HairIO: مو به عنوان ماده تعاملی: 12 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:57

HairIO: موی انسان به عنوان یک ماده تعاملی

مو یک ماده منحصر به فرد و کمی برای فناوری های جدید پوشیدنی است. سابقه طولانی در بیان فرهنگی و فردی آن را به مکانی پربار برای تعاملات بدیع تبدیل کرده است. در این دستورالعمل ، ما به شما نحوه ساخت اکستنشن موی تعاملی را نشان می دهیم که شکل و رنگ آن را تغییر می دهد ، لمس را حس می کند و از طریق بلوتوث ارتباط برقرار می کند. ما از یک مدار سفارشی ، Arduino Nano ، برد بلوتوث Adafruit ، آلیاژ حافظه شکل و رنگدانه های ترموکرومیک استفاده خواهیم کرد.

این دستورالعمل توسط سارا استرمن ، مولی نیکلاس و کریستین دیرک ایجاد شد و کارهای انجام شده در آزمایشگاه اکولوژی ترکیبی در دانشگاه برکلی با اریک پائولوس را مستند کرد. تجزیه و تحلیل این فناوری و مطالعه کامل را می توانید در مقاله ما ، ارائه شده در TEI 2018 ، مشاهده کنید. در این دستورالعمل ، مستندات جامع سخت افزاری ، نرم افزاری و الکترونیکی ، و همچنین اطلاعاتی در مورد تصمیمات طراحی ما و مشکلاتی که با آن روبرو بودید ، خواهید یافت. به

ما با مرور اجمالی سیستم و نمونه هایی از نحوه استفاده از HairIO شروع می کنیم. در ادامه ما در مورد وسایل الکترونیکی مورد بحث بحث می کنیم ، سپس به سخت افزار و ایجاد اکستنشن مو می پردازیم. بخش های آخر کد و نکاتی را برای ایجاد تغییرات پوشش می دهد.

پیوندها به منابع خاص در هر بخش ارائه می شود ، و همچنین در انتها جمع آوری می شود.

ساخت خوشحالم!

مرحله 1: چگونه کار می کند؟

بررسی اجمالی

سیستم HairIO از دو اصل اساسی استفاده می کند: لمس خازنی و گرمایش مقاومتی. با حس کردن لمس ، می توانیم موهای سر را به لمس ها پاسخ دهیم. و با گرم کردن پسوند ، می توانیم با رنگدانه های ترموکرومی تغییر رنگ دهیم و با آلیاژ حافظه شکل تغییر شکل دهیم. یک تراشه بلوتوث به دستگاه هایی مانند تلفن و لپ تاپ اجازه می دهد تا با موها نیز ارتباط برقرار کنند ، یا باعث ایجاد شکل یا تغییر رنگ شوند و یا هنگام لمس موها سیگنالی دریافت کنند.

مثال تعاملات و موارد استفاده

HairIO یک پلت فرم تحقیقاتی است ، به این معنی که ما دوست داریم ببینیم شما با آن چه می کنید! برخی از تعاملاتی که طراحی کرده ایم در فیلم های بالا یا در ویدیوی کامل ما در Youtube نشان داده شده است.

یک بافت با تغییر شکل ممکن است یک پیام متنی را با قلقلک دادن آرام گوش کاربر در حین حرکت به او اطلاع دهد.

یا شاید بتواند جهت کاربر را هدایت کند و با حرکت به میدان دید ، نشان دهد که به کدام جهت باید چرخید.

موها می توانند به طور چشمگیری تغییر کنند ، برای حالت یا عملکرد. این سبک می تواند در طول روز تغییر کند یا برای یک رویداد خاص به روز شود.

مو همچنین می تواند تعاملات اجتماعی را فعال کند. تصور کنید که موهای تقویت شده یک دوست را ببافید ، سپس بتوانید با لمس کردن بافت خود از دور ، رنگ موی دوست خود را تغییر دهید.

اجزاء

تمام حس ، منطق و کنترل توسط یک مدار سفارشی و آردوینو نانو ، که روی سر پوشانده می شود ، اداره می شود. این مدار دارای دو جزء اصلی است: یک حسگر لمسی خازنی و یک مدار محرک برای تغییر قدرت به بافت. یک اکستنشن موی تجاری در اطراف سیم نیتینول ، که یک آلیاژ حافظه شکل است ، بافته می شود. این سیم هنگام سرد شدن یک شکل را حفظ می کند و وقتی گرم می شود به شکل دوم حرکت می کند. ما می توانیم تقریباً هر شکل دوم را به سیم آموزش دهیم (بعداً در این دستورالعمل توضیح داده شده است). دو باتری LiPo مدار کنترل را در 5V و مو را در 3.7V تغذیه می کند.

مرحله 2: الکترونیک

کنترل و لمس خازنی

مدار لمسی خازنی از پروژه Touché دیزنی ، از طریق این دستورالعمل فوق العاده در تکرار Touche در آردوینو اقتباس شده است. این تنظیم از حس لمسی خازنی فرکانس جاروب شده پشتیبانی می کند و تشخیص پیچیده تر از لمس ساده/بدون لمس را امکان پذیر می کند. یک نکته در اینجا این است که مدار لمسی خازنی و کد یک تراشه آردوینو خاص ، Atmega328P را فرض می کنند. اگر استفاده از تراشه میکروکنترلر متناوب را انتخاب می کنید ، ممکن است نیاز به طراحی مجدد کد یا یافتن مکانیزم سنجش جایگزین داشته باشید.

مدار کنترل از آردوینو نانو برای منطق استفاده می کند و از یک مالتی پلکسر آنالوگ برای کنترل متوالی چندین نوار از مدار و باتری های یکسان استفاده می کند. لمس خازنی تقریباً همزمان با تعویض سریع بین کانال ها حس می شود (آنقدر سریع که اساساً مانند این است که ما هر دو را به طور همزمان حس می کنیم). با استفاده از قدرت موجود ، فعال کردن بندها محدود می شود. شامل باتری های قوی تر یا اضافی می تواند باعث فعال شدن همزمان شود ، اما در اینجا ما برای سادگی آن را به فعال سازی متوالی محدود می کنیم. شماتیک مدار ارائه شده می تواند دو نوار را کنترل کند (اما مالتی پلکسر در مدار می تواند تا چهار را پشتیبانی کند!).

برای ساده ترین نسخه مدار ، مالتی پلکسر را کنار بگذارید و یک تکه را مستقیماً از آردوینو کنترل کنید.

مدار مدار و ترمیستور

ما لمس خازنی را بر روی همان سیم فعال (نیتینول) انجام می دهیم. این به معنی سیم/پیچیدگی کمتر در بافت و بیشتر در مدار است.

مدار درایو شامل مجموعه ای از ترانزیستورهای اتصال دوقطبی (BJT) برای روشن و خاموش کردن حالت مو است. مهم است که این ترانزیستورهای اتصال دوقطبی باشند نه MOSFET های رایج (و به طور کلی بهتر) ، زیرا BJT ها فاقد ظرفیت داخلی هستند. ظرفیت داخلی MOSFET بر مدار حسگر لمس غلبه می کند.

ما همچنین باید به دلیل استفاده از حسگر لمسی خازنی ، هم زمین و هم نیرو را عوض کنیم ، زیرا هیچ سیگنال خازنی از یک الکترود متصل به زمین وجود ندارد.

یک طرح متناوب که از منابع جداگانه برای لمس خازنی و درایو استفاده می کند می تواند این مدار را بسیار ساده کند ، با این حال طراحی مکانیکی را پیچیده تر می کند. اگر حسگر خازنی از توان برای درایو جدا باشد ، می توانیم با یک سوئیچ تغذیه دور شویم ، و می تواند FET یا هر چیز دیگری باشد. چنین راه حل هایی می تواند شامل متالایز کردن خود مو باشد ، مانند لوازم آرایشی کتیا وگا.

تراشه بلوتوث

تراشه بلوتوث مورد استفاده ما Bluefruit Friend از Adafruit است. این ماژول مستقل است و فقط باید به آردوینو متصل شود ، که منطق ارتباطات را مدیریت می کند.

انتخاب باتری

برای باتری ها ، شما باتری های قابل شارژ می خواهید که بتوانند ولتاژ کافی برای تغذیه آردوینو و جریان کافی برای هدایت نیتینول را فراهم کنند. لازم نیست این باتری ها یکسان باشند. در واقع ، برای جلوگیری از قهوه ای شدن آردوینو ، ما تمام نمونه های اولیه خود را با دو باتری ساختیم: یکی برای کنترل و دیگری برای رانندگی.

آردوینو نانو حداقل به 5 ولت احتیاج دارد و نیتینول حداکثر 2 آمپر را می کشد.

ما یک باتری 3.7 ولت از ValueHobby برای هدایت مو و یک باتری 7.4 ولت از ValueHobby برای تغذیه آردوینو انتخاب کردیم. سعی کنید از باتری های معمولی 9 ولت استفاده نکنید. آنها در عرض 15 دقیقه از میزان مفیدتری تخلیه شده و باعث زباله های زیادی می شوند. (ما می دانیم ، زیرا ما سعی کردیم…)

جزئیات متفرقه

نظارت بر باتری: یک مقاومت 4.7k اهم بین خط برق باتری درایو و یک پین آنالوگ به ما امکان می دهد تا میزان شارژ باتری درایو را کنترل کنیم. شما به این مقاومت نیاز دارید تا باتری را از طریق پین آنالوگ روشن نکنید (که بد است: شما نمی خواهید این کار را انجام دهید). باتری آردوینو را می توان فقط با کد کنترل کرد - برای نشان دادن کد به بخش نرم افزار مراجعه کنید.

جامپر: اگر می خواهید از یک باتری برای تغذیه همه چیز استفاده کنید ، بین دو اتصال باتری فضا برای جهنده وجود دارد. این کار خطر آردوینو را قهوه ای می کند ، اما با انتخاب مناسب باتری و برخی از PWM های نرم افزاری درایو ، باید کار کند. (اگرچه هنوز به آن نرسیده ایم.) (اگر آن را امتحان کردید - به ما اطلاع دهید که چگونه کار می کند!)

مرحله 3: مونتاژ الکترونیک

کنار هم قرار دادن مدار

ما ابتدا مدار را در دو قسمت طراحی کردیم ، مدارهای درایو و کنترل را با یک کابل انعطاف پذیر متصل کردیم. در نسخه PCB مجتمع ما ، مدارها به یک برد متراکم می شوند. طرح قبلی اجازه می دهد تا انعطاف پذیرتر بافتن سر روی سر قرار گیرد ، اما مونتاژ دوم بسیار ساده تر است. فایلهای شماتیک و طرح بندی برد را می توانید در repo Github ما بیابید. به دو صورت می توان مدارها را ایجاد کرد: 1) ساخت نسخه ورق ورق با اجزای سوراخ مطابق شکل ، یا 2) تهیه مدار چاپی از فایل برد که ارائه می دهیم (پیوند بالا) و مونتاژ با اجزای نصب سطح به

اجزاء

صورتحساب مواد نسخه PCB + بافته ها در اینجا آمده است.

ما خود PCB های آزمایشی خود را در Othermill آسیاب کردیم ، سپس PCB های نهایی خود را از مدارهای عالی Bay Area سفارش دادیم. تولید تخته داخلی و حرفه ای بسیار خوب عمل می کند ، اگرچه آبکاری یا لحیم کاری تمام ویاس ها درد آور است.

نکات

• ما از اجزای لحیم کاری و اجاق گاز یا صفحه داغ برای اجزای نصب سطح استفاده کردیم ، سپس اجزای سوراخ را با دست لحیم کردیم.
• برای نمونه سازی سریع ، نسخه breadboard/perf board را توصیه می کنیم و برای اطمینان از PCB.
• ما از سرصفحه های کوتاه زن برای نگه داشتن Nano روی PCB استفاده می کنیم تا بتوان آن را جدا کرد. هدرهای بلند زنانه را می توان به صورت کاملاً هموار روی تخته لحیم کرد تا تراشه بلوتوث را به اندازه کافی بالا بکشد تا بتواند بالای آردوینو لانه کند. (همچنین می خواهید نوار کپتون را برای جلوگیری از کوتاه شدن تصادفی اضافه کنید).
• تراشه بلوتوث در واقع باید به سربرگ های مردانه خود وارونه لحیم شود تا با ترتیب پین در طرح PCB مطابقت داشته باشد. (البته ، می توانید این طرح بندی را تغییر دهید.) چرا ما این کار را کردیم؟ زیرا باعث می شود پین ها با طرح آردوینو مطابقت بیشتری پیدا کنند.

مرحله 4: مروری بر سخت افزار مو

HairIO یک فرمت مو است که در طول دو سیم متصل به هم بافته شده است و برای تنظیم دما روی یک اتصال دهنده و یک ترمیستور چسبانده شده است. پس از مونتاژ کامل می توان آن را با رنگدانه های ترموکرومیک گچ کرد. ساختن بافت مو HairIO خود شامل چندین مرحله است:

1) آلیاژ حافظه شکل را به شکل دلخواه آموزش دهید.

2) سیم داخلی را با چین و لحیم کردن طول آلیاژ حافظه شکل به یک سیم مسی عایق شده مونتاژ کنید.

3) یک ترمیستور را بچسبانید و عایق بندی کنید.

4) سیم و ترمیستور را به کانکتور وصل کنید.

5) موهای دور سیم را ببندید.

6) موها را گچ کنید.

در بخشهای بعدی به تفصیل به هر یک از مراحل می پردازیم.

مرحله 5: مونتاژ سیم های مو

مراحل اول شامل مونتاژ سیم های داخلی است که تغییر شکل و گرمایش مقاومتی را فراهم می کند. در اینجاست که طول بافت ، شکل دلخواه هنگام گرم شدن و نوع کانکتور مورد استفاده را تعیین می کنید. اگر همه بافت ها دارای یک نوع اتصال مشترک هستند ، می توان آنها را به راحتی در یک برد مدار برای اعمال شکل و رنگ مختلف ، و انواع و طول موها به راحتی عوض کرد.

اگر نمی خواهید تغییر شکل در یک بافت خاص انجام شود ، آلیاژ حافظه شکل را می توان با طول سیم معمولی جایگزین کرد. اگر می خواهید از لمس خازنی پشتیبانی کنید ، سیم جایگزین باید عایق بندی شود تا بهترین تاثیر را داشته باشد.

آموزش آلیاژ حافظه شکل

آلیاژ حافظه شکلی که ما در اینجا استفاده می کنیم نیتینول است ، یک آلیاژ نیکل-تیتانیوم. هنگامی که سرد می شود ، یک شکل باقی می ماند ، اما وقتی گرم می شود ، به حالت "آموزش دیده" برمی گردد. بنابراین اگر ما می خواهیم یک بافتنی داشته باشیم که در هنگام گرم شدن پیچیده شود ، ممکن است وقتی سرد است مستقیم باشد ، اما به صورت پیچ خورده آموزش ببینید. شما می توانید تقریباً هر شکلی که می خواهید ایجاد کنید ، اگرچه توانایی سیم برای بلند کردن وزن با قطر آن محدود است.

نیتینول را به طول دلخواه بافته بچسبانید ، کمی بیشتر برای پیچ ها در طول بافتن و برای اتصالات در بالا و پایین باقی می ماند.

برای آموزش نیتینول ، این دستورالعمل فوق العاده را ببینید.

انواع بافته هایی که ما با آنها آزمایش کرده ایم عبارتند از: فر ، خم شدن با زاویه راست به موها اجازه می دهد تا صاف بایستند و به هیچ وجه نیتینول را آموزش ندهید. این ممکن است تنبل به نظر برسد ، اما به موها اجازه می دهد هنگام فعال شدن از هر شکلی صاف شوند. سیم دارای شکلی است که هنگام خنک شدن آن را خم می کنید ، به عنوان مثال پیچ خورده ، سپس با گرم شدن آن را از حالت صاف خارج کنید. فوق العاده عالی ، و بسیار راحت تر!

مونتاژ سیم ها

نیتینول عایق بندی نشده است و فقط در یک جهت حرکت می کند. برای ایجاد یک مدار کامل ، ما نیاز به یک سیم عایق دوم داریم که در پایین متصل شده و به اتصال دهنده در بالا بازگردد. (یک سیم عایق هنگام اتصال به نیتینول باعث ایجاد اتصال کوتاه می شود و حتی از گرم شدن جلوگیری می کند.)

طول سیم مسی عایق شده را به همان طول نیتینول برش دهید. ما از سیم مگنت 30 AWG استفاده کردیم. عایق را در دو طرف آن بردارید. برای سیم مگنت ، می توان پوشش را با سوزاندن ملایم سیم با شعله باز تا زمان عایق شدن و پاک شدن پاک کرد (که حدود 15 ثانیه با فندک طول می کشد). توجه داشته باشید که این امر باعث می شود سیم در محل سوخته کمی شکننده شود.

واقعیت جالب در مورد نیتینول: متأسفانه ، لحیم کاری دوست ندارد به نیتینول بچسبد. (این درد بزرگی است.) بهترین راه حل این است که از یک چنگک برای ایجاد یک اتصال مکانیکی به نیتینول استفاده کنید ، سپس لحیم را برای اطمینان از اتصال الکتریکی اضافه کنید.

انتهای نیتینول و سیم مسی تازه عایق بندی شده را با هم نگه دارید و داخل یک چنگال قرار دهید. آنها را محکم با هم محکم کنید. در صورت نیاز به استحکام اتصال اضافی ، مقداری لحیم کاری اضافه کنید. سفت و دم سیم باقی مانده را با حرارتی کوچک بپوشانید تا کاربر شما با انتهای نوک تیز خود را نیشگون نگیرد. مهم نیست که از چه نوع چنگکی در پایین استفاده می کنید ، زیرا این فقط برای ایجاد ارتباط مکانیکی بین دو سیم است.

در انتهای دیگر ، ما یک تنگ به هر نوک سیم اضافه می کنیم. در اینجا نوع چنگ زدن اهمیت دارد. شما باید از اتصال جفت برای اتصال خود استفاده کنید. این انتهای سیمها برای اتصال با برد مدار به کانکتور متصل می شوند.

ایجاد یک بافته ایستاده:

بافته ها می توانند بسیار ظریف یا بسیار چشمگیر باشند. اگر می خواهید جلوه ای شگفت انگیز داشته باشید ، مانند تصویر روسری بالا ، یا در ویدئوی وضعیت نمایشی قبلی ، یک مرحله دیگر لازم است. بافت ها بیشتر از اینکه بلند شوند ترجیح می دهند بپیچند ، بنابراین باید آنها را مهار کنید تا در جهت مناسب بمانند. بریس ما مانند Z کشیده شکل دارد (تصویر را ببینید). ما یک چنگک روی نیتینول لغزیدیم ، سپس مهاربند را به کریم لحیم کردیم و در نهایت کل را با نوار برقی و حرارتی کوچک پوشاندیم.

آماده سازی ترمیستور

ترمیستور یک مقاومت حساس به گرما است که به ما اجازه می دهد دمای بافت را اندازه گیری کنیم. ما از این استفاده می کنیم تا مطمئن شویم که نوار هرگز برای استفاده کاربر داغ نمی شود. ما ترمیستور را به همان کانکتوری که بند به آن متصل می شود اضافه می کنیم.

ابتدا حرارت را روی پاهای ترمیستور بکشید و از یک تفنگ حرارتی برای کوچک کردن آن استفاده کنید. با این کار پاها عایق می شوند تا از کوتاه شدن ترمیستور به نیتینول بدون عایق جلوگیری شود. مقداری سیم را در انتها بگذارید تا منقبض شود. دوباره ، این چین ها باید اتصالات مناسب اتصال شما باشند.

انتهای ترمیستور را جمع کنید. اگر می توانید ، کمی از گرما را به عنوان اولین دندانه های چروک به عنوان تسکین فشار وارد کنید. با این حال ، آن را تا انتها بالا نگذارید ، زیرا سیمها باید همچنان برای اتصال برق خوب متصل شوند.

اکنون ترمیستور آماده اتصال به کانکتور است.

مونتاژ اتصال دهنده

می توانید از هر نوع اتصال 4 ترمینال در بالای بافت استفاده کنید. پس از چند آزمایش ، ما در مورد اتصال دهنده های Molex Nanofit تصمیم گرفتیم. (این همان چیزی است که PCB ما از آن استفاده می کند.) آنها دارای مشخصات کم روی برد مدار هستند ، یک اتصال مکانیکی محکم با یک گیره برای قفل نگه داشتن آنها وجود دارد ، اما هنوز هم به راحتی می توان آنها را وارد و حذف کرد.

اتصال دهنده های Nanofit در سه مرحله انجام می شوند:

ابتدا دو انتهای مچاله شده ترمیستور را در دو وسط مخزن در نیمه نر اتصال قرار دهید.

در مرحله بعد ، دو انتهای چین دار بالای سیم را در سمت چپ ترین و راست ترین ظروف در نیمه نر اتصال قرار دهید.

هنگامی که اینها در جای خود قرار گرفتند ، نگهدارنده را داخل ظروف قرار دهید. این امر باعث می شود تا چین ها در جای خود ثابت بمانند تا بافت از کانکتور جدا نشود.

نیمی از کانکتور روی برد مدار قرار دارد و پایانه های مو را به مدار درایو و مدار لمسی خازنی و پایانه های ترمیستور را به آردوینو برای سنجش دما متصل می کند.

آماده رفتن

اکنون ، سیم آماده بافتن است.

مرحله 6: بافتن و گچ زدن

روشهای مختلفی برای بافتن موی فر در اطراف سیمهای داخلی وجود دارد. برای حس لمسی خازنی ، مقداری سیم باید در معرض دید قرار گیرد. با این حال ، برای داشتن یک بافت کاملا طبیعی و پنهان کردن فناوری ، سیم را می توان به طور کامل در داخل بافته کرد. این نوع بافت نمی تواند حس لمسی موثری را انجام دهد ، اما همچنان می تواند با تغییر رنگ و شکل چشمگیر عمل کند.

Braid Style 1: 4-Strand برای لمس خازنی

این آموزش بافت به شما نحوه انجام بافت 4 رشته را نشان می دهد. به خاطر داشته باشید که در مورد شما ، یکی از "رشته ها" در واقع سیم ها هستند! با توجه به الگوی 4 رشته ای با سه تار مو و یک سیم ، تصاویر بالا را برای تنظیم بافتن ما بررسی کنید.

سبک بافته 2: سیمهای نامرئی

در این بافتن شما یک بافت سه رشته ای انجام می دهید (این چیزی است که اکثر مردم وقتی به "یک تار" فکر می کنند به آن فکر می کنند) ، و شما فقط سیم ها را با یکی از رشته ها به هم متصل می کنید. در اینجا یک آموزش عالی برای بافت سه رشته وجود دارد.

گچ کردن با رنگدانه های ترموکرومیک

اگر می خواهید یک نوار بافتنی هنگام تغییر رنگ تغییر کند ، باید آن را با رنگدانه های ترموکرومیک گچ کنید. ابتدا ، نوارها را روی چیزی ، بالای میز روکش پلاستیکی آویزان کنید (همه چیز کمی کثیف می شود). دستورالعمل های ایمنی جوهر ترموکرومیک خود را دنبال کنید (در صورت لزوم دستکش بپوشید!). حتما ماسک هوا بپوشید - هرگز نمی خواهید هیچ ذره ای تنفس کنید. حالا ، یک مسواک بردارید و مقداری پودر ترموکرومیک را روی بافت خود بریزید ، از بالا شروع کنید. به آرامی بافت را "رنگ آمیزی" کنید ، تا جایی که ممکن است پودر را داخل بافت بکشید. شما مقداری را از دست خواهید داد (اما اگر روی پارچه رومیزی پلاستیکی شما افتاد ، می توانید آن را برای بافت بعدی نجات دهید). می توانید تایم لپس را که در بالا به اشتراک گذاشته ایم تماشا کنید تا ببینید چگونه این کار را انجام داده ایم!

مرحله 7: پوشیدن فناوری

مدارها و باتری ها را می توان روی نوار سر یا گیره مو نصب کرد. متناوبا ، برای یک سبک ظریف تر ، نوارها را می توان با سیم های بلندتر در انتها ایجاد کرد. این سیم ها را می توان در زیر موهای طبیعی ، کلاه ، روسری یا سایر ویژگی ها به محل دیگری از بدن مانند زیر پیراهن یا گردنبند هدایت کرد. به این ترتیب ، موها بلافاصله به عنوان یک فناوری پوشیدنی کمتر مورد توجه قرار می گیرند.

می توان مدار را با تجدید نظرهای اضافی و منطق یکپارچه و تراشه های بلوتوث کوچک کرد. چنین مدار کوچکتری به راحتی بر روی گیره تزئینی مو و غیره پنهان می شود ، اما قدرت همچنان یک مسئله باقی خواهد ماند ، زیرا در حال حاضر باتری ها بسیار کوچک هستند. البته ، می توانید آن را به دیوار وصل کنید ، اما پس از آن نمی توانید خیلی دور بروید.

در ویدئوی بالا می توانید یک نمونه اولیه فوق العاده اولیه را مشاهده کنید. (تصاویر بیشتری از محوطه های نهایی پس از یک نسخه نمایشی عمومی اضافه می شود.)

محفظه

به زودی قادر خواهید بود یک محفظه قابل چاپ سه بعدی برای مدار در repo ما در github پیدا کنید.این را می توان بر روی نوار مو بچسبانید ، یا برای سایر فاکتورهای فرم اصلاح شود.

مرحله 8: مرور نرم افزار

در repo github ما چندین طرح آردوینو پیدا خواهید کرد که روش های مختلف کنترل مو را نشان می دهند.

طرح 1: demo_timing

این یک نسخه نمایشی اساسی از عملکرد درایو است. موها در مدت زمان مشخصی از ثانیه روشن و خاموش می شوند و هنگام روشن شدن LED روی صفحه را چشمک می زنند.

طرح 2: demo_captouch

این یک نسخه نمایشی از حس لمسی خازنی است. با لمس مو ، LED روی صفحه روشن می شود. بسته به محیط و مدار شما ممکن است مجبور شوید آستانه لمس خازنی را تنظیم کنید.

طرح 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

نمایشی یکپارچه از ارتباطات بلوتوث ، حسگر لمسی خازنی و درایو. برنامه Bluefruit LE Connect را در تلفن هوشمند بارگیری کنید. با لمس بافت ، کد یک سیگنال بلوتوث ارسال می کند و نتیجه را به برنامه چاپ می کند. با فشردن دکمه های کنترلر در برنامه ، عملکرد بافته ها شروع و متوقف می شود. توجه داشته باشید که pinouts برای نسخه PCB ما تنظیم شده است. اگر پین INH مالتی پلکسر را مانند شمایل PCB به یک پین دیجیتال متصل کرده اید ، ممکن است مجبور شوید خطی را در کد اضافه کنید تا آن پین را پایین بیاورید (ما فقط آن را به زمین کوتاه کردیم).

این کد همچنین شامل یک روش کالیبراسیون است که با ارسال یک کاراکتر "c" از طریق رابط UART در برنامه ایجاد می شود.

کالیبراسیون لمسی خازنی

از آنجا که حسگر لمسی خازنی به عوامل محیطی مانند رطوبت ، وصل شدن یا عدم اتصال به رایانه حساس است ، این کد به شما این امکان را می دهد که مقدار آستانه مناسب را برای تشخیص لمس خازنی دقیق تعیین کنید. نمونه ای از این مورد را می توانید در کد demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch پیدا کنید. یک نکته این است که ظرفیت با حرارت نیز تغییر می کند. ما هنوز به این مساله که گرما پس از فعال شدن حالت "لمس" می کند ، توجه نکرده ایم.

نظارت بر باتری

نمونه هایی از نظارت بر باتری در طرح demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch وجود دارد. چراغ داخلی هنگامی که شارژ یک باتری به زیر آستانه خاصی برسد روشن می شود ، اگرچه بین باتری کنترل و باتری درایو تفاوتی قائل نمی شود.

قفل دما (خاموش شدن ایمنی)

نظارت بر دمای بافت به ما اجازه می دهد در صورت داغ شدن بیش از حد ، برق را خاموش کنیم. این داده ها از ترمیستور بافته شده در بافت جمع آوری می شود. نمونه ای از این را می توان در طرح demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch یافت.

مرحله 9: بارگیری و اصلاح کد

ما از محیط استاندارد آردوینو برای نوشتن کد برای HairIO و بارگذاری آن بر روی تخته استفاده می کنیم.

آردوینو نانو را می توان از چندین منبع تهیه کرد. ما اینها را خریداری کردیم که برای کار با محیط آردوینو به سیستم عامل اضافی نیاز دارند. برای راه اندازی آنها بر روی دستگاه خود می توانید این دستورالعمل ها را دنبال کنید. اگر از آردوینو نانو استاندارد (یعنی اینها) استفاده می کنید ، نیازی به انجام آن مرحله اضافی ندارید.

هنگام اصلاح کد ، مطمئن شوید که پین های سخت افزاری شما با مدار شما مطابقت دارند. در صورت تغییر پین ، حتماً طرح و کد برد خود را به روز کنید.

توجه به این نکته ضروری است که کتابخانه لمسی خازنی Illutron که ما استفاده می کنیم متکی به یک تراشه سخت افزاری خاص (Atmega328p) است. اگر می خواهید از میکروکنترلر متفاوتی استفاده کنید ، مطمئن شوید که سازگار است یا باید آن کد را تغییر دهید. (ما نمی خواستیم در این سطح از کد پایین برای این پروژه وارد شویم ، بنابراین ما از کار Illutron بسیار قدردانی می کنیم. همگام سازی با زمان بندی سخت افزاری می تواند بسیار مودار شود!)

مرحله 10: طرح های آینده: ایده ها و دستورالعمل های اصلاح

واکنش حرارتی

اگر می خواهید در مورد رفتار گرمایی بافت ها بیشتر بدانید ، می توانید مدل های ریاضی مو را در مقاله ما پیدا کنید. نکته اصلی آنها این است که تغییر رنگ و شکل بر اساس میزان عایق موهای اطراف سیم و میزان توان ارائه شده (که سرعت گرم شدن آن را تغییر می دهد) در زمان های مختلف و به ترتیب متفاوت اعمال می شود

بهبود مدار:

• جابجایی ماژول بلوتوث به راست ممکن است به شما اجازه دهد ارتفاع پشته را کوتاه تر کنید ، زیرا به کانکتور USB آردوینو راه پیدا نمی کند. همچنین بردهای آردوینو با ماژول های بلوتوث یکپارچه وجود دارد (اما اکثر آنها دارای تراشه متفاوتی هستند بنابراین استفاده از آنها شامل تغییرات کد می شود).
• بسته به نوع باتری هایی که استفاده می کنید ، ممکن است رد پای اتصال دهنده باتری تغییر کند.
• ردپای سوئیچ عمومی است و احتمالاً باید با رد پای آنچه می خواهید استفاده کنید جایگزین شود.
• ممکن است بخواهید بتوانید مدار درایو را برای کنترل قدرت از طریق بافت با PWM تنظیم کنید. برای انجام این کار ، پین سیگنال درایو باید به D3 یا پین سخت افزاری دیگر PWM تغییر کند.
• اگر جفت های چند پلکسر را وارونه کنید (به عنوان مثال braid1 drive و braid2 touch on channel 0 ، و braid2 drive و braid1 touch on channel 1 ، به جای هر دو لمس و درایو برای یک بافت در یک کانال واحد) ، می توانید خازنی را حس کنید در حین رانندگی بافته دیگر ، یک تار را لمس کنید ، به جای آنکه از انجام هرگونه حس خازنی در حین رانندگی جلوگیری شود.

• برخی تغییرات ممکن است به یک باتری اجازه دهد تا منطق و درایو را کنترل کند. ملاحظات متعددی عبارتند از:

  • ولتاژ بالا (به عنوان مثال باتری 7.4 LiPo) آردوینو را از طریق مدار سنجش خازنی و پین دیجیتالی هدایت می کند. این در دراز مدت برای آردوینو خوب نیست. این ممکن است با قرار دادن یک ترانزیستور دیگر بین مدار سنجش خازنی و مو ثابت شود.
  • کشش بیش از حد موها ممکن است آردوینو را قهوه ای کند. ممکن است با PWM'ing سیگنال درایو این مشکل برطرف شود.

بهبود نرم افزار

از حسگر لمسی خازنی فرکانس جارو می توان برای تشخیص بسیاری از انواع لمس ها استفاده کرد. یک یا دو انگشت ، خرج کردن ، چرخاندن … این به طبقه بندی پیچیده تری نیاز دارد تا آستانه اصلی که ما در اینجا نشان می دهیم. ظرفیت با تغییر دما تغییر می کند. بهبود کد حسگر لمسی برای در نظر گرفتن این امر ، حس سنجی را قابل اطمینان تر می کند

البته ، اگر نسخه ای از HairIO تهیه کنید ، خوشحال می شویم در مورد آن بشنویم

مرحله 11: نکات ایمنی

HairIO یک پلت فرم تحقیقاتی است و به عنوان یک محصول تجاری یا روزانه مورد استفاده قرار نمی گیرد. هنگام ساختن و پوشیدن HairIO خود ، لطفاً به نکات زیر توجه کنید:

حرارت

از آنجا که HairIO با گرمایش مقاوم عمل می کند ، امکان داغ شدن بیش از حد وجود دارد. اگر ترمیستور خراب شود یا به اندازه کافی به بافت نزدیک نباشد ، ممکن است نتواند دما را به درستی بخواند. اگر کد خاموش شدن دما را وارد نکنید ، ممکن است بیش از حد مورد نظر گرم شود. در حالی که ما هرگز با HairIO دچار سوختگی نشده ایم ، اما این نکته مهمی است.

باتری ها

در HairIO ، ما از باتری های LiPo به عنوان منابع تغذیه خود استفاده می کنیم. LiPos ابزارهای فوق العاده ای هستند ، زیرا قابل شارژ هستند و می توانند جریان بالا را در یک بسته کوچک ارائه دهند. آنها همچنین باید با دقت درمان شوند. اگر به طور نامناسب شارژ یا سوراخ شود ، می توانند آتش بگیرند. لطفاً برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد مراقبت از LiPos خود به این منابع مراجعه کنید: راهنمای کامل ؛ راهنمایی سریع.

رنگدانه های ترموکرومیک

مواردی که استفاده می کنیم غیر سمی هستند ، اما لطفا آنها را نخورید. راهنماهای ایمنی را برای هر چیزی که می خرید بخوانید.

مرحله 12: منابع و پیوندها

در اینجا ما منابع و پیوندهای موجود در این دستورالعمل را برای دسترسی آسان جمع آوری می کنیم:

HairIO

HairIO: موی انسان به عنوان یک ماده تعاملی - این مقاله علمی است که HairIO برای اولین بار در آن ارائه شد.

repo HairIO Github - در اینجا یک repo git از همه طرح ها و کد مورد استفاده برای این نسخه ی نمایشی ، و همچنین برخی از برگه های داده برای اجزای مهم را خواهید یافت.

یوتیوب - موها را در عمل ببینید!

بیل مواد برای PCB HairIO

لمس خازنی

Touché: افزایش تعامل لمسی روی انسان ، صفحه نمایش ، مایعات و اشیاء روزمره

قابل آموزش برای نسخه آردوینو از Touo + Illutron Github repo برای کد آردوینو

بلوتوث

ماژول بلوتوث

برنامه بلوتوث

ایمنی باتری LiPo

راهنمای کامل

راهنمایی سریع

سایر فناوری های مرتبط با مو

لوازم آرایش ، کاتیا وگا

آتش ، غیب

نویسندگان

آزمایشگاه اکولوژی ترکیبی

کریستین دیرک

مولی نیکلاس

سارا استرمن