„HairIO“: plaukai kaip interaktyvi medžiaga: 12 žingsnių (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:48

„HairIO“: žmogaus plaukai kaip interaktyvi medžiaga

Plaukai yra unikali ir mažai ištirta medžiaga naujoms nešiojamoms technologijoms. Ilga kultūrinės ir individualios išraiškos istorija daro ją vaisingą naujų sąveikų vietą. Šioje instrukcijoje parodysime, kaip padaryti interaktyvius plaukų priauginimus, kurie keičia formą ir spalvą, jaučia jutimą ir bendrauja per „Bluetooth“. Mes naudosime pasirinktinę grandinę, „Arduino Nano“, „Adafruit Bluetooth“plokštę, formos atminties lydinį ir termochrominius pigmentus.

Šią instrukciją sukūrė Sarah Sterman, Molly Nicholas ir Christine Dierk, dokumentuodami darbą, atliktą „UC Berkeley“hibridinių ekologijų laboratorijoje kartu su Ericu Paulosu. Šios technologijos analizę ir išsamų tyrimą rasite mūsų dokumente, pristatytame TEI 2018.

Pradėsime nuo trumpos sistemos apžvalgos ir „HairIO“naudojimo pavyzdžių. Toliau aptarsime susijusią elektroniką, tada pereisime prie aparatūros ir plaukų priauginimo kūrimo. Paskutiniuose skyriuose bus pateiktas kodas ir keletas patarimų, kaip atlikti pakeitimus.

Nuorodos į konkrečius išteklius bus pateiktos kiekviename skyriuje ir taip pat bus surinktos pabaigoje.

Laimingas kūrimas!

1 žingsnis: kaip tai veikia?

Apžvalga

„HairIO“sistema veikia pagal du pagrindinius principus: talpinį prisilietimą ir atsparų šildymą. Pajutę prisilietimą, galime priversti plaukų priauginimą reaguoti į prisilietimus. Šildydami plėtinį, galime pakeisti spalvą su termochrominiais pigmentais, o formą - su formos atminties lydiniu. „Bluetooth“mikroschema leidžia prietaisams, tokiems kaip telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai, taip pat bendrauti su plaukais, arba pakeisti formą ar spalvą, arba gauti signalą, kai jaučiamas prisilietimas prie plaukų.

Sąveikos ir naudojimo pavyzdžiai

„HairIO“yra tyrimų platforma, o tai reiškia, kad norėtume pamatyti, ką su ja darote! Kai kurios mūsų sukurtos sąveikos parodytos aukščiau esančiuose vaizdo įrašuose arba visame mūsų vaizdo įraše „Youtube“.

Formą keičianti pynė gali pranešti naudotojui apie tekstinį pranešimą, švelniai pakutendama jo ausį judant.

Arba galbūt jis gali duoti naudotojui nurodymus, pereidamas į regėjimo lauką ir nurodydamas, kuria kryptimi pasukti.

Plaukai gali labai pasikeisti dėl stiliaus ar atlikimo. Stilius gali keistis visą dieną arba atnaujinti tam tikrą įvykį.

Plaukai taip pat gali sudaryti sąlygas socialinei sąveikai; įsivaizduokite, kad pynėte draugui priaugintus plaukus, tada galėsite pakeisti draugo plaukų spalvą, paliesdami savo paties pynę iš toli.

Komponentai

Visą jutimą, logiką ir valdymą tvarko pasirinktinė grandinė ir „Arduino Nano“, dėvimas ant galvos. Ši grandinė turi du pagrindinius komponentus: talpinę jutiklinę grandinę ir pavaros grandinę, skirtą įjungti pynę. Komercinis plaukų priauginimas yra supintas aplink nitinolio vielą, kuri yra formos atminties lydinys. Ši viela atlaikys vieną formą, kai atvės, ir pereis prie antros formos kaitinant. Mes galime ištraukti beveik bet kokią antrąją formą į vielą (aprašyta vėliau šioje instrukcijoje). Dvi LiPo baterijos maitina valdymo grandinę esant 5 V įtampai, o plaukai - 3,7 V.

2 žingsnis: Elektronika

Valdymas ir talpinis prisilietimas

Talpinė jutiklinė grandinė pritaikyta „Disney“„Touché“projektui, naudojant šį nuostabų „Instructable“, skirtą „Touche“atkartoti „Arduino“. Ši sąranka palaiko plataus dažnio talpinį jutiklinį jutimą ir leidžia atpažinti sudėtingesnius gestus nei paprastas prisilietimas/be palietimo. Viena pastaba čia yra ta, kad talpinė jutiklinė grandinė ir kodas prisiima tam tikrą „Arduino“lustą „Atmega328P“. Jei nuspręsite naudoti kitą mikrovaldiklio mikroschemą, gali tekti iš naujo suprojektuoti kodą arba rasti kitą jutimo mechanizmą.

Valdymo grandinė naudoja „Arduino Nano“logikai ir analoginį multiplekserį, kad būtų galima nuosekliai valdyti kelias pintines iš tos pačios grandinės ir baterijų. Talpinis prisilietimas jaučiamas beveik vienu metu, greitai perjungiant kanalus (taip greitai, kad iš esmės atrodo, kad jaučiame abu vienu metu). Pintinių paleidimą riboja turima galia. Įtraukus galingesnes ar papildomas baterijas, būtų galima vienu metu įjungti, tačiau paprastumo dėlei čia apsiribojame nuosekliu įjungimu. Pateikta grandinės schema gali valdyti dvi pintines (tačiau grandinės multiplekseris gali palaikyti iki keturių!).

Norėdami gauti paprasčiausią grandinės versiją, palikite multipleksorių ir valdykite vieną pynę tiesiai iš „Arduino“.

Pavaros grandinė ir termistorius

Mes atliekame talpinį prisilietimą prie tos pačios vielos kaip ir įjungimas (nitinolis). Tai reiškia mažiau laidų/sudėtingumo pynėje ir daugiau grandinėje.

Pavaros grandinę sudaro bipolinių sandūrų tranzistorių (BJT) rinkinys, skirtas įjungti ir išjungti plaukų įjungimą. Svarbu, kad tai būtų bipoliniai sandūros tranzistoriai, o ne labiau paplitę (ir apskritai geresni) MOSFET, nes BJT trūksta vidinės talpos. Vidinė MOSFET talpa užgožtų jutiklinę grandinę.

Mes taip pat turime perjungti ir įžeminimą, ir maitinimą, o ne tik maitinimą, kad būtų galima talpiai liesti, nes nėra įžeminto elektrodo talpinio signalo.

Alternatyvus dizainas, kuriame naudojami atskiri talpinio prisilietimo ir pavaros šaltiniai, gali labai supaprastinti šią grandinę, tačiau dėl to mechaninis dizainas tampa sudėtingesnis. Jei talpinis jutiklis yra izoliuotas nuo pavaros galios, mes galime atsikratyti vieno maitinimo jungiklio, ir tai gali būti FET ar bet kas kitas. Tokie sprendimai galėtų apimti pačių plaukų metalizavimą, kaip ir „Katia Vega“plaukų gaminiuose.

„Bluetooth“lustas

Mūsų naudojamas „Bluetooth“lustas yra „Bluefruit Friend“iš „Adafruit“. Šis modulis yra savarankiškas ir turi būti prijungtas tik prie „Arduino“, kuris valdys bendravimo logiką.

Baterijos pasirinkimas

Baterijoms norite įkraunamų baterijų, kurios gali tiekti pakankamai įtampos „Arduino“maitinti, ir pakankamai srovės, kad galėtų valdyti nitinolį. Tai nebūtinai turi būti tos pačios baterijos. Tiesą sakant, norėdami išvengti „Arduino“rudos spalvos, visus savo pradinius prototipus sukūrėme su dviem baterijomis: viena valdymui ir viena vairui.

„Arduino Nano“reikia mažiausiai 5 V įtampos, o nitinolis sunaudoja ne daugiau kaip 2 amperus.

Plaukams vairuoti pasirinkome 3,7 V bateriją iš „ValueHobby“, o „Arduino“- 7,4 V bateriją iš „ValueHobby“. Stenkitės nenaudoti įprastų 9 V baterijų; per 15 minučių jie išeis žemiau naudingumo ir sukels daug atliekų. (Žinome, nes bandėme …)

Įvairios detalės

Akumuliatoriaus stebėjimas: 4,7 k omo rezistorius tarp pavaros akumuliatoriaus maitinimo linijos ir analoginio kaiščio leidžia stebėti pavaros akumuliatoriaus įkrovą. Jums reikia šio rezistoriaus, kad akumuliatorius neįjungtų „Arduino“per analoginį kaištį (tai būtų blogai: nenorite to daryti). „Arduino“akumuliatorių galima stebėti naudojant tik kodą - žr. Skyrių apie programinę įrangą, kaip tai padaryti.

Džemperis: tarp dviejų akumuliatoriaus jungčių yra vietos trumpikliui, jei norite naudoti vieną bateriją viskam maitinti. Tai gali sukelti „Arduino“rudą spalvą, tačiau tinkamai parinkus akumuliatorių ir tam tikrą programinės įrangos pagrindu veikiančią disko PWM, jis turėtų veikti. (Nors mes to dar negavome.) (Jei bandysite - praneškite mums, kaip tai vyksta!)

3 žingsnis: Elektronikos surinkimas

Grandinės sujungimas

Iš pradžių mes sukūrėme grandinę iš dviejų dalių, sujungdami pavaros ir valdymo grandines lanksčiu kabeliu. Mūsų integruotoje PCB versijoje grandinės yra sutrauktos į vieną plokštę. Ankstesnė schema leidžia lanksčiau išdėstyti pintines ant galvos, tačiau antroji yra daug paprastesnė. Lentos schemą ir išdėstymo failus galite rasti mūsų „Github“repo. Yra du būdai, kaip sukurti grandines: 1) rankiniu būdu pasidaryti perforuotos plokštės versiją su skylių komponentais pagal schemą arba 2) padaryti PCB iš mūsų pateikto plokštės failo (nuoroda aukščiau) ir surinkti su paviršiaus tvirtinimo komponentais.

Komponentai

Medžiagų sąrašas PCB versijai + pynėms yra čia.

Mes patys frezavome bandomuosius PCB ant kito malūno, tada užsisakėme paskutines PCB iš puikių įlankos grandinių. Tiek vidaus, tiek profesionali plokščių gamyba veiks puikiai, nors rankomis padengti arba lituoti visas dėžutes yra skausmas.

Patarimai

• Paviršiaus tvirtinimo komponentams naudojome lydmetalio pastą ir perpylimo orkaitę arba kaitlentę, po to rankiniu būdu litavome skylių komponentus.
• Rekomenduojame duonos/perforavimo plokštės versiją, kad būtų galima greitai sukurti prototipus, o PCB - patikimumą.
• Mes naudojame trumpas moterų antraštes, kad laikytume „Nano“ant PCB, kad jį būtų galima nuimti. Ilgos moteriškos antraštės gali būti prilituotos ne visai prie plokštės, kad pakeltų „Bluetooth“lustą pakankamai aukštai, kad galėtų įsikurti virš „Arduino“. (Taip pat norėsite pridėti Kaptono juostą, kad išvengtumėte atsitiktinio sutrumpinimo).
• „Bluetooth“mikroschema iš tikrųjų turi būti apvyniota aukštyn kojomis prie vyriškų antraščių, kad atitiktų kaiščių tvarką PCB išdėstyme. (Žinoma, galite pakeisti šį išdėstymą.) Kodėl mes tai padarėme? Nes dėl to smeigtukai geriau dera prie „Arduino“išdėstymo.

4 žingsnis: Plaukų aparatūros apžvalga

„HairIO“yra plaukų priauginimas, supintas aplink du sujungtus laidų ilgius, pritvirtintas prie jungties ir termistoriaus, skirto temperatūrai reguliuoti. Po visiško surinkimo jis gali būti kreidotas termochrominiais pigmentais. „HairIO“pynimo gaminimas susideda iš kelių etapų:

1) Išmokykite formos atminties lydinį į noro formą.

2) Surinkite vidinę vielą, užspaudžiant ir lituojant tam tikros formos atminties lydinį prie izoliuotos varinės vielos.

3) Užspauskite ir izoliuokite termistorių.

4) Prijunkite laidą ir termistorių prie jungties.

5) Pinti plaukus aplink vielą.

6) Kreidokite plaukus.

Tolesniuose skyriuose išsamiai aptarsime kiekvieną etapą.

5 žingsnis: Surinkite plaukų laidus

Pirmieji etapai apima vidinių laidų, kurie užtikrina formos keitimą ir varžinį šildymą, surinkimą. Čia jūs nuspręsite pynės ilgį, norimą formą, kai ji kaitinama, ir jungties tipą, kurį naudosite. Jei visos pynės turi bendrą jungties tipą, jas galima lengvai pakeisti toje pačioje plokštėje, kad būtų galima atlikti įvairias formas ir spalvas, taip pat plaukų tipus ir ilgius.

Jei nenorite keisti formos tam tikroje pynėje, formos atminties lydinį galima pakeisti įprasta viela. Jei norite palaikyti talpinį prisilietimą, pakeitimo laidas turi būti neizoliuotas, kad būtų pasiektas geriausias poveikis.

Formos atminties lydinio mokymas

Čia naudojamas formos atminties lydinys yra nitinolis, nikelio-titano lydinys. Kai atvėsta, jis išlieka vienos formos, tačiau kaitinant jis grįžta į vadinamąją „apmokytą“būseną. Taigi, jei norime pynės, kuri kaitinantis susiraukšlėja, atvėsus ji gali būti tiesi, tačiau būkite išmokta garbanoti. Galite sukurti beveik bet kokią norimą formą, nors vielos gebėjimą pakelti svorį riboja jo skersmuo.

Nitinolį supjaustykite iki norimo pynės ilgio, palikdami šiek tiek papildomo pynimo metu išlenktoms kreivėms ir viršuje bei apačioje esančioms jungtims.

Norėdami išmokyti nitinolio, žiūrėkite šį fantastišką „Instructable“.

Pynimo tipai, su kuriais mes eksperimentavome, apima garbanas, lenkimus stačiu kampu, kad plaukai galėtų atsistoti tiesiai, ir visai netreniruoja nitinolio. Tai gali atrodyti tingiai, tačiau tai leidžia plaukams ištiesinti bet kokią formą. Viela išlaikys formą, į kurią sulenksite, kai atvės, pvz. garbanė, tada iškaitinkite iš tos formos. Super šaunu ir daug lengviau!

Laidų surinkimas

Nitinolis yra neizoliuotas ir veikia tik viena kryptimi. Norėdami sukurti visą grandinę, mums reikia antrojo, izoliuoto laido, kad prijungtumėte apačioje ir grįžtumėte į jungtį viršuje. (Neizoliuota viela, palietusi nitinolį, sukels trumpąjį jungimą ir neleis tolygiai įkaisti.)

Nupjaukite izoliuotos varinės vielos ilgį tokio paties ilgio kaip nitinolis. Mes naudojome 30 AWG magneto vielą. Nuimkite izoliaciją iš abiejų galų. Magnetinės vielos atveju dangą galima nuimti švelniai deginant vielą atvira liepsna, kol susidaro izoliacija, ir ją galima nuvalyti (tai užtrunka apie 15 sekundžių su žiebtuvėliu). Atminkite, kad dėl to viela sudegusioje vietoje yra šiek tiek trapi.

Įdomus faktas apie nitinolį: Deja, lituoklis nemėgsta klijuoti nitinolio. (Tai didžiulis skausmas.) Geriausias sprendimas yra naudoti gofruotą mechaninį sujungimą su nitinoliu, tada pridėti litavimo, kad būtų užtikrinta elektros jungtis.

Laikykite nitinolio galą ir naujai neizoliuotą varinę vielą kartu ir įstatykite į gofruotą. Tvirtai suspauskite juos kartu. Jei reikia papildomo ryšio stiprumo, pridėkite šiek tiek litavimo. Uždenkite gofruotą medžiagą ir likusią vielos uodegą karščio susitraukimu, kad dėvėtojas nesikištų smailiais galais. Nesvarbu, kokią gofruotę naudojate apačioje, nes tai tik mechaninis dviejų laidų sujungimas.

Kitame gale prie kiekvieno vielos galiuko pridėsime gofruotą. Čia svarbu gofravimo tipas. Jungčiai turite naudoti sujungimo gofruotę. Šie laidų galai bus pritvirtinti prie jungties, kad būtų galima prijungti prie plokštės.

Pintinės pynės gaminimas:

Pintinės gali būti labai subtilios arba labai dramatiškos. Jei norite dramatiško efekto, pvz., Galvos apdangalo paveikslėlyje aukščiau, arba anksčiau atliktos situacijos vaizdo įraše, reikia atlikti vieną papildomą žingsnį. Pintinės labiau linkusios sukti, o ne kelti, todėl jos turi būti sutvirtintos, kad liktų teisingos orientacijos. Mūsų petnešos yra panašios į ištemptą Z (žiūrėkite paveikslėlį). Mes uždėjome gofruotą ant nitinolio, tada lituosime petnešas prie gofruotojo paviršiaus ir galiausiai viską padengėme šilumos susitraukimu ir elektrine juostele.

Termistoriaus paruošimas

Termistorius yra karščiui jautrus rezistorius, leidžiantis išmatuoti pynės temperatūrą. Mes tai naudojame siekdami įsitikinti, kad pynė niekada neįkaista, kad vartotojas galėtų nešioti. Mes pridėsime termistorių prie tos pačios jungties, prie kurios bus pritvirtinta pynė.

Pirma, stumkite šilumos susitraukimą ant termistoriaus kojų ir sumažinkite šiluminį pistoletą. Tai izoliuos kojas ir neleis termistorui sutrumpinti neizoliuoto nitinolio. Pabaigoje palikite šiek tiek vielos, kad būtų užspaustas. Vėlgi, šie grioveliai turi būti tinkami jūsų jungčiai.

Užspauskite termistoriaus galus. Jei galite, šiek tiek sumažinkite šilumą į pirmuosius užspaudimo dantis, kad sumažintumėte įtempimą. Tačiau nekelkite jo iki galo, nes laidai vis tiek turi būti prijungti, kad būtų užtikrintas geras elektros prijungimas.

Dabar termistorius yra paruoštas prijungti prie jungties.

Jungties surinkimas

Pynės viršuje galite naudoti bet kokią 4 gnybtų jungtį; po tam tikrų eksperimentų nusprendėme dėl „Molex Nanofit“jungčių. (Tai yra tai, ką naudoja mūsų PCB.) Jie turi žemą profilį plokštėje, tvirtą mechaninį sujungimą su spaustuku, kad jie būtų užrakinti, tačiau juos vis tiek lengva įdėti ir išimti.

„Nanofit“jungtys vyksta trimis etapais:

Pirmiausia įkiškite du gofruotus termistoriaus galus į du centrinius lizdus, esančius jungties išorinėje pusėje.

Tada įkiškite du gofruotus viršutinius pynimo vielos galus į kairįjį ir dešinįjį lizdus, esančius jungties išorinėje pusėje.

Kai jie yra, įdėkite laikiklį į talpyklas. Tai padeda laikyti gofruotą vietą, kad pynė neatsitrauktų nuo jungties.

Moteriška jungties pusė yra ant plokštės ir jungia plaukų gnybtus prie pavaros grandinės ir talpinės jutiklinės grandinės, o termistoriaus gnybtai - prie „Arduino“temperatūros jutimui.

Paruošta eiti

Dabar viela yra paruošta pinti.

6 žingsnis: pynimas ir kreida

Yra keletas būdų, kaip pinti plaukų priauginimą aplink vidinius laidus. Siekiant talpinio jutimo jutimo, reikia atidengti tam tikrą laidą. Tačiau norint, kad pynė būtų visiškai natūraliai atrodanti ir technologija būtų paslėpta, vielą galima pinti visiškai iš vidaus. Tokia pynė negali veiksmingai paliesti jutimo, tačiau ji vis tiek gali veikti dramatiškai keičiant spalvą ir formą.

Pintinės 1: 4 krypčių, skirtos talpiems prisilietimams

Ši pynimo pamoka parodys, kaip padaryti 4 siūlų pynę. Atminkite, kad jūsų atveju viena iš „sruogų“iš tikrųjų yra laidai! Peržiūrėkite aukščiau esančias nuotraukas, kuriose rasite mūsų pynimo sąranką, laikydamiesi 4 siūlų modelio su trimis plaukų sruogomis ir viena viela.

2 pynimo stilius: nematomi laidai

Šioje pynėje jūs darote trijų siūlų pynę (apie tai galvoja dauguma žmonių, kai galvoja apie „pynę“), o jūs tiesiog sujungiate laidus su viena iš siūlų. Čia yra puiki trijų siūlų pynimo pamoka.

Kreida su termochrominiais pigmentais

Jei norite, kad pynė pakeistų spalvą, ją panaudojus, ji turi būti kreiduojama termochrominiais pigmentais. Pirma, pakabinkite pintines ant kažko, virš plastiku padengto stalo (viskas bus šiek tiek netvarkinga). Laikykitės termochrominio rašalo saugos nurodymų (jei reikia, mūvėkite pirštines!). Būtinai dėvėkite oro kaukę - niekada nenorite įkvėpti jokių kietųjų dalelių. Dabar paimkite skausmo šepetėlį ir ant virvelės semkite šiek tiek termochrominių miltelių. Švelniai „nudažykite“pynę žemyn, kiek įmanoma įpakuodami miltelių į pynę. Jūs prarasite šiek tiek (bet jei jis nukris ant jūsų plastikinio stalo audinio, galite jį išgelbėti kitai pynei). Galite žiūrėti „timelapse“, kurį bendrinome aukščiau, kad pamatytumėte, kaip mums tai pavyko!

7 žingsnis: dėvėkite techniką

Plokštės ir baterijos gali būti montuojamos ant galvos juostos arba plaukų segtuko. Arba, norint subtilesnio stiliaus, pynės gali būti pagamintos su ilgesniais laidais galuose. Šie laidai gali būti nukreipti po natūraliais plaukais, skrybėlėmis, šalikais ar kitomis savybėmis į kitą kūno vietą, pavyzdžiui, po marškiniais ar karoliais. Tokiu būdu plaukai yra mažiau pastebimi kaip nešiojama technologija.

Grandinė gali būti sumažinta, atliekant papildomus pakeitimus ir integruotą logiką bei „Bluetooth“lustus. Tokia mažesnė grandinė būtų lengviau paslėpta ant dekoratyvinio plaukų segtuko ir pan., Tačiau galia išliks problema, nes šiuo metu baterijos tampa tokios mažos. Žinoma, galite jį prijungti prie sienos, bet tada negalite eiti labai toli.

Aukščiau esančiame vaizdo įraše galite pamatyti super ankstyvą prototipą. (Daugiau galutinių priedų vaizdų bus pridėta po viešos demonstracijos.)

Korpusas

Netrukus mūsų „Github“saugykloje galėsite rasti 3D spausdinamą grandinės korpusą. Tai gali būti uždėta ant plaukų juostos arba pakeista dėl kitų formos veiksnių.

8 veiksmas: programinės įrangos apžvalga

Mūsų „Github“repo rasite keletą „Arduino“eskizų, demonstruojančių skirtingus plaukų valdymo būdus.

1 eskizas: demo_timing

Tai yra pagrindinė disko funkcionalumo demonstracija. Plaukai įsijungia ir išsijungia per nustatytą sekundžių laikotarpį, o įjungus mirksi borto šviesos diodas.

2 eskizas: demo_captouch

Tai yra talpinio prisilietimo jutimo demonstracija. Palietus plaukus, bus įjungtas borto šviesos diodas. Priklausomai nuo aplinkos ir grandinės, gali tekti koreguoti talpines prisilietimo slenksčius.

3 eskizas: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Integruota „Bluetooth“ryšio, talpinio jutimo ir vairavimo demonstracija. Išmaniajame telefone atsisiųskite „Bluefruit LE Connect“programą. Kodas siųs „Bluetooth“signalą, kai paliesite pynę, ir spausdins rezultatą į programą. Programėlėje paspaudus valdiklio mygtukus bus pradėtas ir sustabdytas pynimas. Atminkite, kad „pinouts“yra nustatyti mūsų PCB versijai. Jei prijungėte multiplekserio INH kaištį prie skaitmeninio kaiščio, kaip parodyta PCB schemoje, gali tekti pridėti kodo eilutę, kad šis kaištis būtų žemas (mes tiesiog sutrumpinome jį prie žemės).

Šis kodas taip pat apima kalibravimo metodą, suaktyvintą siunčiant „c“simbolį per programos UART sąsają.

Talpinis jutiklinis kalibravimas

Kadangi talpinis jutiklinis jutiklis yra jautrus aplinkos veiksniams, pvz., Drėgmei, ar yra prijungtas prie kompiuterio, ar ne, šis kodas leis jums nustatyti tinkamą slenkstinę reikšmę tiksliam talpiniam jutimui. To pavyzdį rasite demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch kode. Viena pastaba yra ta, kad talpa taip pat keičiasi kaitinant. Mes dar neišsprendėme problemos, kai šiluma po įjungimo sukelia „paliestą“būseną.

Baterijos stebėjimas

Akumuliatoriaus stebėjimo pavyzdžiai yra demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch eskize. Borto šviesos diodas užsidegs, kai vienos akumuliatoriaus įkrova nukris žemiau tam tikros ribos, tačiau ji neskiria valdymo akumuliatoriaus ir pavaros akumuliatoriaus.

Temperatūros blokavimas (saugos išjungimas)

Stebėdami pynės temperatūrą, galime išjungti maitinimą, jei ji per karšta. Šie duomenys renkami iš termistoriaus, įausto į pynę. To pavyzdį rasite demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch eskize.

9 veiksmas: kodo įkėlimas ir keitimas

Mes naudojame standartinę „Arduino“aplinką, norėdami parašyti „HairIO“kodą ir įkelti jį į lentas.

„Arduino Nanos“galima gauti iš kelių šaltinių; mes nusipirkome juos, kuriems reikalinga papildoma programinė įranga, kad veiktų su „Arduino“aplinka. Jei norite juos nustatyti savo kompiuteryje, galite vadovautis šiomis instrukcijomis. Jei naudojate standartinį „Arduino Nano“(t. Y. Šiuos), to papildomo veiksmo atlikti nereikia.

Keisdami kodą įsitikinkite, kad jūsų aparatūros kaiščiai atitinka jūsų grandinę. Jei pakeisite kaištį, būtinai atnaujinkite plokštės dizainą ir kodą.

Svarbu pažymėti, kad mūsų naudojama „Illutron“talpinė lietimo biblioteka priklauso nuo tam tikros aparatūros mikroschemos („Atmega328p“). Jei norite naudoti kitą mikrovaldiklį, įsitikinkite, kad jis suderinamas, arba turėsite pakeisti šį kodą. (Nenorėjome įsiskverbti į šį žemo lygio kodą šiam projektui, todėl labai vertiname „Illutron“darbą. Sinchronizavimas su aparatūros laiku gali būti gana gauruotas!)

10 žingsnis: būsimi dizainai: idėjos ir gairės pakeitimams

Šilumos atsakas

Jei norite daugiau sužinoti apie pintinių reakciją į šilumą, mūsų straipsnyje galite rasti matematinių plaukų modelių. Svarbiausia, kad spalva ir forma pasikeistų skirtingu laiku ir skirtinga tvarka, atsižvelgiant į izoliacinių plaukų kiekį aplink laidą ir tiekiamos energijos kiekį (kuris keičia, kaip greitai jis įkaista)

Grandinės patobulinimai:

• Perkėlę „Bluetooth“modulį į dešinę, galite sutrumpinti krovimo aukštį, nes jis nepatenka į „Arduino“USB jungtį. Taip pat yra „Arduino“plokščių su integruotais „Bluetooth“moduliais (tačiau dauguma jų turi skirtingą lustą, todėl naudojant jas reikės pakeisti kodą).
• Akumuliatoriaus jungties pėdsakai gali keistis priklausomai nuo naudojamų baterijų tipų.
• Jungiklio pėdsakas yra bendras ir tikriausiai turėtų būti pakeistas tuo, ką norite naudoti.
• Galbūt norėsite sugebėti PWM pavaros grandinę valdyti galią per pynę; Norėdami tai padaryti, pavaros signalo kaištis turi būti perjungtas į D3 arba kitą aparatinės įrangos PWM kaištį.
• Jei apversite multiplekserių poras (pvz., „Braid1“pavara ir „braid2 touch“0 kanale, o „braid2 drive“ir „braid1 touch“1 kanale, o ne „touch“ir „drive“tam pačiam pynimui viename kanale), galėsite jausti talpinį palieskite vieną pynę vairuodami kitą pynę, užuot trukdę atlikti bet kokius talpinius jutimus, kai kas nors vairuoja.

• Kai kurie pakeitimai gali leisti vienai baterijai valdyti tiek logiką, tiek pavarą. Keletas svarstymų apima:

  • Aukštos įtampos (pvz., 7,4 LiPo baterija) „Arduino“varys atgal per talpinę jutimo grandinę ir skaitmeninį kaištį. Ilgainiui tai nėra gerai „Arduino“. Tai galima išspręsti įtraukiant kitą tranzistorių tarp talpinės jutimo grandinės ir plaukų.
  • Per didelis plaukų galios pritraukimas gali paruduoti „Arduino“. Tai gali būti ištaisyta PWM įjungus pavaros signalą.

Programinės įrangos patobulinimai

Nuvilto dažnio talpinis jutiklinis jutiklis gali būti naudojamas daugelio tipų prisilietimams aptikti, pvz. vienas ar du pirštai, gniaužimas, sukimasis … Tam reikalinga sudėtingesnė klasifikavimo schema nei pagrindinė riba, kurią parodome čia. Talpa keičiasi priklausomai nuo temperatūros. Patobulinus jutiklinio jutimo kodą, kad į tai būtų atsižvelgta, jutimas taps patikimesnis

Žinoma, jei sukuriate „HairIO“versiją, mes norėtume apie tai išgirsti

11 žingsnis: Saugos pastabos

„HairIO“yra tyrimų platforma ir nėra skirtas kaip komercinis ar kasdienis produktas. Kurdami ir dėvėdami savo „HairIO“, atkreipkite dėmesį į šiuos dalykus:

Šiluma

Kadangi „HairIO“veikia esant varžiniam šildymui, yra galimybė perkaisti. Jei termistorius sugenda arba nėra pakankamai arti pynės, jis gali nesugebėti tinkamai nuskaityti temperatūros. Jei neįtrauksite temperatūros išjungimo kodo, jis gali įkaisti toliau, nei numatyta. Nors niekada nesame patyrę nudegimų su „HairIO“, tai yra svarbus dalykas.

Baterijos

„HairIO“kaip energijos šaltiniai naudojame „LiPo“baterijas. „LiPos“yra puikūs įrankiai, nes jie yra įkraunami ir gali tiekti didelę srovę mažoje pakuotėje. Su jais taip pat reikia elgtis atsargiai; jei jie netinkamai įkrauti ar pradurti, jie gali užsidegti. Peržiūrėkite šias nuorodas, kad sužinotumėte daugiau apie savo LiPos priežiūrą: išsamus vadovas; greiti patarimai.

Termochrominiai pigmentai

Mūsų naudojami yra netoksiški, tačiau prašome jų nevalgyti. Perskaitykite saugos vadovus, kad ir ką perkate.

12 žingsnis: nuorodos ir nuorodos

Čia mes renkame nuorodas ir nuorodas šioje instrukcijoje, kad būtų lengviau pasiekti:

„HairIO“

„HairIO“: žmogaus plaukai kaip interaktyvi medžiaga - tai akademinis darbas, kuriame pirmą kartą buvo pristatytas „HairIO“.

„HairIO Github repo“- čia rasite visų šiai demonstracijai naudojamų schemų ir kodų „git“repą, taip pat kai kuriuos svarbių komponentų duomenų lapus.

„Youtube“- pamatykite, kaip plaukai veikia!

Medžiagų sąrašas „HairIO“PCB

Talpinis prisilietimas

„Touché“: žmonių, ekranų, skysčių ir kasdienių objektų sąveikos stiprinimas

Nurodoma „Arduino“„Touche +“versijai + „Illutron Github“repo, skirta „Arduino“kodui

„Bluetooth“

„Bluetooth“modulis

„Bluetooth“programa

LiPo akumuliatorių sauga

Išsamus vadovas

Greiti patarimai

Kita su plaukais susijusi technika

Plaukų gaminiai, Katia Vega

Ugnis, nematoma

Autoriai

Hibridinių ekologijų laboratorija

Christine Dierk

Molly Nikolajus

Sarah Sterman