digitalWrite(LED6, LOW);
digitalWrite(LED7, LOW);
digitalWrite(LED8, LOW);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -15 || signal > 15)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, HIGH);
digitalWrite(LED4, LOW);
digitalWrite(LED5, LOW);
digitalWrite(LED6, LOW);
digitalWrite(LED7, LOW);
digitalWrite(LED8, LOW);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -30 || signal > 30)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, HIGH);
digitalWrite(LED4, HIGH);
digitalWrite(LED5, LOW);
digitalWrite(LED6, LOW);
digitalWrite(LED7, LOW);
digitalWrite(LED8, LOW);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -50 || signal > 50)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, HIGH);
digitalWrite(LED4, HIGH);
digitalWrite(LED5, HIGH);
digitalWrite(LED6, LOW);
digitalWrite(LED7, LOW);
digitalWrite(LED8, LOW);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -80 || signal > 80)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, HIGH);
digitalWrite(LED4, HIGH);
digitalWrite(LED5, HIGH);
digitalWrite(LED6, HIGH);
digitalWrite(LED7, LOW);
digitalWrite(LED8, LOW);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -150 || signal > 150)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, HIGH);
digitalWrite(LED4, HIGH);
digitalWrite(LED5, HIGH);
digitalWrite(LED6, HIGH);
digitalWrite(LED7, HIGH);
digitalWrite(LED8, LOW);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -200 || signal > 200)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, HIGH);
digitalWrite(LED4, HIGH);
digitalWrite(LED5, HIGH);
digitalWrite(LED6, HIGH);
digitalWrite(LED7, HIGH);
digitalWrite(LED8, HIGH);
digitalWrite(LED9, LOW);
}
if (signal < -300 || signal > 300)
{
digitalWrite(LED2, HIGH);
digitalWrite(LED3, HIGH);
digitalWrite(LED4, HIGH);
digitalWrite(LED5, HIGH);
digitalWrite(LED6, HIGH);
digitalWrite(LED7, HIGH);
digitalWrite(LED8, HIGH);
digitalWrite(LED9, HIGH);
}
}
}
// Band-Pass Butterworth IIR digital filter, generated using filter_gen.py.
// Sampling rate: 500.0 Hz, frequency: [74.5, 149.5] Hz.
// Filter is order 4, implemented as second-order sections (biquads).
// Reference:
// https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/generated/scipy.signal.butter.html
// https://courses.ideate.cmu.edu/16-223/f2020/Arduino/FilterDemos/filter_gen.py
float EMGFilter(float input)
{
float output = input;
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - 0.05159732*z1 - 0.36347401*z2;
output = 0.01856301*x + 0.03712602*z1 + 0.01856301*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - -0.53945795*z1 - 0.39764934*z2;
output = 1.00000000*x + -2.00000000*z1 + 1.00000000*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - 0.47319594*z1 - 0.70744137*z2;
output = 1.00000000*x + 2.00000000*z1 + 1.00000000*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
{
static float z1, z2; // filter section state
float x = output - -1.00211112*z1 - 0.74520226*z2;
output = 1.00000000*x + -2.00000000*z1 + 1.00000000*z2;
z2 = z1;
z1 = x;
}
return output;
}
Probleme
Die Box aus Holz ist zu klein beziehungsweise zu wenig hoch dimensioniert. Resultiert darin, dass Alle Kabel abgeknickt werden mussten. Zudem hatten zwar zwei Breadboards, aber nicht das Arduino Platz.
Hack 2
Reflektion Medtech DIY
Wiki-Seite pro Gruppe (70%) mit:
Reflektion zu Readings / Input Vorlesungen
Dokumentation der Experimente während der Woche (Experimente, Resultate, Erkenntnisse, Links/Resourcen, Bilder)
Beschreibung und Reflektion der Skill Share Sessions (Eigene und Teilnahme)
Zusammenfassung auf wiki Frontseite
