HairIO: Vlasy ako interaktívny materiál: 12 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

HairIO: Ľudské vlasy ako interaktívny materiál

Vlasy sú jedinečný a málo preskúmaný materiál pre nové nositeľné technológie. Jeho dlhá história kultúrneho a individuálneho prejavu z neho robí plodné miesto pre nové interakcie. V tomto návode vám ukážeme, ako vytvoriť interaktívne predlžovanie vlasov, ktoré menia tvar a farbu, vnímajú dotyk a komunikujú prostredníctvom technológie bluetooth. Použijeme vlastný obvod, Arduino Nano, dosku Adafruit Bluetooth, zliatinu s tvarovou pamäťou a termochromické pigmenty.

Tento pokyn vytvorili Sarah Sterman, Molly Nicholas a Christine Dierk a dokumentujú prácu vykonanú v laboratóriu hybridných ekológií na UC Berkeley s Ericom Paulosom. Analýzu tejto technológie a úplnú štúdiu nájdete v našom príspevku, predstavenom na TEI 2018. V tomto návode nájdete komplexnú dokumentáciu k hardvéru, softvéru a elektronike, ako aj informácie o rozhodnutiach týkajúcich sa návrhu, ktoré sme urobili, a o zápasoch, ktorým sme čelili..

Začneme stručným prehľadom systému a príkladmi použitia HairIO. Ďalej prediskutujeme použitú elektroniku, potom prejdeme na hardvér a vytvoríme predlžovanie vlasov. Posledné časti budú obsahovať kód a niekoľko tipov na úpravy.

Odkazy na konkrétne zdroje budú uvedené v každej sekcii a budú tiež zhromaždené na konci.

Šťastnú výrobu!

Krok 1: Ako to funguje?

Prehľad

Systém HairIO funguje na dvoch základných princípoch: kapacitný dotyk a odporový ohrev. Vnímaním dotykov dokážeme nechať predlžovanie vlasov reagovať na dotyky. A zahrievaním rozšírenia môžeme spôsobiť zmenu farby pomocou termochromických pigmentov a zmenu tvaru pomocou zliatiny s tvarovou pamäťou. Bluetooth čip umožňuje zariadeniam, ako sú telefóny a notebooky, tiež komunikovať s vlasmi, a to buď kvôli zmene tvaru alebo farby, alebo pri príjme dotyku vlasov, ktorý prijíma signál.

Príklady interakcií a použitia

HairIO je výskumná platforma, čo znamená, že by sme radi videli, čo s ňou robíte! Niektoré interakcie, ktoré sme navrhli, sú demonštrované vo vyššie uvedených videách alebo v našom úplnom videu na Youtube.

Tvarovo meniaci oplet môže upozorniť nositeľa na textovú správu jemným šteklením pri jeho uchu.

Alebo to môže používateľovi poskytnúť smerovanie, posunúť sa do zorného poľa a naznačiť, ktorým smerom sa má obrátiť.

Vlasy sa môžu dramaticky zmeniť, kvôli štýlu alebo kvôli výkonu. Tento štýl sa môže meniť po celý deň alebo sa môže aktualizovať pre konkrétnu udalosť.

Vlasy môžu tiež umožniť sociálne interakcie; predstavte si, že by ste kamarátke splietali upravené vlasy a potom by ste jej priateľku mohli zmeniť tak, že sa z diaľky dotknete vlastného copu.

Komponenty

Všetko snímanie, logiku a ovládanie zaisťuje vlastný obvod a Arduino Nano na hlave. Tento obvod má dve hlavné zložky: kapacitný obvod snímania dotyku a obvod pohonu na prepínanie energie do opletu. Komerčné predĺženie vlasov je spletené okolo nitinolového drôtu, čo je zliatina s tvarovou pamäťou. Tento drôt bude v chlade držať jeden tvar a po zahriatí sa presunie do druhého tvaru. Do drôtu môžeme natrénovať takmer akýkoľvek druhý tvar (popísaný ďalej v tomto návode). Dve batérie LiPo napájajú riadiaci obvod na 5 V a vlasy na 3,7 V.

Krok 2: Elektronika

Ovládanie a kapacitný dotyk

Kapacitný dotykový obvod je prispôsobený projektu Disney Touché prostredníctvom tohto nádherného inštrukcie o replikácii Touche na Arduino. Toto nastavenie podporuje kapacitné snímanie dotykom s frekvenciou a umožňuje komplexnejšie rozpoznávanie gest ako jednoduchý dotyk/žiadny dotyk. Jedna poznámka je, že kapacitný dotykový obvod a kód predpokladajú konkrétny čip Arduino, Atmega328P. Ak sa rozhodnete použiť alternatívny čip mikrokontroléra, možno budete musieť kód znova navrhnúť alebo nájsť alternatívny mechanizmus snímania.

Riadiaci obvod používa na logiku Arduino Nano a analógový multiplexor, ktorý umožňuje sekvenčné ovládanie viacerých pletencov z rovnakých obvodov a batérií. Kapacitný dotyk je snímaný takmer súbežne rýchlym prepínaním medzi kanálmi (tak rýchlo, že je to v zásade tak, že cítime oba naraz). Aktivácia pletencov je obmedzená dostupným výkonom. Zahrnutie výkonnejších alebo ďalších batérií by mohlo umožniť súbežné ovládanie, ale tu ho kvôli jednoduchosti obmedzujeme na sekvenčné ovládanie. Schéma zapojeného obvodu môže ovládať dva pásy (ale multiplexor v obvode môže podporovať až štyri!).

Pre najjednoduchšiu verziu obvodu nechajte multiplexor mimo a ovládajte jeden oplet priamo z Arduina.

Obvod pohonu a termistor

Kapacitný dotyk vykonávame na tom istom drôte, ako je aktivácia (nitinol). To znamená menej káblov/zložitosť v opletení a viac v obvode.

Hnací obvod sa skladá zo sady bipolárnych tranzistorov (BJT) na zapínanie a vypínanie vlasového ovládania. Je dôležité, aby išlo o bipolárne tranzistory, nie o bežnejšie (a spravidla lepšie) MOSFETy, pretože BJT nemajú vnútornú kapacitu. Vnútorná kapacita MOSFETu zahltí obvod snímania dotyku.

Kvôli kapacitnému dotykovému snímaniu musíme tiež prepnúť uzemnenie aj napájanie, a nie iba napájanie, pretože z uzemnenej elektródy neexistuje žiadny kapacitný signál.

Alternatívna konštrukcia, ktorá používa oddelené zdroje pre kapacitný dotyk a pohon, môže tieto obvody výrazne zjednodušiť, ale mechanickú konštrukciu sťažuje. Ak je kapacitné snímanie izolované od napájania pohonu, môžeme sa dostať preč jediným prepínačom napájania a môže to byť FET alebo čokoľvek iné. Také riešenia by mohli zahŕňať metalizáciu samotných vlasov, ako napríklad v kaderníctve Katia Vega.

Bluetooth čip

Použitý bluetooth čip je Bluefruit Friend od spoločnosti Adafruit. Tento modul je samostatný a stačí ho pripojiť k Arduinu, ktoré zvládne logiku komunikácie.

Výber batérie

Pokiaľ ide o batérie, chcete nabíjateľné batérie, ktoré môžu poskytnúť dostatočné napätie na napájanie Arduina a dostatok prúdu na pohon nitinolu. Nemusí ísť o rovnakú batériu. V skutočnosti, aby sme predišli hnednutiu Arduina, vyrobili sme všetky naše pôvodné prototypy s dvoma batériami: jednou na ovládanie a druhou na pohon.

Arduino Nano vyžaduje najmenej 5 V a nitinol odoberá maximum približne 2 ampéry.

Na pohon vlasov sme vybrali 3,7 V batériu od ValueHobby a pre napájanie Arduina 7,4 V batériu od ValueHobby. Snažte sa nepoužívať bežné 9V batérie; do 15 minút odtečú pod užitočnosťou a spôsobia veľa odpadu. (Vieme, pretože sme sa snažili …)

Rôzne detaily

Monitorovanie batérie: odpor 4,7 kOhm medzi napájacím vedením batérie disku a analógovým kolíkom nám umožňuje monitorovať nabitie batérie disku. Tento odpor potrebujete, aby sa batéria nezapínala Arduino cez analógový kolík (čo by bolo zlé: nechcete to robiť). Batériu Arduino je možné monitorovať jednoduchým kódom - ukážku kódu nájdete v časti o softvéri.

Jumper: Medzi dvoma konektormi batérie je priestor na prepojku, ak chcete na napájanie všetkého použiť jednu batériu. Riskuje to zhnednutie Arduina, ale so správnym výberom batérie a niektorým softvérovým PWM disku by to malo fungovať. (Aj keď sme sa k tomu ešte nedostali.) (Ak to vyskúšate - dajte nám vedieť, ako to prebieha!)

Krok 3: Zostavenie elektroniky

Zostavenie obvodu

Obvod sme pôvodne navrhli z dvoch častí, pričom flexibilným káblom sme spojili obvod pohonu a riadenia. V našej integrovanej verzii plošných spojov sú obvody kondenzované na jednu dosku. Prvá schéma umožňuje flexibilnejšie umiestnenie pletencov na hlave, ale druhá je oveľa jednoduchšie zostaviť. Schémy a schémy rozvrhov nájdete v našom repo Githubu. Existujú dva spôsoby, ako vytvoriť obvody: 1) ručne vyrobte verziu dosky s priechodnými komponentmi podľa schémy alebo 2) vytvorte dosku plošných spojov zo súboru dosky, ktorý poskytujeme (odkaz vyššie), a zostavte pomocou komponentov pre povrchovú montáž.

Komponenty

Kusovník pre verziu DPS + vrkoče je tu.

Naše testované PCB sme vyfrézovali na inom mlyne a potom sme objednali naše konečné PCB z vynikajúcich obvodov Bay Area. Vlastná aj profesionálna výroba dosiek bude fungovať dobre, aj keď ručné pokovovanie alebo spájkovanie všetkých spojov je bolestivé.

Tipy

• Na súčiastky na povrchovú montáž sme použili spájkovaciu pastu a reflow pec alebo horúcu dosku, potom sme diely spájaného otvoru potom spájkovali ručne.
• Odporúčame verziu breadboard/perf board pre rýchle prototypovanie a PCB pre spoľahlivosť.
• Na držanie Nano na doske plošných spojov používame krátke zásuvkové zásuvky, aby bolo možné ho vybrať. Dlhé zásuvkové lišty je možné k doske spájkovať nie celkom zarovnane, aby sa čip bluetooth zdvihol dostatočne vysoko na to, aby sa uhniezdil nad Arduinom. (Budete tiež chcieť pridať pásku Kapton, aby ste predišli náhodnému skratu).
• Bluetooth čip je v skutočnosti potrebné spájkovať s jeho hlavičkami hore nohami, aby zodpovedal usporiadaniu pinov v rozložení PCB. (Toto rozloženie môžete samozrejme upraviť.) Prečo sme to urobili? Pretože to robí kolíky lepšie zodpovedajúce rozloženiu Arduino.

Krok 4: Prehľad hardvéru vlasov

HairIO je predlžovanie vlasov spletené okolo dvoch spojených dĺžok drôtu, pripevnené ku konektoru a termistoru na reguláciu teploty. Po úplnom zostavení je možné ho kriedovať termochromickými pigmentmi. Samotná výroba copu HairIO pozostáva z niekoľkých fáz:

1) Trénujte zliatinu s tvarovou pamäťou do požadovaného tvaru.

2) Zostavte vnútorný drôt zalisovaním a spájkovaním zliatiny s tvarovou pamäťou na izolovaný medený drôt.

3) Zlisujte a izolujte termistor.

4) Pripojte vodič a termistor ku konektoru.

5) Omotajte vlasy okolo drôtu.

6) Kriedujte vlasy.

V nasledujúcich častiach sa budeme podrobne venovať každej z fáz.

Krok 5: Zostavenie vlasových drôtov

Prvé etapy zahŕňajú montáž vnútorných drôtov, ktoré zaisťujú zmenu tvaru a odporové zahrievanie. Tu určíte dĺžku opletenia, požadovaný tvar pri zahrievaní a typ konektora, ktorý použijete. Ak majú všetky vrkôčiky spoločný typ konektora, je možné ich ľahko vymeniť na tej istej doske za rôzne tvarové a farebné ovládače, ako aj typy a dĺžky vlasov.

Ak nechcete, aby sa v konkrétnom opletení zmenila forma, zliatinu s tvarovou pamäťou je možné nahradiť dĺžkou obyčajného drôtu. Ak chcete podporovať kapacitný dotyk, pre najlepší účinok by mal byť náhradný vodič neizolovaný.

Školenie zliatiny s tvarovou pamäťou

Zliatina s tvarovou pamäťou, ktorú tu používame, je nitinol, zliatina niklu a titánu. Keď vychladne, zostane v jednom tvare, ale po zahriatí sa vráti do stavu, ktorý sa nazýva „vycvičený“. Ak teda chceme vrkoč, ktorý sa po zahriatí zvinie, môže byť v chlade rovný, ale byť vycvičený na zvinutie. Môžete vytvoriť takmer akýkoľvek tvar, ktorý chcete, aj keď schopnosť drôtu zdvihnúť hmotnosť je obmedzená jeho priemerom.

Odstrihnite nitinol na požadovanú dĺžku vrkoča a nechajte trochu navyše pre krivky počas pletenia a pre spojenia hore a dole.

Ak chcete trénovať nitinol, pozrite si tento fantastický návod.

Medzi typy vrkočov, s ktorými sme experimentovali, patria kučery, ohyby v pravom uhle, aby vlasy mohli stáť vzpriamene, a už vôbec netrénujte nitinol. Môže to znieť lenivo, ale umožňuje to vlasom, aby sa po zapnutí narovnávali z akéhokoľvek tvaru. Drôt bude v chlade držať tvar, do ktorého ho ohnete, napr. zvinúť, potom sa po zahriatí narovnať z tohto tvaru. Super cool a oveľa jednoduchšie!

Zostavenie drôtov

Nitinol je neizolovaný a beží iba jedným smerom. Na vytvorenie kompletného obvodu potrebujeme druhý, izolovaný drôt na pripojenie v spodnej časti a návrat do konektora na vrchu. (Neizolovaný drôt spôsobí skrat, keď sa dotkne nitinolu, a zabráni rovnomernému zahriatiu.)

Odrežte izolovaný medený drôt na rovnakú dĺžku ako nitinol. Použili sme magnetický drôt 30 AWG. Odstráňte izoláciu na oboch koncoch. V prípade magnetického drôtu je možné povlak odstrániť jemným spálením drôtu otvoreným plameňom, až kým sa izolácia nezuholí a nebude možné ho zotrieť (čo trvá asi 15 sekúnd so zapaľovačom). Všimnite si toho, že drôt je v mieste spálenia mierne krehký.

Zábavný fakt o Nitinole: Pájka sa bohužiaľ nerada drží na nitinole. (Je to obrovská bolesť.) Najlepším riešením je použiť zvlnenie na vytvorenie mechanického spojenia s nitinolom a potom pridať spájku, aby ste zaistili elektrické spojenie.

Držte koniec nitinolu a novo neizolovaného medeného drôtu pohromade a vložte do zvlnenia. Pevne ich zlisujte dohromady. Ak je potrebná ďalšia pevnosť spojenia, pridajte malý kúsok spájky. Zakryte zvlnenie a zvyšný chvost drôtu tepelným zmršťovaním, aby sa váš užívateľ nepichal do špicatých koncov. Nezáleží na tom, aký typ krimpovania použijete v spodnej časti, pretože ide výlučne o mechanické spojenie medzi týmito dvoma drôtmi.

Na druhom konci pridáme na každý hrot drôtu záhyb. Tu záleží na type zvlnenia. Na svoj konektor musíte použiť lícované krimpovanie. Tieto konce vodičov budú pripevnené ku konektoru na prepojenie s doskou s plošnými spojmi.

Výroba stojatého vrkoča:

Vrkoče môžu byť veľmi jemné alebo veľmi dramatické. Ak chcete dramatický efekt, ako na obrázku na čelenke vyššie alebo na videu s performatívnou situáciou skôr, je potrebný jeden ďalší krok. Prámiky sa radšej krútia, ako sa zdvíhajú, preto musia byť podopreté, aby zostali v správnej orientácii. Naša ortéza má tvar natiahnutého Z (pozrite sa na obrázok). Nasunuli sme zvlnenie na nitinol, potom sme spájku pripevnili k zvlneniu a nakoniec sme to celé prekryli zmršťovaním a elektrickou páskou.

Príprava termistora

Termistor je odpor citlivý na teplo, ktorý nám umožňuje zmerať teplotu opletenia. Používame to na zaistenie toho, aby sa vrkoč nikdy príliš nezahrial, aby ho používateľ mohol nosiť. Pripojíme termistor k rovnakému konektoru, ku ktorému bude opletenie pripevnené.

Najprv nasuňte zmršťovač na nohy termistora a stiahnite ho pomocou tepelnej pištole. Tým sa izolujú nohy a zabráni sa skratu termistora na neizolovaný nitinol. Nechajte na konci trochu drôtu odhalený, aby sa zvlnil. Opäť platí, že tieto krimpy musia byť vhodné pre váš konektor.

Krimpujte konce termistora. Ak môžete, trochu tepla zmršťujte do prvých zubov zvlnenia ako úľavu od napätia. Neumiestňujte to však úplne, pretože drôty sa musia stále spájať, aby bolo zaistené dobré elektrické pripojenie.

Teraz je termistor pripravený na pripojenie k konektoru.

Zostavenie konektora

V hornej časti opletenia môžete použiť akýkoľvek 4-koncový konektor; po nejakom experimentovaní sme sa rozhodli pre konektory Molex Nanofit. (Toto používa naša doska plošných spojov.) Majú nízky profil na doske plošných spojov, pevné mechanické spojenie so sponou, vďaka ktorej zostanú zaistené, ale stále sa dajú ľahko vkladať a vyberať.

Konektory Nanofit idú dohromady v troch fázach:

Najprv vložte dva zvlnené konce termistora do dvoch najvzdialenejších zásuviek na mužskej polovici konektora.

Potom vložte dva zvlnené horné konce opleteného drôtu do zásuviek najviac vľavo a vpravo na mužskej polovici konektora.

Akonáhle sú na svojom mieste, vložte držiak do zásuviek. To pomáha držať zvlnenie na mieste, aby opletenie nevytiahlo konektor.

Samičia polovica konektora je na doske plošných spojov a pripája vlasové svorky k obvodu pohonu a kapacitnému dotykovému obvodu a svorky termistora k Arduinu na snímanie teploty.

Pripravený ísť

Teraz je drôt pripravený na pletenie.

Krok 6: Pletenie a kriedovanie

Existuje niekoľko spôsobov, ako splietnuť predlžovanie vlasov okolo vnútorných drôtov. Na kapacitné snímanie dotykov musí byť odhalený nejaký drôt. Aby však mal cop úplne prirodzene vyzerajúci a technológiu bol skrytý, môže byť drôt spletený úplne zvnútra. Tento druh copu nedokáže efektívne snímať dotyky, ale napriek tomu sa môže aktivovať dramatickou zmenou farby a tvaru.

Štýl copu 1: 4-prameň pre kapacitný dotyk

Tento tutoriál o vrkočoch vám ukáže, ako urobiť 4-prameňový cop. Majte na pamäti, že vo vašom prípade sú jedným z „prameňov“vlastne drôty! Pozrite sa na obrázky vyššie, kde nájdete naše nastavenie opletení podľa 4-prameňového vzoru s tromi prameňmi vlasov a jedným drôtom.

Štýl vrkoča 2: Neviditeľné drôty

V tomto opletení urobíte trojvláknový vrkoč (na to väčšina ľudí myslí, keď sa povie „vrkoč“) a jednoducho spojíte drôty s jedným z prameňov. Tu je skvelý návod na trojvláknový cop.

Kriedovanie termochromickými pigmentmi

Ak chcete, aby cop pri aktivácii zmenil farbu, musí byť kriedovaný termochromickými pigmentmi. Najskôr zaveste vrkoče na niečo, nad stôl potiahnutý plastom (veci sa začnú trochu zamotávať). Dodržujte bezpečnostné pokyny pre svoj termochromický atrament (v prípade potreby noste rukavice!). Rozhodne noste vzduchovú masku - nikdy nechcete dýchať žiadne častice. Teraz vezmite kefu na bolesť a naberte na svoj vrkoč termochromický prášok, začínajúc od vrchu. Jemne „nalakujte“cop, pričom prášok do copu votrite čo najviac. Niektoré stratíte (ale ak vám spadnú na plastovú obrus, môžete ich zachrániť pre ďalší vrkoč). Môžete sledovať časový posun, ktorý sme zdieľali vyššie, a zistiť, ako sme to urobili!

Krok 7: Nosenie techniky

Dosky plošných spojov a batérie je možné namontovať na čelenku alebo sponku do vlasov. Alternatívne, pre jemnejší štýl, môžu byť vrkoče vyrobené s dlhšími drôtmi na koncoch. Tieto drôty môžu byť vedené pod prírodnými vlasmi, klobúkmi, šatkami alebo inými prvkami na iné miesto na tele, napríklad pod košeľu alebo na náhrdelník. Takýmto spôsobom sú vlasy ako nositeľnú technológiu menej nápadné.

Obvody je možné skrátiť pomocou dodatočných revízií a integrovaných logických a bluetooth čipov. Taký menší obvod by bol jednoduchšie ukrytý na ozdobnej sponke do vlasov atď., Problémom však zostane energia, pretože batérie sú v súčasnosti len také malé. Samozrejme, môžete ho zapojiť do steny, ale potom ste nemohli ísť príliš ďaleko.

Vo videu vyššie môžete vidieť nosenie super raného prototypu. (Ďalšie obrázky konečných príloh budú pridané po verejnej ukážke.)

Ohrada

V našom repo serveri github čoskoro nájdete kryt pre obvody pre 3D tlač. Ten je možné navliecť na čelenku alebo upraviť na iný tvar.

Krok 8: Prehľad softvéru

V našom github repo nájdete niekoľko skíc Arduino, ktoré ukazujú rôzne spôsoby ovládania vlasov.

Skica 1: demo_timing

Toto je základná ukážka funkčnosti disku. Vlasy sa zapínajú a vypínajú v nastavenom období sekúnd a keď sú zapnuté, blikajú integrované diódy LED.

Skica 2: demo_captouch

Toto je ukážka kapacitného dotykového snímania. Dotknutím sa vlasov sa zapne palubná dióda LED. V závislosti od vášho prostredia a obvodu bude možno potrebné nastaviť prahové hodnoty kapacitného dotyku.

Skica 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Integrovaná ukážka komunikácie bluetooth, kapacitného snímania dotykov a pohonu. Stiahnite si aplikáciu Bluefruit LE Connect do svojho smartfónu. Kód pošle signál bluetooth, keď sa dotknete opletenia, a vytlačí výsledok do aplikácie. Stlačením tlačidiel na ovládači v aplikácii sa spustí a zastaví ovládanie vrkočov. Všimnite si, že vývody sú nastavené pre našu verziu PCB. Ak ste prepojili pin INH multiplexora s digitálnym pinom podľa schémy DPS, možno budete musieť do kódu pridať riadok, aby sa tento pin znížil (iba sme ho skrátili na uzemnenie).

Tento kód tiež obsahuje metódu kalibrácie spustenú odoslaním znaku „c“prostredníctvom rozhrania UART v aplikácii.

Kapacitná dotyková kalibrácia

Pretože kapacitné dotykové snímanie je citlivé na faktory prostredia, ako je vlhkosť, či je zapojené do počítača alebo nie, tento kód vám umožní určiť vhodnú prahovú hodnotu pre presné kapacitné dotykové snímanie. Príklad toho nájdete v kóde demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. Jedna poznámka je, že kapacita sa mení aj s teplom. Ešte sme sa nezaoberali problémom, kde teplo po aktivácii spúšťa stav „dotyku“.

Monitorovanie batérie

Príklady monitorovania batérie sú v náčrte demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. Vstavaná dióda LED sa rozsvieti, keď nabitie jednej batérie klesne pod určitý prah, aj keď nerozlišuje medzi riadiacou batériou a pohonnou batériou.

Teplotné blokovanie (bezpečnostné vypnutie)

Monitorovanie teploty vrkoča nám umožňuje vypnúť napájanie, ak je príliš horúce. Tieto údaje sa zbierajú z termistora tkaného do opletu. Príkladom toho je náčrt demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch.

Krok 9: Načítanie a úprava kódu

Na napísanie kódu pre HairIO a jeho nahranie na dosky používame štandardné prostredie Arduino.

Arduino Nanos je možné získať z niekoľkých zdrojov; Kúpili sme tieto, ktoré na prevádzku v prostredí Arduino vyžadujú ďalší firmvér. Pri ich nastavovaní na zariadení môžete postupovať podľa týchto pokynov. Ak používate štandardné Arduino Nano (t. J. Tieto), tento ďalší krok nemusíte robiť.

Pri úprave kódu sa uistite, že vaše hardvérové kolíky zodpovedajú vašim obvodom. Ak zmeníte špendlík, aktualizujte dizajn a kód dosky.

Je dôležité si uvedomiť, že kapacitná dotyková knižnica Illutron, ktorú používame, závisí od konkrétneho hardvérového čipu (Atmega328p). Ak chcete použiť iný mikrokontrolér, uistite sa, že je kompatibilný, alebo budete musieť tento kód upraviť. (Nechceli sme sa dostať do takej nízkej úrovne kódu pre tento projekt, takže si veľmi vážime prácu Illutrona. Synchronizácia s hardvérovým načasovaním môže byť dosť chlpatá!)

Krok 10: Budúce návrhy: Nápady a pokyny pre úpravy

Tepelná odozva

Ak by ste sa chceli dozvedieť viac o tepelnom odozve pletencov, v našom článku nájdete matematické modely vlasov. Kľúčovou vecou je, že zmena farby a tvaru sa prejaví v rôznych časoch a v rôznych poradiach na základe množstva izolačných vlasov okolo drôtu a množstva dodanej energie (ktorá mení rýchlosť zahrievania)

Vylepšenia obvodov:

• Posunutie modulu bluetooth doprava vám môže umožniť skrátiť výšku stohovania, pretože neprebieha do konektora USB Arduino. Existujú aj dosky Arduino s integrovanými modulmi bluetooth (väčšina z nich však má iný čip, takže ich použitie by zahŕňalo zmeny kódu).
• Stopy konektora batérie sa môžu meniť v závislosti od typov batérií, ktoré používate.
• Stopa prepínača je všeobecná a pravdepodobne by mala byť nahradená stopou toho, čo chcete použiť.
• Možno budete chcieť byť schopný PWM obvod pohonu ovládať silu cez opletenie; Aby ste to urobili, signálny kolík pohonu by mal byť prepnutý na D3 alebo iný hardvérový PWM pin.
• Ak obrátite párovanie multiplexora (napr. Pohon braid1 a braid2 touch na kanáli 0 a pohon braid2 a braid1 touch na kanáli 1, namiesto dotyku aj pohonu pre rovnaký oplet na jednom kanáli), budete môcť vnímať kapacitné dotknite sa jedného vrkoča pri riadení druhého vrkoča, namiesto toho, aby vám bolo zabránené vykonávať akékoľvek kapacitné snímanie, keď niečo šoféruje.

• Niektoré úpravy môžu umožniť jednej batérii ovládať logiku aj pohon. Medzi niekoľko úvah patrí:

  • Vysoké napätie (napr. 7,4 LiPo batéria) bude poháňať Arduino cez kapacitný snímací obvod a digitálny pin. To pre Arduino nie je dobré z dlhodobého hľadiska. To môže byť vyriešené zahrnutím ďalšieho tranzistora medzi kapacitný snímací obvod a vlasy.
  • Príliš veľa energie čerpanej z vlasov môže Arduino zhnednúť. To sa dá opraviť PWM signálom pohonu.

Vylepšenia softvéru

Kapacitné dotykové snímanie so zdvihovou frekvenciou je možné použiť na detekciu mnohých typov dotykov, napr. jeden alebo dva prsty, zvieranie, krútenie … To si vyžaduje komplikovanejšiu klasifikačnú schému ako základné prahové hodnoty, ktoré tu demonštrujeme. Kapacita sa mení s teplotou. Vylepšením kódu snímania dotykom, aby sa to zohľadnilo, bude snímanie spoľahlivejšie

Samozrejme, ak vytvoríte verziu HairIO, radi by sme o nej počuli

Krok 11: Bezpečnostné poznámky

HairIO je výskumná platforma a nie je myslená ako produkt na komerčné alebo denné použitie. Pri výrobe a nosení vlastného HairIO majte na pamäti nasledujúce skutočnosti:

Teplo

Pretože HairIO pracuje s odporovým zahrievaním, existuje možnosť prehriatia. Ak termistor zlyhá alebo nie je dostatočne blízko opletenia, nemusí byť schopný správne odčítať teplotu. Ak nezahrnete kód vypnutia teploty, môže sa zahriať ďalej, ako bolo určené. Aj keď sme s HairIO nikdy nezažili popáleniny, je to dôležité.

Batérie

V spoločnosti HairIO používame ako zdroje energie batérie LiPo. LiPos sú skvelé nástroje, pretože sú nabíjateľné a v malom balení môžu dodávať vysoký prúd. Tiež by sa s nimi malo zaobchádzať opatrne; ak sú nesprávne nabité alebo prepichnuté, môžu sa vznietiť. Pozrite sa na tieto odkazy, aby ste sa dozvedeli viac o starostlivosti o váš LiPos: podrobný sprievodca; rýchle rady.

Termochromické pigmenty

Používame netoxické, ale nejedzte ich. Pri každom nákupe si prečítajte bezpečnostné príručky.

Krok 12: Referencie a odkazy

Tu zhromažďujeme odkazy a odkazy v tomto návode na obsluhu pre ľahký prístup:

HairIO

HairIO: Ľudské vlasy ako interaktívny materiál - Toto je akademická práca, v ktorej bol HairIO prvýkrát predstavený.

HairIO Github repo - Tu nájdete git repo všetkých schém a kódov použitých pre toto demo, ako aj niektoré listy pre dôležité komponenty.

Youtube - Pozrite sa na vlasy v akcii!

Kusovník pre PCIO HairIO

Kapacitný dotyk

Touché: Vylepšenie dotykovej interakcie s ľuďmi, obrazovkami, tekutinami a každodennými predmetmi

Inštruovateľné pre Arduino verziu Touche + Illutron Github repo pre kód Arduino

Bluetooth

Bluetooth modul

Aplikácia Bluetooth

Bezpečnosť batérie LiPo

Dôkladný sprievodca

Rýchle tipy

Ostatné technológie súvisiace s vlasmi

Vlasy, Katia Vega

Oheň, neviditeľný

Autori

Laboratórium hybridných ekológií

Christine Dierk

Molly Nicholas

Sarah Stermanová