HairIO: שיער כחומר אינטראקטיבי: 12 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

HairIO: שיער אדם כחומר אינטראקטיבי

שיער הוא חומר ייחודי ופחות נחקר לטכנולוגיות לבישות חדשות. ההיסטוריה הארוכה של הביטוי התרבותי והאינדיבידואלי הופכת אותו לאתר פורה לאינטראקציות חדשות. במדריך זה נראה לך כיצד ליצור תוספות שיער אינטראקטיביות שמשנות צורה וצבע, חשות מגע ומתקשרות באמצעות בלוטות '. נשתמש במעגל מותאם אישית, Arduino Nano, לוח Bluetooth של Adafruit, סגסוגת זיכרון בצורת פיגמנטים תרמוכרומיים.

מדריך זה נוצר על ידי שרה סטרמן, מולי ניקולס וכריסטין דיירק, ותיעדו עבודות שנעשו במעבדה האקולוגית היברידית באוניברסיטת ברקלי עם אריק פאולוס. ניתן למצוא ניתוח של טכנולוגיה זו ומחקר מלא במאמר שלנו, שהוצג ב- TEI 2018. במדריך זה תוכלו למצוא תיעוד מקיף של חומרה, תוכנה ואלקטרוניקה, כמו גם מידע על החלטות העיצוב שקיבלנו וההתמודדויות העומדות בפנינו..

נתחיל בסקירת מערכת קצרה ודוגמאות לשימוש ב- HairIO. לאחר מכן נדון באלקטרוניקה המעורבת, ואז נעבור לחומרה וייצור תוספות שיער. החלקים האחרונים יכסו את הקוד וכמה עצות לביצוע שינויים.

קישורים למשאבים מסוימים יינתנו בכל חלק, וייאספו גם בסוף.

עשייה שמחה!

שלב 1: איך זה עובד?

סקירה כללית

מערכת HairIO פועלת משני עקרונות בסיסיים: מגע קיבולי וחימום התנגדותי. על ידי חישת מגע, אנו יכולים לגרום לתוסף השיער להגיב למגעים. ועל ידי חימום הרחבה, אנו יכולים לגרום לשינוי צבע בעזרת פיגמנטים תרמוכרומיים, ולשינוי הצורה בעזרת סגסוגת זיכרון צורה. שבב בלוטות 'מאפשר למכשירים כגון טלפונים ומחשבים ניידים לתקשר גם עם השיער, או לגרום לשינוי צורה או צבע, או לקבל אות כאשר מופיעים מגע בשיער.

דוגמאות לאינטראקציות ושימושים

HairIO היא פלטפורמת מחקר, מה שאומר שנשמח לראות מה אתה עושה עם זה! כמה אינטראקציות שעיצבנו מודגמות בסרטונים למעלה או בסרטון המלא שלנו ב- YouTube.

צמה המשתנה צורה עשויה להודיע ללובש על הודעת טקסט על ידי דגדוג עדין של אוזן הלובש תוך כדי תנועה.

או אולי זה יכול לתת לובש כיוונים, לנוע לשדה הראייה כדי לציין לאיזה כיוון לפנות.

השיער יכול להשתנות באופן דרמטי, מבחינת סגנון או הופעה. הסגנון יכול להשתנות לאורך כל היום, או להתעדכן לאירוע מסוים.

השיער יכול גם לאפשר אינטראקציות חברתיות; תארו לעצמכם לקלוע שיער מוגדל של חבר, ואז תוכלו לשנות את צבע השיער של החבר על ידי נגיעה בצמה משלכם מרחוק.

רכיבים

כל החישה, ההיגיון והבקרה מטופלים על ידי מעגל מותאם אישית והארדואינו ננו, שחוקים על הראש. למעגל זה שני מרכיבים עיקריים: מעגל חישה מגע קיבולי ומעגל הנעה להעברת כוח לצמה. תוסף שיער מסחרי קלוע סביב חוט ניטנול, שהוא סגסוגת זיכרון צורה. חוט זה יחזיק צורה אחת כשהוא מגניב, ויעבור לצורה שנייה בעת חימום. אנו יכולים לאמן כמעט כל צורה שנייה לתוך החוט (המתואר בהמשך במדריך זה). שתי סוללות LiPo מפעילות את מעגל הבקרה ב- 5V, ואת השיער ב- 3.7V.

שלב 2: אלקטרוניקה

שליטה ומגע קיבולי

מעגל המגע הקיבולי מותאם מפרויקט הטאצ'ה של דיסני, באמצעות ההנחיה הנפלאה הזו על העתקת הטוש על ארדואינו. מערך זה תומך בחישת מגע קיבולית בתדר סוחף, ומאפשר זיהוי מחוות מורכב יותר מאשר מגע פשוט/ללא מגע. הערה אחת כאן היא שמעגל המגע והקוד הקיבולי מניחים שבב Arduino מסוים, Atmega328P. אם תבחר להשתמש בשבב מיקרו-בקר חלופי, ייתכן שיהיה עליך לעצב מחדש את הקוד או למצוא מנגנון חישה חלופי.

מעגל הבקרה משתמש ב- Arduino Nano להגיון, ובמרבב אנלוגי כדי לאפשר שליטה רציפה במספר צמות מאותו מעגל וסוללות. מגע קיבולי מורגש כמעט במקביל על ידי מעבר מהיר בין הערוצים (כל כך מהר שזה בעצם כאילו אנחנו חשים את שניהם בבת אחת). הפעלת הצמות מוגבלת בכוח הזמין. הכללת סוללות חזקות יותר או נוספות יכולות לאפשר הפעלה במקביל, אולם כאן אנו מגבילים אותה להפעלה רציפה לפשטות. סכמטי המעגלים המסופקים יכולים לשלוט בשתי צמות (אך המרבב במעגל יכול לתמוך בעד ארבע!).

לגרסה הפשוטה ביותר של המעגל, השאר את המרבב בחוץ ושלט על צמה אחת ישירות מהארדואינו.

מעגל כונן ותרמיסטור

אנו מבצעים מגע קיבולי באותו חוט כמו הפעלה (הניטינול). המשמעות היא פחות חוטים/מורכבות בצמה, ויותר במעגל.

מעגל הכונן מורכב ממערכת טרנזיסטורים צומת דו קוטבית (BJT) להפעלה וכיבוי של הפעלת השיער. חשוב שאלו יהיו טרנזיסטורים של צומת דו קוטבית, ולא ה- MOSFET הנפוצים יותר (ובדרך כלל טובים יותר), מכיוון של- BJT חסר קיבול פנימי. הקיבול הפנימי של MOSFET יציף את מעגל חישת המגע.

עלינו גם להחליף את הקרקע ואת ההספק, ולא רק את החשמל, שוב לשם חישת המגע הקיבולי, מכיוון שאין אות קיבולי מאלקטרודה מקורקעת.

עיצוב חלופי המשתמש במקורות נפרדים למגע והנעה קיבולי יכול לפשט מאוד את המעגל הזה, אולם הוא הופך את העיצוב המכני למסובך יותר. אם החישה הקיבולית מבודדת מהכוח לנהיגה, נוכל לברוח עם מתג יחיד להפעלה, וזה יכול להיות FET או כל דבר אחר. פתרונות כאלה יכולים לכלול מתכת השיער עצמו, כמו בכלי השיער של קטיה וגה.

שבב בלוטות '

שבב הבלוטות 'שהשתמשנו בו הוא החבר הכחלתי מבית Adafruit. מודול זה הוא עצמאי, וצריך לחבר אותו רק ל- Arduino, שיטפל בהיגיון סביב תקשורת.

בחירת סוללה

עבור סוללות, אתה רוצה סוללות נטענות שיכולות לספק מספיק מתח כדי להניע את הארדואינו, ומספיק זרם כדי להניע את הניטינול. אלה לא חייבים להיות אותה סוללה. למעשה, כדי להימנע מהשחמת הארדואינו, יצרנו את כל אב הטיפוס הראשוני שלנו עם שתי סוללות: אחת לשליטה ואחת לכונן.

ה- Arduino Nano דורש לפחות 5V, והניטנול שואב מקסימום של 2 אמפר.

בחרנו בסוללת 3.7 V מ- ValueHobby להנעת השיער, ובסוללה של 7.4 V מ- ValueHobby להנעת הארדואינו. נסה לא להשתמש בסוללות 9V רגילות; הם יתנקזו מתחת לתועלת בתוך 15 דקות ויגרמו לבזבוז רב. (אנחנו יודעים, כי ניסינו …)

פרטים שונים

ניטור סוללה: נגד 4.7k אוהם בין קו החשמל של סוללת הכונן לבין סיכה אנלוגית מאפשר לנו לעקוב אחר הטעינה של סוללת הכונן. אתה צריך את הנגד הזה כדי למנוע מהסוללה להדליק את הארדואינו באמצעות הסיכה האנלוגית (וזה יהיה גרוע: אתה לא רוצה לעשות זאת). ניתן לפקח על סוללת הארדואינו באמצעות קוד פשוט - עיין בסעיף בנושא תוכנה להדגמת קוד זה.

מגשר: יש מקום למגשר בין שני מחברי הסוללה, אם אתה רוצה להשתמש בסוללה אחת כדי להניע הכל. זה מסכן להשחיר את הארדואינו, אבל עם בחירת סוללה נכונה וכמה PWM מבוסס תוכנה של הכונן, זה אמור לעבוד. (למרות שעדיין לא הצלחנו.) (אם תנסה - ספר לנו איך הולך!)

שלב 3: הרכבה אלקטרונית

חיבור המעגל ביחד

תכננו את המעגל במקור בשני חלקים, וחיברנו את מעגלי הכונן והבקרה באמצעות כבל גמיש. בגרסת ה- PCB המשולבת שלנו, המעגלים מתעבים ללוח אחד. התוכנית הקודמת מאפשרת הצבה גמישה יותר של הצמות על הראש, אך השנייה פשוטה בהרבה להרכבה. אתה יכול למצוא את קובצי הסכימה והפריסה של הלוח במאגר Github שלנו. ישנן שתי דרכים לייצר את המעגלים: 1) לייצר בעבודת יד גרסת לוח פרפ עם רכיבים חורים לפי הסכימה, או 2) להכין את הלוח הקובץ מתוך קובץ הלוח שאנו מספקים (קישור למעלה) ולהרכיב עם רכיבי הרכבה על פני השטח..

רכיבים

כתב החומרים לגרסת ה- PCB + צמות נמצא כאן.

טחנו בעצמנו את ה- PCB לבדיקה על טחנת אחר, ואז הזמנו את ה- PCB הסופי שלנו ממעגלי המפרץ המעולים. ייצור הלוח הפנימי והמקצועי יעבוד בסדר גמור, אם כי ציפוי יד או הלחמה של כל הויאס הוא כאב.

טיפים

• השתמשנו בהדבקת הלחמה ותנור הזרמה או פלטה חמה עבור רכיבי ההרכבה על פני השטח, ולאחר מכן הלחנו את רכיבי החור המעמיק לאחר מכן ביד.
• אנו ממליצים על גרסת הלוח/לוח הלוח לביצוע אב טיפוס מהיר, וה- PCB לאמינות.
• אנו משתמשים בכותרות נקבות קצרות כדי להחזיק את הננו על הלוח המודרני, כך שניתן יהיה להסיר אותו. כותרות נקבות ארוכות ניתנות להלחמה לא ממש סומקות ללוח על מנת להרים את שבב ה- Bluetooth גבוה מספיק כדי לקנן מעל הארדואינו. (תרצה להוסיף קלטת קפטון גם למניעת קיצור מקרי).
• שבב ה- bluetooth למעשה צריך להיות מולחם לכותרות הגבריות שלו הפוך על מנת להתאים את הזמנת הסיכה בפריסת ה- PCB. (כמובן שאתה יכול לשנות את הפריסה הזו.) מדוע עשינו זאת? כי זה גורם לסיכות להתאים יותר לפריסה של Arduino.

שלב 4: סקירת חומרת שיער

HairIO הוא תוסף שיער קלוע סביב שני אורכי חוט מחוברים, מודבק למחבר ותרמיסטור לוויסות הטמפרטורה. זה יכול להיות גיר עם פיגמנטים תרמוכרומיים לאחר הרכבה מלאה. הכנת צמה HairIO עצמה מורכבת מכמה שלבים:

1) לאמן את סגסוגת זיכרון הצורה לצורת הרצון.

2) הרכיב את החוט הפנימי על ידי לחיצה והלחמה של סגסוגת זיכרון צורה לחוט נחושת מבודד.

3) לכווץ ולבודד תרמיסטור.

4) חבר את החוט והתרמיסטור למחבר.

5) שיער צמה סביב החוט.

6) גיר את השיער.

נתייחס לכל אחד מהשלבים בפירוט בסעיפים הבאים.

שלב 5: הרכבת חוטי השיער

השלבים הראשונים כוללים הרכבת החוטים הפנימיים המספקים שינוי צורה וחימום התנגדותי. כאן אתה מחליט את אורך הצמה, הצורה הרצויה כאשר היא מחוממת וסוג המחבר בו תשתמש. אם לכל הצמות סוג מחבר נפוץ, ניתן להחליף אותן בקלות על אותו מעגל לצורך הפעלת צורות וצבעים שונים, כמו גם סוגים ואורכים של שיער.

אם אינך רוצה לשנות צורה בצמה מסוימת, ניתן להחליף את סגסוגת זיכרון הצורה באורך חוט רגיל. אם אתה רוצה לתמוך במגע קיבולי, החוט החלופי צריך להיות מבודד לקבלת האפקט הטוב ביותר.

אימון סגסוגת זיכרון הצורה

סגסוגת זיכרון הצורה שבה אנו משתמשים כאן היא ניטנול, סגסוגת ניקל-טיטניום. כשהוא קר, הוא נשאר בצורה אחת, אך כשהוא מחומם הוא חוזר למה שנקרא מצב "מאומן". אז אם אנחנו רוצים צמה שמתפתלת כשהיא מחוממת, היא עשויה להיות ישרה כשהיא קרירה, אבל תתאמן לתלתל. אתה יכול ליצור כמעט כל צורה שאתה רוצה, אם כי היכולת של החוט להרים משקל מוגבלת בקוטר שלו.

חותכים את הניטינול לאורך הצמה הרצוי, משאירים מעט תוספת עבור הקימורים במהלך הצמה, ולחיבורים בחלק העליון והתחתון.

כדי לאמן ניטנול, עיין במדריך הפנטסטי הזה.

סוגי הצמות בהם ניסינו כוללים תלתלים, כיפופים בזווית ישרה כדי לאפשר לשיער לעמוד זקוף, ולא להכשיר את הניטינול כלל. זה אולי נשמע עצלן, אבל זה מאפשר לשיער להתיישר מכל צורה כשהוא מופעל. החוט יחזיק צורה שאליה אתה מכופף אותה כשהוא קריר, למשל תלתל, ואז יישר מהצורה הזו כשמחממים אותה. סופר מגניב, והרבה יותר קל!

הרכבת החוטים

הניטינול אינו מבודד, ופועל רק בכיוון אחד. כדי ליצור מעגל שלם, אנו זקוקים לחוט שני מבודד כדי להתחבר בתחתיתו ולחזור למחבר למעלה. (חוט לא מבודד יגרום לקצר כאשר הוא נוגע בניטינול, וימנע אפילו חימום).

חותכים אורך של חוט נחושת מבודד באותו אורך כמו הניטינול. השתמשנו בחוט מגנט 30 AWG. הסר את הבידוד משני קצותיו. עבור חוט מגנט, ניתן להסיר את הציפוי על ידי צריבה עדינה של החוט בלהבה פתוחה עד שהבידוד מגלם וניתן למחוק אותו (זה לוקח בערך 15 שניות עם מצית). שים לב שזה הופך את החוט לשברירי מעט במקום השרוף.

עובדה מהנה לגבי ניטינול: למרבה הצער, הלחמה לא אוהבת להיצמד לניטנול. (זה כאב עצום.) הפתרון הטוב ביותר הוא להשתמש בקרימפ ליצירת חיבור מכני לניטינול, ואז להוסיף הלחמה כדי להבטיח חיבור לחשמל.

החזק את הקצה של הניטינול וחוט הנחושת החדש שלא היה מבודד יחד והכנס אותו לקרימפ. לסחוט אותם ביחד. אם יש צורך בחוזק חיבור נוסף, הוסף מעט הלחמה. מכסים את הצנרת ואת כל זנב החוט הנותר בכווץ חום כך שהלובש שלכם לא ידחוף את עצמו בקצוות המחודדים. זה לא משנה איזה סוג קרמפ אתה משתמש בתחתית, כיוון שהוא אך ורק כדי ליצור חיבור מכני בין שני החוטים.

בקצה השני, נוסיף כיווץ לכל קצה חוט. כאן, סוג של crimp חשוב. עליך להשתמש במעטפת ההתאמה עבור המחבר שלך. קצוות אלה של החוטים יוצמדו למחבר לצורך התממשקות עם לוח המעגלים.

ביצוע צמת עמידה:

הצמות יכולות להיות מאוד עדינות, או מאוד דרמטיות. אם אתה רוצה אפקט דרמטי, כמו בתמונת כיסוי הראש לעיל, או בסרטון המצב הביצועי קודם לכן, יש צורך בצעד נוסף. הצמות מעדיפות לסובב ולא להרים, ולכן עליהן להישען כדי להישאר בכיוון הנכון. הסד שלנו מעוצב כמו Z מתוח (בדוק את התמונה). החלקנו כיווץ על הניטינול, לאחר מכן הלחמנו את הפלטה לקרימפ, ולבסוף כיסינו את כל העניין בכיווץ חום ובסרט חשמלי.

הכנת הטרמיסטור

התרמיסטור הוא נגד רגיש לחום המאפשר לנו למדוד את הטמפרטורה של הצמה. אנו משתמשים בזה כדי לוודא שהצמה לעולם לא תהיה חמה מדי עבור המשתמש ללבוש אותה. נוסיף את התרמיסטור לאותו מחבר שאליו תצורף הצמה.

ראשית, החלק את מכווץ החום על רגלי התרמיסטור והשתמש באקדח חום כדי לכווץ אותו. זה יבודד את הרגליים, כדי למנוע מהתרמיסטור לקצר לניטנול הלא מבודד. השאירו מעט חוט חשוף בסוף לקריסה. שוב, הצריפים האלה חייבים להיות המתאימים למחבר שלך.

כווץ את קצות התרמיסטור. אם אתה יכול, הקפד להצטמצם מעט מהחום אל תוך השיניים הראשונות של האחיזה כהקלה על המתח. עם זאת, אל תעלה את זה עד הסוף, מכיוון שהחוטים עדיין חייבים להתחבר לחיבור חשמלי טוב.

כעת התרמיסטור מוכן להתחבר למחבר.

הרכבת המחבר

אתה יכול להשתמש בכל סוג של מחבר בעל 4 מסופים בחלק העליון של הצמה; לאחר ניסויים מסוימים, החלטנו על מחברי מולקס ננופיט. (זה מה שה- PCB שלנו משתמש.) יש להם פרופיל נמוך על הלוח, חיבור מכני מוצק עם קליפ כדי לשמור אותם נעולים, אך עדיין קל להכניס ולהסיר אותם.

מחברי Nanofit משתלבים בשלושה שלבים:

ראשית, הכנס את שני הקצוות המעוגלים של התרמיסטור לשני הכלי המרכזי שבמחצית הזכר של המחבר.

לאחר מכן, הכנס את שני הקצוות העליונים המעוגלים של חוט הצמה לתוך כלי הקיבול השמאלי והימני ביותר בחצי הזכר של המחבר.

לאחר שהן נמצאות במקומן, הכנס את המחזיק לתוך הכלי. זה עוזר להחזיק את הכיווצים במקום כך שהצמה לא תמשוך את המחבר.

המחצית הנקבית של המחבר נמצאת בלוח המעגלים, ומחברת את מסופי השיער למעגל הכונן ולמעגל המגע הקיבולי, ואת מסופי התרמיסטור אל הארדואינו לצורך חישת טמפרטורה.

מוכן ללכת

כעת, החוט מוכן לקלוע.

שלב 6: צמות וגיר

ישנן מספר דרכים לצמות את הארכת השיער סביב החוטים הפנימיים. לצורך חישת מגע קיבולית, חוט כלשהו חייב להיות חשוף. עם זאת כדי לקבל צמה במראה טבעי לחלוטין ולהסתיר את הטכנולוגיה, ניתן לקלוע את החוט כולו מבפנים. צמה מסוג זה אינה יכולה לבצע חישת מגע יעילה, אך היא עדיין יכולה לפעול עם שינוי צבע וצורה דרמטיים.

Braid Style 1: 4-Strand למגע קיבולי

מדריך צמות זה יראה לך כיצד לבצע את הצמה בעלת 4 גדילים. זכור כי במקרה שלך, אחד מ"חוטים "הוא בעצם החוטים! בדוק את התמונות שלמעלה להתקנת הצמה שלנו, בהתאם לדפוס 4 גדילים עם שלוש קווצות שיער וחוט אחד.

Braid Style 2: חוטים בלתי נראים

בצמה זו אתה עושה צמה בעלת שלושה גדילים (זה מה שרוב האנשים חושבים עליו כשהם חושבים על "צמה"), ואתה פשוט מצרף את החוטים עם אחד החוטים. לפניכם הדרכה מצוינת לצמה בעלת שלושה גדילים.

גיר עם פיגמנטים תרמוכרומיים

אם ברצונך שצמה תשנה את צבעו כאשר היא מופעלת, יש לגיר אותה בעזרת פיגמנטים תרמוכרומיים. ראשית, תלו את הצמות על משהו, מעל שולחן מכוסה פלסטיק (העניינים יסתבכו מעט). עקוב אחר הוראות הבטיחות של הדיו התרמוכרומי שלך (לבש כפפות במידת הצורך!). בהחלט תלבש מסכת אוויר - אתה אף פעם לא רוצה לנשום חומר חלקיקי. עכשיו, קח מברשת כאב, וגרור מעט אבקת תרמוכרומים על הצמה שלך, החל מלמעלה. "צובעים" בעדינות את הצמה, מברישים את האבקה בצמה עד כמה שניתן. אתה תאבד כמה (אבל אם זה נופל על בד השולחן הפלסטי שלך תוכל להציל אותו לצמה הבאה). אתה יכול לצפות ב- timelapse ששיתפנו למעלה כדי לראות איך עשינו את זה!

שלב 7: לבישת הטכנולוגיה

ניתן להרכיב את המעגלים והסוללות על סרט ראש או על קליפ שיער. לחלופין, לסגנון עדין יותר, ניתן לבצע את הצמות עם חוטים ארוכים יותר בקצוות. ניתן להעביר חוטים אלה מתחת לשיער טבעי, כובעים, צעיפים או תכונות אחרות למיקום אחר בגוף כגון מתחת לחולצה או על שרשרת. בדרך זו השיער פחות מורגש כטכנולוגיה לבישה.

ניתן לכווץ את המעגל, עם שינויים נוספים ושילובי לוגיקה ושבבי Bluetooth. מעגל קטן יותר כזה יוסתר ביתר קלות על קליפ שיער דקורטיבי וכו ', אולם החשמל יישאר בעיה, מכיוון שהסוללות כרגע רק קטנות כל כך. כמובן שאתה יכול לחבר אותו לקיר, אבל אז לא תוכל להגיע רחוק.

אתה יכול לראות אב טיפוס מוקדם במיוחד שנלבש בסרטון למעלה. (תמונות נוספות של המארזים הסופיים שיתווספו לאחר הדגמה פומבית).

קַרפִּיף

בקרוב תוכל למצוא מארז להדפסה תלת -ממדית למעגלים במאגר github שלנו.ניתן להחליק את זה על סרט שיער, או לשנות אותו לגורמי צורה אחרים.

שלב 8: סקירת תוכנה

במאגר github שלנו תוכלו למצוא מספר סקיצות של Arduino המדגימות דרכים שונות לשלוט בשיער.

סקיצה 1: demo_timing

זוהי הדגמה בסיסית של פונקציונליות הכונן. השיער נדלק ונכבה תוך פרק זמן מוגדר של שניות, והבהב את נורית הלוח המשולבת כאשר הוא דולק.

סקיצה 2: demo_captouch

זוהי הדגמה של חישת המגע הקיבולית. נגיעה בשיער תדליק את ה- LED המשולב. ייתכן שיהיה עליך להתאים את ספי המגע הקיבולי בהתאם לסביבה ולמעגל שלך.

סקיצה 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

הדגמה משולבת של תקשורת Bluetooth, חישת מגע קיבולית וכונן. הורד את אפליקציית Bluefruit LE Connect בסמארטפון. הקוד ישלח אות Bluetooth בעת נגיעה בצמה, וידפיס את התוצאה לאפליקציה. לחיצה על כפתורים בבקר באפליקציה תתחיל ותפסיק את הפעלת הצמות. שים לב כי pinouts מוגדרים עבור גירסת ה- PCB שלנו. אם חיברת את סיכת ה- INH מרבב הסיכה לסיכה דיגיטלית כמו בתרשים ה- PCB, ייתכן שיהיה עליך להוסיף שורה בקוד כדי להניע את הסיכה הנמוכה (רק קיצרנו אותה לקרקע).

קוד זה כולל גם שיטת כיול, המופעלת על ידי שליחת תו "c" דרך ממשק UART באפליקציה.

כיול מגע קיבולי

מכיוון שחישת מגע קיבולית רגישה לגורמים סביבתיים כגון לחות, או חיבור למחשב או לא, קוד זה יאפשר לך לקבוע ערך סף מתאים לחישת מגע קיבולית מדויקת. תוכל למצוא דוגמה לכך בקוד demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. הערה אחת היא שהקיבול משתנה גם עם החום. עדיין לא טיפלנו בנושא שבו החום לאחר ההפעלה מעורר את המצב "נגע".

ניטור סוללות

דוגמאות לניטור סוללות נמצאות במערכון demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. נורית הלוח המשולבת תדלק כאשר הטעינה של סוללה אחת יורדת מתחת לסף מסוים, אם כי היא אינה מבחינה בין סוללת השליטה לסוללת הכונן.

נעילת טמפרטורה (כיבוי בטיחות)

ניטור הטמפרטורה של הצמה מאפשר לנו לכבות את החשמל אם הוא מתחמם מדי. נתונים אלה נאספים מהתרמיסטור השזור בצמה. דוגמה לכך ניתן למצוא במערכון demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch.

שלב 9: טעינת ושינוי הקוד

אנו משתמשים בסביבת Arduino הסטנדרטית בכדי לכתוב קוד ל- HairIO ולהעלות אותו ללוחות.

ניתן להשיג את Arduino Nanos מכמה מקורות; קנינו אלה, הדורשים קושחה נוספת להפעלה עם סביבת Arduino. תוכל לבצע את ההוראות הבאות כדי להגדיר אותן במחשב שלך. אם אתה משתמש ב- Arduino Nano סטנדרטי (כלומר אלה) אינך צריך לעשות את הצעד הנוסף הזה.

בעת שינוי הקוד, ודא שסיכות החומרה שלך תואמות את המעגל שלך. אם אתה משנה סיכה, הקפד לעדכן את עיצוב הלוח ואת הקוד שלך.

חשוב לציין כי ספריית המגע הקיבולית של Illutron בה אנו משתמשים נשענת על שבב חומרה מסוים (Atmega328p). אם אתה רוצה להשתמש במיקרו -בקר אחר, וודא שהוא תואם או שתצטרך לשנות את הקוד הזה. (לא רצינו להיכנס לרמה נמוכה של קוד לפרויקט זה, ולכן אנו מעריכים מאוד את עבודתו של אילוטרון. סנכרון עם תזמון חומרה יכול להיות שעיר למדי!)

שלב 10: עיצובים עתידיים: רעיונות והנחיות לשינויים

תגובת חום

אם אתה רוצה לדעת יותר על התנהגות תגובת החום של הצמות, תוכל למצוא מודלים מתמטיים של השיער בעיתון שלנו. הדבר העיקרי הוא ששינוי הצבע והצורה יופעל בזמנים שונים ובהזמנות שונות על סמך כמות השיער המבודד סביב החוט, וכמות החשמל המסופקת (שמשנה את מהירות החימום שלו)

שיפורי המעגלים:

• הסטת מודול ה- Bluetooth ימינה עשויה לאפשר לך לקצר את גובה הערימה מכיוון שהוא לא ייכנס למחבר ה- USB של Arduino. ישנם גם לוחות Arduino עם מודולי Bluetooth משולבים (אך לרובם יש שבב שונה ולכן השימוש בהם כרוך בשינויי קוד).
• עקבות מחבר הסוללות עשויות להשתנות בהתאם לסוגי הסוללות שבהן אתה משתמש.
• טביעת הרגל של המתג היא כללית וכנראה שצריך להחליף אותה עם טביעת הרגל של מה שאתה רוצה להשתמש.
• ייתכן שתרצה להיות מסוגל PWM את מעגל הכונן כדי לשלוט בכוח דרך הצמה; לשם כך יש להחליף את סיכת אות הכונן ל- D3 או לסיכת PWM חומרה אחרת.
• אם אתה הופך את זיווגי המרבב (למשל כונן צמה 1 וצמת מגע 2 בערוץ 0, וציר כונן צמה 2 ונגיעת צמה 1 בערוץ 1, במקום לגעת ולנהוג עבור אותה צמה בערוץ בודד), תוכל לחוש קיבולי לגעת בצמה אחת בזמן הנהיגה בצמה השנייה, במקום למנוע ממנה כל חישה קיבולית בזמן שמשהו נוהג.

• כמה שינויים עשויים לאפשר לסוללה אחת לשלוט גם בהיגיון וגם בכונן. מספר שיקולים כוללים:

  • מתח גבוה (למשל סוללת 7.4 LiPo) יניע את ה- Arduino דרך מעגל החישה הקיבולי והסיכה הדיגיטלית. זה לא טוב לארדואינו בטווח הארוך. ניתן לתקן זאת על ידי הכללת טרנזיסטור נוסף בין מעגל החישה הקיבולי לבין השיער.
  • יותר מדי כוח משיער על ידי השיער עלול להשחים את הארדואינו. זה עשוי להיות מתוקן על ידי PWM של אות הכונן.

שיפורי תוכנה

ניתן להשתמש בחישת מגע קיבולית בתדר סחיפה לאיתור סוגים רבים של נגיעות, למשל אצבע אחת או שתיים, צובטים, מסתובבים … זה דורש מערך סיווג מסובך יותר מההגבלה הבסיסית שאנו מדגימים כאן. הקיבול משתנה עם הטמפרטורה. שיפור קוד חישת המגע כדי לקחת זאת בחשבון יהפוך את החישה לאמינה יותר

כמובן שאם אתה יוצר גרסה של HairIO נשמח לשמוע על כך

שלב 11: הערות בטיחות

HairIO היא פלטפורמת מחקר, ואינה אמורה להיות מוצר מסחרי או לשימוש יומיומי. בעת יצירת ולבישת HairIO משלך, שים לב לשיקולים הבאים:

חוֹם

מכיוון ש- HairIO פועל באמצעות חימום התנגדותי, קיימת אפשרות להתחממות יתר. אם הטרמיסטור נכשל או אינו קרוב מספיק לצמה, יתכן שהוא לא יוכל לקרוא כראוי את הטמפרטורה. אם אינך כולל את קוד כיבוי הטמפרטורה, הוא עשוי להתחמם יותר מהמתוכנן. למרות שמעולם לא חווינו כוויות עם HairIO, זה שיקול חשוב.

סוללות

ב- HairIO אנו משתמשים בסוללות LiPo כמקורות החשמל שלנו. LiPos הם כלים מעולים מכיוון שהם ניתנים לטעון ויכולים לספק זרם גבוה באריזה קטנה. יש להתייחס אליהם גם בזהירות; אם טעונים או נוקבים בצורה לא נכונה, הם עלולים לעלות באש. אנא עיין בהפניות אלה למידע נוסף אודות הטיפול ב- LiPos שלך: מדריך יסודי; טיפים מהירים.

פיגמנטים תרמוכרומיים

אלה שבהם אנו משתמשים אינם רעילים, אך נא לא לאכול אותם. קרא את מדריכי הבטיחות בכל מה שאתה קונה.

שלב 12: הפניות וקישורים

כאן אנו אוספים את ההפניות והקישורים במדריך זה לגישה נוחה:

HairIO

HairIO: שיער אדם כחומר אינטראקטיבי - זהו המאמר האקדמי בו הוצג HairIO לראשונה.

HairIO Github repo - כאן תוכלו למצוא ריפו git של כל הסכימות והקוד המשמשים להדגמה זו, וכן כמה גליונות נתונים עבור רכיבים חשובים.

YouTube - ראו את השיער בפעולה!

כתב חומרים עבור PCB HairIO

מגע קיבולי

טאצ'ה: שיפור אינטראקציית מגע על בני אדם, מסכים, נוזלים וחפצים יומיומיים

ניתן להנחיה לגרסת Arduino של ריפו Touche + Illutron Github לקוד Arduino

בלוטות

מודול בלוטות '

אפליקציית בלוטות '

בטיחות סוללות LiPo

מדריך יסודי

טיפים מהירים

טכנולוגיות אחרות הקשורות לשיער

כלי שיער, קטיה וגה

אש, הבלתי נראה

המחברים

מעבדת Hybrid Ecologies

כריסטין דיירק

מולי ניקולס

שרה סטרמן