Spis treści:
Sensoren im Dienste des Menschen
Die Automatisierung des Lebens schreitet kontinuierlich und auf Schritt und Tritt voran – mit der Entwicklung und Verbreitung von Unterhaltungselektronik, die mit einer Vielzahl von Sensoren ausgestattet ist, umgeben wir uns zunehmend mit Geräten aus der Kategorie “smart”. Sie überwachen unsere körperliche Aktivität und unseren Schlaf, benachrichtigen und erinnern uns an alle wichtigen Dinge und überwachen unser Verhalten. Und was haben all diese Geräte gemeinsam?
Sie alle verfügen über eine Vielzahl von Sensoren und deren raffinierte Anwendungen, die unser tägliches Leben verbessern. Das liegt daran, dass der menschliche Körper nicht nur für die Messung verschiedener Parameter, sowohl optisch als auch elektrisch, empfänglich ist, sondern auch selbst eine ganze Reihe von Signalen erzeugt, die genutzt werden können. Wenn man zum Beispiel einen Finger bewegt, sendet das menschliche Gehirn einen elektrischen Impuls aus, um die Muskeln zu stimulieren, d. h. es funktioniert wie ein Mikrocontroller, der ein Steuersignal abgibt. Dieses Signal muss lediglich mit den richtigen Geräten gemessen und genutzt werden.
Und an Ideen dafür mangelt es nicht, zumal von Zeit zu Zeit neue und verbesserte Konzepte auftauchen, wie z. B. die neue MyoWare-Sensorreihe von Sparkfun. Die Entwickler betonen, dass die gesamte MyoWare 2.0 Reihe von Grund auf neu konzipiert und gebaut wurde, was ihnen die Möglichkeit gibt, die Funktionalität und Ergonomie der Anwendung zu verbessern. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie auf dem Arduino basieren, was die Einsatzmöglichkeiten für ein breites Spektrum von Elektronikfans, Ingenieuren und Designern erheblich erweitert. Diese Geräte gehören zu einer Familie von Sensoren, die in der Elektromyographie eingesetzt werden, d.h. sie messen die Stimulierung der menschlichen Muskeln.
Die neue Produktreihe MyoWare 2.0
Wie wir von Sparkfun, dem Hersteller der Sensorsysteme, erfahren, handelt es sich keineswegs um eine neue Generation von medizinischen Geräten. Sie werden nicht zu Diagnose- oder Behandlungszwecken eingesetzt. Ihre Fähigkeit, die analoge Spannung einzelner Muskelgruppen abzulesen, soll z. B. bei der Steuerung von Computerspielen, der Steuerung von Robotern oder sogar beim Einsatz mobiler Prothesen genutzt werden. Jedes der neuen Boards von Sparkfun wurde sorgfältig mit einem Blick auf Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit entwickelt. Jedes Modul verfügt über drei Snap-Ins (Spanner) für den Anschluss von Elektroden oder auch anderen Boards der gleichen Serie.
MyoWare 2.0 Muscle Sensor
Das Rückgrat der MyoWare 2.0 Produktreihe ist der Muskelspannungssensor. Zur Befestigung des Sensors am Körper werden spezielle Pads verwendet. Der Anschluss ist sehr einfach: Man steckt die Zielkomponente einfach auf das Board. Das Gleiche gilt für die anderen Shield Module, die eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Konfiguration eines Systems bieten, das wir selbst und schnell aufbauen können, um das MyoWare 2.0-Ökosystem bestmöglich an unsere Bedürfnisse anzupassen. Der Sensor ist verpolungssicher und kann entweder mit 3,3V oder 5V versorgt werden. Außerdem verfügt er über ein Potentiometer, mit dem wir die Empfindlichkeit selbst einstellen können. Außerdem haben wir auf der Oberfläche des Boards Zugang zu verschiedenen Anschlüssen, z.B. für den direkten Anschluss an den Arduino.
Das MyoWare 2.0 Reference Cable, das eine Erweiterung des speziell gekennzeichneten Referenzpins des Muskelspannungssensors ist, kann ebenfalls nützlich sein und kann Stellen erreichen, an denen die Anschlüsse des Sensors nicht in der Lage wären, Vergleichsinformationen korrekt zu erfassen, z. B. an weniger muskulösen Körperteilen wie dem Ellbogen oder dem Knie.
MyoWare 2.0 Power Shield
Das Overlay liefert den Strom, um den Muskelsensor ferngesteuert verwenden zu können. Das MyoWare 2.0 Power Shield wird über Schnappverschlüsse, die an jeder Ecke des Sensors angebracht sind, mit dem Sensor verbunden – genau wie das Board des Sensors selbst. Das Power Shield verfügt über eine einzelne 40mAh Lithium-Polymer-Zelle (LiPo), die mit einem Schieberegler leicht ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Akku wird über den USB-C-Anschluss geladen. Der Ladestatus wird über LEDs angezeigt.
MyoWare 2.0 LED Shield
Um die Stärke der Muskelspannung auf spektakuläre Weise zu bestimmen, kann das LED Shield Overlay verwendet werden. Es ist mit einer 10-Segment-LED-Leiste ausgestattet. Der Streifen funktioniert nach dem Prinzip: Je höher die Spannung – desto mehr leuchtende Segmente sind auf seiner Oberfläche zu sehen. Es ähnelt in seiner Funktionsweise ein wenig dem Power Shield-Modul, da auch dieses Overlay in der Lage ist, einen Muskelspannungssensor zu versorgen. Wie bei dem Stromversorgungs Overlay ist auch hier ein 40-mAh-LiPo-Akku eingebaut, der über einen USB-C-Anschluss aufgeladen wird.
MyoWare 2.0 Link Shield
Dieses Overlay ist so konzipiert, dass mehrere Sensoren bequem an einen Arduino-Mikrocontroller oder an andere Overlays angeschlossen werden können (wenn wir das System stark ausbauen wollen). Das Link Shield verfügt über einen 3,5-mm-Klinkenanschluss für das Kabel zum Anschluss an das Arduino Shield-Modul und 3 Schnappverschlüsse zur Integration mit dem Muskelspannungssensor. Auf der Oberfläche befinden sich außerdem zwei Schalter – für die Stromversorgung und für die Wahl des Signalausgangsmodus. Außerdem verfügt er über eine Brücke zur Masse und Anzeige-LEDs.
MyoWare 2.0 Cable Shield
Das Board wird verwendet, um die Messelektrode in einem gewissen Abstand zum Sensor selbst zu platzieren. Das Cable Shield kann auch verwendet werden, um das System zu testen, ohne den Sensor am Körper zu befestigen. Das Overlay ist mit der gleichen Schnappbefestigung wie am Sensor und einem 3,5-mm-Klinkenstecker ausgestattet, der den Anschluss eines Standard 3-Elektrodenkabels ermöglicht. So kann die Muskelspannung auch an schwer zugänglichen Stellen getestet werden, z. B. wenn die Zielmuskelgruppen zu klein sind und der Sensor die Werte nicht korrekt ablesen kann, wie z. B. auf der Handoberfläche.
MyoWare 2.0 Arduino Shield
Genauso wichtig wie der Sensor selbst ist das Modul, an das wir mit Hilfe von Link Shield Overlaysbis zu sechs Muskelspannungssensoren anschließen können. Dazu wird ein Audiokabel mit einem 3,5-mm-Klinkenstecker verwendet. Es gibt auch On-Board-Anschlüsse für den Arduino Uno-Mikrocontroller, und wenn man ihn anschließt, ergeben sich unendlich viele Einsatzmöglichkeiten. Setzen Sie das Overlay einfach auf die Mikrocontroller-Plattform und schieben sie in die Klemmen. Das Modul verfügt außerdem über Jumper, mit denen der Spannungspegel für die Sensoren festgelegt wird – ein wählbarer Wert von 3,3 oder 5 V.
Einstecken, aufbauen und loslegen!
Es hat eine ganze Menge Potenzial mit diesen Möglichkeiten, und Sie können eine bessere Demonstration der Fähigkeiten des MyoWare 2.0-Systems auf Sparkfuns offiziellem YouTube-Kanal sehen. Wir ermutigen Sie zum Anschauen!
