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・[1] 筋電位
筋電位と筋電計のイメージをつかんでもらいます
・[2] 電子回路の基礎
筋電計設計の為の要素技術の理解から始めます
・電気の性質
・オームの法則
・キルヒホッフの法則
・[3] LTspice
回路設計の為にインストールします
簡単な回路シミュレーションを行います](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)
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Circuit yokohama20170311
- 1. ゼロからの電子工作 Vol. 1 プレゼンター 上野
- 2. ■ 本日のメニュー ■ ・[1] 筋電位 筋電位と筋電計のイメージをつかんでもらいます ・[2] 電子回路の基礎 筋電計設計の為の要素技術の理解から始めます ・電気の性質 ・オームの法則 ・キルヒホッフの法則 ・[3] LTspice 回路設計の為にインストールします 簡単な回路シミュレーションを行います
- 3. [1] 筋電位
- 4. ( イメージ ) Step1: 筋電位の信号を取り出す Step2: 腕の動きとの関係付けを行う Step3: 簡単なロボットアームを筋電で動かす
- 7. ご注意！ 電撃による障害 1mA かなり不快 10mA 〜20mA 自力で手が離せない 50mA 〜 気絶 痛み 電気は怖いものです。自己責任です。 販売等は法律で厳しく規制されます。 （’トランジスタ技術’ より引用）
- 10. [2] 電子回路の基礎
- 14. アノード カソード 交流 直流
- 17. A B B A 時間(sec) 電圧(V) + + + - - - - - - + + + 電荷のバケツ
- 19. （バネ） （コイル） 伸ばすと縮む 電流を流すと流れにくくする 縮めると伸びる 電流を流さなくすると流そう とする。 ＜ コイルは電気のバネの意味 ＞
- 22. C の電圧 R の電圧 L の電圧 R の電流 Cの電流 L の電流
- 25. ゼロからの電子工作 Vol. 2 プレゼンター 上野 2017/03/11
- 26. ■ 本日のメニュー ■ ・[1] 電子回路の基礎 電気のおさらいをしましょう ・オームの法則 ・キルヒホッフの法則 ・[2] LTspice 回路設計の為にインストールします 簡単な回路シミュレーションを行います ・[3] 回路の材料について（回路素子） 電子回路がどんな材料で作成されるか紹介します
- 29. V 1KΩ(抵抗) I(電流) 電圧V[v] [A] [v] 傾き=抵抗(V/I=R) 2KΩ I V[v] [A] [v] １v 1v 2v 0.5v どのグラフ？ 1mA [ Q ：抵抗値１KΩを２KΩにしたグラフはどれか] a b c V Vi 電圧Viを0v〜 あげた場合 1mA
- 30. V1 V2 V0 + - - + - + X I0 I1 I2 I0 -I1 - I2 = 0 V1 +V2 - V0= 0 キルヒホッフの法則
- 33. I0 [ 並列 ：電流I0を求めてみます] I1 I2 I0 I1 I2 上と同じです 一周の記述 R1(1kΩ) R2(1kΩ) V0（１v） V0
- 34. I0 [ A：回答その１ ] I1 I2 I1 I2 + 足し合わせ 1v R V0 V0 V0 1kΩ 1kΩ R 1kΩ 1kΩ
- 36. I0 [ A ：回答その２] I0 Ix[1] [2] - - - - - - -(1) 周回[1]の式 - - - - - - (2) 周回[２]の式 (1),(2)式より R2 R1 R2R1 [A] V0 V0
- 37. V1(電圧) [ Q2 ：電圧Vxを求めて下さい] V2(電圧)Vx=? R1 R2+ -
- 38. R1 R2 [ Q2 ：電圧Vxを求めて下さい] Vx I0(電圧) V1 V2Va
- 39. [2] LTspice
- 42. Windows Mac
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- 56. Mac
- 57. Draft2.asc Mac
- 58. Mac
- 59. Mac
- 60. Mac
- 61. お疲れ様でした！
Editor's Notes
- 金子さんから引き継いで、簡単な筋電ロボットアームの作製に必要な,電子回路の設計についてお話したいと思います。ちょうど１年前、画像認識の勉強会に参加していて、やりたかった人工知能についての勉強を始めたが数学が歯が立たないから勉強会やってほしいと泣きついたところ、金子さんがイイよと言ってくれて横浜の勉強会が始まりました。 僕からすれば篤志家ですね。 なぜロボットアームかというと、Deep Learning の座学だけだとつまらないと金子さんがいうので、思いつきで言った筋電ロボットアームにイイねを頂いたのが始まりです。 ですが実際に始めてみるとえらく大変な話でした。半導体設計子会社で働いてきましたが、システム設計の経験がなく、たいへんですが頑張ってます。 ここでは会社で働いてきた経験も踏まえた、お話も出来ればと思っております。 この中で半導体と関わりのある仕事の方はどのくらいいらっしいますか？ 何人かいらっしゃいますね。AIに欠かせないデータの収集も含めIot 自動車やスマート家電などますます電子機器の活躍する状況が増えると思います。この勉強会が全体を俯瞰する入り口になればと思います。
- さて今日の予定ですが、まず筋電位とはどういうものか説明したい思います。 次に電子回路の基礎ですが、中学の理科の授業のレベルからお話しますので済みませんが分かってらっしゃる方には申し訳ないのですが、お付き合い下さい。 そして電子回路の設計でのシミュレーターSPICEについてです。 SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）は１９７０年代にカリフォルニア・バークレー校で開発された半導体回路用のシミュレーターですが、今では電子回路基盤などを含めたシミュレーターのIBIS のモデル作成、ASIC（英: application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路）のブロックの動作パフォーマンスの抽出に使われています。私はASICと言われる半導体を設計していました。LTspice というのはリニアテクノロジー社のフリーのもので、小規模対応ですがビジネスで広く使われています。
- アプローチとしては、まず筋電位を取り出す回路を作製についてです。 Deep Learning で学習させるための仕組みとしてジャイロを使って関連づけたいと考えています。よそではリープモーションを使ったりしています。 そして学習したデータを使い簡単な曲げ伸ばし、または握る開くができるアームを考えています。これらの勉強でDeep LearningとIot の理解を深めるお手伝いができればと考えています。
- これはexiii(イクシー)の 筋電義手 オープンソースプロジェクト HaCKberryのデーターを Fusion 360で表示させたものです。この会社はオープソースでロボット義手の普及を目指し社会貢献しようとしています。ご興味のある方は閲覧されてください。
- 筋電は非常に小さな信号です。それに比べまわりには電気製品や電気配線があり これらの出す電磁波は筋電の電圧に比べ桁違いに大きいものです。 さらに電波が飛び交ってます。電波は電流を作り電流は電波を作り、 それらがノイズになります。このノイズまみれのまみれの信号を取り出します。ちょうど藁の山の中からピンを 見つけて取り出すのに似ています。
- これが試作した筋電計です。 Raspberry Pi に パイオーディオをインストールして筋電位を取ります。
- これが筋電位の波形です。これはMacで記録した握った時のはけいです。周波数は低い音声くらいです。
- 右手の法則 親指が磁界 ΔH=i・ΔL ・sinθ/4πr^2 H(A/m)
- N1/N2 =k(V1/V2)
- 交流を直流にする簡単な例です。0.7sin(2π1000(Hz)t)の波形 V=(1/√2)Vp V=(0.2/√2) = 0.35v
- バネみたいなものです。電流が流れていると引っ張られ、止まると縮みます。 つまり電流が流れるとエネルギーが蓄えられるのです。 交流ではこのアクションが連続的に続きます。 マックスェル divD=ρ rotE +δB/δt=0 divB=0 rotH -δD/δt=i E:電場、 D:電束密度、 B:磁束密度、 H:磁場、 ρ:電荷密度、i(A/m^2):電流密度
- 抵抗は熱が発生します。つまりエネルギーを消費します。電池が消費されるのは このせいです。コンデンサーは電荷がチャージ（たまる）されると直流の 電流は流れません。ですが交流だとコンデンサーの大きさに比例し前後に 電圧の変化を伝えられます。ちょうどホースの間に空気の隙間があり, それが動くイメージです。
- バネみたいなものです。電流が流れていると引っ張られ、止まると縮みます。 つまり電流が流れるとエネルギーが蓄えられるのです。 交流ではこのアクションが連続的に続きます。 マックスェル divD=ρ rotE +δB/δt=0 divB=0 rotH -δD/δt=i E:電場、 D:電束密度、 B:磁束密度、 H:磁場、 ρ:電荷密度、i(A/m^2):電流密度
- バネみたいなものです。電流が流れていると引っ張られ、止まると縮みます。 つまり電流が流れるとエネルギーが蓄えられるのです。 交流ではこのアクションが連続的に続きます。 マックスェル divD=ρ rotE +δB/δt=0 divB=0 rotH -δD/δt=i E:電場、 D:電束密度、 B:磁束密度、 H:磁場、 ρ:電荷密度、i(A/m^2):電流密度
- Cの容量（キャパシタ）と Lのコイル（インダクタ）の電圧波形を見てください。 Cの容量はバケツに溜まるように緩やかに電圧が上がってます、Lのインダクタンスは、面白い 動きをしています。バネです。電流変化を打ち消そうとしています。 誘導性リアクアクタンスはLの抵抗みたいなものでjωLで表せる。容量性リアクタンスは1/jωC コンダクタンスはインピーダンスの逆数、間違わないように。
- 金子さんから引き継いで、簡単な筋電ロボットアームの作製に必要な,電子回路の設計についてお話したいと思います。ちょうど１年前、画像認識の勉強会に参加していて、やりたかった人工知能についての勉強を始めたが数学が歯が立たないから勉強会やってほしいと泣きついたところ、金子さんがイイよと言ってくれて横浜の勉強会が始まりました。 僕からすれば篤志家ですね。 なぜロボットアームかというと、Deep Learning の座学だけだとつまらないと金子さんがいうので、思いつきで言った筋電ロボットアームにイイねを頂いたのが始まりです。 ですが実際に始めてみるとえらく大変な話でした。半導体設計子会社で働いてきましたが、システム設計の経験がなく、たいへんですが頑張ってます。 ここでは会社で働いてきた経験も踏まえた、お話も出来ればと思っております。 この中で半導体と関わりのある仕事の方はどのくらいいらっしいますか？ 何人かいらっしゃいますね。AIに欠かせないデータの収集も含めIot 自動車やスマート家電などますます電子機器の活躍する状況が増えると思います。この勉強会が全体を俯瞰する入り口になればと思います。
- さて今日の予定ですが、まず筋電位とはどういうものか説明したい思います。 次に電子回路の基礎ですが、中学の理科の授業のレベルからお話しますので済みませんが分かってらっしゃる方には申し訳ないのですが、お付き合い下さい。 そして電子回路の設計でのシミュレーターSPICEについてです。 SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）は１９７０年代にカリフォルニア・バークレー校で開発された半導体回路用のシミュレーターですが、今では電子回路基盤などを含めたシミュレーターのIBIS のモデル作成、ASIC（英: application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路）のブロックの動作パフォーマンスの抽出に使われています。私はASICと言われる半導体を設計していました。LTspice というのはリニアテクノロジー社のフリーのもので、小規模対応ですがビジネスで広く使われています。
- 足しあわせができるのがうれしい つまりまとめて考えずに分解して合成してと考えられるのです 理由
- １mAで考えると １Kオームでは１V ２kオームでは １m x 2kで２v なのでaとなります
- R１の抵抗で発生する電圧を求めてみると キルヒホッフの法則が理解できる
- 足しあわせができるのがうれしい理由
- 足しあわせができるのがうれしい理由
- 足しあわせができるのがうれしい理由
- DCではなくsin波形をいれてみます。
- sin 波形を信号源としました。
- AC DC TRAN 解析があります。