HairIO: Mati kā interaktīvs materiāls: 12 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

HairIO: cilvēka mati kā interaktīvs materiāls

Mati ir unikāls un maz izpētīts materiāls jaunām valkājamām tehnoloģijām. Tā ilgā kultūras un individuālās izpausmes vēsture padara to par auglīgu vietu jaunai mijiedarbībai. Šajā pamācībā mēs parādīsim, kā izveidot interaktīvus matu pieaudzējumus, kas maina formu un krāsu, sajūt pieskārienu un sazinās, izmantojot Bluetooth. Mēs izmantosim pielāgotu shēmu, Arduino Nano, Adafruit Bluetooth plāksni, formas atmiņas sakausējumu un termohromiskos pigmentus.

Šo pamācību izveidoja Sāra Stērmena, Mollija Nikolasa un Kristīne Dierka, dokumentējot darbu, kas veikts kopā ar Ēriku Paulosu UC Berkeley Hybrid Ecologies Lab. Šīs tehnoloģijas analīze un pilns pētījums ir atrodams mūsu rakstā, kas prezentēts TEI 2018. Šajā instrukcijā jūs atradīsiet visaptverošu aparatūras, programmatūras un elektronikas dokumentāciju, kā arī informāciju par mūsu pieņemtajiem dizaina lēmumiem un cīņām.

Sāksim ar īsu sistēmas pārskatu un piemēriem, kā lietot HairIO. Tālāk mēs apspriedīsim iesaistīto elektroniku, pēc tam pāriesim pie aparatūras un matu pieaudzēšanas izveidošanas. Pēdējās sadaļās tiks apskatīts kods un daži padomi, kā veikt izmaiņas.

Saites uz konkrētiem resursiem tiks sniegtas katrā sadaļā un arī apkopotas beigās.

Laimīgu veidošanu!

1. darbība. Kā tas darbojas?

Pārskats

HairIO sistēma darbojas saskaņā ar diviem pamatprincipiem: kapacitatīvs pieskāriens un pretestības apkure. Sajūtot pieskārienu, mēs varam likt matu pieaudzēšanai reaģēt uz pieskārieniem. Sildot pagarinājumu, mēs varam izraisīt krāsas maiņu ar termohromiskiem pigmentiem un formas maiņu ar formas atmiņas sakausējumu. Bluetooth mikroshēma ļauj ierīcēm, piemēram, tālruņiem un klēpjdatoriem, sazināties arī ar matiem, vai nu izraisīt formas vai krāsas maiņu, vai arī saņemt signālu, kad tiek uztverts pieskāriens matiem.

Mijiedarbības un lietošanas piemēri

HairIO ir izpētes platforma, kas nozīmē, ka mēs labprāt vēlētos redzēt, ko jūs ar to darāt! Dažas mūsu izstrādātās mijiedarbības ir parādītas iepriekš redzamajos videoklipos vai mūsu pilnajā videoklipā vietnē Youtube.

Formas maiņas pinums var paziņot lietotājam par īsziņu, maigi pakustinot lietotāja ausi, kad tas pārvietojas.

Vai varbūt tas var dot valkātājam norādījumus, pārejot redzes laukā, lai norādītu, kurā virzienā pagriezties.

Mati var krasi mainīties stila vai izpildījuma dēļ. Stils var mainīties visu dienu vai atjaunināties konkrētam notikumam.

Mati var arī veicināt sociālo mijiedarbību; iedomājies, ka pīsi drauga pieaudzētos matus, tad varēsi mainīt drauga matu krāsu, pieskaroties savai bizei no tālienes.

Sastāvdaļas

Visu jutību, loģiku un vadību veic pielāgota shēma un uz galvas nēsātais Arduino Nano. Šai shēmai ir divi galvenie komponenti: kapacitatīva pieskāriena sensora ķēde un piedziņas ķēde jaudas pārslēgšanai uz pinumu. Tirdzniecības matu pieaudzēšana ir pīta ap nitinola stiepli, kas ir formas atmiņas sakausējums. Šis vads atdziest un saglabās vienu formu, kad tas tiek uzkarsēts. Mēs varam apmācīt vadā gandrīz jebkuru otro formu (aprakstīts vēlāk šajā pamācībā). Divas LiPo baterijas baro vadības ķēdi pie 5 V, bet mati - ar 3,7 V.

2. solis: elektronika

Vadība un ietilpīgs pieskāriens

Kapacitatīvā pieskāriena ķēde ir pielāgota Disneja Touché projektam, izmantojot šo brīnišķīgo Instructable, lai atkārtotu Touche Arduino. Šī iestatīšana atbalsta frekvences kapacitatīvo pieskārienu uztveršanu un nodrošina sarežģītāku žestu atpazīšanu nekā vienkāršs pieskāriens/bez pieskāriena. Viena piezīme šeit ir tā, ka kapacitatīvā skāriena ķēde un kods uzņemas noteiktu Arduino mikroshēmu - Atmega328P. Ja izvēlaties izmantot alternatīvu mikrokontrollera mikroshēmu, iespējams, būs jāpārveido kods vai jāatrod alternatīvs uztveršanas mehānisms.

Vadības ķēde loģikai izmanto Arduino Nano un analogo multipleksoru, lai varētu secīgi kontrolēt vairākas bizītes no vienas shēmas un baterijām. Kapacitīvs pieskāriens tiek uztverts gandrīz vienlaicīgi, strauji pārslēdzoties starp kanāliem (tik ātri, ka būtībā šķiet, ka mēs uztveram abus vienlaikus). Pīņu iedarbināšanu ierobežo pieejamā jauda. Jaudīgāku vai papildu bateriju iekļaušana varētu nodrošināt vienlaicīgu iedarbināšanu, tomēr šeit vienkāršības labad mēs to ierobežojam ar secīgu iedarbināšanu. Piedāvātā shēmas shēma var vadīt divas bizes (bet ķēdes multipleksors var atbalstīt līdz četrām!).

Vienkāršākajai shēmas versijai atstājiet multipleksoru ārpusē un vadiet vienu pinumu tieši no Arduino.

Piedziņas ķēde un termistors

Mēs veicam kapacitatīvu pieskārienu tam pašam vadam kā iedarbināšanai (nitinols). Tas nozīmē, ka pinumā ir mazāk vadu/sarežģītības, bet ķēdē - vairāk.

Piedziņas ķēde sastāv no bipolāru savienojumu tranzistoru (BJT) komplekta, lai ieslēgtu un izslēgtu matu iedarbināšanu. Ir svarīgi, lai tie būtu bipolāri savienojuma tranzistori, nevis biežāk sastopamie (un kopumā labākie) MOSFET, jo BJT trūkst iekšējās kapacitātes. MOSFET iekšējā kapacitāte pārspēs skārienjūtīgo ķēdi.

Mums ir arī jāpārslēdz gan zeme, gan strāva, nevis tikai jauda, lai atkal ietilpinātu pieskārienu, jo nav iezemēta elektroda kapacitatīvā signāla.

Alternatīvs dizains, kas izmanto atsevišķus avotus kapacitatīvam pieskārienam un piedziņai, var ievērojami vienkāršot šo shēmu, tomēr tas padara mehānisko dizainu sarežģītāku. Ja kapacitatīvā uztveršana ir izolēta no piedziņas jaudas, mēs varam izkļūt ar vienu jaudas slēdzi, un tas var būt FET vai jebkas cits. Šādi risinājumi varētu ietvert pašu matu metalizāciju, kā tas ir Katia Vega matu izstrādājumos.

Bluetooth mikroshēma

Mūsu izmantotā Bluetooth mikroshēma ir Bluefruit Friend no Adafruit. Šis modulis ir autonoms, un tas ir jāpievieno tikai Arduino, kas apstrādā saziņas loģiku.

Akumulatora izvēle

Akumulatoriem vēlaties uzlādējamas baterijas, kas var nodrošināt pietiekamu spriegumu, lai darbinātu Arduino, un pietiekami daudz strāvas, lai vadītu nitinolu. Tiem nav jābūt vienam un tam pašam akumulatoram. Faktiski, lai izvairītos no Arduino brūnināšanas, mēs izgatavojām visus savus sākotnējos prototipus ar divām baterijām: vienu vadībai un otru braukšanai.

Arduino Nano ir nepieciešams vismaz 5 V, un nitinols patērē ne vairāk kā 2 ampērus.

Mēs izvēlējāmies 3,7 V akumulatoru no ValueHobby, lai virzītu matus, un 7,4 V akumulatoru no ValueHobby, lai darbinātu Arduino. Centieties neizmantot parastās 9V baterijas; 15 minūšu laikā tie samazināsies zem lietderības un radīs daudz atkritumu. (Mēs zinām, jo mēs mēģinājām …)

Dažādas detaļas

Akumulatora uzraudzība: 4,7 kΩ pretestība starp piedziņas akumulatora strāvas vadu un analogo tapu ļauj mums kontrolēt piedziņas akumulatora uzlādi. Jums ir nepieciešams šis rezistors, lai akumulators neieslēgtu Arduino, izmantojot analogo tapu (kas būtu slikti: jūs nevēlaties to darīt). Arduino akumulatoru var uzraudzīt, izmantojot tikai kodu - koda demonstrēšanai skatiet sadaļu par programmatūru.

Džemperis: Ja vēlaties visu darbināt ar vienu akumulatoru, starp diviem akumulatora savienotājiem ir vieta džemperim. Tas riskē padarīt Arduino brūnu, taču, pareizi izvēloties akumulatoru un dažas diskdziņa programmatūras PWM, tam vajadzētu darboties. (Lai gan mēs to vēl neesam ieguvuši.) (Ja jūs to izmēģināt - dariet mums zināmu, kā tas notiek!)

3. solis: elektronikas montāža

Ķēdes salikšana kopā

Mēs sākotnēji projektējām ķēdi divās daļās, savienojot piedziņas un vadības ķēdes ar elastīgu kabeli. Mūsu integrētajā PCB versijā shēmas ir kondensētas uz vienas plates. Pirmā shēma ļauj elastīgāk novietot bizītes uz galvas, bet otro ir daudz vienkāršāk salikt. Tāfeles shematiskos un izkārtojuma failus varat atrast mūsu Github repo. Ir divi veidi, kā izveidot shēmas: 1) ar rokām izgatavot perforētas plātnes versiju ar caurumiem caur detaļām saskaņā ar shēmu vai 2) izgatavot PCB no mūsu piedāvātā plāksnes faila (saite iepriekš) un salikt kopā ar virsmas stiprinājuma komponentiem.

Sastāvdaļas

Materiālu saraksts PCB versijai + bizes ir šeit.

Mēs paši slīpējām mūsu testa PCB uz citas dzirnavas, pēc tam pasūtījām galīgos PCB no lieliskajām līča zonas shēmām. Gan iekšējā, gan profesionālā plākšņu ražošana darbosies lieliski, lai gan visu viju pārklāšana ar rokām vai lodēšana ir sāpes.

Padomi

• Virsmas stiprinājuma komponentiem mēs izmantojām lodēšanas pastu un atkārtotu krāsni vai sildvirsmu, pēc tam caur rokām pielodējām caurumus caurumiem.
• Ātrai prototipēšanai mēs iesakām rīvdēļa/perforatora versiju, bet uzticamībai - PCB.
• Mēs izmantojam īsas sieviešu galvenes, lai noturētu Nano uz PCB, lai to varētu noņemt. Garās sieviešu galvenes var pielodēt pie tāfeles gluži vienā līmenī, lai paceltu Bluetooth mikroshēmu pietiekami augstu, lai varētu ligzdot virs Arduino. (Jūs arī vēlēsities pievienot Kapton lenti, lai novērstu nejaušu īssavienojumu).
• Bluetooth mikroshēma faktiski ir jāpielodē pie vīriešu galvenēm otrādi, lai tie atbilstu tapas secībai PCB izkārtojumā. (Protams, jūs varat mainīt šo izkārtojumu.) Kāpēc mēs to darījām? Tā kā tas padara tapas labāk saskaņotas ar Arduino izkārtojumu.

4. solis: matu aparatūras pārskats

HairIO ir matu pieaudzēšana, kas pīta ap diviem savienotiem stieples garumiem, piestiprināta pie savienotāja un termistora temperatūras regulēšanai. Pēc pilnīgas montāžas to var krāsot ar termohromiskiem pigmentiem. Pati HairIO bizītes veidošana sastāv no vairākiem posmiem:

1) Apmāciet formas atmiņas sakausējumu līdz vēlmes formai.

2) Salieciet iekšējo vadu, saspiežot un pielodējot formas atmiņas sakausējumu ar izolētu vara stiepli.

3) Gofrējiet un izolējiet termistoru.

4) Pievienojiet vadu un termistoru savienotājam.

5) Pīt matus ap vadu.

6) Krīta matus.

Turpmākajās sadaļās mēs detalizēti aplūkosim katru posmu.

5. solis: Matu vadu salikšana

Pirmie posmi ietver iekšējo vadu salikšanu, kas nodrošina formas maiņu un pretestības sildīšanu. Tieši šeit jūs izlemjat pinuma garumu, vēlamo formu, kad tas tiek uzkarsēts, un savienotāja veidu. Ja visām pītēm ir kopīgs savienotāja veids, tās var viegli nomainīt uz vienas shēmas plates, lai veiktu dažādas formas un krāsas, kā arī matu tipus un garumus.

Ja jūs nevēlaties mainīt formu konkrētā bizē, formas atmiņas sakausējumu var aizstāt ar regulāras stieples garumu. Ja vēlaties atbalstīt kapacitatīvo pieskārienu, lai nodrošinātu vislabāko efektu, nomaiņas vadam jābūt izolētam.

Formas atmiņas sakausējuma apmācība

Formas atmiņas sakausējums, ko mēs šeit izmantojam, ir nitinols, niķeļa-titāna sakausējums. Kad tas ir atdzisis, tas paliek vienā formā, bet, sildot, tas atgriežas tā sauktajā "apmācītajā" stāvoklī. Tātad, ja mēs vēlamies pinumu, kas sasilst, sasildot, tas var būt taisns, kad tas ir atdzisis, bet ir apmācīts saritināties. Jūs varat izveidot gandrīz jebkuru vēlamo formu, lai gan stieples spēju pacelt svaru ierobežo tā diametrs.

Izgrieziet nitinolu līdz vēlamajam bizes garumam, atstājot nedaudz papildu liekumiem pīšanas laikā un savienojumiem augšpusē un apakšā.

Lai apmācītu nitinolu, skatiet šo fantastisko pamācību.

Pītie veidi, ar kuriem esam eksperimentējuši, ietver cirtas, taisna leņķa līkumus, lai mati varētu stāvēt taisni, un nemaz netrenēt nitinolu. Tas var šķist slinks, bet ļauj iedarboties matiem iztaisnot no jebkuras formas. Vads saglabās formu, kurā jūs to saliekat, kad tas ir atdzisis, piem. čokurošanās, pēc tam sildot iztaisnojiet to. Super forši un daudz vieglāk!

Vadi montāža

Nitinols ir neizolēts un darbojas tikai vienā virzienā. Lai izveidotu pilnu ķēdi, mums ir nepieciešams otrs, izolēts vads, lai savienotu apakšā un atgrieztos savienotājā augšpusē. (Neizolēts vads, pieskaroties nitinolim, izraisīs īssavienojumu un novērsīs vienmērīgu sasilšanu.)

Izgrieziet izolētas vara stieples garumu tādā pašā garumā kā nitinols. Mēs izmantojām 30 AWG magnēta vadu. Noņemiet izolāciju abos galos. Magnēta stieples gadījumā pārklājumu var noņemt, viegli dedzinot vadu ar atklātu liesmu, līdz izolācijas zīmes, un to var noslaucīt (tas aizņem apmēram 15 sekundes ar šķiltavu). Ņemiet vērā, ka tas sadedzināšanas vietā padara vadu nedaudz trauslu.

Jautrs fakts par nitinolu: Diemžēl lodētam nepatīk pieturēties pie nitinola. (Tās ir milzīgas sāpes.) Labākais risinājums ir izmantot gofrējumu, lai izveidotu mehānisku savienojumu ar nitinolu, pēc tam pievienojiet lodmetālu, lai nodrošinātu elektrisko savienojumu.

Turiet nitinola galu un tikko neizolēto vara stiepli kopā un ievietojiet gofrētā veidā. Cieši saspiediet tos kopā. Ja ir nepieciešams papildu savienojuma stiprums, pievienojiet nedaudz lodēt. Pārklājiet gofrēto gredzenu un atlikušo stieples asti ar karstuma sarukumu, lai jūsu nēsātājs nedurtos ar smailiem galiem. Nav svarīgi, kāda veida gofrēšanu jūs izmantojat apakšā, jo tas ir tikai mehānisks savienojums starp abiem vadiem.

Otrā galā katram stieples galam pievienosim gofrējumu. Šeit svarīgs ir gofrēšanas veids. Savam savienotājam jāizmanto pārošanās gofrēšana. Šie vadu gali tiks piestiprināti pie savienotāja, lai izveidotu savienojumu ar shēmas plati.

Stand-Up bizītes izgatavošana:

Pīnes var būt ļoti smalkas vai ļoti dramatiskas. Ja vēlaties dramatisku efektu, piemēram, galvassegas attēlu iepriekš, vai arī performatīvās situācijas video iepriekš, ir nepieciešams viens papildu solis. Pīnes dod priekšroku vērpšanai, nevis pacelšanai, tāpēc tām jābūt nostiprinātām, lai tās paliktu pareizajā virzienā. Mūsu bikšturi ir veidoti kā izstiepts Z (pārbaudiet attēlu). Mēs ieslīdējām gofrētā veidā uz nitinola, pēc tam pielodējām lenti pie gofrēšanas un visbeidzot visu noklājām karstuma sarukumā un elektriskajā lentē.

Termistora sagatavošana

Termistors ir termiski jutīgs rezistors, kas ļauj izmērīt pinuma temperatūru. Mēs to izmantojam, lai pārliecinātos, ka pinums nekad nav pārāk karsts, lai lietotājs varētu to nēsāt. Mēs pievienosim termistoru tam pašam savienotājam, kuram pīte tiks piestiprināta.

Vispirms uzbīdiet termoreaktoru uz termistora kājām un izmantojiet siltuma pistoli, lai to samazinātu. Tas izolēs kājas, lai novērstu termistora īssavienojumu ar neizolēto nitinolu. Beigās atstājiet nedaudz stieples, lai gofrētu. Atkal šīm gofrēm jābūt atbilstošām savienotājam.

Saspiediet termistora galus. Ja varat, nedaudz saspiediet siltumu savilcēja pirmajos zobos, lai noņemtu deformāciju. Tomēr nelieciet to līdz galam, jo vadiem joprojām ir jābūt savienotiem, lai nodrošinātu labu elektrisko savienojumu.

Tagad termistors ir gatavs piestiprināšanai pie savienotāja.

Savienotāja montāža

Jūs varat izmantot jebkāda veida 4 termināļu savienotājus pīnes augšpusē; pēc dažiem eksperimentiem mēs nolēmām Molex Nanofit savienotājus. (Tas ir tas, ko izmanto mūsu PCB.) Tiem ir zems profils uz shēmas plates, ciets mehānisks savienojums ar klipu, lai tie būtu bloķēti, taču tos joprojām ir viegli ievietot un noņemt.

Nanofit savienotāji iet kopā trīs posmos:

Vispirms ievietojiet divus gofrētos termistora galus divās centrālajās tvertnēs savienotāja ārējā pusē.

Pēc tam ievietojiet pītas stieples divus gofrētos augšējos galus savienotāja vīriešu puses kreisajā un labajā pusē.

Kad tie ir ievietoti, ievietojiet fiksatoru tvertnēs. Tas palīdz noturēt gofrus vietā, lai pinums neizvilktu savienotāju.

Savienotāja sievišķā puse atrodas uz shēmas plates un savieno matu spailes ar piedziņas ķēdi un kapacitatīvo pieskāriena ķēdi, un termistoru spailes ar Arduino temperatūras noteikšanai.

Gatavs doties

Tagad stieple ir gatava pīšanai.

6. solis: pīšana un krītošana

Ir vairāki veidi, kā pīt matu pieaudzēšanu ap iekšējiem vadiem. Lai veiktu kapacitatīvu pieskārienu noteikšanu, ir jāatklāj daži vadi. Tomēr, lai pīts būtu pilnīgi dabiski un paslēptu tehnoloģiju, stiepli var pilnībā pīt no iekšpuses. Šāda veida bizes nevar efektīvi pieskarties pieskārieniem, taču tās joprojām var iedarboties, dramatiski mainot krāsu un formu.

Pītnes stils 1: 4 šķipsnas ietilpīgam pieskārienam

Šī pīto apmācība parādīs, kā izdarīt 4-pavedienu pīti. Paturiet prātā, ka jūsu gadījumā viens no "pavedieniem" patiesībā ir vadi! Apskatiet iepriekšējos attēlus, lai redzētu mūsu pīšanas iestatījumus, ievērojot četru pavedienu modeli ar trim matu pavedieniem un vienu stiepli.

2. pinuma stils: neredzami vadi

Šajā bizē jūs izgatavojat trīspīļu bizi (par to domā lielākā daļa cilvēku, domājot par “bizi”), un jūs vienkārši savienojat vadus ar kādu no pavedieniem. Šeit ir lieliska apmācība trīspīļu pītei.

Krāsošana ar termohromiem pigmentiem

Ja vēlaties, lai bizīte iedarbināšanas laikā mainītu krāsu, tā ir jākrāso ar termohromiskiem pigmentiem. Vispirms pakariniet bizītes uz kaut kā, virs ar plastmasu pārklāta galda (lietas kļūs nedaudz nekārtīgas). Ievērojiet termohromās tintes drošības norādījumus (ja nepieciešams, valkājiet cimdus!). Noteikti nēsājiet gaisa masku - jūs nekad nevēlaties ieelpot daļiņas. Tagad paņemiet otu pret sāpēm un, sākot no augšas, uzpiniet uz sava pinuma kādu termohromisku pulveri. Uzmanīgi "nokrāsojiet" pinumu, pēc iespējas iesmērējiet pīderi bizē. Jūs kādu zaudēsit (bet, ja tas nokrīt uz plastmasas galda auduma, varat to izglābt nākamajai pītei). Jūs varat noskatīties iepriekš aprakstīto timelapse, lai redzētu, kā mums tas izdevās!

7. solis: tehnikas valkāšana

Shēmas plates un baterijas var uzstādīt uz galvas saites vai matu sprādzes. Alternatīvi, lai iegūtu smalkāku stilu, bizītes var izgatavot ar garākiem vadiem galos. Šos vadus var novietot zem dabīgiem matiem, cepurēm, šalles vai citām īpašībām uz citu ķermeņa vietu, piemēram, zem krekla vai uz kaklarotas. Tādā veidā mati ir mazāk pamanāmi kā valkājama tehnoloģija.

Shēmu var samazināt, veicot papildu pārskatīšanu un integrētu loģiku un Bluetooth mikroshēmas. Šādu mazāku ķēdi būtu vieglāk paslēpt uz dekoratīva matu sprādzes utt., Tomēr jauda joprojām būs problēma, jo baterijas šobrīd kļūst tik mazas. Protams, jūs varētu to iespraust sienā, bet tad jūs nevarat iet ļoti tālu.

Iepriekš redzamajā videoklipā varat redzēt super agrīnu prototipu. (Vairāk attēlu no galīgajiem korpusiem jāpievieno pēc publiskas demonstrācijas.)

Korpuss

Drīz mūsu github repo varēsit atrast 3D izdrukājamu korpusu shēmai. To var uzlikt uz matu lentes vai pārveidot citu formas faktoru dēļ.

8. darbība: programmatūras pārskats

Mūsu github repo jūs atradīsit vairākas Arduino skices, kas demonstrē dažādus matu kontroles veidus.

1. skice: demo_timing

Šī ir diska funkcionalitātes pamata demonstrācija. Mati ieslēdzas un izslēdzas noteiktā sekunžu laikā, un ieslēdzot mirgo borta gaismas diode.

2. skice: demo_captouch

Šī ir kapacitatīvā pieskāriena sensora demonstrācija. Pieskaroties matiem, tiks ieslēgta borta gaismas diode. Atkarībā no vides un ķēdes jums, iespējams, būs jāpielāgo kapacitatīvie pieskārienu sliekšņi.

3. skice: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Integrēta Bluetooth komunikācijas, kapacitatīvas pieskārienu noteikšanas un diska demonstrācija. Lejupielādējiet Bluefruit LE Connect lietotni viedtālrunī. Pieskaroties pītei, kods nosūtīs Bluetooth signālu, izdrukājot rezultātu lietotnei. Nospiežot lietotnē esošās pogas uz kontroliera, sāksies un tiks pārtraukta bizīšu darbība. Ņemiet vērā, ka pinouts ir iestatīti mūsu PCB versijai. Ja esat pievienojis multipleksora INH tapu digitālajai tapai, kā norādīts PCB shēmā, iespējams, jums būs jāpievieno rindiņa kodā, lai šo tapu samazinātu (mēs tikko īssavienojām to ar zemi).

Šis kods ietver arī kalibrēšanas metodi, kas tiek aktivizēta, nosūtot “c” rakstzīmi, izmantojot lietotnes UART saskarni.

Kapacitīva pieskāriena kalibrēšana

Tā kā kapacitatīvā pieskāriena noteikšana ir jutīga pret tādiem vides faktoriem kā mitrums, vai tā ir pievienota datoram vai nē, šis kods ļaus jums noteikt atbilstošu sliekšņa vērtību precīzai kapacitatīvai pieskāriena noteikšanai. Šādu piemēru varat atrast kodā demo_pcb_bluetooth_ar_drive_captouch. Viena piezīme ir tā, ka kapacitāte mainās arī ar siltumu. Mēs vēl neesam risinājuši jautājumu, kur siltums pēc iedarbināšanas izraisa "pieskārienu" stāvokli.

Akumulatora uzraudzība

Akumulatora uzraudzības piemēri ir skicē demo_pcb_bluetooth_ar_drive_captouch. Iebūvētā gaismas diode iedegsies, kad viena akumulatora uzlādes līmenis nokrītas zem noteiktā sliekšņa, lai gan tas neatšķir vadības akumulatoru no piedziņas akumulatora.

Temperatūras bloķēšana (drošības izslēgšana)

Pīta temperatūras uzraudzība ļauj izslēgt strāvu, ja tā kļūst pārāk karsta. Šie dati tiek savākti no pinumā ieausta termistora. Piemērs tam ir atrodams demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch skicē.

9. darbība: koda ielāde un modificēšana

Mēs izmantojam standarta Arduino vidi, lai rakstītu HairIO kodu un augšupielādētu to dēļos.

Arduino Nanos var iegūt no vairākiem avotiem; mēs iegādājāmies šīs ierīces, kurām nepieciešama papildu programmaparatūra, lai darbotos ar Arduino vidi. Jūs varat izpildīt šos norādījumus, lai tos iestatītu savā datorā. Ja izmantojat standarta Arduino Nano (t.i., šos), jums nav jāveic šīs papildu darbības.

Mainot kodu, pārliecinieties, vai aparatūras tapas atbilst jūsu shēmai. Ja maināt tapu, noteikti atjauniniet tāfeles dizainu un kodu.

Ir svarīgi atzīmēt, ka mūsu izmantotā Illutron kapacitatīvā skārienu bibliotēka balstās uz noteiktu aparatūras mikroshēmu (Atmega328p). Ja vēlaties izmantot citu mikrokontrolleri, pārliecinieties, vai tas ir saderīgs, vai arī jums būs jāmaina šis kods. (Mēs negribējām iekļūt šī projekta zemajā kodā, tāpēc mēs ļoti novērtējam Illutron darbu. Sinhronizācija ar aparatūras laiku var kļūt diezgan mataina!)

10. solis: nākotnes modeļi: idejas un vadlīnijas izmaiņām

Siltuma reakcija

Ja vēlaties uzzināt vairāk par pinumu izturību pret siltumu, mūsu rakstā varat atrast matu matemātiskos modeļus. Galvenais ir tas, ka krāsas un formas izmaiņas tiks iedarbinātas dažādos laikos un dažādos pasūtījumos, pamatojoties uz izolējošo matiņu daudzumu ap vadu un piegādātās enerģijas daudzumu (kas maina to uzsildīšanas ātrumu)

Ķēdes uzlabojumi:

• Pārvietojot Bluetooth moduli pa labi, var samazināt krāvuma augstumu, jo tas neieslīdēs Arduino USB savienotājā. Ir arī Arduino plates ar integrētiem Bluetooth moduļiem (taču lielākajai daļai no tām ir atšķirīga mikroshēma, tāpēc to izmantošana būtu saistīta ar koda maiņu).
• Akumulatora savienotāja pēdas var mainīties atkarībā no izmantoto bateriju veida.
• Slēdža nospiedums ir vispārējs, un tas, iespējams, jāaizstāj ar to, ko vēlaties izmantot.
• Iespējams, vēlēsities PWM piedziņas ķēdi, lai kontrolētu jaudu caur pinumu; lai to izdarītu, piedziņas signāla tapa jāpārslēdz uz D3 vai citu aparatūras PWM tapu.
• Ja apvērsīsit multipleksoru pārus (piemēram, braid1 piedziņa un braid2 pieskāriens 0. kanālā un braid2 piedziņa un braid1 pieskāriens 1. kanālā, nevis gan pieskāriens, gan piedziņa vienai un tai pašai pītei vienā kanālā), jūs varēsit uztvert kapacitatīvo pieskarieties vienai pītei, braucot ar otru bizi, tā vietā, lai neļautu veikt jebkādu kapacitatīvu sensoru, kamēr kaut kas brauc.

• Dažas izmaiņas var ļaut vienam akumulatoram kontrolēt gan loģiku, gan piedziņu. Vairāki apsvērumi ietver:

  • Augstspriegums (piemēram, 7,4 LiPo akumulators) atgriezīs Arduino, izmantojot kapacitatīvo sensoru ķēdi un digitālo tapu. Tas nav labs Arduino ilgtermiņā. To var novērst, iekļaujot citu tranzistoru starp kapacitatīvo sensoru ķēdi un matiem.
  • Pārāk liels jaudas patēriņš matiem var padarīt Arduino brūnu. To var novērst, PWM nospiežot piedziņas signālu.

Programmatūras uzlabojumi

Pārslēgtas frekvences kapacitatīvo pieskārienu sensoru var izmantot, lai noteiktu daudzu veidu pieskārienus, piem. viens vai divi pirksti, saspiešana, virpuļošana … Tas prasa sarežģītāku klasifikācijas shēmu nekā pamata sliekšņi, ko mēs šeit demonstrējam. Kapacitāte mainās atkarībā no temperatūras. Uzlabojot skārienjūtīgo kodu, lai to ņemtu vērā, jutība kļūs uzticamāka

Protams, ja izveidojat HairIO versiju, mēs labprāt uzzinātu par to

11. darbība: drošības piezīmes

HairIO ir pētniecības platforma, un tas nav paredzēts kā komerciāls vai ikdienas lietojums. Veidojot un nēsājot savu HairIO, lūdzu, ņemiet vērā šādus apsvērumus:

Siltums

Tā kā HairIO darbojas ar pretestības apkuri, pastāv pārkaršanas iespēja. Ja termistors neizdodas vai nav pietiekami tuvu pītei, tas var nespēt pareizi nolasīt temperatūru. Ja neiekļaujat temperatūras izslēgšanas kodu, tas var sakarst tālāk, nekā paredzēts. Lai gan mēs nekad neesam piedzīvojuši apdegumus, izmantojot HairIO, tas ir svarīgs apsvērums.

Baterijas

Vietnē HairIO mēs izmantojam LiPo baterijas kā enerģijas avotus. LiPos ir lieliski rīki, jo tie ir uzlādējami un var piegādāt lielu strāvu nelielā iepakojumā. Tie arī rūpīgi jāizturas; ja tie ir nepareizi uzlādēti vai caurdurti, tie var aizdegties. Lūdzu, skatiet šīs atsauces, lai uzzinātu vairāk par savu LiPos kopšanu: rūpīga rokasgrāmata; ātri padomi.

Termohromiskie pigmenti

Tie, kurus mēs izmantojam, nav toksiski, taču, lūdzu, neēdiet tos. Izlasiet drošības norādījumus par visu, ko pērkat.

12. darbība: atsauces un saites

Šeit mēs apkopojam atsauces un saites šajā pamācībā, lai viegli piekļūtu:

HairIO

HairIO: cilvēka mati kā interaktīvs materiāls - šis ir akadēmiskais darbs, kurā HairIO pirmo reizi tika prezentēts.

HairIO Github repo - šeit atradīsit visu šai demonstrācijai izmantoto shēmu un kodu git repo, kā arī dažas svarīgu komponentu datu lapas.

Youtube - redzi matus darbībā!

Materiālu saraksts HairIO PCB

Kapacitatīvs pieskāriens

Touché: pieskārienu mijiedarbības uzlabošana cilvēkiem, ekrāniem, šķidrumiem un ikdienas priekšmetiem

Pamācāms Arduino versijai Touche + Illutron Github repo Arduino kodam

Bluetooth

Bluetooth modulis

Bluetooth lietotne

LiPo akumulatora drošība

Rūpīgs ceļvedis

Ātri padomi

Cita ar matiem saistīta tehnika

Matu izstrādājumi, Katia Vega

Uguns, Neredzamais

Autori

Hibrīda ekoloģijas laboratorija

Kristīne Dierka

Mollija Nikolaja

Sāra Stērmena