HairIO: Hiukset vuorovaikutteisena materiaalina: 12 vaihetta (kuvilla)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

HairIO: Ihmisten hiukset vuorovaikutteisena materiaalina

Hiukset ovat ainutlaatuinen ja vähän tutkittu materiaali uusille pukeutuville tekniikoille. Sen pitkä historia kulttuurista ja yksilöllistä ilmaisua tekee siitä hedelmällisen sivuston uusille vuorovaikutuksille. Tässä ohjeessa näytämme sinulle, kuinka voit tehdä interaktiivisia hiustenpidennyksiä, jotka muuttavat muotoa ja väriä, tuntevat kosketuksen ja kommunikoivat Bluetoothin kautta. Käytämme mukautettua piiriä, Arduino Nanoa, Adafruit Bluetooth -levyä, muotomuistiseosta ja lämpökromisia pigmenttejä.

Tämän Instructable -ohjelman ovat luoneet Sarah Sterman, Molly Nicholas ja Christine Dierk, dokumentoimalla UC Berkeleyn Hybrid Ecologies Lab -laboratoriossa Eric Paulosin kanssa tehtyä työtä. Analyysi tästä tekniikasta ja täydellinen tutkimus löytyvät paperistamme, joka esiteltiin TEI 2018 -lehdessä..

Aloitamme lyhyellä järjestelmän yleiskatsauksella ja esimerkkejä HairIO: n käytöstä. Seuraavaksi keskustelemme mukana olevasta elektroniikasta ja siirrymme sitten laitteistoon ja hiustenpidennysten luomiseen. Viimeisissä osissa käsitellään koodia ja muutamia vinkkejä muutosten tekemiseen.

Linkit tiettyihin resursseihin annetaan jokaisessa osassa ja kerätään myös lopussa.

Hyvää tekemistä!

Vaihe 1: Miten se toimii?

Yleiskatsaus

HairIO -järjestelmä toimii kahdella perusperiaatteella: kapasitiivinen kosketus ja resistiivinen lämmitys. Tunnistamalla kosketuksen voimme saada hiustenpidennyksen reagoimaan kosketuksiin. Lämmittämällä laajennusta voimme aiheuttaa värinmuutoksen lämpökromisilla pigmenteillä ja muodonmuutoksen muodomuistiseoksella. Bluetooth -sirun avulla laitteet, kuten puhelimet ja kannettavat, voivat myös kommunikoida hiusten kanssa, joko muodon tai värin muutoksen tai signaalin vastaanottamisen jälkeen, kun hiuksia kosketetaan.

Esimerkki vuorovaikutuksista ja käytöistä

HairIO on tutkimusalusta, mikä tarkoittaa, että haluaisimme nähdä, mitä teet sen kanssa! Jotkin suunnittelemamme vuorovaikutukset esitetään yllä olevissa videoissa tai koko YouTube -videossamme.

Muotoa muuttava punos voi ilmoittaa käyttäjälle tekstiviestistä kutistamalla varovasti käyttäjän korvaa sen liikkuessa.

Tai ehkä se voi antaa käyttäjälle suuntaa siirtymällä näkökenttään osoittamaan, mihin suuntaan kääntyä.

Hiukset voivat muuttua dramaattisesti tyylin tai suorituskyvyn vuoksi. Tyyli voi muuttua koko päivän tai päivittää tietyn tapahtuman.

Hiukset voivat myös mahdollistaa sosiaalisen vuorovaikutuksen; kuvittele, että punot kaverin lisättyjä hiuksia ja voit sitten muuttaa ystävän hiusten väriä koskettamalla omaa punostasi kaukaa.

Komponentit

Kaikki anturi, logiikka ja hallinta hoidetaan mukautetulla piirillä ja päähän kuluneella Arduino Nano -laitteella. Tässä piirissä on kaksi pääkomponenttia: kapasitiivinen kosketusanturipiiri ja käyttöpiiri virran kytkemiseksi punokseen. Kaupallinen hiustenpidennys on punottu nitinolilangan ympärille, joka on muodomuisti. Tämä lanka pitää yhden muodon jäähtyessään ja siirtyy toiseen muotoon kuumennettaessa. Voimme kouluttaa lähes minkä tahansa toisen muodon lankaan (kuvattu myöhemmin tässä ohjeessa). Kaksi LiPo -akkua käyttävät ohjauspiiriä 5 V: lla ja hiukset 3,7 V: lla.

Vaihe 2: Elektroniikka

Ohjaus ja kapasitiivinen kosketus

Kapasitiivinen kosketuspiiri on mukautettu Disneyn Touché -projektista tämän upean Instructable -ohjelman avulla, joka kopioi Touchea Arduinolla. Tämä asetus tukee pyyhkäisyn taajuuden kapasitiivista kosketustunnistusta ja mahdollistaa monimutkaisemman eleiden tunnistamisen kuin yksinkertainen kosketus/ei kosketusta. Yksi huomio tässä on, että kapasitiivinen kosketuspiiri ja koodi olettaa tietyn Arduino -sirun, Atmega328P: n. Jos päätät käyttää vaihtoehtoista mikrokontrollerisirua, sinun on ehkä suunniteltava koodi uudelleen tai löydettävä vaihtoehtoinen tunnistusmekanismi.

Ohjauspiiri käyttää Arduino Nanoa logiikkaan ja analogista multiplekseria, joka mahdollistaa useiden punosten peräkkäisen ohjauksen samasta piiristä ja paristoista. Kapasitiivinen kosketus havaitaan lähes samanaikaisesti vaihtamalla nopeasti kanavien välillä (niin nopeasti, että se on pohjimmiltaan kuin me havaitsemme molemmat kerralla). Punosten käyttöä rajoittaa käytettävissä oleva teho. Tehokkaampien tai lisäakkujen sisällyttäminen voi mahdollistaa samanaikaisen käytön, mutta tässä rajoitetaan yksinkertaisuuden vuoksi peräkkäiseen käyttöön. Toimitettu piirikaavio voi ohjata kahta punosta (mutta piirin multiplekseri voi tukea jopa neljää!).

Jos haluat yksinkertaisimman version piiristä, jätä multiplekseri pois ja ohjaa yhtä punosta suoraan Arduinosta.

Käyttöpiiri ja termistori

Suoritamme kapasitiivisen kosketuksen samalla langalla kuin käyttö (nitinoli). Tämä tarkoittaa vähemmän johtimia/monimutkaisuutta punoksessa ja enemmän piirissä.

Käyttöpiiri koostuu sarjasta bipolaarisia liitostransistoreita (BJT), jotka kytkevät päälle ja pois päältä. On tärkeää, että nämä ovat bipolaarisia risteystransistoreita yleisempien (ja yleensä parempien) MOSFETien sijasta, koska BJT -laitteista puuttuu sisäinen kapasitanssi. MOSFETin sisäinen kapasitanssi hukuttaa kosketusanturipiirin.

Meidän on myös vaihdettava sekä maata että tehoa pelkän tehon sijasta uudelleen kapasitiivisen kosketustunnistuksen vuoksi, koska maadoitetulta elektrodilta ei tule kapasitiivista signaalia.

Vaihtoehtoinen malli, joka käyttää erillisiä lähteitä kapasitiiviselle kosketukselle ja käytölle, voi yksinkertaistaa tätä piiriä suuresti, mutta se tekee mekaanisesta suunnittelusta monimutkaisempaa. Jos kapasitiivinen tunnistus on eristetty taajuusmuuttajan virrasta, voimme päästä eroon yhdellä virtakytkimellä, ja se voi olla FET tai mikä tahansa muu. Tällaisiin ratkaisuihin voisi kuulua itse hiusten metallointi, kuten Katia Vegan hiustuotteissa.

Bluetooth -siru

Käyttämämme bluetooth -siru on Adafruitin Bluefruit Friend. Tämä moduuli on itsenäinen, ja se on vain liitettävä Arduinoon, joka käsittelee viestinnän logiikkaa.

Akun valinta

Akuille haluat ladattavia paristoja, jotka voivat tarjota tarpeeksi jännitettä Arduinon virransyöttöön ja tarpeeksi virtaa nitinolin ajamiseen. Näiden ei tarvitse olla sama akku. Itse asiassa välttääksemme Arduinon ruskeantumisen teimme kaikki alkuperäiset prototyyppimme kahdella paristolla: toisen ohjaukseen ja toisen ajamiseen.

Arduino Nano vaatii vähintään 5 V, ja nitinoli kuluttaa enintään noin 2 ampeeria.

Valitsimme 3,7 V: n akun ValueHobbylta ajamaan hiuksia ja 7,4 V: n akun ValueHobbylta Arduinon virran saamiseksi. Älä käytä tavallisia 9 V paristoja; ne tyhjenevät alle käyttökelpoisuuden 15 minuutissa ja aiheuttavat paljon jätettä. (Tiedämme, koska yritimme …)

Muut tiedot

Akun valvonta: 4,7 k ohmin vastus taajuusmuuttajan akun virtajohdon ja analogisen nastan välillä antaa meille mahdollisuuden seurata taajuusmuuttajan akun varausta. Tarvitset tätä vastusta, jotta akku ei käynnisty Arduinossa analogisen nastan kautta (mikä olisi huono: et halua tehdä tätä). Arduino -akkua voidaan valvoa vain koodilla - katso koodin esittely ohjelmistoa käsittelevästä osasta.

Hyppyjohdin: Kahden akkuliittimen välissä on tilaa hyppyjohdolle, jos haluat käyttää yhtä akkua kaiken virran saamiseen. Tämä saattaa vaarantaa Arduinon ruskistumisen, mutta oikean akun valinnan ja aseman ohjelmistopohjaisen PWM: n avulla sen pitäisi toimia. (Vaikka emme ole vielä saaneet sitä.) (Jos kokeilet - kerro meille, miten se menee!)

Vaihe 3: Elektroniikan kokoonpano

Piirin yhdistäminen

Suunnittelimme piirin alun perin kahdessa osassa, yhdistäen käyttö- ja ohjauspiirit joustavalla kaapelilla. Integroidussa PCB -versiossa piirit on tiivistetty yhdelle kortille. Edellinen malli mahdollistaa punosten joustavamman sijoittamisen päähän, mutta toinen on paljon yksinkertaisempi koota. Löydät kaavion ja asettelutiedostot Github -repostamme. Piirejä voidaan tehdä kahdella tavalla: 1) tehdä käsin kaavion mukainen läpilevykomponentti kaavion mukaisesti tai 2) valmistaa piirilevy toimittamastamme levytiedostosta (linkki yllä) ja koota pinta-asennuskomponenttien kanssa.

Komponentit

PCB -version ja punosten materiaaliluettelo on täällä.

Jyrsimme testipiirilevymme itse toisella myllyllä ja tilasimme lopulliset piirilevyt erinomaisilta Bay Area Circuits -piireiltä. Sekä sisäinen että ammattimainen kartonkivalmistus toimivat hienosti, vaikka käsin pinnoittaminen tai juottaminen on kaikki kipu.

Vinkkejä

• Pinta -asennuskomponenteissa käytimme juotospastaa ja reflow -uunia tai kuumalevyä, ja sitten juotimme läpivientireikien osat käsin.
• Suosittelemme leipälevyä/perf -levyversiota nopeaa prototyyppiä varten ja PCB: tä luotettavuuden takaamiseksi.
• Käytämme lyhyitä naarasliittimiä pitämään nanoa piirilevyssä, jotta se voidaan irrottaa. Pitkät naaraspuoliset otsikot voidaan juottaa ei-aivan tasolle levylle, jotta Bluetooth-siru voidaan nostaa riittävän korkealle pesimään Arduinon yläpuolella. (Haluat myös lisätä Kapton -nauhaa tahattoman oikosulun estämiseksi).
• Bluetooth-siru on itse asiassa juotettava urospuolisiin otsikoihin ylösalaisin, jotta ne vastaavat piirilevyjen järjestystä. (Voit tietysti muokata tätä asettelua.) Miksi teimme niin? Koska se tekee nastat sopivammin Arduinon asettelun kanssa.

Vaihe 4: Hiuslaitteiden yleiskatsaus

HairIO on hiustenpidennys, joka on punottu kahden langan pituuden ympärille, kiinnitetty liittimeen ja termistoriin lämpötilan säätämiseksi. Se voidaan liimata lämpökromisilla pigmenteillä täydellisen kokoonpanon jälkeen. HairIO -punoksen tekeminen koostuu useista vaiheista:

1) Harjoita muodomuistiseos halutun muotoiseksi.

2) Kokoa sisäinen lanka puristamalla ja juottamalla muistin muotoinen metalliseos pituudeltaan eristettyyn kuparilankaan.

3) Purista ja eristä termistori.

4) Kiinnitä johto ja termistori liittimeen.

5) Punota hiukset langan ympärille.

6) Liitu hiuksiin.

Käsittelemme kutakin vaihetta yksityiskohtaisesti seuraavissa osioissa.

Vaihe 5: Hiuslankojen kokoaminen

Ensimmäiset vaiheet sisältävät sisäisten johtojen kokoamisen, jotka tarjoavat muodonmuutoksen ja vastuslämmityksen. Tässä päätät punoksen pituuden, halutun muodon lämmitettäessä ja käytettävän liittimen tyypin. Jos kaikilla punoksilla on yhteinen liitäntätyyppi, ne voidaan helposti vaihtaa samaan piirilevyyn eri muoto- ja värikäyttöjä varten sekä hiustyypeille ja -pituuksille.

Jos et halua muodonmuutosta tietyssä punoksessa, muodomuistiseos voidaan korvata tavallisella langalla. Jos haluat tukea kapasitiivista kosketusta, vaihtojohto on eristettävä parhaan mahdollisen vaikutuksen saavuttamiseksi.

Muotomuistiseoksen harjoittelu

Muotomuistiseos, jota käytämme tässä, on nitinoli, nikkeli-titaaniseos. Jäähtyessään se pysyy yhtenäisenä, mutta kuumennettaessa se palaa niin sanottuun "koulutettuun" tilaan. Joten jos haluamme punoksen, joka käpristyy kuumennettaessa, se voi olla suora viileänä, mutta opeta käpristymään. Voit luoda melkein minkä tahansa haluamasi muodon, vaikka langan kykyä nostaa painoa rajoittaa sen halkaisija.

Leikkaa nitinoli halutun pituiseksi punokseksi, jättäen hieman ylimääräistä käyrille punonnan aikana ja liitoksille ylä- ja alareunassa.

Jos haluat kouluttaa nitinolia, katso tämä fantastinen Instructable.

Punotyyppeihin, joita olemme kokeilleet, kuuluvat kiharat, suorakulmaiset mutkat, jotka mahdollistavat hiusten nousun suoraan, eivätkä harjoita nitinolia ollenkaan. Tämä saattaa kuulostaa laiskalta, mutta antaa hiusten suoristua mistä tahansa muodosta, kun niitä käytetään. Lanka pitää muodon, johon taivutat sen jäähtyessään, esim. kihara ja suorista se muodosta kuumennettaessa. Super siistiä ja paljon helpompaa!

Johtojen kokoaminen

Nitinoli on eristämätön ja kulkee vain yhteen suuntaan. Täydellisen piirin luomiseksi tarvitsemme toisen, eristetyn johdon, joka liitetään alareunaan ja palataan yläpuolella olevaan liittimeen. (Eristämätön lanka aiheuttaa oikosulun, kun se koskettaa nitinolia, ja estää tasaisen kuumennuksen.)

Katkaise eristetyn kuparilangan pituus samaan pituuteen kuin nitinoli. Käytimme 30 AWG -magneettilankaa. Poista eristys molemmista päistä. Magneettilangan pinnoite voidaan poistaa polttamalla lankaa varovasti avotulella, kunnes eristys on karkeaa, ja se voidaan pyyhkiä pois (tämä kestää noin 15 sekuntia kevyemmällä). Huomaa, että tämä tekee langasta hieman hauraan palovammapaikassa.

Hauska fakta Nitinolista: Valitettavasti juote ei pidä kiinni nitinolista. (Se on valtava kipu.) Paras ratkaisu on käyttää puristinta luomaan mekaaninen yhteys nitinoliin ja lisää sitten juote sähköliitännän varmistamiseksi.

Pidä nitinolin päätä ja juuri eristämätöntä kuparilankaa yhdessä ja työnnä puristimeen. Purista ne tiukasti yhteen. Jos tarvitset lisää liitoksen lujuutta, lisää pieni juotos. Peitä puristus ja mahdollinen jäljellä oleva langanpää lämpökutistuksella, jotta käyttäjäsi ei pistä itseään terävillä päillä. Ei ole väliä, millaista puristinta käytät pohjassa, koska se on puhtaasti mekaanisen liitännän tekeminen kahden johdon välille.

Toisessa päässä lisäämme puristimen jokaiseen langan kärkeen. Tässä puristustyypillä on väliä. Sinun on käytettävä liitäntäpuristinta. Nämä johtimien päät kiinnitetään liittimeen piirilevyn liitäntää varten.

Stand up -punoksen tekeminen:

Punokset voivat olla hyvin hienovaraisia tai dramaattisia. Jos haluat dramaattisen vaikutelman, kuten yllä oleva päähine -kuva tai performatiivisessa tilanteessa olevassa videossa aiemmin, tarvitaan yksi lisävaihe. Punokset mieluummin kiertyvät kuin nostavat, joten ne on kiinnitettävä pysyäkseen oikeassa suunnassa. Olkaimet on muotoiltu venytetyksi Z: ksi (katso kuva). Liukasimme puristimen nitinolin päälle, sitten juotimme aihion puristimeen ja lopulta peitimme koko jutun lämpökutistumalla ja sähköteipillä.

Termistorin valmistelu

Termistori on lämpöherkkä vastus, jonka avulla voimme mitata punoksen lämpötilan. Käytämme tätä varmistaaksemme, että punos ei koskaan kuumene liikaa käyttäjän käytettäväksi. Lisäämme termistorin samaan liittimeen, johon punos kiinnitetään.

Liu'uta ensin lämpökutistetta termistorin jaloille ja kutista lämpöpistoolilla. Tämä eristää jalat estääkseen termistorin oikosulun eristämättömälle nitinolille. Jätä hieman lankaa paljaksi lopussa puristusta varten. Jälleen näiden puristimien on oltava sopivia liittimellesi.

Purista termistorin päät. Jos voit, hanki hieman lämmön kutistumista puristimen ensimmäisiin hampaisiin vedonpoistajana. Älä kuitenkaan laita sitä kokonaan ylös, koska johdot on silti yhdistettävä, jotta sähköliitäntä olisi hyvä.

Nyt termistori on valmis kiinnitettäväksi liittimeen.

Liittimen kokoaminen

Voit käyttää mitä tahansa 4-napaista liitintä punoksen yläosassa; kokeilun jälkeen päätimme Molex Nanofit -liittimistä. (Tätä piirilevymme käyttää.) Niiden piirilevyllä on matala profiili, vankka mekaaninen liitos ja pidike, joka pitää ne lukittuna, mutta ne on silti helppo asentaa ja poistaa.

Nanofit -liittimet toimivat yhdessä kolmessa vaiheessa:

Aseta ensin termistorin kaksi puristettua päätä liittimen urospuoliskon kahteen keskimmäiseen liitäntään.

Aseta seuraavaksi punottu langan kaksi puristettua yläpäätä liittimen urospuoliskon vasempaan ja oikeaan liittimeen.

Kun ne ovat paikoillaan, aseta pidike astioihin. Tämä auttaa pitämään puristimet paikallaan, jotta punos ei vedä liitintä irti.

Liittimen naaraspuolisko on piirilevyssä ja yhdistää hiusliittimet käyttöpiiriin ja kapasitiiviseen kosketuspiiriin ja termistoriliittimet Arduinoon lämpötilan tunnistamiseksi.

Valmiina lähtöön

Nyt lanka on valmis punottavaksi.

Vaihe 6: punonta ja liitu

On olemassa useita tapoja punoa hiustenpidennys sisäisten johtojen ympärille. Kapasitiivista kosketustunnistusta varten johto on paljastettava. Lanka voidaan kuitenkin punoa kokonaan sisäpuolelta saadakseen luonnollisen näköisen punoksen ja tekniikan piilottamisen. Tällainen punos ei voi tehdä tehokasta kosketustunnistusta, mutta se voi silti toimia dramaattisella värin ja muodon muutoksella.

Punostyyli 1: 4-säikeinen kapasitiiviseen kosketukseen

Tämä punosopetusohjelma näyttää sinulle, kuinka tehdä 4-säikeinen punos. Muista, että sinun tapauksessasi yksi "säikeistä" on itse asiassa johdot! Katso yllä olevista kuvista punosasetuksemme 4-säikeisen mallin mukaan, jossa on kolme hiuslankaa ja yksi lanka.

Punostyyli 2: Näkymättömät johdot

Tässä punoksessa teet kolmisäikeisen punoksen (tämä on mitä useimmat ihmiset ajattelevat, kun he ajattelevat "punosta"), ja yhdistät vain johdot yhteen säikeeseen. Tässä on hyvä opetus kolmisäikeiselle punokselle.

Liituaminen lämpökromisilla pigmenteillä

Jos haluat punoksen muuttavan väriä, kun sitä käytetään, se on liitettävä lämpökromipigmenteillä. Ripusta ensin punokset johonkin, muovipeitetyn pöydän yläpuolelle (asiat muuttuvat hieman sotkuisiksi). Noudata lämpökromisen musteesi turvaohjeita (käytä tarvittaessa käsineitä!). Käytä ehdottomasti ilmamaskia - et koskaan halua hengittää hiukkasia. Ota nyt kipuharja ja kaavi lämpökromipulveria punoksellesi alkaen ylhäältä. "Maalaa" varovasti punos alas, harjaamalla jauhe punokseen mahdollisimman paljon. Menetät osan (mutta jos se putoaa muovipöytäliinasi päälle, voit pelastaa sen seuraavaa punosta varten). Voit katsella aikajakoa, jonka olemme jakaneet yllä nähdäksesi, miten teimme sen!

Vaihe 7: Tekniikan käyttäminen

Piirilevyt ja paristot voidaan asentaa pääpantaan tai hiusleikkeeseen. Vaihtoehtoisesti hienovaraisempaa tyyliä varten punokset voidaan tehdä pidemmillä vaijereilla päissä. Nämä johdot voidaan reitittää luonnollisten hiusten, hattujen, huivien tai muiden ominaisuuksien alle toiseen paikkaan kehossa, kuten paidan alle tai kaulakoruun. Tällä tavalla hiukset eivät ole heti havaittavissa käytettävänä tekniikkana.

Piiri voidaan pienentää lisämuutoksilla ja integroidulla logiikalla ja Bluetooth -siruilla. Tällainen pienempi piiri piiloutuu helpommin koristeelliseen hiusleikkeeseen jne., Mutta teho pysyy ongelmana, koska paristot ovat tällä hetkellä vain niin pieniä. Tietenkin voit liittää sen seinään, mutta silloin et voinut mennä kovin pitkälle.

Yllä olevassa videossa voit nähdä erittäin varhaisen prototyypin. (Lisää kuvia lopullisista koteloista lisätään julkisen esittelyn jälkeen.)

Kotelo

Pian löydät 3D -tulostettavan kotelon piirillesi github -repostamme. Tämä voidaan liu'uttaa hiuspantaan tai muokata muita muotoilutekijöitä varten.

Vaihe 8: Ohjelmiston yleiskatsaus

Github -repostamme löydät useita Arduinon luonnoksia, jotka osoittavat erilaisia tapoja hallita hiuksia.

Luonnos 1: demo_timing

Tämä on aseman toiminnallisuuden perusesittely. Hiukset syttyvät ja sammuvat asetetussa sekunnissa ja vilkkuvat sisäisen LED -valon, kun se on päällä.

Luonnos 2: demo_captouch

Tämä on demo kapasitiivisesta kosketusanturista. Hiusten koskettaminen sytyttää sisäisen LED -valon. Saatat joutua säätämään kapasitiivisia kosketusrajoja ympäristön ja piirin mukaan.

Luonnos 3: demo_pcb_bluetooth_wr_drive_captouch

Integroitu demo Bluetooth -viestinnästä, kapasitiivisesta kosketustunnistuksesta ja asemasta. Lataa Bluefruit LE Connect -sovellus älypuhelimeen. Koodi lähettää bluetooth -signaalin, kun punosta kosketetaan, ja tulos tulostaa sovellukseen. Sovelluksen ohjaimen painikkeiden painaminen käynnistää ja lopettaa punosten käytön. Huomaa, että pinoutit on määritetty PCB -versiota varten. Jos olet liittänyt multiplekserin INH -nastan digitaaliseen nastaan, kuten piirilevykaaviossa, sinun on ehkä lisättävä rivi koodiin ajaaksesi tämän nastan alhaiseksi (oikosuljimme sen vain maahan).

Tämä koodi sisältää myös kalibrointimenetelmän, joka laukaistaan lähettämällä "c" -merkki sovelluksen UART -liitännän kautta.

Kapasitiivinen kosketuskalibrointi

Koska kapasitiivinen kosketustunnistus on herkkä ympäristötekijöille, kuten kosteudelle tai tietokoneeseen kytketylle tai ei, tämän koodin avulla voit määrittää sopivan kynnysarvon tarkalle kapasitiiviselle kosketustunnistukselle. Esimerkki tästä on demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch -koodissa. Yksi huomio on, että kapasitanssi muuttuu myös lämmön myötä. Emme ole vielä käsitelleet ongelmaa, jossa lämpö käytön jälkeen laukaisee "kosketetun" tilan.

Akun valvonta

Esimerkkejä akun seurannasta on demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch -luonnoksessa. Sisäänrakennettu LED -valo syttyy, kun yhden akun varaus laskee tietyn kynnyksen alle, mutta se ei tee eroa ohjausakun ja käyttöakun välillä.

Lämpötilan lukitus (turvakytkin)

Punoksen lämpötilan valvonta katkaisee virran, jos se kuumenee liikaa. Nämä tiedot kerätään punokseen kudotusta termistorista. Esimerkki tästä löytyy demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch -luonnoksesta.

Vaihe 9: Koodin lataaminen ja muokkaaminen

Käytämme Arduino -vakioympäristöä koodin kirjoittamiseen HairIO: lle ja lataamme sen taululle.

Arduino Nanoja voi saada useista lähteistä; ostimme nämä, jotka vaativat lisäohjelmiston toimiakseen Arduino -ympäristössä. Voit asentaa ne koneellesi noudattamalla näitä ohjeita. Jos käytät tavallista Arduino Nanoa (eli näitä), sinun ei tarvitse tehdä tätä ylimääräistä vaihetta.

Kun muokkaat koodia, varmista, että laitteiston nastat vastaavat piirisi. Jos vaihdat nastan, muista päivittää levyn rakenne ja koodi.

On tärkeää huomata, että käyttämämme Illutronin kapasitiivinen kosketuskirjasto perustuu tiettyyn laitteistosiruun (Atmega328p). Jos haluat käyttää toista mikro -ohjainta, varmista, että se on yhteensopiva, tai sinun on muokattava tätä koodia. (Emme halunneet päästä tähän projektin matalaan koodiin, joten arvostamme syvästi Illutronin työtä. Laitteiston ajoituksen kanssa synkronointi voi olla aika karvaista!)

Vaihe 10: Tulevat mallit: Ideoita ja ohjeita muutoksista

Lämpövaste

Jos haluat tietää enemmän punosten lämpövastekäyttäytymisestä, löydät paperistamme matemaattiset mallit hiuksista. Niiden tärkein asia on, että värin ja muodon muutos aktivoituu eri aikoina ja eri järjestyksissä langan ympärillä olevien eristyskarvojen määrän ja syötetyn virran määrän perusteella (mikä muuttaa kuinka nopeasti se lämpenee)

Piirin parannukset:

• Bluetooth -moduulin siirtäminen oikealle voi lyhentää pinon korkeutta, koska se ei osu Arduino -USB -liittimeen. On myös Arduino -kortteja, joissa on integroidut Bluetooth -moduulit (mutta useimmilla niistä on eri siru, joten niiden käyttäminen edellyttää koodin muutoksia).
• Akkuliittimen jalanjäljet voivat muuttua käytettävien paristojen mukaan.
• Kytkimen jalanjälki on yleinen, ja se pitäisi todennäköisesti korvata käyttämäsi jalanjäljellä.
• Haluat ehkä pystyä PWM -käyttöpiirin ohjaamaan virtaa punoksen läpi; Tätä varten taajuusmuuttajan signaalitappi on kytkettävä D3: een tai muuhun laitteiston PWM -nastaan.
• Jos käännät multiplekseriparit (esim. Punos1 -asema ja punos2 -kosketus kanavalla 0 ja braid2 -asema ja punos1 -kosketus kanavalla 1 sen sijaan, että kosketat ja ajaa samaa punosta yhdellä kanavalla), voit tunnistaa kapasitiivisen kosketa yhtä punosta ajaessasi toista punosta sen sijaan, että sitä estettäisiin tekemästä kapasitiivista tunnistusta ollenkaan ajaessasi.

• Jotkin muutokset saattavat sallia, että yksi akku ohjaa sekä logiikkaa että taajuusmuuttajaa. Useita näkökohtia ovat:

  • Korkea jännite (esim. 7,4 LiPo -akku) ajaa Arduinoa taaksepäin kapasitiivisen anturipiirin ja digitaalisen nastan kautta. Tämä ei ole hyvä Arduinolle pitkällä aikavälillä. Tämä voidaan korjata sisällyttämällä toinen transistori kapasitiivisen anturipiirin ja hiusten väliin.
  • Liiallinen voimanotto hiuksista voi ruskeuttaa Arduinon. Tämä voidaan korjata kytkemällä taajuussignaali PWM: llä.

Ohjelmiston parannukset

Pyyhkäistyn taajuuden kapasitiivista kosketusanturia voidaan käyttää monenlaisten kosketusten havaitsemiseen, esim. yksi sormi tai kaksi, puristaminen, pyöriminen… Tämä edellyttää monimutkaisempaa luokitusjärjestelmää kuin tässä esitetyt perusraja -arvot. Kapasiteetti muuttuu lämpötilan myötä. Kosketusanturikoodin parantaminen tämän huomioon ottamiseksi tekee tunnistamisesta luotettavampaa

Tietenkin, jos teet HairIO -version, kuulisimme siitä mielellämme

Vaihe 11: Turvaohjeita

HairIO on tutkimusalusta, eikä sitä ole tarkoitettu kaupalliseen tai päivittäiseen käyttöön. Kun teet ja käytät omaa HairIO: ta, ota huomioon seuraavat seikat:

Lämpö

Koska HairIO toimii resistiivisellä lämmityksellä, on mahdollista ylikuumeneminen. Jos termistori epäonnistuu tai se ei ole tarpeeksi lähellä punosta, se ei ehkä pysty lukemaan lämpötilaa oikein. Jos et sisällä lämpötilan sammutuskoodia, se voi kuumentua enemmän kuin on tarkoitus. Vaikka emme ole koskaan kokeneet palovammoja HairIO: n kanssa, se on tärkeä näkökohta.

Paristot

HairIO: ssa käytämme virtalähteinä LiPo -akkuja. LiPot ovat loistavia työkaluja, koska ne ovat ladattavia ja voivat tuottaa suurta virtaa pienessä pakkauksessa. Niitä on myös käsiteltävä huolellisesti; väärin ladatut tai puhkaistut ne voivat syttyä palamaan. Näistä viitteistä saat lisätietoja LiPos -laitteiden hoidosta: perusteellinen opas; nopeita vinkkejä.

Termokromiset pigmentit

Käyttämämme aineet ovat myrkyttömiä, mutta älä syö niitä. Lue turvaohjeet kaikesta, mitä ostat.

Vaihe 12: Viitteet ja linkit

Täällä keräämme tämän Instructable -ohjelman viitteet ja linkit helpon käytön saavuttamiseksi:

HairIO

HairIO: ihmisen hiukset vuorovaikutteisena materiaalina - Tämä on akateeminen paperi, jossa HairIO esiteltiin ensimmäisen kerran.

HairIO Github repo - Täältä löydät git -repon kaikista esittelyssä käytetyistä kaavioista ja koodista sekä joitain tärkeiden komponenttien tietolomakkeita.

Youtube - Katso hiukset toiminnassa!

Materiaaliluettelo HairIO PCB: lle

Kapasitiivinen kosketus

Touché: Kosketusvuorovaikutuksen parantaminen ihmisissä, näytöissä, nesteissä ja jokapäiväisissä esineissä

Ohjattavissa Touche + Arduino -versiolle + Illutron Github repolle Arduino -koodille

Bluetooth

Bluetooth -moduuli

Bluetooth -sovellus

LiPo -akun turvallisuus

Perusteellinen opas

Pikavinkkejä

Muu hiuksiin liittyvä tekniikka

Hiukset, Katia Vega

Tuli, näkymätön

Kirjailijat

Hybrid Ecologies Lab

Christine Dierk

Molly Nicholas

Sarah Sterman