HairIO: Etkileşimli Malzeme Olarak Saç: 12 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

HairIO: Etkileşimli Bir Malzeme Olarak İnsan Saçı

Saç, yeni giyilebilir teknolojiler için benzersiz ve az keşfedilmiş bir malzemedir. Kültürel ve bireysel ifadenin uzun tarihi, onu yeni etkileşimler için verimli bir site haline getiriyor. Bu Eğitilebilir Kitapta, şekil ve renk değiştiren, dokunmayı algılayan ve bluetooth üzerinden iletişim kuran etkileşimli saç uzantılarının nasıl yapıldığını göstereceğiz. Özel bir devre, Arduino Nano, Adafruit Bluetooth kartı, şekil hafızalı alaşım ve termokromik pigmentler kullanacağız.

Bu Eğitilebilir Kitap, Sarah Sterman, Molly Nicholas ve Christine Dierk tarafından UC Berkeley'deki Hibrit Ekoloji Laboratuvarı'nda Eric Paulos ile yapılan çalışmaları belgeleyerek oluşturuldu. Bu teknolojinin bir analizi ve tam çalışma, TEI 2018'de sunulan makalemizde bulunabilir. Bu Eğitilebilir Kitapta kapsamlı donanım, yazılım ve elektronik belgelerinin yanı sıra verdiğimiz tasarım kararları ve karşılaştığımız zorluklar hakkında bilgi bulacaksınız..

Kısa bir sisteme genel bakış ve HairIO'nun nasıl kullanılacağına dair örneklerle başlayacağız. Ardından, ilgili elektronikleri tartışacağız, ardından donanıma geçeceğiz ve saç uzantılarını oluşturacağız. Son bölümler, kodu ve değişiklik yapmak için bazı ipuçlarını kapsayacaktır.

Belirli kaynaklara bağlantılar her bölümde sağlanacak ve sonunda da toplanacaktır.

Mutlu yapım!

Adım 1: Nasıl Çalışır?

genel bakış

HairIO sistemi iki temel prensiple çalışır: kapasitif dokunma ve dirençli ısıtma. Dokunmayı algılayarak saç uzatmanın dokunuşlara tepki vermesini sağlayabiliriz. Uzatmayı ısıtarak termokromik pigmentlerle renk değişikliğine ve şekil hafızalı alaşımla şekil değişikliğine neden olabiliriz. Bir bluetooth çipi, telefon ve dizüstü bilgisayar gibi cihazların da saçla iletişim kurmasını, şekil veya renk değişikliğine neden olmasını veya saça bir dokunuş algılandığında bir sinyal almasını sağlar.

Örnek Etkileşimler ve Kullanımlar

HairIO bir araştırma platformudur, yani onunla ne yaptığınızı görmek isteriz! Tasarladığımız bazı etkileşimler yukarıdaki videolarda veya Youtube'daki tam videomuzda gösterilmiştir.

Şekil değiştiren bir örgü, hareket ederken kullanıcının kulağını hafifçe gıdıklayarak kullanıcıya bir metin mesajı bildirebilir.

Ya da belki de hangi yöne döneceğini belirtmek için görüş alanına girerek kullanıcıya yön verebilir.

Saç, stil veya performans için önemli ölçüde değişebilir. Stil gün boyunca değişebilir veya belirli bir etkinlik için güncellenebilir.

Saç, sosyal etkileşimleri de sağlayabilir; bir arkadaşınızın saçını ördüğünüzü, sonra da kendi örgünüze uzaktan dokunarak arkadaşınızın saç rengini değiştirebildiğinizi hayal edin.

Bileşenler

Tüm algılama, mantık ve kontrol, özel bir devre ve başa takılan Arduino Nano tarafından gerçekleştirilir. Bu devrenin iki ana bileşeni vardır: kapasitif bir dokunma algılama devresi ve örgüye giden gücü değiştirmek için bir sürücü devresi. Ticari bir saç uzatma, şekil hafızalı bir alaşım olan bir nitinol telin etrafına örülür. Bu tel, soğuduğunda bir şekli tutacak ve ısıtıldığında ikinci bir şekle geçecektir. Hemen hemen her ikinci şekli tele aktarabiliriz (bu Eğitilebilir Yazıda daha sonra açıklanacaktır). İki LiPo pil, kontrol devresini 5V'de ve saçı 3.7V'de çalıştırır.

2. Adım: Elektronik

Kontrol ve Kapasitif Dokunma

Kapasitif dokunmatik devre, Disney'in Touché projesinden, Arduino'da Touche'nin kopyalanmasıyla ilgili bu harika Instructable aracılığıyla uyarlanmıştır. Bu kurulum, süpürme frekansı kapasitif dokunma algılamasını destekler ve basit dokunma/dokunmama işleminden daha karmaşık hareket tanımaya olanak tanır. Buradaki bir not, kapasitif dokunmatik devre ve kodun belirli bir Arduino çipi olan Atmega328P'yi varsaymasıdır. Alternatif bir mikro denetleyici çipi kullanmayı seçerseniz, kodu yeniden tasarlamanız veya alternatif bir algılama mekanizması bulmanız gerekebilir.

Kontrol devresi, mantık için bir Arduino Nano ve aynı devre ve pillerden çoklu örgülerin sıralı kontrolüne izin vermek için bir analog çoklayıcı kullanır. Kapasitif dokunma, kanallar arasında hızla geçiş yaparak neredeyse aynı anda algılanır (o kadar hızlı ki, temelde her ikisini de aynı anda algılıyormuşuz gibi). Örgülerin çalıştırılması, mevcut güç ile sınırlıdır. Daha güçlü veya ek pillerin dahil edilmesi, eşzamanlı çalıştırmayı mümkün kılabilir, ancak burada basitlik için sıralı çalıştırma ile sınırlandırıyoruz. Sağlanan devre şeması iki örgüyü kontrol edebilir (ancak devredeki çoklayıcı dörde kadar destekleyebilir!).

Devrenin en basit versiyonu için çoklayıcıyı dışarıda bırakın ve tek bir örgüyü doğrudan Arduino'dan kontrol edin.

Sürücü Devresi ve Termistör

Aktüasyon (nitinol) ile aynı tel üzerinde kapasitif dokunuş yapıyoruz. Bu, örgüde daha az kablo/karmaşıklık ve devrede daha fazla anlamına gelir.

Tahrik devresi, saç çalıştırmayı açıp kapatmak için bir dizi iki kutuplu bağlantı transistöründen (BJT'ler) oluşur. Bunların daha yaygın (ve genellikle daha iyi) MOSFET'ler yerine bipolar bağlantı transistörleri olması önemlidir, çünkü BJT'lerin dahili bir kapasitansı yoktur. Bir MOSFET'in dahili kapasitansı, dokunma algılama devresini bunaltacaktır.

Ayrıca, topraklanmış bir elektrottan kapasitif bir sinyal olmadığı için kapasitif dokunma algılaması uğruna, sadece güç yerine hem topraklamayı hem de gücü değiştirmemiz gerekir.

Kapasitif dokunma ve sürüş için ayrı kaynaklar kullanan alternatif bir tasarım, bu devreyi büyük ölçüde basitleştirebilir, ancak mekanik tasarımı daha karmaşık hale getirir. Kapasitif algılama, sürücü gücünden izole edilirse, güç için tek bir anahtarla kurtulabiliriz ve bu bir FET veya başka bir şey olabilir. Bu tür çözümler, Katia Vega'nın Hairware'inde olduğu gibi saçın kendisinin metalleştirilmesini içerebilir.

Bluetooth Çipi

Kullandığımız bluetooth çipi Adafruit'ten Bluefruit Friend. Bu modül bağımsızdır ve yalnızca iletişim etrafındaki mantığı idare edecek olan Arduino'ya bağlanması gerekir.

Pil Seçimi

Piller için, Arduino'ya güç sağlamak için yeterli voltaj ve nitinolü sürmek için yeterli akım sağlayabilen şarj edilebilir piller istiyorsunuz. Bunların aynı pil olması gerekmez. Aslında, Arduino'nun kararmasını önlemek için tüm ilk prototiplerimizi iki pille yaptık: biri kontrol için, diğeri sürücü için.

Arduino Nano en az 5V gerektirir ve nitinol maksimum yaklaşık 2 Amper çeker.

Saçı sürmek için ValueHobby'den 3,7 V pil ve Arduino'ya güç sağlamak için ValueHobby'den 7,4 V pil seçtik. Normal 9V pil kullanmamaya çalışın; 15 dakika içinde kullanışlılığının altına düşecekler ve çok fazla israfa neden olacaklar. (Biliyoruz, çünkü denedik…)

Çeşitli Detaylar

Pil izleme: Sürücü pilinin güç hattı ile analog pin arasındaki 4,7k Ohm'luk bir direnç, sürücü pilinin şarjını izlememizi sağlar. Pilin analog pin aracılığıyla Arduino'yu açmasını önlemek için bu dirence ihtiyacınız var (ki bu kötü olurdu: bunu yapmak istemezsiniz). Arduino pili sadece kodla izlenebilir - bunu gösteren kod için yazılım bölümüne bakın.

Jumper: Her şeye güç sağlamak için tek bir pil kullanmak istiyorsanız, iki pil konektörü arasında bir jumper için yer vardır. Bu, Arduino'yu karartma riskini taşır, ancak uygun pil seçimi ve sürücünün bazı yazılım tabanlı PWM'leri ile çalışması gerekir. (Gerçi henüz alamadık.) (Eğer denerseniz - nasıl olduğunu bize bildirin!)

Adım 3: Elektronik Montaj

Devreyi Birleştirmek

Devreyi orijinal olarak iki parça olarak tasarladık, sürücü ve kontrol devrelerini esnek bir kablo ile birbirine bağladık. Entegre PCB versiyonumuzda devreler tek bir kartta yoğunlaştırılmıştır. İlk şema, örgülerin kafaya daha esnek yerleştirilmesine izin verir, ancak ikincisinin montajı çok daha kolaydır. Pano şematik ve düzen dosyalarını Github depomuzda bulabilirsiniz. Devreleri yapmanın iki yolu vardır: 1) şemaya göre delikli bileşenlerle mükemmel bir kart versiyonunu elle yapın veya 2) sağladığımız kart dosyasından PCB'yi yapın (yukarıdaki bağlantı) ve yüzeye montaj bileşenleri ile birleştirin.

Bileşenler

PCB versiyonu + örgüler için malzeme listesi burada.

Test PCB'lerimizi bir Othermill'de kendimiz frezeledik, ardından son PCB'lerimizi mükemmel Bay Area Devrelerinden sipariş ettik. Tüm viyaları elle kaplamak veya lehimlemek zahmetli olsa da, hem kurum içi hem de profesyonel pano üretimi gayet iyi sonuç verecektir.

İpuçları

• Yüzeye montaj bileşenleri için lehim pastası ve yeniden akış fırını veya sıcak plaka kullandık, ardından açık delik bileşenlerini daha sonra elle lehimledik.
• Hızlı prototipleme için breadboard/perf board versiyonunu ve güvenilirlik için PCB'yi öneriyoruz.
• Nano'yu PCB üzerinde tutmak için kısa dişi başlıklar kullanıyoruz, böylece çıkarılabilir olabilir. Bluetooth çipini Arduino'nun üzerine yerleştirmek için yeterince yükseğe kaldırmak için uzun dişi başlıklar panoya tam olarak aynı hizada olmayacak şekilde lehimlenebilir. (Yanlışlıkla kısa devre yapmayı önlemek için Kapton bandı da eklemek isteyeceksiniz).
• PCB düzenindeki pin sırasına uyması için bluetooth çipinin aslında erkek başlıklarına baş aşağı lehimlenmesi gerekiyor. (Tabii ki, bu düzeni değiştirebilirsiniz.) Bunu neden yaptık? Çünkü pinlerin Arduino düzenine daha iyi uymasını sağlıyor.

Adım 4: Saç Donanımına Genel Bakış

HairIO, sıcaklığı düzenlemek için bir konektöre ve bir termistöre yapıştırılmış, birbirine bağlı iki uzunluktaki telin etrafına örülmüş bir saç uzatmasıdır. Tam montajdan sonra termokromik pigmentlerle tebeşirlenebilir. Bir HairIO örgüsü yapmak birkaç aşamadan oluşur:

1) Şekil hafızalı alaşımı arzu edilen şekle göre eğitin.

2) Dahili kabloyu, belirli bir uzunluktaki şekil hafızalı alaşımı kıvırarak ve yalıtılmış bir bakır tele lehimleyerek birleştirin.

3) Bir termistörü sıkıştırın ve yalıtın.

4) Kabloyu ve termistörü bir konektöre bağlayın.

5) Telin etrafına saç örün.

6) Saçı tebeşirleyin.

Aşağıdaki bölümlerde aşamaların her birini ayrıntılı olarak ele alacağız.

Adım 5: Saç Tellerini Birleştirme

İlk aşamalar, şekil değişikliği ve dirençli ısıtma sağlayan dahili tellerin birleştirilmesini içerir. Örgünün uzunluğuna, ısıtıldığında istenen şekle ve kullanacağınız bağlayıcının tipine burada karar verirsiniz. Tüm örgüler ortak bir konektör tipine sahipse, çeşitli şekil ve renk aktivasyonlarının yanı sıra saç tipleri ve uzunlukları için aynı devre kartı üzerinde kolayca değiştirilebilirler.

Belirli bir örgüde şekil değişikliği istemiyorsanız, şekil hafızalı alaşım, normal bir tel uzunluğu ile değiştirilebilir. Kapasitif dokunuşu desteklemek istiyorsanız, en iyi etki için yedek tel yalıtılmamış olmalıdır.

Şekil Hafızalı Alaşımın Eğitimi

Burada kullandığımız şekil hafızalı alaşım, bir nikel-titanyum alaşımı olan nitinoldür. Soğuduğunda tek bir şekilde kalır, ancak ısıtıldığında "eğitilmiş" duruma geri döner. Bu nedenle, ısıtıldığında kıvrılan bir örgü istiyorsak, soğuduğunda düz olabilir, ancak kıvrılmak üzere eğitilmiş olabilir. Telin ağırlığı kaldırma kapasitesi çapıyla sınırlı olsa da, hemen hemen istediğiniz herhangi bir şekli oluşturabilirsiniz.

Nitinolü, örgü sırasındaki kıvrımlar ve üst ve alt kısımdaki bağlantılar için biraz fazla bırakarak örgünün istenen uzunluğuna kesin.

Nitinol'ü eğitmek için bu harika Eğitilebilir Tabloya bakın.

Denediğimiz örgü türleri arasında bukleler, saçın düz durmasına izin vermek için dik açılı kıvrımlar ve nitinolü hiç eğitmemek yer alıyor. Bu kulağa tembel gelebilir, ancak harekete geçirildiğinde saçın herhangi bir şekilde düzleşmesini sağlar. Tel, soğuduğunda büktüğünüz bir şekli tutacaktır, örn. bir kıvrılma, ardından ısıtıldığında bu şekilden düzeltin. Süper havalı ve çok daha kolay!

Tellerin Montajı

Nitinol yalıtılmamıştır ve yalnızca bir yönde çalışır. Tam bir devre oluşturmak için, altta bağlanacak ve üstteki konektöre geri dönecek ikinci bir yalıtımlı kabloya ihtiyacımız var. (Yalıtımsız bir tel, nitinole dokunduğunda kısa devreye neden olur ve eşit ısınmayı önler.)

Nitinol ile aynı uzunlukta bir yalıtımlı bakır tel kesin. 30 AWG mıknatıs teli kullandık. Her iki uçtaki yalıtımı çıkarın. Mıknatıs teli için, yalıtım kömürleşene kadar tel açık alevle hafifçe yakılarak kaplama çıkarılabilir ve silinebilir (bu, çakmakla yaklaşık 15 saniye sürer). Bunun, yanık yerde teli biraz kırılgan hale getirdiğine dikkat edin.

Nitinol hakkında eğlenceli gerçek: Ne yazık ki, lehim nitinole yapışmayı sevmiyor. (Bu çok büyük bir acı.) En iyi çözüm, nitinole mekanik bir bağlantı oluşturmak için bir kıvrım kullanmak ve ardından elektrik bağlantısını sağlamak için lehim eklemektir.

Nitinolün ucunu ve yeni yalıtılmamış bakır teli bir arada tutun ve bir kıvrımın içine sokun. Onları sağlam bir şekilde sıkıştırın. Ek bağlantı gücü gerekiyorsa, küçük bir miktar lehim ekleyin. Kıvrımı ve kalan tel kuyruğunu ısıyla büzüşen ile örtün, böylece kullanıcınız sivri uçlarla kendilerini dürtmez. Altta ne tür bir kıvrım kullandığınızın bir önemi yok, çünkü tamamen iki kablo arasında mekanik bir bağlantı yapmak için.

Diğer ucunda, her bir tel ucuna bir kıvrım ekleyeceğiz. Burada, kıvrımın türü önemlidir. Konnektörünüz için çiftleşme kıvrımını kullanmalısınız. Tellerin bu uçları, devre kartıyla arabirim oluşturmak için konektöre bağlanacaktır.

Ayakta Örgü Yapmak:

Örgüler çok ince veya çok dramatik olabilir. Yukarıdaki başlık resminde veya daha önceki performatif durum videosunda olduğu gibi dramatik bir etki istiyorsanız, ek bir adım daha gereklidir. Örgüler kaldırmak yerine bükülmeyi tercih eder, bu nedenle doğru yönde kalmaları için desteklenmeleri gerekir. Braketimiz uzatılmış bir Z şeklindedir (resme bakın). Nitinolün üzerine bir kıvrım yerleştirdik, ardından braketi kıvrıma lehimledik ve sonunda her şeyi ısıyla daralan makaron ve elektrik bandıyla kapladık.

Termistör Hazırlama

Termistör, örgünün sıcaklığını ölçmemizi sağlayan ısıya duyarlı bir dirençtir. Bunu, örgünün kullanıcının giymesi için asla çok ısınmamasını sağlamak için kullanıyoruz. Termistörü, örgünün takılacağı aynı konektöre ekleyeceğiz.

İlk olarak, ısı büzüşmesini termistörün bacaklarına kaydırın ve küçültmek için bir ısı tabancası kullanın. Bu, termistörün yalıtılmamış nitinole kısa devre yapmasını önlemek için bacakları yalıtır. Bir kıvrım için sonunda biraz tel bırakın. Yine, bu kıvrımlar konektörünüz için uygun olanlar olmalıdır.

Termistörün uçlarını kıvırın. Yapabiliyorsanız, gerilmeyi azaltmak için kıvrımın ilk dişlerine biraz ısıyla büzüştürün. Yine de tamamen yukarı koymayın, çünkü iyi bir elektrik bağlantısı için kabloların hala bağlanması gerekir.

Artık termistör konektöre bağlanmaya hazırdır.

Konektörün Montajı

Örgünün üst kısmında her türlü 4'lü konnektörü kullanabilirsiniz; bazı deneylerden sonra Molex Nanofit konektörlerine karar verdik. (PCB'mizin kullandığı şey budur.) Devre kartı üzerinde düşük bir profile, kilitli kalmaları için bir klipsli sağlam bir mekanik bağlantıya sahiptirler, ancak yine de takılması ve çıkarılması kolaydır.

Nanofit konektörleri üç aşamada bir araya gelir:

İlk olarak, termistörün iki kıvrımlı ucunu konektörün erkek yarısındaki en merkezdeki iki yuvaya yerleştirin.

Ardından, örgü telin iki kıvrımlı üst ucunu konektörün erkek yarısındaki en soldaki ve en sağdaki yuvalara yerleştirin.

Bunlar yerine oturduktan sonra tutucuyu yuvalara yerleştirin. Bu, örgünün konektörü çekmemesi için kıvrımları yerinde tutmaya yardımcı olur.

Konektörün dişi yarısı devre kartı üzerindedir ve saç terminallerini sürücü devresine ve kapasitif dokunmatik devreye ve termistör terminallerini sıcaklık algılaması için Arduino'ya bağlar.

Gitmeye hazır

Artık tel örülmeye hazırdır.

Adım 6: Örgü ve Tebeşirleme

Saç uzantısını dahili tellerin etrafına örmenin birkaç yolu vardır. Kapasitif dokunma algılaması için bazı tellerin açıkta kalması gerekir. Ancak tamamen doğal görünümlü bir örgüye sahip olmak ve teknolojiyi gizlemek için tel tamamen içeriden örülebilir. Bu tür bir örgü, etkili dokunma algılaması yapamaz, ancak yine de dramatik renk ve şekil değişikliği ile harekete geçebilir.

Örgü Stili 1: Kapasitif Dokunuş için 4 İplik

Bu örgü öğreticisi size 4 telli örgüyü nasıl yapacağınızı gösterecek. Sizin durumunuzda "tellerden" birinin aslında teller olduğunu unutmayın! Üç saç teli ve bir tel ile 4 telli modeli takip ederek örgü kurulumumuz için yukarıdaki resimlere göz atın.

Örgü Stili 2: Görünmez Teller

Bu örgüde üç telli bir örgü yaparsınız (çoğu insanın "örgü" deyince aklına bu gelir) ve sadece telleri tellerden biriyle demetlersiniz. İşte üç telli örgü için harika bir eğitim.

Termokromik Pigmentlerle Tebeşirleme

Bir örgünün harekete geçirildiğinde renk değiştirmesini istiyorsanız, termokromik pigmentlerle tebeşirlenmelidir. İlk olarak, örgüleri plastik kaplı bir masanın üzerine bir şeye asın (işler biraz dağınık olacak). Termokromik mürekkebiniz için güvenlik talimatlarına uyun (gerekirse eldiven giyin!). Kesinlikle bir hava maskesi takın - hiçbir zaman herhangi bir partikül maddeyi solumak istemezsiniz. Şimdi, bir ağrı fırçası alın ve yukarıdan başlayarak örgünüze biraz termokromik toz sürün. Örgüyü nazikçe "boyayın", tozu mümkün olduğunca örgüye fırçalayın. Biraz kaybedersiniz (ancak plastik masa örtünüzün üzerine düşerse bir sonraki örgü için kurtarabilirsiniz). Nasıl yaptığımızı görmek için yukarıda paylaştığımız timelapse'ı izleyebilirsiniz!

Adım 7: Teknolojiyi Giymek

Devre kartları ve piller bir kafa bandına veya saç tokasına monte edilebilir. Alternatif olarak, daha ince bir stil için örgüler uçlarında daha uzun teller ile yapılabilir. Bu teller, doğal saçların, şapkaların, eşarpların veya diğer özelliklerin altından, gömlek veya kolye gibi vücudun başka bir yerine yönlendirilebilir. Bu sayede saç, giyilebilir bir teknoloji olarak daha az hemen fark edilir hale gelir.

Ek revizyonlar ve entegre mantık ve bluetooth çipleri ile devre küçültülebilir. Böyle daha küçük bir devre, dekoratif bir saç tokası vb. üzerine daha kolay gizlenebilir, ancak piller şu anda çok küçüldüğü için güç bir sorun olmaya devam edecektir. Tabii ki, onu duvara takabilirsin, ama o zaman çok uzağa gidemezsin.

Yukarıdaki videoda süper erken bir prototipin giyildiğini görebilirsiniz. (Genel bir demodan sonra eklenecek nihai muhafazaların daha fazla görüntüsü.)

muhafaza

Yakında github depomuzda devre için 3D yazdırılabilir bir muhafaza bulabileceksiniz. Bu, bir saç bandına kaydırılabilir veya diğer form faktörleri için değiştirilebilir.

8. Adım: Yazılıma Genel Bakış

Github depomuzda, saçı kontrol etmenin farklı yollarını gösteren birkaç Arduino çizimi bulacaksınız.

Çizim 1: demo_timing

Bu, sürücü işlevselliğinin temel bir demosudur. Saç, belirli bir süre içinde açılır ve kapanır ve açıldığında yerleşik LED'i yanıp söner.

Çizim 2: demo_captouch

Bu, kapasitif dokunmatik algılamanın bir demosudur. Saça dokunmak yerleşik LED'i açacaktır. Ortamınıza ve devrenize bağlı olarak kapasitif dokunma eşiklerini ayarlamanız gerekebilir.

Çizim 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Bluetooth iletişimi, kapasitif dokunmatik algılama ve sürüşün entegre bir demosu. Bluefruit LE Connect uygulamasını bir akıllı telefona indirin. Kod, örgüye dokunulduğunda bir bluetooth sinyali göndererek sonucu uygulamaya yazdırır. Uygulamadaki kumandadaki düğmelere basmak, örgülerin çalıştırılmasını başlatacak ve durduracaktır. Pinout'ların PCB versiyonumuz için ayarlandığını unutmayın. Çoklayıcı INH pinini PCB şemasındaki gibi bir dijital pine bağladıysanız, o pini düşük sürmek için koda bir satır eklemeniz gerekebilir (sadece toprağa kısa devre yaptık).

Bu kod ayrıca, uygulamadaki UART arayüzü aracılığıyla bir "c" karakteri göndererek tetiklenen bir kalibrasyon yöntemini de içerir.

Kapasitif Dokunmatik Kalibrasyon

Kapasitif dokunmatik algılama, nem veya bilgisayara takılı olup olmama gibi çevresel faktörlere duyarlı olduğundan, bu kod, doğru kapasitif dokunmatik algılama için uygun bir eşik değeri belirlemenize olanak tanır. Bunun bir örneğini demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch kodunda bulabilirsiniz. Bir not, kapasitansın da ısı ile değişmesidir. Çalıştırma sonrası ısının "dokunma" durumunu tetiklediği sorunu henüz ele almadık.

Pil İzleme

Pil izleme örnekleri demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch çizimindedir. Bir pilin şarjı belirli bir eşiğin altına düştüğünde yerleşik LED yanar, ancak kontrol pili ile sürücü pili arasında ayrım yapmaz.

Sıcaklık Kilidi (Güvenlik Kapatma)

Örgü sıcaklığını izlemek, çok ısınırsa gücü kapatmamızı sağlar. Bu veriler örgüye dokunan termistörden toplanır. Bunun bir örneği demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch çiziminde bulunabilir.

Adım 9: Kodu Yükleme ve Değiştirme

HairIO için kod yazmak ve panolara yüklemek için standart Arduino ortamını kullanıyoruz.

Arduino Nanos çeşitli kaynaklardan elde edilebilir; Arduino ortamıyla çalışmak için ek donanım yazılımı gerektiren bunları satın aldık. Bunları makinenize kurmak için bu talimatları takip edebilirsiniz. Standart bir Arduino Nano (yani bunlar) kullanıyorsanız, bu ekstra adımı yapmanız gerekmez.

Kodu değiştirirken, donanım pinlerinizin devrenizle eşleştiğinden emin olun. Bir pini değiştirirseniz, pano tasarımınızı ve kodunuzu güncellediğinizden emin olun.

Kullandığımız Illutron kapasitif dokunmatik kitaplığının belirli bir donanım yongasına (Atmega328p) dayandığını belirtmek önemlidir. Farklı bir mikrodenetleyici kullanmak istiyorsanız, uyumlu olduğundan emin olun yoksa bu kodu değiştirmeniz gerekecektir. (Bu proje için bu düşük seviyeli koda girmek istemedik, bu yüzden Illutron'un çalışmasını çok takdir ediyoruz. Donanım zamanlaması ile senkronizasyon yapmak oldukça zor olabilir!)

Adım 10: Gelecek Tasarımlar: Değişiklikler için Fikirler ve Yönergeler

Isı Tepkisi

Örgülerin ısıya tepki davranışı hakkında daha fazla bilgi edinmek isterseniz, makalemizde saçın matematiksel modellerini bulabilirsiniz. Anahtar nokta, renk ve şekil değişikliğinin, telin etrafındaki yalıtkan saç miktarına ve sağlanan güç miktarına (ne kadar hızlı ısındığını değiştiren) bağlı olarak farklı zamanlarda ve farklı sıralarda harekete geçmesidir

Devre iyileştirmeleri:

• Bluetooth modülünü sağa kaydırmak, Arduino USB konektörüne girmeyeceği için istifleme yüksekliğini kısaltmanıza izin verebilir. Ayrıca entegre bluetooth modüllü Arduino kartları da vardır (ancak çoğu farklı bir çipe sahiptir, bu nedenle bunları kullanmak kod değişikliklerini gerektirir).
• Pil konektörü ayak izleri, kullandığınız pil türlerine bağlı olarak değişebilir.
• Anahtar ayak izi geneldir ve muhtemelen kullanmak istediğiniz şeyin ayak izi ile değiştirilmelidir.
• Örgü yoluyla gücü kontrol etmek için sürücü devresini PWM yapabilmek isteyebilirsiniz; bunu yapmak için sürücü sinyal pini D3 veya başka bir donanım PWM pinine geçirilmelidir.
• Çoklayıcı eşleşmelerini ters çevirirseniz (örneğin, tek bir kanalda aynı örgü için hem dokunma hem de sürme yerine, kanal 0'da örgü1 sürücü ve örgü2 dokunuş ve kanal 1'de örgü2 sürücü ve örgü1 dokunuş), kapasitif algılayabileceksiniz. herhangi bir şey sürerken herhangi bir kapasitif algılama yapmaktan kaçınmak yerine, diğer örgüyü sürerken bir örgüye dokunun.

• Bazı modifikasyonlar, bir pilin hem mantığı hem de sürücüyü kontrol etmesine izin verebilir. Birkaç düşünce şunları içerir:

  • Yüksek voltaj (ör. 7.4 LiPo pil), Arduino'yu kapasitif algılama devresi ve dijital pim aracılığıyla geri çalıştıracaktır. Bu uzun vadede Arduino için iyi değil. Bu, kapasitif algılama devresi ile saç arasına başka bir transistör eklenerek düzeltilebilir.
  • Saçın çok fazla güç çekmesi Arduino'nun rengini bozabilir. Bu, sürücü sinyalini PWM'leyerek düzeltilebilir.

Yazılım İyileştirmeleri

Süpürme frekansı kapasitif dokunma algılama, birçok dokunma türünü algılamak için kullanılabilir, örn. bir veya iki parmak, kıstırma, döndürme… Bu, burada gösterdiğimiz temel eşiklemeden daha karmaşık bir sınıflandırma şeması gerektirir. Kapasitans sıcaklıkla değişir. Bunu hesaba katmak için dokunma algılama kodunun iyileştirilmesi, algılamayı daha güvenilir hale getirecektir

Tabii ki, HairIO'nun bir versiyonunu yaparsanız, bunu duymayı çok isteriz

Adım 11: Güvenlik Notları

HairIO bir araştırma platformudur ve ticari veya günlük kullanım ürünü değildir. Kendi HairIO'nuzu yaparken ve takarken lütfen aşağıdaki hususlara dikkat edin:

Sıcaklık

HairIO dirençli ısıtma ile çalıştığı için aşırı ısınma olasılığı vardır. Termistör arızalanırsa veya örgüye yeterince yakın değilse, sıcaklığı doğru şekilde okuyamayabilir. Sıcaklık kapatma kodunu eklemezseniz, istenenden daha fazla ısınabilir. HairIO ile hiç yanık yaşamamış olsak da, bu önemli bir husustur.

Piller

HairIO'da güç kaynağı olarak LiPo piller kullanıyoruz. LiPo'lar, şarj edilebilir olduklarından ve küçük bir pakette yüksek akım verebildiklerinden harika araçlardır. Ayrıca dikkatli bir şekilde tedavi edilmelidirler; yanlış doldurulursa veya delinirse alev alabilirler. LiPos'unuzun bakımı hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen bu referanslara bakın: kapsamlı kılavuz; hızlı ipuçları.

Termokromik Pigmentler

Kullandıklarımız toksik değildir ama lütfen onları yemeyin. Satın aldığınız her şey için güvenlik kılavuzlarını okuyun.

Adım 12: Referanslar ve Bağlantılar

Burada, kolay erişim için bu Eğitilebilir Kitaptaki referansları ve bağlantıları topluyoruz:

SaçIO

HairIO: Etkileşimli Materyal Olarak İnsan Saçı - Bu, HairIO'nun ilk sunulduğu akademik makaledir.

HairIO Github deposu - Burada, bu demo için kullanılan tüm şemaların ve kodların bir git deposunun yanı sıra önemli bileşenler için bazı veri sayfalarını bulacaksınız.

Youtube - Saçları iş başında görün!

HairIO PCB için Malzeme Listesi

Kapasitif dokunuş

Touché: İnsanlarda, Ekranlarda, Sıvılarda ve Günlük Nesnelerde Dokunmatik Etkileşimi Geliştirme

Arduino kodu için Touche + Illutron Github deposunun Arduino sürümü için öğretilebilir

Bluetooth

Bluetooth modülü

Bluetooth uygulaması

LiPo Pil Güvenliği

Kapsamlı Kılavuz

Hızlı ipuçları

Saçla İlgili Diğer Teknolojiler

Saç Gereçleri, Katia Vega

Ateş, Görünmeyen

Yazarlar

Hibrit Ekoloji Laboratuvarı

Christine Dierk

molly nicholas

Sarah Sterman