L’ecosistema Sparkfun MyoWare 2.0 è costituito da una serie di shields che si interfacciano facilmente con il sensore muscolare MyoWare 2.0.

Usare i nostri muscoli per controllare gli oggetti è il modo in cui la maggior parte di noi è abituata a farlo. Premiamo pulsanti, tiriamo le leve, muoviamo i joystick… ma se potessimo eliminare i pulsanti, le leve e i joystick dall’equazione e controllarli con i nostri muscoli? Il sensore muscolare MyoWare 2.0 è un sensore elettromiografia (EMG) tutto in uno compatibile con Arduino  che consente di fare proprio questo. L’innovativo sistema di connettori a scatto elimina la necessità di saldare le connessioni per l’ecosistema MyoWare 2.0. È sufficiente collegarre alcuni elettrodi (non inclusi), leggere la tensione di uscita e flettere i muscoli.

Il sensore muscolare MyoWare 2.0 misura l’attività muscolare attraverso il potenziale elettrico del muscolo, comunemente indicato come elettromiografia di superficie (EMG o sEMG in breve). Quando il cervello dice al muscolo di flettersi, invia un segnale elettrico al muscolo per iniziare a reclutare unità motorie (i fasci di fibre muscolari che generano la forza dietro i muscoli).

Più ti fletti, più unità motorie vengono reclutate per generare una grande forza muscolare. Maggiore è il numero di unità motorie, più aumenta l’attività elettrica del muscolo. MyoWare 2.0 Muscle Sensor analizzerà l’attività elettrica filtrata e rettificata di un muscolo e emetterà un segnale (0-VIN volt, dove VIN indica la tensione della fonte di alimentazione) che rappresenta la forza con cui il muscolo viene flesso.

Questa scheda richiede una tensione di alimentazione singola compresa tra +3,3 V e +5 V, tre modalità di uscita, pin di alimentazione protetti da polarità inversa e LED indicatori. Inoltre, sono disponibili alcuni shields (come gli shields per cavi, alimentazione e LED, per citarne alcuni) che possono essere collegati al sensore muscolare MyoWare 2.0 per aumentare la sua versatilità e funzionalità. Il sistema di connettori a scatto del sensore muscolare semplifica l’impilamento degli schermi. I connettori sul lato superiore si collegano all’alimentazione e all’uscita dell’inviluppo EMG del sensore mentre il lato inferiore si collega agli elettrodi di ingresso.

La misurazione dell’attività muscolare rilevandone il potenziale elettrico è stata tradizionalmente utilizzata per la ricerca medica. Tuttavia, con l’avvento di microcontrollori e circuiti integrati sempre più piccoli e potenti, i circuiti e i sensori EMG hanno trovato la loro strada in tutti i tipi di sistemi di controllo come videogiochi, robotica e protesi..

MyoWare 2.0 Wireless Shield è progettato per acquisire letture dal sensore muscolare MyoWare 2.0 e trasmettere in modalità wireless i dati del sensore con ESP32-WROOM! Questo shield include anche una batteria LiPo integrata per alimentare in remoto il sensore muscolare e il modulo ESP32. Il Wireless Shield è dotato di connettori a scatto e pin a basso profilo sulla scheda, in modo da poterlo facilmente impilare sul lato superiore del sensore muscolare MyoWare 2.0. Basterà selezionare semplicemente una fonte di alimentazione e spostare l’interruttore di alimentazione in posizione ON per fornire al sensore tutta la potenza necessaria per eseguire la sua magia mioelettrica.

L’USB tipo C della scheda e il convertitore USB-seriale CH340 consentono la programmazione via seriale utilizzando l’IDE Arduino. Come ci si potrebbe aspettare, un pulsante di ripristino ripristina l’ESP32. Nella scheda sono integrati diversi circuiti di protezione: diodi di protezione ESD per le linee dati USB, un fusibile PTC ripristinabile per VUSB e diodi ideali per la protezione sulle reti VUSB e VBATT.

Ogni scheda viene fornita con una batteria ai polimeri di litio (LiPo) a cella singola da 40 mAh collegata ad essa. La batteria può essere ricaricata tramite il connettore USB Type C e il suo circuito di ricarica LiPo dedicato è impostato su una velocità di carica di circa 40 mA. Il funzionamento del sensore muscolare MyoWare 2.0 con l’alimentazione a batteria e la trasmissione dei dati in modalità wireless consente il completo isolamento dalla rete elettrica.

La potenza è regolata fino a 3,3 V. Gli utenti possono selezionare la fonte di alimentazione e accendere/spegnere la scheda con gli interruttori inclusi. È popolato anche un pulsante per posizionare manualmente l’ESP32 in modalità bootloader. Questo pulsante può essere utilizzato anche come pulsante generico. La scheda è dotata di due connettori Qwiic orizzontali e resistori pull-up da 2,2 kΩ se si decide di includere ulteriori dispositivi abilitati Qwiic.

Questa scheda include anche LED di stato per alimentazione (PWR), stato di carica (CHG), LED utente (13) e inviluppo (ENV). Sono presenti ponticelli aggiuntivi per alimentazione (PWR), schermatura USB (SHLD), riferimento (REF), EMG grezzo (RAW), inviluppo (ENV) e resistori pull-up I2C (I2C).

Considerazioni finali

L’ecosistema Sparkfun Myoware rappresenta un’ottima palestra per iniziare a lavorare nel campo biomedico e meccatronico. Assieme ad altri shields (ad esempio per la lettura di un elettrocardiogramma) potrebbe risultare utile per apprendere le basi della trasmissione di dati biometrici e la loro protezione.

Quanto al costo, il sensore viene venduto a 40 dollari da Sparkfun (ma ne esistono versioni clone cinesi che costano la metà), mentre il wireless shield costa quasi 27 dollari.

Nella lista dei link utili mostriamo una serie di elementi dell’ecosistema.

 

Link utili:

• Sparkfun Myoware muscle sensor
• Sparkfun Myoware wireless shield
• Modulo display LED Myoware
• Serie sensori
• Muscle sensor clone
• Myoware hub shield

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