EMG Biofeedback Device

Frühjahrsemester 2012

Dozent

Thomas Schaerer

Zeit

Freitag 14:15 - 16:00

Lehrmittel

Vollständige Dokumentation wird am ersten Kursnachmittag abgegeben.

Worum geht es in diesem PPS?

Jede Muskelaktivität kommt durch elektrische Aktionspotentiale in den
Muskelfasern zustande. Diese bioelektrischen Signale,
elektromyographische Signale (EMG-Signale, myo = Muskel) genannt,
können mittels Elektroden gemessen und für Forschungszwecke genutzt
werden. Sie eignen sich aber ebenso für eine Biofeedbackanwendung, die
z.B. darin besteht, dass man sich darauf konzentriert, dass die
Tonfrequenz von einem Lautsprecher als wie niedriger wird, während dem
sich der Mittelwert der EMG-Spannung reduziert und der Muskel sich
entspannt. Als Feedbackmethoden kommen ausser akustische auch
optische, z.B. mit LED-Balken, zur Anwendung. Wir bleiben jedoch bei
der akustischen.

Praktische Elektronik im Fokus!

Der Sinn dieses PPS besteht darin, dass Du im praktischen Umgang mit
der elektronischen Schaltungstechnik ein Gefühl erwirbst, worum es
dabei geht. Wie ein Operationsverstärker in einer Schaltung arbeitet,
begreift man nicht durch das Auswendiglernen und Anwenden von Formeln,
sondern dadurch wie man den Vorgang mit Wort und Bild erklärt und in
der Praxis erlebt. Selbstverständlich benötigt man in der gesamten
Elektronik die Mathematik, aber längst nicht nur...

Was lernst und erlebst Du in diesem PPS?

Du als Student im zweiten oder dritten Semester kommst vielleicht zum
ersten Mal in Kontakt mit der praktischen elektronischen
Schaltungstechnik. Diese ist in diesem EMG-Biofeedback-Gerät sehr
vielseitig. Du lernst wie ein Operationsverstärker arbeitet und wie
aus drei Operationsverstärkern ein Instrumentationsverstärker
realisiert wird, der zum Messen von EMG-Signalen notwendig ist. Das
verstärkte EMG-Signal muss man gleichrichten und die gleichgerichtete
Signalform mit einem einfachen Integrator glätten. Hier lernst Du wie
ein sogenannter Synchrongleichrichter ohne Dioden arbeitet. Darauf
folgt ein Spannungs/Frequenz-Wandler, der das verstärkte,
gleichgerichtete und geglättete Signal in eine Frequenz wandelt. Diese
variable Frequenz wird mit einem einfachen Endverstärker in
MOSFET-Technik in einem kleinen Lautsprecher hörbar gemacht. Du lernst
und erlebst wie diese verschiedenen Teile arbeiten und wie sie
zusammen eine funktionsfähige Einheit bilden, wobei die Einheit erst
dann vollständig ist, wenn der Mensch in das Biofeedback mit
einbezogen ist. Und darum lernst Du am Einführungsnachmittag auch
etwas darüber wie die Muskelfasern diese EMG-Spannungen erzeugen, die
man mit Elektroden messen kann.

Was tust Du in diesem PPS?

Das EMG-PPS besteht aus einem Einführungsnachmittag, wo das notwendige
Wissen über die Elektromyographie und die grundsätzliche
Funktionsweise der Schaltung, die von Dir aufgebaut wird, vermittelt
werden. In den folgenden Nachmittagen baust Du Dein eigenes Gerät, das
Du am Ende des PPS behalten darfst. In den letzten beiden Nachmittagen
vertiefen wir uns noch speziell in die Elektronik, welche Du gebaut
hast. Der vorletzte Nachmittag dient dabei der Vorbereitung zur
Präsentation, die in Zweiergruppen am letzten Nachmittag durchgeführt
wird.

Lehrstoff

Die folgende Elektronik-Webseite auf der Seite meiner
Elektronikminikurse im ELetronik-KOmpendium "das ELKO" ist
integrierender Bestandteil des EMG-PPS-Praktikum. Diese Webseite ist
die Basis zu diesem PPS:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/emg_pps.htm

Das Lesen dieser Seite ist schon vor dem Beginn des PPS sehr wichtig!
Wenn Du erst wenig Elektronikkenntnisse hast, bitte ich Dich, die dort
angegebenen Links bereits vor Praktikumsbeginn etwas zu studieren.
Dieses ist auch der Grund weshalb Du etwa zwei bis drei Wochen Zeit
hast zwischen der Anmeldewoche zu den PPS und dem Beginn dieses
PPS. Wenige Tage nach Deiner Anmeldung, bekommst Du von mir eine
E-Mail, die weitere unterstützende und nützliche Informationen
enthält.

Keine Angst, es wird nicht erwartet, dass Du alles zu Beginn verstehst.
Es gilt: Learning by Doing! Es wäre einfach wünschenswert und sinnvoll,
sich mit den Inhalten dieser Links etwas vertraut zu machen. Wenn Du in
diesen Links elektronische Fachbegriffe nicht kennst, wirst Du meist
schnell fündig, wenn Du das Eingabefenster der Schnellsuche (ganz oben)
in der Hauptseite des Elektronik-Kompendium benutzt:
http://www.elektronik-kompendium.de/
Ebenso nützlich kann es sein, Google dafür zu einzusetzen.

Du kannst mich jederzeit per E-Mail (schaerer[at]isi.ee.ethz.ch) kontaktieren, wenn  etwas unklar sein sollte oder wenn Du sonst irgendwelche Fragen hast.

Termine

Testatbedingungen

Das PPS gilt als besucht, wenn an allen Übungen teilgenommen wurde. Ausnahmen gelten bei Krankheit und Militärdienst.