HairIO: A haj mint interaktív anyag: 12 lépés (képekkel)

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:43

HairIO: Az emberi haj mint interaktív anyag

A haj egyedülálló és kevéssé feltárt anyag új hordható technológiákhoz. A kulturális és egyéni kifejezés hosszú története gyümölcsöző helyszínévé teszi az újszerű interakciókat. Ebben az utasításban megmutatjuk, hogyan lehet interaktív hajhosszabbításokat készíteni, amelyek megváltoztatják a formát és a színt, érzékelik az érintést és kommunikálnak Bluetooth -on keresztül. Egyedi áramkört, Arduino Nano -t, Adafruit Bluetooth -kártyát, formatervezett ötvözetet és termokróm pigmenteket fogunk használni.

Ezt az Instructable -t Sarah Sterman, Molly Nicholas és Christine Dierk készítette, dokumentálva az UC Berkeley Hybrid Ecologies Lab -ban végzett munkáját Eric Paulos -szal. Ennek a technológiának az elemzése és a teljes tanulmány megtalálható a TEI 2018 -on bemutatott cikkünkben. Ebben az utasításban átfogó hardver-, szoftver- és elektronikai dokumentációt talál, valamint információkat a meghozott tervezési döntésekről és az előttünk álló küzdelmekről..

Kezdjük egy rövid rendszer áttekintéssel és példákkal a HairIO használatára. Ezután megvitatjuk az érintett elektronikát, majd térjünk át a hardverre és a hajhosszabbítók létrehozására. Az utolsó szakaszok tartalmazzák a kódot és néhány tippet a módosítások elvégzéséhez.

Az egyes forrásokra mutató linkek minden szakaszban megtalálhatók, és a végén is összegyűjthetők.

Boldog alkotást!

1. lépés: Hogyan működik?

Áttekintés

A HairIO rendszer két alapelv alapján működik: kapacitív érintés és rezisztív fűtés. Az érintés érzékelésével a hajhosszabbítást reagálhatjuk az érintésekre. A hosszabbító melegítésével pedig színváltozást okozhatunk termokróm pigmentekkel, és alakváltozást alakformáló ötvözettel. A Bluetooth -chip lehetővé teszi az olyan eszközök, mint a telefonok és laptopok, hogy kommunikáljanak a hajjal is, vagy alak- vagy színváltozást idéznek elő, vagy jelet kapnak, amikor a haj érintését érzékelik.

Példa interakciókra és felhasználásokra

A HairIO egy kutatási platform, ami azt jelenti, hogy szeretnénk látni, mit csinálsz vele! Az általunk tervezett néhány interakciót a fenti videókban vagy a Youtube teljes videójában mutatjuk be.

Az alakváltoztató fonat értesítheti viselőjét egy szöveges üzenetről, ha finoman csiklandozza a viselő fülét mozgás közben.

Vagy talán irányokat adhat viselőjének, a látómezőbe lépve jelzi, hogy melyik irányba kell fordulnia.

A haj drámaian megváltozhat, stílus vagy teljesítmény érdekében. A stílus átalakulhat a nap folyamán, vagy frissülhet egy adott eseményhez.

A haj lehetővé teszi a társadalmi interakciókat is; képzelje el, hogy befonja egy barát megnövelt haját, majd képes megváltoztatni a barát hajszínét, ha messziről megérinti a saját fonatát.

Alkatrészek

Minden érzékelést, logikát és vezérlést egy egyedi áramkör és a fején viselt Arduino Nano kezel. Ennek az áramkörnek két fő összetevője van: egy kapacitív érintésérzékelő áramkör és egy meghajtó áramkör a fonat áramellátásához. A kereskedelmi forgalomban kapható hajhosszabbítás egy nitinolhuzal köré fonódik, amely formai memóriaötvözet. Ez a huzal megtartja az egyik alakját, amikor hűl, és átmegy egy másik alakba hevítéskor. Szinte bármilyen második alakzatot betaníthatunk a huzalba (ezt az utasításban később ismertetjük). Két LiPo akkumulátor táplálja a vezérlőáramkört 5 V -on, a haj pedig 3,7 V -on.

2. lépés: Elektronika

Vezérlés és kapacitív érintés

A kapacitív érintőáramkört a Disney Touché projektjéből alakítottuk ki, ezen a csodálatos Instructable -en keresztül, amely Touche -t reprezentálja az Arduino -n. Ez a beállítás támogatja a sodrott frekvenciájú kapacitív érintésérzékelést, és lehetővé teszi a gesztusok bonyolultabb felismerését, mint az egyszerű érintés/nincs érintés. Az egyik megjegyzés itt az, hogy a kapacitív érintőáramkör és a kód feltételez egy adott Arduino chipet, az Atmega328P -t. Ha alternatív mikrokontroller chip használatát választja, előfordulhat, hogy újra kell terveznie a kódot, vagy meg kell találnia egy alternatív érzékelő mechanizmust.

A vezérlőáramkör Arduino Nano -t használ a logikához, és analóg multiplexert, amely lehetővé teszi több fonat szekvenciális vezérlését ugyanazon áramkörről és elemekről. A kapacitív érintést szinte párhuzamosan érzékeli a csatornák közötti gyors váltás (olyan gyors, hogy alapvetően olyan, mintha mindkettőt egyszerre érzékelnénk). A fonatok működését a rendelkezésre álló teljesítmény korlátozza. Erősebb vagy további elemek beépítése lehetővé teheti az egyidejű működtetést, azonban itt az egyszerűség kedvéért korlátozjuk a szekvenciális működtetésre. A mellékelt kapcsolási rajz két fonatot képes vezérelni (de az áramkörben lévő multiplexer legfeljebb négyet támogathat!).

Az áramkör legegyszerűbb változatához hagyja ki a multiplexert, és vezessen egyetlen fonatot közvetlenül az Arduino -ból.

Hajtókör és termisztor

Kapacitív érintést végzünk ugyanazon a huzalon, mint a működtetés (a nitinol). Ez kevesebb vezetéket/bonyolultságot jelent a fonatban, és többet az áramkörben.

A meghajtó áramkör bipoláris csomópont tranzisztorokból (BJT) áll a haj működtetésének ki- és bekapcsolására. Fontos, hogy ezek bipoláris átmenetű tranzisztorok legyenek, nem pedig a gyakoribb (és általában jobb) MOSFET -ek, mivel a BJT -k nem rendelkeznek belső kapacitással. A MOSFET belső kapacitása túlterheli az érintésérzékelő áramkört.

A kapacitív érintésérzékelés érdekében ismét földet és áramot kell kapcsolnunk, nem csak áramot, mivel nincs földelt elektródából származó kapacitív jel.

Egy alternatív kialakítás, amely külön forrásokat használ a kapacitív érintéshez és a meghajtáshoz, nagyban leegyszerűsítheti ezt az áramkört, ugyanakkor bonyolultabbá teszi a mechanikai tervezést. Ha a kapacitív érzékelést elkülönítjük a hajtás tápellátásától, egyetlen kapcsolóval megúszhatjuk a teljesítményt, és ez lehet FET vagy bármi más. Az ilyen megoldások magukban foglalhatják a haj fémezését, mint például Katia Vega hajszálaiban.

Bluetooth chip

Az általunk használt bluetooth chip az Bluefruit Friend az Adafruit -tól. Ez a modul önálló, és csak az Arduino -hoz kell csatlakoztatni, amely kezeli a kommunikáció körüli logikát.

Akkumulátor kiválasztása

Az akkumulátorokhoz olyan újratölthető elemeket szeretne, amelyek elegendő feszültséget biztosítanak az Arduino működtetéséhez, és elegendő áramot a nitinol meghajtásához. Ezeknek nem feltétlenül ugyanaz az akkumulátor. Valójában, hogy elkerüljük az Arduino barnulását, minden kezdeti prototípust két akkumulátorral készítettünk: egyet a vezérléshez, egyet a meghajtáshoz.

Az Arduino Nano legalább 5 V feszültséget igényel, és a nitinol max.

A hajszálhajtáshoz a ValueHobby 3,7 V -os, a ValueHobby 7,4 V -os akkumulátorát választottuk az Arduino működtetéséhez. Ne használjon normál 9 V -os elemeket; 15 percen belül elhasználódnak, és sok hulladékot okoznak. (Tudjuk, mert próbáltuk …)

Egyéb részletek

Akkumulátor felügyelet: a meghajtó akkumulátor tápvezetéke és az analóg tű közötti 4,7 k ohmos ellenállás lehetővé teszi, hogy figyelemmel kísérjük a meghajtó akkumulátorának töltöttségét. Szüksége van erre az ellenállásra, hogy az akkumulátor ne kapcsolja be az Arduino -t az analóg tűn keresztül (ami rossz lenne: ezt nem akarja). Az Arduino akkumulátort csak kóddal lehet nyomon követni - lásd a kódot bemutató szoftverről szóló részt.

Jumper: A két akkumulátorcsatlakozó között van hely egy jumperhez, ha egyetlen akkumulátort szeretne használni minden tápellátáshoz. Ennek kockázata az Arduino megbarnulása, de megfelelő akkumulátorválasztással és a meghajtó szoftver alapú PWM-jével működnie kell. (Bár még nem jutottunk el hozzá.) (Ha kipróbálja - tudassa velünk, hogyan megy!)

3. lépés: Elektronikai összeszerelés

Az áramkör összeállítása

Az áramkört eredetileg két részből állítottuk össze, a hajtás- és vezérlőáramköröket rugalmas kábellel összekötve. Integrált NYÁK -változatunkban az áramköröket egyetlen kártyára sűrítik. Az előbbi séma lehetővé teszi a fonatok rugalmasabb elhelyezését a fejre, de a második sokkal egyszerűbb összeszerelni. A tábla sematikus és elrendezési fájljait megtalálhatja a Github repónkban. Az áramkörök elkészítésének két módja van: 1) kézzel készítsen egy perflemez verziót a vázlat szerint átmenő lyukú alkatrészekkel, vagy 2) készítse el a nyomtatott áramköri lapot az általunk biztosított kártyafájlból (link fent), és szerelje össze a felületre szerelhető alkatrészekkel.

Alkatrészek

A NYÁK -változat + fonatok anyagjegyzéke itt található.

A vizsgálati PCB -ket saját magunkkal őröltük egy Othermill -en, majd megrendeltük a végső PCB -ket a kiváló Bay Area Circuits -től. Mind a házon belüli, mind a professzionális táblagyártás remekül fog működni, bár az összes vias kézi bevonása vagy forrasztása fájdalmas.

Tippek

• Forrasztópasztát és visszafolyó kemencét vagy főzőlapot használtunk a felületre szerelhető alkatrészekhez, majd kézzel forrasztottuk az átmenő lyukakat.
• A gyors prototípus -készítéshez a kenyérlemez/perforált tábla változatát, a megbízhatósághoz pedig a NYÁK -ot ajánljuk.
• Rövid női fejlécekkel tartjuk a Nano -t a NYÁK -on, hogy eltávolítható legyen. A hosszú női fejlécek nem teljesen egy síkban forraszthatók a táblához annak érdekében, hogy a Bluetooth-chipet elég magasra emelhessék az Arduino fölé. (Kapton szalagot is szeretne hozzáadni a véletlen rövidzárlat elkerülése érdekében).
• A bluetooth chipet valójában fejjel lefelé kell forrasztani a férfi fejléceihez, hogy megfeleljen a NYÁK elrendezésben lévő tüskék sorrendjének. (Természetesen módosíthatja ezt az elrendezést.) Miért tettük ezt? Mert így a csapok jobban illeszkednek az Arduino elrendezéshez.

4. lépés: A haj hardverének áttekintése

A HairIO egy hajhosszabbító, amely két összekapcsolt huzal köré fonódik, egy csatlakozóra és egy termisztorra rögzítve a hőmérséklet szabályozására. A teljes összeszerelés után krétázható termokróm pigmentekkel. A HairIO fonat elkészítése több lépésből áll:

1) Vonja be az alakmemória ötvözetét a vágy formájába.

2) Szerelje össze a belső huzalt úgy, hogy egy alakú memóriaötvözetet présel és forraszt egy szigetelt rézhuzalra.

3) A termisztor krimpelése és szigetelése.

4) Csatlakoztassa a vezetéket és a termisztort egy csatlakozóhoz.

5) Fonja be a hajat a drót körül.

6) Kréta a hajat.

A következő szakaszokban részletesen foglalkozunk az egyes szakaszokkal.

5. lépés: A hajszálak összeszerelése

Az első szakaszok a belső vezetékek összeszerelését foglalják magukban, amelyek alakváltozást és ellenállásos fűtést biztosítanak. Itt dönti el a fonat hosszát, a kívánt formát hevítéskor és a csatlakozó típusát. Ha minden fonatnak közös csatlakozótípusa van, akkor könnyen kicserélhetők ugyanazon az áramköri lapon, különböző alakú és színű működtetésekhez, valamint a haj típusához és hosszúságához.

Ha nem akarja, hogy egy adott fonatban megváltozzon az alak, az alakmemória ötvözet helyettesíthető normál huzal hosszával. Ha támogatni szeretné a kapacitív érintést, akkor a cserehuzalnak szigetelés nélkül kell lennie a legjobb hatás érdekében.

A Shape Memory Alloy képzése

Az itt használt alakú memóriaötvözet a nitinol, egy nikkel-titán ötvözet. Hűvös állapotban egy formában marad, de hevítve visszatér az úgynevezett "edzett" állapotba. Tehát ha egy fonatot szeretnénk, amely felhevülve göndörödik, akkor hűvösként egyenes lehet, de göndörödjön. Szinte bármilyen alakzatot létrehozhat, bár szeretne, bár a huzal súlyemelési képességét az átmérője korlátozza.

Vágja le a nitinolt a fonat kívánt hosszúságára, hagyva egy kis pluszt a fonás alatti görbéknek, valamint a felül és az alján lévő kötéseknek.

A nitinol edzéséhez tekintse meg ezt a fantasztikus Instructable -t.

Az általunk kísérletezett fonat típusok közé tartoznak a fürtök, a derékszögű hajlítások, amelyek lehetővé teszik a haj egyenes felállását, és egyáltalán nem képezik a nitinolt. Ez lustán hangozhat, de lehetővé teszi, hogy a haj bármilyen alakból kiegyenesedjen működés közben. A huzal olyan alakot fog tartani, amire hűlve hajlítja, pl. egy göndör, majd melegítéskor egyenesítse ki ezt az alakot. Szuper jó, és sokkal könnyebb!

A vezetékek összeszerelése

A nitinol nem szigetelt, és csak egy irányban fut. A teljes áramkör létrehozásához szükségünk van egy második, szigetelt vezetékre, amely alul csatlakoztatható, és visszatér a tetején lévő csatlakozóhoz. (A szigetelés nélküli vezeték rövidzárlatot okoz, amikor hozzáér a nitinolhoz, és megakadályozza az egyenletes felmelegedést.)

Vágjon egy hosszú szigetelt rézhuzalt a nitinollal azonos hosszúságúra. 30 AWG mágneshuzalt használtunk. Távolítsa el a szigetelést mindkét végén. A mágneshuzal esetében a bevonatot úgy lehet eltávolítani, hogy a huzalt óvatosan égetjük nyílt lánggal, amíg a szigetelés meg nem kopik, és le lehet törölni (ez kb. 15 másodpercet vesz igénybe öngyújtóval). Vegye figyelembe, hogy emiatt a huzal kissé törékeny lesz az égési helyen.

Érdekes tény a nitinolról: Sajnos a forrasztó nem szeret ragaszkodni a nitinolhoz. (Ez óriási fájdalom.) A legjobb megoldás, ha egy préseléssel mechanikai kapcsolatot hozunk létre a nitinollal, majd forrasztást adunk hozzá az elektromos csatlakozás biztosításához.

Tartsa össze a nitinol végét és az újonnan szigetelt rézdrótot, és helyezze be egy krimpbe. Szorosan összepréseljük őket. Ha további csatlakozási erőre van szükség, adjon hozzá egy kis forrasztót. Fedje le a krimpelést és a huzal maradék farkát hőzsugorodással, hogy viselője ne piszkálja magát a hegyes végekkel. Nem számít, hogy milyen préselést használ az alján, mivel pusztán a két vezeték közötti mechanikus összeköttetésről van szó.

A másik végén minden huzalhegyhez krimpelést adunk. Itt a préselés típusa számít. A csatlakozóhoz a párosító préselőt kell használni. A vezetékeknek ezeket a végeit a csatlakozóhoz kell rögzíteni, hogy összekapcsolódhassanak az áramköri lappal.

Stand-up fonat készítése:

A fonatok lehetnek nagyon finomak vagy nagyon drámák. Ha drámai hatást szeretne elérni, mint a fenti fejdíszkép, vagy korábban a performatív helyzet videó, egy további lépésre van szükség. A zsinórok inkább csavarnak, mint emelnek, ezért merevíteni kell őket, hogy a megfelelő irányban maradjanak. Merevítőnk kinyújtott Z alakú (nézd meg a képet). Egy krimpelést csúsztattunk a nitinolra, majd forrasztottuk a merevítőt a krimpelésre, végül hőre zsugorodó és elektromos szalaggal borítottuk be az egészet.

A termisztor előkészítése

A termisztor hőérzékeny ellenállás, amely lehetővé teszi a fonat hőmérsékletének mérését. Ezzel biztosítjuk, hogy a fonat soha ne legyen túl forró ahhoz, hogy a felhasználó viselhesse. Hozzáadjuk a termisztorot ugyanahhoz a csatlakozóhoz, amelyhez a fonatot rögzíteni fogjuk.

Először csúsztassa a hőzsugort a termisztor lábaira, és hőpisztoly segítségével zsugorítsa le. Ez szigeteli a lábakat, megakadályozva, hogy a termisztor rövidre zárja a szigetelés nélküli nitinolt. Hagyjon egy kis huzalt a végén szabadon a krimpeléshez. Ismét ezeknek a krimpeléseknek kell megfelelőnek lenniük a csatlakozóhoz.

Krimpelje le a termisztor végeit. Ha teheti, nyújtson egy kis hőt a zsugorodás első fogai közé, mint húzásmentesítő. Ne tegye azonban túl felfelé, mivel a vezetékeknek továbbra is csatlakozniuk kell a jó elektromos csatlakozáshoz.

Most a termisztor készen áll a csatlakozóra való csatlakoztatásra.

A csatlakozó összeszerelése

A fonat tetején bármilyen 4 terminálos csatlakozót használhat; némi kísérletezés után a Molex Nanofit csatlakozók mellett döntöttünk. (Ezt használja a NYÁK -nál.) Alacsony profiljuk van az áramköri lapon, szilárd mechanikus csatlakozás csipesszel, hogy rögzítve legyenek, de még mindig könnyű behelyezni és eltávolítani.

A Nanofit csatlakozók három szakaszban járnak együtt:

Először helyezze be a termisztor két préselt végét a csatlakozó dugasz felőli két középső foglalatába.

Ezután helyezze be a fonott huzal két préselt felső végét a csatlakozó hüvelyi felének bal- és jobboldali foglalatába.

Ha ezek a helyükön vannak, helyezze be a rögzítőt a tartályokba. Ez segít a krimpek helyben tartásában, hogy a fonat ne húzza le a csatlakozót.

A csatlakozó hüvelyes fele az áramköri lapon található, és a hajkapcsokat a meghajtó áramkörhöz és a kapacitív érintőáramkörhöz, a termisztorkapcsokat pedig az Arduino -hoz köti a hőmérsékletérzékeléshez.

Indulásra kész

Most a huzal készen áll a fonásra.

6. lépés: Fonás és krétázás

A hajhosszabbításnak a belső vezetékek köré történő fonására többféle módon is lehetőség van. A kapacitív érintésérzékeléshez bizonyos vezetékeket ki kell fedni. Ahhoz azonban, hogy teljesen természetes megjelenésű fonat legyen, és elrejtse a technológiát, a huzal teljesen belülről fonható. Ez a fajta fonat nem képes hatékony érintésérzékelésre, de drámai szín- és alakváltozással működhet.

Fonó stílus 1: 4-szál a kapacitív érintéshez

Ez a fonat bemutató bemutatja, hogyan kell csinálni a 4 szálat. Ne feledje, hogy az Ön esetében az egyik "szál" valójában a vezetékek! Tekintse meg a fenti képeket a fonás beállításához, követve a 4-szálú mintát három hajszállal és egy dróttal.

Braid Style 2: Láthatatlan vezetékek

Ebben a fonatban egy háromszálú fonatot készít (erre gondol a legtöbb ember, amikor "zsinórra" gondol), és csak összeköti a vezetékeket az egyik szállal. Íme egy nagyszerű bemutató egy háromszálú fonathoz.

Krétázás termokróm pigmentekkel

Ha azt szeretné, hogy a fonat működése közben megváltoztassa a színét, akkor termokróm pigmentekkel kell krétázni. Először akassza fel a fonatokat valamire, egy műanyag borítású asztal fölé (a dolgok kissé rendetlenek lesznek). Kövesse a termokróm festékkel kapcsolatos biztonsági utasításokat (szükség esetén viseljen kesztyűt!). Feltétlenül viseljen légmaszkot - soha nem akar lélegezni semmilyen részecskét. Vegyünk most egy fájdalomcsillapító kefét, és kanalazzunk egy kis termokróm port a fonatunkra, kezdve a tetejétől. Óvatosan "fess" le a fonatot, ecsettel a port a fonatba, amennyire csak lehetséges. Néhányat elveszít (de ha a műanyag asztalkendőre esik, megmentheti a következő zsinórra). Megnézheti a fent megosztott timelapse -t, hogy megtudja, hogyan csináltuk!

7. lépés: A Tech viselése

Az áramköri lapok és az akkumulátorok fejpántra vagy hajcsatra szerelhetők. Alternatív megoldásként, a finomabb stílus érdekében a fonatokat hosszabb huzalokkal lehet készíteni a végén. Ezeket a huzalokat a természetes haj, kalap, sál vagy egyéb elemek alá lehet vezetni a test egy másik helyére, például ing vagy nyaklánc alá. Ily módon a haj kevésbé észrevehető, mint hordható technológia.

Az áramkör lecsukható, további módosításokkal és integrált logikai és bluetooth chipekkel. Egy ilyen kisebb áramkör könnyebben elrejthető egy dekoratív hajcsipeszre stb., De az energia továbbra is kérdés marad, mivel az elemek jelenleg csak annyira kicsi. Persze bedughatod a falba, de akkor nem nagyon tudsz menni.

A fenti videóban látható egy szuper korai prototípus viselése. (További képek a végleges mellékletekről a nyilvános bemutató után.)

Burkolat

Hamarosan megtalálhatja a nyomtatható 3D -s házat az áramkör számára a github repóban. Ezt fel lehet csúsztatni egy hajpántra, vagy módosítani lehet más formai tényezők miatt.

8. lépés: A szoftver áttekintése

Github repónkban számos Arduino vázlatot talál, amelyek bemutatják a haj szabályozásának különböző módjait.

1. vázlat: demo_timing

Ez a meghajtó funkcionalitásának alapvető bemutatója. A haj meghatározott másodpercek alatt be- és kikapcsol, és bekapcsolva villog a fedélzeti LED.

2. vázlat: demo_captouch

Ez a kapacitív érintésérzékelés bemutatója. A haj megérintése bekapcsolja a fedélzeti LED -et. Előfordulhat, hogy a környezetétől és az áramkörtől függően módosítania kell a kapacitív érintési küszöbértékeket.

3. vázlat: demo_pcb_bluetooth_wrive_captouch

A Bluetooth kommunikáció, a kapacitív érintésérzékelés és a meghajtó integrált bemutatója. Töltse le a Bluefruit LE Connect alkalmazást okostelefonra. A kód bluetooth jelet küld, amikor megérinti a fonatot, és kinyomtatja az eredményt az alkalmazásnak. Az alkalmazásban lévő vezérlő gombjainak megnyomása elindítja és leállítja a fonatok működtetését. Vegye figyelembe, hogy a pinoutok a PCB verziónkhoz vannak beállítva. Ha a multiplexer INH tüskét egy digitális tűhöz csatlakoztatta, mint a NYÁK -vázlatban, akkor előfordulhat, hogy egy sort kell hozzáadnia a kódhoz, hogy alacsonyan vezesse a tűt (csak rövidre zártuk a földdel).

Ez a kód tartalmaz egy kalibrálási módszert is, amelyet az "U" interfészen keresztül küldött "c" karakter vált ki.

Kapacitív érintéskalibrálás

Mivel a kapacitív érintésérzékelés érzékeny a környezeti tényezőkre, például a páratartalomra, vagy ha számítógéphez van csatlakoztatva, ez a kód lehetővé teszi a megfelelő küszöbérték meghatározását a pontos kapacitív érintésérzékeléshez. Erre talál példát a demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch kódban. Egy megjegyzés, hogy a kapacitás a hő hatására is változik. Még nem foglalkoztunk azzal a kérdéssel, hogy a működés utáni hő kiváltja az "megérintett" állapotot.

Akkumulátorfigyelés

Az akkumulátorfigyelésre példák találhatók a demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch vázlatban. A fedélzeti LED akkor világít, ha egy akkumulátor töltöttsége egy bizonyos küszöb alá esik, bár nem tesz különbséget a vezérlőelem és a meghajtó akkumulátor között.

Hőmérséklet -reteszelés (biztonsági kikapcsolás)

A fonat hőmérsékletének figyelése lehetővé teszi, hogy lekapcsoljuk az áramot, ha túl meleg lesz. Ezeket az adatokat a fonatba szőtt termisztorból gyűjtik. Példa erre a demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch vázlatban található.

9. lépés: A kód betöltése és módosítása

A szabványos Arduino környezetet használjuk a HairIO kódjának írására és a táblákra való feltöltésére.

Az Arduino Nanos több forrásból is beszerezhető; ezeket vásároltuk, amelyek további firmware -t igényelnek az Arduino környezetben való működéshez. Ezeket az utasításokat követve állíthatja be a gépére. Ha szabványos Arduino Nano -t használ (azaz ezeket), akkor nem kell elvégeznie ezt az extra lépést.

A kód módosítása során győződjön meg arról, hogy a hardver csapjai megegyeznek az áramkörével. Ha cserél egy tűt, frissítse a tábla kialakítását és kódját.

Fontos megjegyezni, hogy az általunk használt Illutron kapacitív érintőkönyvtár egy adott hardverchipre (az Atmega328p) támaszkodik. Ha másik mikrokontrollert szeretne használni, győződjön meg arról, hogy kompatibilis, vagy módosítania kell a kódot. (Nem akartunk belemenni ebbe a projektbe az alacsony szintű kódba, ezért nagyra értékeljük az Illutron munkáját. A hardveres időzítéssel való szinkronizálás meglehetősen szőrös lehet!)

10. lépés: Jövőbeli tervek: Ötletek és irányelvek a módosításokhoz

Hőválasz

Ha többet szeretne megtudni a fonatok hőreakciós viselkedéséről, lapunkban megtalálhatja a haj matematikai modelljeit. A legfontosabb dolog az, hogy a szín- és alakváltozás különböző időpontokban és sorrendben fog működni, a huzal körüli szigetelő szőrzet és a szállított energia mennyisége alapján (ami megváltoztatja a felmelegedés sebességét)

Áramkör -fejlesztések:

• Ha a bluetooth modult jobbra tolja, akkor rövidebbé teheti a halmozási magasságot, mivel nem fut be az Arduino USB csatlakozóba. Vannak Arduino táblák is, integrált Bluetooth modulokkal (de legtöbbjüknek más chipje van, így használatuk kódváltozással járna).
• Az akkumulátorcsatlakozó lábnyomai a használt elemek típusától függően változhatnak.
• A kapcsoló lábnyom általános, és valószínűleg le kell cserélni a használni kívánt lábnyomával.
• Érdemes lehet PWM meghajtó áramkörrel szabályozni az energiát a fonaton keresztül; ehhez a meghajtó jelzőcsapját D3 -ra vagy más hardver PWM tűre kell kapcsolni.
• Ha megfordítja a multiplexer párosításokat (pl. Braid1 hajtás és braid2 érintés a 0 csatornán, és braid2 meghajtó és braid1 érintés az 1 csatornán, nem pedig egyetlen érintés és hajtás ugyanazon fonathoz egyetlen csatornán), akkor érzékelni fogja a kapacitív érzékelést érintse meg az egyik zsinórt a másik fonat vezetése közben, ahelyett, hogy megakadályozná, hogy bármit vezessen.

• Egyes módosítások lehetővé tehetik, hogy egy akkumulátor vezérelje mind a logikát, mind a meghajtót. Több megfontolás is:

  • A magas feszültség (pl. 7,4 LiPo akkumulátor) vissza fogja hajtani az Arduino -t a kapacitív érzékelő áramkörön és a digitális tűn keresztül. Ez hosszú távon nem jó az Arduino számára. Ez megoldható egy másik tranzisztor beépítésével a kapacitív érzékelő áramkör és a haj közé.
  • Ha túl sok energiát vesz fel a haj, barna lehet az Arduino. Ezt a hajtás jelének PWM -ezésével lehet megoldani.

Szoftverfejlesztések

A sodrott frekvenciájú kapacitív érintésérzékelés sokféle érintés észlelésére használható, pl. egy vagy két ujj, csípés, forgatás … Ez bonyolultabb osztályozási sémát igényel, mint az itt bemutatott alapvető küszöbérték. A kapacitás a hőmérséklettel változik. Az érintésérzékelő kód javítása ennek figyelembevételével megbízhatóbbá teszi az érzékelést

Természetesen, ha elkészíti a HairIO verzióját, szívesen hallanánk róla

11. lépés: Biztonsági megjegyzések

A HairIO kutatási platform, és nem kereskedelmi vagy napi használatra szánt termék. Ha saját HairIO -t készít és visel, kérjük, vegye figyelembe a következő szempontokat:

Hőség

Mivel a HairIO ellenállásos fűtéssel működik, fennáll a túlmelegedés lehetősége. Ha a termisztor meghibásodik, vagy nincs elég közel a fonathoz, előfordulhat, hogy nem tudja megfelelően leolvasni a hőmérsékletet. Ha nem tartalmazza a hőmérséklet-elzáró kódot, az a tervezettnél tovább melegedhet. Bár soha nem tapasztaltunk égési sérüléseket a HairIO -val, ez fontos szempont.

Akkumulátorok

A HairIO -ban LiPo akkumulátorokat használunk áramforrásként. A LiPos nagyszerű eszközök, mivel újratölthetőek és nagy áramot tudnak szállítani kis csomagban. Ezeket is óvatosan kell kezelni; ha nem megfelelően töltik fel vagy lyukasztják ki, akkor lángra kaphatnak. Tekintse meg ezeket a hivatkozásokat, ha többet szeretne megtudni a LiPosok gondozásáról: alapos útmutató; gyors tippek.

Termokróm pigmentek

Az általunk használt termékek nem mérgezőek, de kérjük, ne egyen őket. Olvassa el a biztonsági útmutatókat, hogy mit vásároljon.

12. lépés: Hivatkozások és hivatkozások

Itt összegyűjtjük a referenciákat és linkeket ebben az utasításban a könnyű hozzáférés érdekében:

HairIO

HairIO: Emberi haj mint interaktív anyag - Ez az a tudományos tanulmány, amelyben a HairIO először bemutatásra került.

HairIO Github repo - Itt talál egy git repo -t a demóhoz használt összes vázlatról és kódról, valamint néhány adatlapot a fontos összetevőkről.

Youtube - Nézd meg a hajat működés közben!

Anyagjegyzék a HairIO PCB -hez

Kapacitív érintés

Touché: Az érintéses interakció javítása embereken, képernyőkön, folyadékokon és mindennapi tárgyakon

Utasítható a Touche Arduino verziójához + Illutron Github repo az Arduino kódhoz

Bluetooth

Bluetooth modul

Bluetooth alkalmazás

LiPo akkumulátor biztonság

Alapos útmutató

Gyors tippek

Egyéb hajjal kapcsolatos technika

Hajápoló, Katia Vega

Tűz, Láthatatlan

A szerzők

Hibrid ökológia labor

Christine Dierk

Molly Nicholas

Sarah Sterman