HairIO: Rambut Sebagai Bahan Interaktif: 12 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:11

HairIO: Rambut Manusia sebagai Bahan Interaktif

Rambut adalah bahan yang unik dan sedikit diterokai untuk teknologi baru yang boleh dipakai. Sejarah ekspresi budaya dan individu yang panjang menjadikannya laman web yang bermanfaat untuk interaksi novel. Dalam Instructable ini, kami akan menunjukkan kepada anda cara membuat sambungan rambut interaktif yang mengubah bentuk dan warna, merasakan sentuhan, dan berkomunikasi melalui bluetooth. Kami akan menggunakan litar khas, Arduino Nano, papan Bluetooth Adafruit, paduan memori bentuk, dan pigmen termokromik.

Instructable ini dibuat oleh Sarah Sterman, Molly Nicholas, dan Christine Dierk, yang mendokumentasikan kerja yang dilakukan di Makmal Hybrid Ecologies di UC Berkeley bersama Eric Paulos. Analisis teknologi ini dan kajian penuh boleh didapati di makalah kami, yang dibentangkan di TEI 2018. Dalam Instruksional ini, anda akan menemui dokumentasi perkakasan, perisian, dan elektronik yang komprehensif, serta maklumat mengenai keputusan reka bentuk yang kami buat dan perjuangan yang kami hadapi.

Kami akan mulakan dengan gambaran keseluruhan sistem ringkas dan contoh cara menggunakan HairIO. Seterusnya kita akan membincangkan elektronik yang terlibat, kemudian beralih ke perkakasan dan membuat sambungan rambut. Bahagian terakhir akan merangkumi kod dan beberapa petua untuk membuat pengubahsuaian.

Pautan ke sumber tertentu akan disediakan di setiap bahagian, dan juga dikumpulkan pada akhir.

Selamat membuat!

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi?

Gambaran keseluruhan

Sistem HairIO menggunakan dua prinsip asas: sentuhan kapasitif dan pemanasan tahan. Dengan merasakan sentuhan, kita dapat membuat penyambungan rambut bertindak balas terhadap sentuhan. Dan dengan memanaskan pelanjutan, kita dapat menyebabkan perubahan warna dengan pigmen termokromik, dan perubahan bentuk dengan paduan memori bentuk. Cip bluetooth membolehkan peranti seperti telefon dan komputer riba berkomunikasi dengan rambut juga, sama ada menyebabkan perubahan bentuk atau warna, atau menerima isyarat ketika sentuhan pada rambut dirasakan.

Contoh Interaksi dan Kegunaan

HairIO adalah platform penyelidikan, yang bermaksud kami ingin melihat apa yang anda lakukan dengannya! Beberapa interaksi yang kami rancang ditunjukkan dalam video di atas, atau dalam video lengkap kami di Youtube.

Jalinan yang berubah bentuk dapat memberitahu pemakainya pesan teks dengan menggelitik telinga si pemakai dengan lembut ketika bergerak.

Atau mungkin ia dapat memberi petunjuk kepada pemakainya, bergerak ke medan pandangan untuk menunjukkan arah mana yang hendak dilalui.

Rambut boleh berubah secara mendadak, untuk gaya atau penampilan. Gaya boleh berubah sepanjang hari, atau kemas kini untuk acara tertentu.

Rambut juga dapat memungkinkan interaksi sosial; bayangkan mengepang rambut tambahan rakan, kemudian dapat menukar warna rambut rakan dengan menyentuh tocang anda sendiri dari jauh.

Komponen

Semua penginderaan, logik, dan kawalan dikendalikan oleh litar khusus dan Arduino Nano, dipakai di kepala. Litar ini mempunyai dua komponen utama: litar penginderaan sentuhan kapasitif, dan litar pemacu untuk menukar kuasa ke jalinan. Sambungan rambut komersial dikepang di sekitar wayar nitinol, yang merupakan aloi memori bentuk. Kawat ini akan memegang satu bentuk ketika sejuk, dan beralih ke bentuk kedua ketika dipanaskan. Kami dapat melatih hampir semua bentuk kedua ke dalam wayar (dijelaskan kemudian dalam Instructable ini). Dua bateri LiPo memberi kuasa pada litar kawalan pada 5V, dan rambut pada 3.7V.

Langkah 2: Elektronik

Kawalan dan Sentuhan Kapasitif

Litar sentuh kapasitif diadaptasi dari projek Disney's Touché, melalui Instructable yang hebat ini untuk meniru Touche di Arduino. Penyediaan ini menyokong penginderaan sentuhan kapasitif frekuensi menyapu, dan memungkinkan untuk mengenali gerak isyarat yang lebih kompleks daripada sentuhan sederhana / tanpa sentuhan. Satu catatan di sini adalah bahawa litar sentuh kapasitif dan kod menganggap cip Arduino tertentu, Atmega328P. Sekiranya anda memilih untuk menggunakan cip mikrokontroler alternatif, anda mungkin perlu merancang semula kod tersebut, atau mencari mekanisme penginderaan alternatif.

Litar kawalan menggunakan Arduino Nano untuk logiknya, dan multiplexer analog untuk membolehkan kawalan berurutan beberapa jalinan dari litar dan bateri yang sama. Sentuhan kapasitif dirasakan hampir bersamaan dengan beralih pantas antara saluran (begitu cepat sehingga pada dasarnya seperti kita merasakan keduanya sekaligus). Penggerak jalinan dihadkan oleh kuasa yang ada. Termasuk bateri yang lebih kuat, atau tambahan boleh mengaktifkan pengaktifan serentak, namun di sini kami menghadkannya kepada pengaktifan berurutan untuk kesederhanaan. Skema litar yang disediakan dapat mengawal dua jalinan (tetapi multiplexer dalam litar dapat menyokong hingga empat!).

Untuk versi litar paling mudah, biarkan multiplexer keluar, dan kendalikan tocang tunggal terus dari Arduino.

Litar Pemacu dan Termistor

Kami melakukan sentuhan kapasitif pada wayar yang sama dengan pengaktifan (nitinol). Ini bermaksud lebih sedikit wayar / kerumitan pada jalinan, dan lebih banyak lagi di litar.

Litar pemacu terdiri daripada satu set transistor persimpangan bipolar (BJT) untuk menghidupkan dan mematikan pengaktifan rambut. Adalah penting bahawa ini adalah transistor persimpangan bipolar, bukannya MOSFET yang lebih biasa (dan umumnya lebih baik), kerana BJT kekurangan kapasitansi dalaman. Kapasitansi dalaman MOSFET akan mengatasi litar penderiaan sentuhan.

Kita juga harus menukar daya dan daya, bukan hanya daya, sekali lagi demi penginderaan sentuhan kapasitif, kerana tidak ada isyarat kapasitif dari elektrod yang dibumikan.

Reka bentuk alternatif yang menggunakan sumber berasingan untuk sentuhan dan pemacu kapasitif dapat mempermudahkan litar ini, namun ia menjadikan reka bentuk mekanikal lebih rumit. Sekiranya penginderaan kapasitif diasingkan dari daya untuk pemacu, kita dapat melepaskan satu suis untuk kuasa, dan ia boleh menjadi FET atau apa sahaja. Penyelesaian seperti itu merangkumi pengubahan rambut itu sendiri, seperti pada Katia Vega's Hairware.

Cip Bluetooth

Cip bluetooth yang kami gunakan adalah Bluefruit Friend dari Adafruit. Modul ini mandiri, dan hanya perlu dilampirkan ke Arduino, yang akan menangani logik sekitar komunikasi.

Pemilihan Bateri

Untuk bateri, anda mahukan bateri boleh dicas semula yang dapat memberikan voltan yang mencukupi untuk menghidupkan Arduino, dan arus yang cukup untuk menggerakkan nitinol. Ini tidak perlu sama bateri. Sebenarnya, untuk mengelakkan keputihan Arduino, kami membuat semua prototaip awal kami dengan dua bateri: satu untuk kawalan, dan satu lagi untuk memandu.

Arduino Nano memerlukan sekurang-kurangnya 5V, dan nitinol menarik maksimum 2 Amps.

Kami memilih bateri 3.7 V dari ValueHobby untuk menggerakkan rambut, dan bateri 7.4V dari ValueHobby untuk menghidupkan Arduino. Cuba jangan menggunakan bateri 9V biasa; mereka akan habis di bawah kegunaan dalam masa 15 minit dan menyebabkan banyak pembaziran. (Kami tahu, kerana kami mencuba …)

Perincian Pelbagai

Pemantauan bateri: perintang Ohm 4.7k antara talian kuasa bateri pemacu dan pin analog membolehkan kami memantau pengisian bateri pemacu. Anda memerlukan perintang ini untuk mengelakkan bateri menyalakan Arduino melalui pin analog (yang akan menjadi buruk: anda tidak mahu melakukan ini). Bateri Arduino dapat dipantau dengan hanya kod - lihat bahagian perisian untuk demo kod ini.

Jumper: Terdapat ruang untuk pelompat di antara dua penyambung bateri, jika anda ingin menggunakan bateri tunggal untuk mengaktifkan segalanya. Ini berisiko mencabut Arduino, tetapi dengan pemilihan bateri yang betul dan beberapa PWM pemacu berasaskan perisian, ia mesti berfungsi. (Walaupun kita belum mendapatkannya.) (Sekiranya anda mencubanya - beritahu kami bagaimana kelanjutannya!)

Langkah 3: Pemasangan Elektronik

Meletakkan Litar Bersama

Kami merancang litar pada asalnya dalam dua bahagian, menghubungkan pemacu dan litar kawalan dengan kabel fleksibel. Dalam versi PCB bersepadu kami, litar disatukan ke papan tunggal. Skema yang pertama memungkinkan penempatan kepang di kepala lebih fleksibel, tetapi yang kedua lebih mudah dipasang. Anda boleh mendapatkan fail skema dan susun atur papan di repo Github kami. Terdapat dua cara untuk membuat litar: 1) membuat versi papan perf dengan tangan dengan komponen lubang mengikut skema, atau 2) membuat PCB dari fail papan yang kami sediakan (pautan di atas) dan memasang dengan komponen pelekap permukaan.

Komponen

Bil bahan untuk versi PCB + jalinan ada di sini.

Kami menggerakkan PCB ujian kami sendiri di Othermill, kemudian memesan PCB akhir kami dari Bay Area Circuits yang sangat baik. Kedua-dua pembuatan papan dalaman dan profesional akan berfungsi dengan baik, walaupun penyaduran tangan atau pematerian semua vas adalah satu kesakitan.

Petua

• Kami menggunakan solder paste dan oven reflow atau hot plate untuk komponen permukaan mount, kemudian disolder komponen lubang kemudian dengan tangan.
• Kami mengesyorkan versi papan roti / papan untuk prototaip cepat, dan PCB untuk kebolehpercayaan.
• Kami menggunakan header wanita pendek untuk menahan Nano di PCB, sehingga dapat ditanggalkan. Header wanita panjang dapat disolder dengan tidak cukup rata ke papan untuk mengangkat cip bluetooth yang cukup tinggi untuk bersarang di atas Arduino. (Anda juga ingin menambahkan pita Kapton untuk mengelakkan kekurangan yang tidak disengajakan).
• Cip bluetooth sebenarnya perlu disolder ke header jantannya terbalik agar sesuai dengan susunan pin pada susun atur PCB. (Sudah tentu, anda boleh mengubah susun atur ini.) Mengapa kita melakukannya? Kerana ia menjadikan pin sesuai dengan susun atur Arduino.

Langkah 4: Gambaran Keseluruhan Perkakasan Rambut

HairIO adalah sambungan rambut yang dikepang sekitar dua panjang wayar yang disambungkan, dilekatkan pada penyambung dan termistor untuk mengatur suhu. Ia boleh diberi kapur dengan pigmen termokromik setelah pemasangan penuh. Membuat jalinan HairIO sendiri terdiri daripada beberapa peringkat:

1) Latih aloi memori bentuk ke bentuk keinginan.

2) Pasang wayar dalaman dengan mengepit dan memateri panjang aloi memori bentuk ke wayar tembaga terlindung.

3) Crimp dan penebat termistor.

4) Pasangkan wayar dan termistor ke penyambung.

5) Rambut kepang di sekitar wayar.

6) Kapur rambut.

Kami akan membahas setiap peringkat secara terperinci di bahagian berikut.

Langkah 5: Memasang Kawat Rambut

Tahap pertama melibatkan pemasangan wayar dalaman yang memberikan perubahan bentuk dan pemanasan tahan. Di sinilah anda menentukan panjang jalinan, bentuk yang dikehendaki semasa dipanaskan, dan jenis penyambung yang akan anda gunakan. Sekiranya semua jalinan mempunyai jenis penyambung yang sama, ia boleh ditukar dengan mudah pada papan litar yang sama untuk pelbagai bentuk dan warna penggerak, serta jenis dan panjang rambut.

Sekiranya anda tidak mahu perubahan bentuk pada jalinan tertentu, paduan memori bentuk boleh diganti dengan panjang wayar biasa. Sekiranya anda ingin menyokong sentuhan kapasitif, wayar pengganti mestilah tidak berlindung untuk kesan terbaik.

Melatih Alloy Memory Shape

Aloi memori bentuk yang kami gunakan di sini adalah nitinol, aloi nikel-titanium. Apabila sejuk, ia tetap dalam satu bentuk, tetapi apabila dipanaskan kembali ke keadaan yang disebut "terlatih" keadaan. Oleh itu, jika kita mahu jalinan yang melengkung ketika dipanaskan, mungkin lurus ketika sejuk, tetapi dilatih untuk ikal. Anda boleh membuat hampir semua bentuk yang anda mahukan, walaupun kemampuan wayar untuk mengangkat berat dibatasi oleh diameternya.

Potong nitinol ke panjang kepang yang diinginkan, tinggalkan sedikit tambahan untuk lekukan semasa mengepang, dan untuk sambungan di bahagian atas dan bawah.

Untuk melatih nitinol, lihat Instructable yang hebat ini.

Jenis jalinan yang telah kami eksperimen termasuk keriting, selekoh sudut kanan untuk membolehkan rambut berdiri tegak, dan tidak melatih nitinol sama sekali. Ini mungkin terdengar malas, tetapi ia membolehkan rambut meluruskan dari sebarang bentuk ketika digerakkan. Kawat akan menahan bentuk yang anda bengkokkan ketika sejuk, mis. curl, kemudian luruskan dari bentuk itu ketika dipanaskan. Sangat sejuk, dan lebih mudah!

Memasang Wayar

Nitinol tidak berlindung, dan berjalan hanya dalam satu arah. Untuk membuat litar lengkap, kita memerlukan wayar bertebat kedua untuk menyambung di bahagian bawah dan kembali ke penyambung di atas. (Kawat yang tidak bertebat akan menyebabkan litar pintas ketika menyentuh nitinol, dan mencegah pemanasan sekata.)

Potong panjang wayar tembaga bertebat hingga sama dengan nitinol. Kami menggunakan 30 wayar magnet AWG. Tanggalkan penebat di kedua hujungnya. Untuk wayar magnet, lapisan boleh dilepaskan dengan membakar wayar dengan lembut dengan api terbuka sehingga penebat berubah dan dapat dihapuskan (yang memerlukan masa kira-kira 15 saat tanpa cahaya). Perhatikan bahawa ini menjadikan wayar sedikit rapuh di lokasi yang terbakar.

Fakta menarik tentang Nitinol: Malangnya, solder tidak suka berpegang pada nitinol. (Ini sangat menyakitkan.) Penyelesaian terbaik adalah menggunakan kelim untuk membuat sambungan mekanikal ke nitinol, kemudian tambahkan pateri untuk memastikan sambungan elektrik.

Pegang hujung nitinol dan wayar tembaga yang baru diasingkan, dan masukkan ke dalam kelim. Kelim mereka dengan kuat. Sekiranya kekuatan sambungan tambahan diperlukan, tambahkan sedikit pateri. Tutup kelim dan baki dawai yang tersisa dengan pengecutan panas sehingga pemakai anda tidak mencucuk diri dengan hujung runcing. Tidak kira jenis kelim yang anda gunakan di bahagian bawah, kerana hanya untuk membuat sambungan mekanikal antara kedua-dua wayar.

Di hujung yang lain, kami akan menambahkan kelim pada setiap hujung wayar. Di sini, jenis kelim penting. Anda mesti menggunakan kelim kawin untuk penyambung anda. Hujung wayar ini akan dilekatkan pada penyambung untuk bersambung dengan papan litar.

Membuat Jalinan Berdiri:

Jalinan boleh menjadi sangat halus, atau sangat dramatik. Sekiranya anda mahukan kesan dramatik, seperti gambar hiasan kepala di atas, atau dalam video situasi prestasi lebih awal, satu langkah tambahan diperlukan. Jalinan lebih suka berpusing daripada mengangkat, jadi mereka mesti disandarkan agar tetap dalam arah yang betul. Pendakap kami berbentuk seperti Z yang terentang (lihat gambar). Kami menyelimutkan kelim pada nitinol, kemudian menyisipkan pendakap ke kelim, dan akhirnya menutupi keseluruhannya dengan penyusutan panas dan pita elektrik.

Menyiapkan Thermistor

Thermistor adalah perintang sensitif panas yang membolehkan kita mengukur suhu jalinan. Kami menggunakan ini untuk memastikan bahawa jalinan tidak akan terlalu panas untuk dipakai oleh pengguna. Kami akan menambahkan termistor ke penyambung yang sama dengan braid yang akan dipasang.

Mula-mula, luncurkan pengecutan haba ke kaki termistor dan gunakan senapang haba untuk mengecilkannya. Ini akan melindungi kaki, untuk mengelakkan termistor tidak menjadi pendek ke nitinol yang tidak bertebat. Biarkan sedikit wayar terkena pada hujungnya untuk kelim. Sekali lagi, kelim ini mestilah sesuai untuk penyambung anda.

Kelim hujung termistor. Sekiranya anda boleh, dapatkan sedikit haba yang menyusut ke gigi pertama kelim sebagai penahan regangan. Jangan meletakkannya terlalu lama, kerana wayar masih perlu disambungkan untuk sambungan elektrik yang baik.

Kini termistor siap dipasang pada penyambung.

Memasang Penyambung

Anda boleh menggunakan apa-apa jenis penyambung 4-terminal di bahagian atas jalinan; selepas beberapa percubaan, kami memutuskan penyambung Molex Nanofit. (Inilah yang digunakan oleh PCB kami.) Mereka mempunyai profil rendah di papan litar, sambungan mekanikal yang kukuh dengan klip untuk memastikannya terkunci, tetapi masih mudah dimasukkan dan dikeluarkan.

Penyambung Nanofit bersatu dalam tiga peringkat:

Pertama, masukkan dua hujung termistor yang berkerut ke dalam dua bekas paling tengah di bahagian penyambung separuh lelaki.

Seterusnya, masukkan dua hujung atas kawat jalinan ke dalam bekas paling kiri dan kanan pada separuh penyambung lelaki.

Setelah dipasang, masukkan penahan ke dalam bekas. Ini membantu menahan kelim di tempatnya sehingga jalinan tidak melepaskan penyambung.

Bahagian penyambung wanita berada di papan litar, dan menghubungkan terminal rambut ke litar pemacu dan litar sentuh kapasitif, dan terminal termistor ke Arduino untuk penginderaan suhu.

Bersedia untuk pergi

Kini, wayar sudah siap untuk dikepang.

Langkah 6: Jalinan dan Kapur

Terdapat beberapa cara untuk mengepang rambut di sekitar wayar dalaman. Untuk penderiaan sentuhan kapasitif, beberapa wayar mesti terdedah. Walaupun mempunyai tocang yang benar-benar semula jadi, dan menyembunyikan teknologinya, wayar dapat dikepang sepenuhnya di bahagian dalam. Jalinan seperti ini tidak dapat melakukan penderiaan sentuhan yang berkesan, tetapi ia masih dapat digerakkan dengan perubahan warna dan bentuk yang dramatik.

Jalinan Gaya 1: 4-helai untuk Sentuhan Kapasitif

Tutorial braid ini akan menunjukkan kepada anda cara melakukan braid 4 helai. Perlu diingat bahawa dalam kes anda, salah satu "helai" sebenarnya adalah kabel! Lihat gambar di atas untuk penyediaan jalinan kami, mengikuti corak 4 helai dengan tiga helai rambut dan satu wayar.

Jalinan Gaya 2: Kawat Tidak Terlihat

Dalam jalinan ini, anda melakukan tocang tiga helai (inilah yang difikirkan oleh kebanyakan orang ketika mereka memikirkan "braid"), dan anda hanya memasang kabel dengan salah satu helai. Inilah tutorial hebat untuk jalinan tiga helai.

Bercorak dengan Pigmen Termokromik

Sekiranya anda ingin jalinan berubah warna ketika digerakkan, ia mesti diberi kapur dengan pigmen termokromik. Pertama, pasangkan jalinan pada sesuatu, di atas meja yang ditutup dengan plastik (perkara akan menjadi sedikit tidak kemas). Ikuti arahan keselamatan untuk dakwat termokromik anda (pakai sarung tangan jika perlu!). Pasti memakai topeng udara - anda tidak akan mahu menghirup sebarang zarah. Sekarang, ambil ubat penahan sakit, dan ambil serbuk termokromik ke jalinan anda, bermula dari bahagian atas. Perlahan-lahan "cat" helai, sikat serbuk ke dalam braid sebanyak mungkin. Anda akan kehilangan sebahagian (tetapi jika jatuh di atas taplak meja plastik anda, anda boleh menyelamatkannya untuk jalinan seterusnya). Anda boleh menonton jangka masa yang telah kami kongsi di atas untuk melihat bagaimana kami melakukannya!

Langkah 7: Memakai Teknologi

Papan litar dan bateri boleh dipasang pada ikat kepala, atau klip rambut. Sebagai alternatif, untuk gaya yang lebih halus, jalinan boleh dibuat dengan wayar yang lebih panjang di hujungnya. Kawat ini boleh disalurkan di bawah rambut semula jadi, topi, selendang, atau ciri lain ke lokasi lain di badan seperti di bawah baju atau kalung. Dengan cara ini, rambut tidak dapat dilihat dengan segera sebagai teknologi yang boleh dipakai.

Litar dapat dikurangkan, dengan penyemakan tambahan dan logik dan cip bluetooth bersepadu. Litar yang lebih kecil seperti itu lebih mudah disembunyikan pada klip rambut hiasan, dan lain-lain, namun kuasa akan tetap menjadi masalah, kerana bateri pada masa ini hanya sedikit. Sudah tentu, anda boleh memasangkannya ke dinding, tetapi kemudian anda tidak dapat melangkah jauh.

Anda dapat melihat prototaip super awal dipakai dalam video di atas. (Lebih banyak gambar lampiran akhir yang akan ditambahkan selepas demo umum.)

Pagar

Anda akan dapat menemui kandang cetak 3D untuk litar di repo github kami. Ini boleh dilekatkan pada tali rambut, atau diubah suai untuk faktor bentuk lain.

Langkah 8: Gambaran Keseluruhan Perisian

Di repo github kami, anda akan menemui beberapa lakaran Arduino yang menunjukkan cara mengawal rambut yang berbeza.

Lakaran 1: demo_timing

Ini adalah demo asas fungsi pemacu. Rambut dihidupkan dan dimatikan dalam jangka masa beberapa saat, dan memancarkan LED onboard ketika menyala.

Lakaran 2: demo_captouch

Ini adalah demo penderiaan sentuhan kapasitif. Menyentuh rambut akan menyalakan LED onboard. Anda mungkin perlu menyesuaikan had sentuhan kapasitif bergantung pada persekitaran dan litar anda.

Lakaran 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Demo bersepadu komunikasi bluetooth, sensor sentuh kapasitif, dan pemacu. Muat turun aplikasi Bluefruit LE Connect pada telefon pintar. Kod tersebut akan menghantar isyarat bluetooth ketika braid disentuh, mencetak hasilnya ke aplikasi. Menekan butang pada alat kawalan dalam aplikasi akan memulakan dan menghentikan pengaktifan jalinan. Perhatikan bahawa pinout disiapkan untuk versi PCB kami. Sekiranya anda telah menyambungkan pin INH multiplexer ke pin digital seperti dalam skema PCB, anda mungkin perlu menambahkan garis dalam kod untuk mendorong pin itu rendah (kami hanya memendekkannya ke tanah).

Kod ini juga merangkumi kaedah penentukuran, yang dipicu dengan mengirim watak "c" melalui antara muka UART dalam aplikasi.

Penentukuran Sentuhan Kapasitif

Kerana penderiaan sentuhan kapasitif sensitif terhadap faktor persekitaran seperti kelembapan, atau dipasang ke komputer atau tidak, kod ini akan membolehkan anda menentukan nilai ambang yang sesuai untuk penginderaan sentuhan kapasitif yang tepat. Anda boleh mendapatkan contohnya dalam kod demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. Satu catatan adalah bahawa kapasitansi juga berubah dengan haba. Kami belum menangani masalah di mana panas selepas pengaktifan mencetuskan keadaan "tersentuh".

Pemantauan Bateri

Contoh pemantauan bateri terdapat dalam lakaran demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. LED onboard akan menyala ketika cas bateri jatuh di bawah ambang tertentu, walaupun tidak membezakan antara bateri kawalan dan bateri pemacu.

Selang Suhu (Keselamatan Dimatikan)

Memantau suhu kepang memungkinkan kita mematikan daya jika terlalu panas. Data ini dikumpulkan dari termistor yang ditenun ke jalinan. Contohnya boleh didapati dalam sketsa demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch.

Langkah 9: Memuat dan Mengubah Kod

Kami menggunakan persekitaran Arduino standard untuk menulis kod untuk HairIO, dan memuat naiknya ke papan.

Nanos Arduino boleh didapati dari beberapa sumber; kami membeli ini, yang memerlukan firmware tambahan untuk beroperasi dengan persekitaran Arduino. Anda boleh mengikuti arahan ini untuk memasangnya di mesin anda. Sekiranya anda menggunakan Arduino Nano standard (iaitu ini), anda tidak perlu melakukan langkah tambahan itu.

Semasa mengubah kod, pastikan pin perkakasan anda sesuai dengan litar anda. Sekiranya anda menukar pin, pastikan untuk mengemas kini reka bentuk dan kod papan anda.

Penting untuk diperhatikan bahawa perpustakaan sentuhan kapasitif Illutron yang kita gunakan bergantung pada cip perkakasan tertentu (Atmega328p). Sekiranya anda ingin menggunakan mikrokontroler yang lain, pastikan ia sesuai atau anda perlu mengubah kod tersebut. (Kami tidak mahu memasukkan kod tahap rendah untuk projek ini, jadi kami sangat menghargai karya Illutron. Menyelaraskan dengan pemasaan perkakasan boleh menjadi sangat berbulu!)

Langkah 10: Reka Bentuk Masa Depan: Idea dan Garis Panduan untuk Pengubahsuaian

Tindak balas haba

Sekiranya anda ingin mengetahui lebih lanjut mengenai tingkah laku tindak balas panas dari kepang, anda boleh mendapatkan model matematik rambut di kertas kami. Yang penting ialah perubahan warna dan bentuk akan bergerak pada waktu yang berlainan dan dalam urutan yang berbeza berdasarkan jumlah rambut penebat di sekitar wayar, dan jumlah daya yang dibekalkan (yang berubah seberapa cepat ia memanas)

Penambahbaikan litar:

• Menggeser modul bluetooth ke kanan memungkinkan anda menjadikan ketinggian susun lebih pendek, kerana tidak akan memasuki penyambung USB Arduino. Terdapat juga papan Arduino dengan modul bluetooth bersepadu (tetapi kebanyakannya mempunyai cip yang berbeza sehingga menggunakannya akan melibatkan perubahan kod).
• Jejak kaki penyambung bateri mungkin berubah bergantung pada jenis bateri yang anda gunakan.
• Jejak suis adalah generik dan mungkin harus diganti dengan jejak yang anda mahu gunakan.
• Anda mungkin mahu PWM litar pemacu mengawal kuasa melalui jalinan; untuk melakukannya pin isyarat pemacu harus ditukar ke D3 atau pin PWM perkakasan lain.
• Sekiranya anda membalikkan pasangan multiplexer (contohnya braid1 drive dan braid2 touch pada saluran 0, dan braid2 drive dan braid1 touch pada saluran 1, bukannya kedua sentuhan dan pemacu untuk braid yang sama pada satu saluran), anda akan dapat merasakan kapasitif sentuh pada satu jalinan semasa menggerakkan jalinan yang lain, dan bukannya dihalang daripada melakukan penginderaan kapasitif sama ada semasa ada yang mengemudi.

• Beberapa pengubahsuaian mungkin membolehkan satu bateri mengawal logik dan pemacu. Beberapa pertimbangan merangkumi:

  • Voltan tinggi (seperti bateri 7.4 LiPo) akan menggerakkan Arduino melalui litar penginderaan kapasitif dan pin digital. Ini tidak baik untuk Arduino dalam jangka masa panjang. Ini mungkin diperbaiki dengan memasukkan transistor lain antara litar penginderaan kapasitif dan rambut.
  • Terlalu banyak daya tarikan oleh rambut boleh menyebabkan Arduino menjadi kecoklatan. Ini mungkin diperbaiki dengan isyarat pemacu PWM.

Penambahbaikan Perisian

Sensasi sentuhan kapasitif frekuensi menyapu dapat digunakan untuk mengesan banyak jenis sentuhan, mis. satu atau dua jari, mencubit, berpusing … Ini memerlukan skema klasifikasi yang lebih rumit daripada ambang dasar yang kami tunjukkan di sini. Kapasiti berubah dengan suhu. Meningkatkan kod penderiaan sentuhan untuk mengambil kira ini akan menjadikan penginderaan lebih dipercayai

Sudah tentu, jika anda membuat versi HairIO, kami ingin mendengarnya

Langkah 11: Nota Keselamatan

HairIO adalah platform penyelidikan, dan tidak dimaksudkan sebagai produk komersial atau penggunaan harian. Semasa membuat dan memakai HairIO anda sendiri, harap perhatikan pertimbangan berikut:

Haba

Oleh kerana HairIO beroperasi dengan pemanasan resistif, ada kemungkinan terlalu panas. Sekiranya termistor gagal atau tidak cukup dekat dengan jalinan, ia mungkin tidak dapat membaca suhunya dengan betul. Sekiranya anda tidak memasukkan kod pematuhan suhu, ia mungkin akan panas lebih lama daripada yang diharapkan. Walaupun kita tidak pernah mengalami luka bakar dengan HairIO, itu adalah pertimbangan penting.

Bateri

Di HairIO, kami menggunakan bateri LiPo sebagai sumber tenaga kami. LiPos adalah alat yang hebat, kerana ia boleh dicas semula dan dapat memberikan arus tinggi dalam bungkusan kecil. Mereka juga harus dirawat dengan teliti; jika dicas atau dicucuk dengan tidak betul, mereka boleh terbakar. Sila lihat rujukan ini untuk mengetahui lebih lanjut mengenai menjaga LiPos anda: panduan menyeluruh; petua cepat.

Pigmen termokromik

Yang kami gunakan tidak beracun, tetapi jangan memakannya. Baca panduan keselamatan untuk apa sahaja yang anda beli.

Langkah 12: Rujukan dan Pautan

Di sini kami mengumpulkan rujukan dan pautan di Instructable ini untuk akses mudah:

HairIO

HairIO: Rambut Manusia sebagai Bahan Interaktif - Ini adalah makalah akademik di mana HairIO pertama kali dibentangkan.

HairIO Github repo - Di sini anda akan menemui git repo semua skema dan kod yang digunakan untuk demo ini, serta beberapa lembar data untuk komponen penting.

Youtube - Lihat rambut beraksi!

Bil Bahan untuk HairIO PCB

Sentuhan Kapasitif

Touché: Meningkatkan Interaksi Sentuhan pada Manusia, Skrin, Cecair, dan Objek Setiap Hari

Diarahkan untuk versi Arduino dari Touche + Illutron Github repo untuk kod Arduino

Bluetooth

Modul Bluetooth

Aplikasi Bluetooth

Keselamatan Bateri LiPo

Panduan Lengkap

Petua Pantas

Teknologi Berkaitan Rambut Lain

Barangan Rambut, Katia Vega

Api, Yang Ghaib

Penulis

Makmal Hibrid Ekologi

Christine Dierk

Molly Nicholas

Sarah Sterman