HairIO: თმა როგორც ინტერაქტიული მასალა: 12 ნაბიჯი (სურათებით)

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:20

HairIO: ადამიანის თმა, როგორც ინტერაქტიული მასალა

თმა არის უნიკალური და ნაკლებად შესწავლილი მასალა ახალი ტარების ტექნოლოგიებისთვის. მისი კულტურული და ინდივიდუალური გამოხატვის გრძელი ისტორია მას ნაყოფიერ ადგილად აქცევს ახალ ურთიერთობებში. ამ ინსტრუქციაში, ჩვენ გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა გააკეთოთ ინტერაქტიული თმის გაფართოება, რომელიც ცვლის ფორმას და ფერს, გრძნობს შეხებას და ურთიერთობს bluetooth– ის საშუალებით. ჩვენ გამოვიყენებთ მორგებულ სქემას, Arduino Nano- ს, Adafruit Bluetooth დაფას, მეხსიერების ფორმის შენადნობსა და თერმოქრომულ პიგმენტებს.

ეს ინსტრუქცია შეიქმნა სარა სტერმანის, მოლი ნიკოლასისა და კრისტინ დიერკის მიერ, რომელიც ასახავს ჰიბრიდული ეკოლოგიის ლაბორატორიაში UC Berkeley– ს ერიკ პაულოსთან ერთად მუშაობას. ამ ტექნოლოგიის ანალიზი და სრული შესწავლა შეგიძლიათ ნახოთ ჩვენს სტატიაში, რომელიც წარმოდგენილია TEI 2018 -ში. ამ ინსტრუქციებში თქვენ იხილავთ ყოვლისმომცველ აპარატურას, პროგრამულ უზრუნველყოფას და ელექტრონულ დოკუმენტაციას, ასევე ინფორმაციას ჩვენს მიერ მიღებული გადაწყვეტილებების დიზაინისა და ჩვენს წინაშე მდგარი ბრძოლების შესახებ. რა

ჩვენ დავიწყებთ სისტემის მოკლე მიმოხილვით და HairIO– ს გამოყენების მაგალითებით. შემდეგ ჩვენ განვიხილავთ ჩართულ ელექტრონიკას, შემდეგ გადავალთ აპარატურაზე და ვქმნით თმის დაგრძელებას. ბოლო ნაწილები მოიცავს კოდს და რჩევებს ცვლილებების შეტანის შესახებ.

ბმულები კონკრეტულ რესურსებზე განთავსდება თითოეულ განყოფილებაში და ასევე შეგროვდება ბოლოს.

ბედნიერი დამზადება!

ნაბიჯი 1: როგორ მუშაობს?

მიმოხილვა

HairIO სისტემა მუშაობს ორ ძირითად პრინციპზე: capacitive touch და რეზისტენტული გათბობა. შეხების შეგრძნებით, ჩვენ შეგვიძლია გავაგრძელოთ თმის გაფართოება შეხებაზე. და გაფართოების გათბობით, ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ ფერი თერმოქრომული პიგმენტებით და ფორმის შეცვლა ფორმის მეხსიერების შენადნობით. ბლუთუს ჩიპი საშუალებას აძლევს მოწყობილობებს, როგორიცაა ტელეფონები და ლეპტოპები, დაუკავშირდნენ თმას, ან გამოიწვიოს ფორმის ან ფერის შეცვლა, ან მიიღონ სიგნალი თმაზე შეხების შეგრძნებისას.

მაგალითი ურთიერთქმედება და გამოყენება

HairIO არის კვლევის პლატფორმა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ჩვენ გვსურს ვნახოთ რას აკეთებთ მასთან ერთად! ჩვენ მიერ შემუშავებული ზოგიერთი ურთიერთქმედება ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ ვიდეოებში, ან ჩვენს სრულ ვიდეოში Youtube– ზე.

ფორმის შეცვლის ჩამკეტმა შეიძლება შეატყობინოს მფლობელს ტექსტური შეტყობინების შესახებ, ნაზად აკაკუნებს მის ყურს მოძრაობისას.

ან იქნებ მას შეუძლია მისცეს მატარებელს მიმართულებები, გადაინაცვლოს ხედვის ველში, რათა მიუთითოს, რომელი მიმართულებით გადაუხვიოს.

თმა შეიძლება მკვეთრად შეიცვალოს, სტილის ან წარმოდგენისათვის. სტილი შეიძლება გადაიზარდოს დღის განმავლობაში, ან განახლდეს კონკრეტული მოვლენისთვის.

თმას ასევე შეუძლია ჩართოს სოციალური ურთიერთქმედება; წარმოიდგინეთ მეგობრის გადიდებული თმის მოქსოვა, შემდეგ შეძლებთ შეცვალოთ მეგობრის თმის ფერი შორიდან შეხებით საკუთარ ლენტზე.

კომპონენტები

ყველანაირ შეგრძნებას, ლოგიკას და კონტროლს ახორციელებს მორგებული წრე და არდუინო ნანო, რომელსაც თავზე ატარებენ. ამ წრეს აქვს ორი ძირითადი კომპონენტი: ტევადობის შეხების მგრძნობიარე წრე და წამყვანი წრე ძაფზე ძაბვის გადასართავად. თმის კომერციული გაფართოება იკეტება ნიტინოლის მავთულის გარშემო, რომელიც არის მეხსიერების ფორმის შენადნობი. ეს მავთული გაგრილებისას შეინარჩუნებს ერთ ფორმას, ხოლო გაცხელებისას გადავა მეორე ფორმაზე. ჩვენ შეგვიძლია მოვამზადოთ თითქმის ნებისმიერი მეორე ფორმა მავთულში (აღწერილია მოგვიანებით ამ ინსტრუქციებში). ორი LiPo ბატარეა აძლიერებს საკონტროლო წრეს 5 ვ -ზე, ხოლო თმა 3.7 ვ.

ნაბიჯი 2: ელექტრონიკა

კონტროლი და მოცულობითი შეხება

ტევადობის შეხების სქემა ადაპტირებულია დისნეის Touché პროექტიდან, ამ მშვენიერი ინსტრუქციის საშუალებით Touche– ს გამეორებაზე Arduino– ზე. ეს კონფიგურაცია მხარს უჭერს გაფართოებული სიხშირის capacitive touch sensing და იძლევა ჟესტების უფრო რთულ ამოცნობას, ვიდრე უბრალო შეხება/შეხების გარეშე. ერთი შენიშვნა აქ არის ის, რომ capacitive touch circuit და კოდი ითვალისწინებს კონკრეტულ Arduino ჩიპს, Atmega328P. თუ აირჩევთ ალტერნატიული მიკროკონტროლის ჩიპის გამოყენებას, შეიძლება დაგჭირდეთ კოდის ხელახალი დიზაინი, ან ალტერნატიული ზონდირების მექანიზმის პოვნა.

საკონტროლო წრე იყენებს Arduino Nano– ს ლოგიკისთვის და ანალოგურ მულტიპლექსერს, რომლითაც შესაძლებელია ერთი და იგივე სქემის და ბატარეების მრავალჯერადი ლენტებით თანმიმდევრული კონტროლი. ტევადობის შეხება თითქმის ერთდროულად იგრძნობა არხებს შორის სწრაფად გადართვით (იმდენად სწრაფად, რომ ძირითადად ჩვენ ვგრძნობთ ორივეს ერთდროულად). ლენტები გააქტიურებულია არსებული სიმძლავრით. უფრო მძლავრი ან დამატებითი ბატარეების ჩათვლით შესაძლებელია ერთდროული გააქტიურება, თუმცა აქ ჩვენ მას სიმარტივისთვის თანმიმდევრულ გააქტიურებაზე ვზღუდავთ. მიკროსქემის სქემატურ სქემას შეუძლია გააკონტროლოს ორი ლენტები (მაგრამ მიკროსქემის მულტიპლექსერს შეუძლია ოთხამდე!).

მიკროსქემის უმარტივესი ვერსიისთვის, დატოვეთ მულტიპლექსერი და გააკონტროლეთ ერთი ლენტები პირდაპირ არდუინოდან.

წამყვანი წრე და თერმისტორი

ჩვენ ვატარებთ capacitive შეხებას იმავე მავთულზე, როგორც გააქტიურება (ნიტინოლი). ეს ნიშნავს ნაკლებ მავთულს/სირთულეს ლენტში და უფრო მეტ წრეში.

წამყვანი წრე შედგება ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორების (BJTs) ნაკრებისაგან, რათა მოხდეს თმის გააქტიურება და გამორთვა. მნიშვნელოვანია, რომ ეს იყოს ბიპოლარული შეერთების ტრანზისტორი, ვიდრე უფრო გავრცელებული (და საერთოდ უკეთესი) MOSFET– ები, რადგან BJT– ებს არ აქვთ შიდა ტევადობა. MOSFET– ის შიდა ტევადობა გადალახავს შეხების მგრძნობიარე წრეს.

ჩვენ ასევე უნდა შევცვალოთ როგორც მიწა, ასევე სიმძლავრე, და არა მხოლოდ ძალა, ისევ capacitive touch sensing- ის გულისთვის, ვინაიდან დამიწებული ელექტროდიდან არ არსებობს capacitive სიგნალი.

ალტერნატიულ დიზაინს, რომელიც იყენებს ცალკეულ წყაროებს capacitive touch და drive შეუძლია მნიშვნელოვნად გაამარტივოს ეს სქემა, თუმცა ეს ართულებს მექანიკურ დიზაინს. თუ ტევადობის აღქმა იზოლირებულია ძრავის დენისგან, ჩვენ შეგვიძლია მოვიშოროთ ერთი გადამრთველი დენისთვის და ეს შეიძლება იყოს FET ან სხვა რამ. ასეთი გადაწყვეტილებები შეიძლება შეიცავდეს თმის თვით მეტალიზაციას, როგორც კატია ვეგას Hairware- ში.

Bluetooth ჩიპი

Bluetooth ჩიპი, რომელსაც ჩვენ ვიყენებდით არის Bluefruit Friend Adafruit– დან. ეს მოდული არის თვითკმარი და საჭიროა მხოლოდ Arduino- ს მიმაგრება, რომელიც გაუმკლავდება კომუნიკაციის ლოგიკას.

ბატარეის შერჩევა

ბატარეებისთვის, თქვენ გჭირდებათ მრავალჯერადი დატენვის ბატარეა, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს საკმარისი ძაბვა არდუინოს ენერგიაზე და საკმარისი დენი ნიტინოლის მართვისთვის. ეს არ უნდა იყოს იგივე ბატარეა. ფაქტობრივად, არდუინოს გაყავისფრების თავიდან ასაცილებლად, ჩვენ გავაკეთეთ ყველა ჩვენი საწყისი პროტოტიპი ორი ბატარეით: ერთი კონტროლისთვის და ერთი დისკისთვის.

არდუინო ნანო მოითხოვს მინიმუმ 5 ვ, ხოლო ნიტინოლი მაქსიმუმ დაახლოებით 2 ამპერს.

ჩვენ შევარჩიეთ 3.7 V ბატარეა ValueHobby– სგან თმის გასაშლელად, ხოლო 7.4V ბატარეა ValueHobby– დან Arduino– ს გასაძლიერებლად. შეეცადეთ არ გამოიყენოთ რეგულარული 9 ვ ბატარეები; ისინი 15 წუთის განმავლობაში გამოაკლდება სასარგებლო თვისებებს და გამოიწვევს უამრავ ნარჩენს. (ჩვენ ვიცით, რადგან ჩვენ შევეცადეთ …)

სხვადასხვა დეტალები

ბატარეის მონიტორინგი: 4.7k Ohm რეზისტორი დრაივის ბატარეის დენის ხაზსა და ანალოგიურ პინს შორის საშუალებას გვაძლევს მონიტორინგი გავატაროთ წამყვანი ბატარეის დატენვას. ეს რეზისტორი გჭირდებათ იმისათვის, რომ აკუმულატორი არ ჩართოს Arduino– ს ანალოგური პინის საშუალებით (რაც ცუდი იქნებოდა: თქვენ არ გსურთ ამის გაკეთება). Arduino ბატარეის მონიტორინგი შესაძლებელია მხოლოდ კოდით - იხილეთ პროგრამის განყოფილება ამის დემოდიზაციის კოდისთვის.

მხტუნავი: არის ადგილი ჯუმბერისთვის ბატარეის ორ კონექტორს შორის, თუ გსურთ გამოიყენოთ ერთი ბატარეა ყველაფრის დასატენად. ეს საფრთხეს უქმნის Arduino– ს, მაგრამ ბატარეის სწორი შერჩევით და დისკის პროგრამულ უზრუნველყოფაზე დაფუძნებული PWM, ის უნდა იმუშაოს. (თუმცა ჩვენ ჯერ არ მიგვიღია.) (თუ თქვენ სცადეთ - გვაცნობეთ როგორ ხდება!)

ნაბიჯი 3: ელექტრონიკის შეკრება

ჩართვა Circuit ერთად

ჩვენ შევქმენით სქემა თავდაპირველად ორ ნაწილად, რომელიც აკავშირებდა წამყვანი და საკონტროლო სქემებს მოქნილი კაბელით. ჩვენს ინტეგრირებულ PCB ვერსიაში, სქემები კონდენსირებულია ერთ დაფაზე. ყოფილი სქემა საშუალებას იძლევა უფრო მოქნილი მოათავსოთ ლენტები თავზე, მაგრამ მეორე გაცილებით მარტივია შეკრებაზე. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ დაფის სქემატური და განლაგების ფაილები ჩვენს Github რეპოში. სქემების დამზადების ორი გზა არსებობს: 1) ხელით გააკეთეთ პერფის დაფის ვერსია ხვრელიანი კომპონენტებით სქემატური სქემის მიხედვით, ან 2) გააკეთეთ PCB დაფის ფაილიდან, რომელსაც ჩვენ ვაძლევთ (ბმული ზემოთ) და შევიკრიბოთ ზედაპირზე დამონტაჟებული კომპონენტებით რა

კომპონენტები

მასალების კანონპროექტი PCB ვერსიისთვის + ლენტები აქ არის.

ჩვენ თვითონ გავხეხეთ ჩვენი სატესტო PCB– ები სხვა ქარხანაში, შემდეგ შევუკვეთეთ ჩვენი საბოლოო PCB– ები შესანიშნავი Bay Area Circuits– დან. როგორც შიდა, ასევე პროფესიონალური დაფის წარმოება მშვენივრად იმუშავებს, თუმცა ყველა ვიას ხელით მოპირკეთება ან შედუღება ტკივილია.

Რჩევები

• ჩვენ გამოვიყენეთ შედუღების პასტა და ზედაპირის დამონტაჟების კომპონენტებისთვის გამათბობელი ღუმელი ან ცხელი ფირფიტა, შემდეგ კი ხელით შევაერთეთ ხვრელის კომპონენტები.
• ჩვენ გირჩევთ პურის დაფის/პერფის დაფის ვერსიას სწრაფი პროტოტიპისთვის და PCB საიმედოობისთვის.
• ჩვენ ვიყენებთ მოკლე მდედრის სათაურებს, რათა შევინახოთ ნანო PCB– ზე, რათა ის მოსახსნელი იყოს. გრძელი მდედრის სათაურები შეიძლება გამობეჭდოთ დაფაზე, ისე რომ ბლუთუზის ჩიპი საკმარისად მაღლა ასწიოთ არდუინოს ზემოთ. (თქვენ ასევე გსურთ დაამატოთ კაპტონის ფირზე, რათა თავიდან აიცილოთ შემთხვევითი შემოკლება).
• ბლუთუზის ჩიპი რეალურად უნდა იყოს მიბმული მის სათაურებზე თავდაყირა, რათა დაემთხვეს PCB განლაგებას. (რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ შეცვალოთ ეს განლაგება.) რატომ გავაკეთეთ ეს? იმის გამო, რომ ქინძისთავები უფრო კარგად ემთხვევა არდუინოს განლაგებას.

ნაბიჯი 4: თმის ტექნიკის მიმოხილვა

HairIO არის თმის გაფართოება, რომელიც იკეტება მავთულის ორი ერთმანეთთან დაკავშირებული სიგრძით, მიმაგრებულია კონექტორზე და თერმისტორზე ტემპერატურის მარეგულირებლად. მისი შეფუთვა შესაძლებელია თერმოქრომული პიგმენტებით სრული შეკრების შემდეგ. HairIO ლენტის დამზადება თავისთავად შედგება რამდენიმე ეტაპისგან:

1) მოამზადეთ ფორმის მეხსიერების შენადნობი სასურველ ფორმას.

2) შეიკრიბეთ შიდა მავთული შეკუმშული და შედუღებული სიგრძის მეხსიერების შენადნობის იზოლირებული სპილენძის მავთულზე.

3) დახშობა და იზოლირება თერმისტორი.

4) მიამაგრეთ მავთული და თერმისტორი კონექტორზე.

5) მავთულის გარშემო შეკრული თმა.

6) ცარცი თმას.

ჩვენ განვიხილავთ თითოეულ ეტაპს დეტალურად შემდეგ სექციებში.

ნაბიჯი 5: თმის მავთულის შეკრება

პირველი ეტაპები მოიცავს შიდა მავთულის შეკრებას, რომელიც უზრუნველყოფს ფორმის შეცვლას და რეზისტენტულ გათბობას. ეს არის ის, სადაც თქვენ გადაწყვეტთ ლენტის სიგრძეს, სასურველ ფორმას გაცხელებისას და კონექტორის ტიპს, რომელსაც გამოიყენებთ. თუ ყველა ლენტს აქვს საერთო შემაერთებელი ტიპი, მათი ადვილად შეცვლა შესაძლებელია იმავე მიკროსქემის დაფაზე, სხვადასხვა ფორმისა და ფერის გასააქტიურებლად, ასევე თმის ტიპებსა და სიგრძეზე.

თუ თქვენ არ გსურთ ფორმის შეცვლა კონკრეტულ ლენტში, ფორმის მეხსიერების შენადნობი შეიძლება შეიცვალოს ჩვეულებრივი მავთულის სიგრძით. თუ გსურთ capacitive touch- ის მხარდაჭერა, შესაცვლელი მავთული უნდა იყოს იზოლირებული საუკეთესო ეფექტისთვის.

სწავლების ფორმის მეხსიერების შენადნობი

მეხსიერების ფორმის შენადნობი, რომელსაც ჩვენ აქ ვიყენებთ, არის ნიტინოლი, ნიკელ-ტიტანის შენადნობი. როდესაც გაცივდება, ის რჩება ერთ ფორმაში, მაგრამ გაცხელებისას ის უბრუნდება იმას, რასაც "გაწვრთნილ" მდგომარეობას უწოდებენ. ასე რომ, თუ ჩვენ გვსურს ლენტები, რომლებიც თბება, როდესაც თბება, ის შეიძლება იყოს სწორი, როდესაც გაცივდება, მაგრამ უნდა იყოს გაწვრთნილი. თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ თითქმის ნებისმიერი ფორმა, რაც გსურთ, თუმცა მავთულის წონის აწევის უნარი შეზღუდულია მისი დიამეტრით.

გაჭერით ნიტინოლი ლენტის სასურველ სიგრძეზე, დატოვეთ ცოტა ზედმეტი მოსახვევებისთვის ქსოვის დროს და ზედა და ქვედა კავშირებისთვის.

ნიტინოლის მოსამზადებლად იხილეთ ეს ფანტასტიკური ინსტრუქცია.

ლენტები სახეები ჩვენ ექსპერიმენტი მოიცავს curls, მარჯვენა კუთხე მომატება მოსახვევებში საშუალებას თმა ადგას სწორი, და არ სწავლება nitinol ყველა. ეს შეიძლება ზარმაცი ჟღერდეს, მაგრამ ის აძლევს თმას გააქტიურებისას ნებისმიერი ფორმისგან. მავთული შეინარჩუნებს იმ ფორმას, რომელშიც თქვენ მოხრით მას გაგრილებისას, მაგ. დახვევა, შემდეგ გაცხელებისას გასწორდით ამ ფორმისგან. სუპერ მაგარი და ბევრად უფრო ადვილია!

მავთულის შეკრება

ნიტინოლი არ არის იზოლირებული და მუშაობს მხოლოდ ერთი მიმართულებით. სრული წრის შესაქმნელად, ჩვენ გვჭირდება მეორე, იზოლირებული მავთული, რომელიც დაკავშირებულია ბოლოში და დავუბრუნდებით კონექტორს ზევით. (არაიზოლირებული მავთული გამოიწვევს მოკლე ჩართვას ნინიტოლთან შეხებისას და თავიდან აიცილებს გათბობასაც კი.)

გაჭერით იზოლირებული სპილენძის მავთულის სიგრძე იმავე სიგრძეზე, როგორც ნიტინოლი. ჩვენ გამოვიყენეთ 30 AWG მაგნიტური მავთული. ამოიღეთ იზოლაცია ორივე ბოლოდან. მაგნიტური მავთულისთვის, საფარი შეიძლება მოიხსნას ღია ცეცხლით მავთულის ნაზად დაწვით, სანამ იზოლაცია არ გამოჩნდება და შეიძლება წაიშალოს (ამას სჭირდება 15 წამი მსუბუქია). გაითვალისწინეთ, რომ ეს მავთულს ოდნავ მყიფე ხდის დამწვრობის ადგილას.

სახალისო ფაქტი ნიტინოლის შესახებ: სამწუხაროდ, სოლერს არ უყვარს ნიტინოლის გამყარება. (ეს უზარმაზარი ტკივილია.) საუკეთესო გამოსავალია გამოიყენოთ ნიღაბი მექანიკური კავშირის შესაქმნელად ნიტინოლთან, შემდეგ დაამატეთ გამწოვი ელექტრული კავშირის უზრუნველსაყოფად.

დაიჭირეთ ნიტინოლის ბოლო და ახლად არაიზოლირებული სპილენძის მავთულები და ჩადეთ ჭიქაში. მყარად დააწყვეთ ისინი ერთად. თუ კავშირის დამატებითი სიძლიერეა საჭირო, დაამატეთ ცოტაოდენი შესაკრავი. დაფარეთ საცობი და ნებისმიერი დარჩენილი მავთულის კუდი სითბოს შემცირებით, რათა თქვენსმა მფლობელმა არ დაიხუროს თავი წვეტიანი ბოლოებით. არ აქვს მნიშვნელობა რა სახის დამჭერს იყენებთ ბოლოში, რადგან ეს არის მხოლოდ მექანიკური კავშირი ორ მავთულს შორის.

მეორე ბოლოს, ჩვენ დავამატებთ crimp თითოეულ მავთულის წვერი. აქ მნიშვნელოვანია ტიპების ტიპს. თქვენ უნდა გამოიყენოთ შეჯვარების ნაკერი თქვენი კონექტორისთვის. მავთულის ეს ბოლოები მიმაგრებული იქნება კონექტორზე მიკროსქემის დაფასთან დასაკავშირებლად.

დგომა ლენტები:

ლენტები შეიძლება იყოს ძალიან დახვეწილი, ან ძალიან დრამატული. თუ გსურთ დრამატული ეფექტი, როგორც თავსაბურავის სურათი ზემოთ, ან ადრე შესრულების სიტუაციის ვიდეოში, საჭიროა კიდევ ერთი ნაბიჯი. ლენტები ურჩევნიათ ირონია, ვიდრე მოხსნა, ამიტომ ისინი უნდა იყოს გამაგრებული, რომ დარჩეს სწორი ორიენტაცია. ჩვენი ბრეკეტი გაჭიმულ Z- ს ჰგავს (ნახეთ სურათი). ნიტინოლზე ჩავკეცეთ, შემდეგ ბრეკეტი ჩავამაგრეთ და საბოლოოდ დავფარეთ ყველაფერი სითბოს შემცირებასა და ელექტრო ფირზე.

თერმისტორის მომზადება

თერმისტორი არის სითბოს მგრძნობიარე რეზისტორი, რომელიც საშუალებას გვაძლევს გავზომოთ ქსოვის ტემპერატურა. ჩვენ ვიყენებთ ამას იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ლენტები არასოდეს იყოს ძალიან ცხელი მომხმარებლის ტარებისათვის. ჩვენ დავამატებთ თერმისტორს იმავე კონექტორზე, რომელზეც ლენტები იქნება დამაგრებული.

პირველი, გადაიტანეთ სითბოს შემცირება თერმისტორის ფეხებზე და გამოიყენეთ სითბოს იარაღი მის შესამცირებლად. ეს ხელს შეუწყობს ფეხების იზოლირებას, რათა თავიდან იქნას აცილებული თერმისტორი არ იყოს იზოლირებული ნიტინოლისკენ. დატოვეთ ცოტაოდენი მავთული ბოლომდე გამოსაკრავი. კიდევ ერთხელ, ეს crimps უნდა იყოს შესაბამისი პირობა თქვენი კონექტორი.

დახუჭეთ თერმისტორის ბოლოები. თუ შეგიძლია, ცოტაოდენი სითბო შეკუმშეთ კრუპის პირველ კბილებში დაძაბულობის შესამსუბუქებლად. ნუ აყენებთ მას ძალიან მაღლა, რადგან მავთულები მაინც უნდა იყოს დაკავშირებული კარგი ელექტრო კავშირისთვის.

ახლა თერმისტორი მზად არის დამაგრდეს კონექტორზე.

კონექტორის აწყობა

თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი სახის 4 ტერმინალური კონექტორი ლენტის ზედა ნაწილში; გარკვეული ექსპერიმენტების შემდეგ, ჩვენ გადავწყვიტეთ Molex Nanofit კონექტორები. (ეს არის ის, რასაც იყენებს ჩვენი PCB.)

Nanofit კონექტორები ერთად მიდიან სამ ეტაპად:

პირველი, ჩადეთ თერმისტორის ორი დამსხვრეული ბოლოები კონექტორის მამრობითი ნახევრის ორ ცენტრალურ ჭურჭელში.

შემდეგი, ჩადეთ ჩამწკრივებული მავთულის ორი დახრილი ზედა ბოლო მარცხენა და მარჯვენა კონტეინერებში კონექტორის მამრობითი ნახევარში.

როგორც კი ესენი ადგილზეა, ჩადეთ საყრდენი კონტეინერებში. ეს ხელს უწყობს დამჭერების ადგილს ისე, რომ ლენტები არ გაიყვანოს კონექტორიდან.

კონექტორის მდედრობითი ნახევარი არის მიკროსქემის დაფაზე და აკავშირებს თმის ტერმინალებს წამყვანი წრედისა და ტევადობის შეხების სქემასთან, ხოლო თერმისტორის ტერმინალებს არდუინოსთან ტემპერატურის შესაფასებლად.

მზად არის წასასვლელად

ახლა მავთული მზადაა გადასაკრავად.

ნაბიჯი 6: ქსოვა და ცარცირება

შიდა მავთულის გარშემო თმის დაგრძელების რამდენიმე გზა არსებობს. შეხების შეგრძნების მიზნით, ზოგიერთი მავთული უნდა იყოს გამოვლენილი. თუმცა, იმისათვის, რომ გქონდეთ სრულიად ნატურალური ლენტები და დაიმალოთ ტექნოლოგია, მავთული შეიძლება მთლიანად იქსოვოს შიგნით. ამგვარი ლენტები ვერ შეასრულებს ეფექტურ შეგრძნებას, მაგრამ ის მაინც იმოქმედებს ფერისა და ფორმის მკვეთრი ცვლილებით.

ლენტები სტილი 1: 4-Strand capacitive Touch

ეს ლენტები გაკვეთილი გაჩვენებთ თუ როგორ უნდა გააკეთოთ 4 ძაფის ლენტები. გაითვალისწინეთ, რომ თქვენს შემთხვევაში, ერთ – ერთი „ძაფები“რეალურად არის მავთულები! გადახედეთ ზემოთ მოცემულ სურათებს ჩვენი ქსოვის დასაყენებლად, 4 ძაფის ნიმუშის მიხედვით სამი თმის ღერით და ერთი მავთულით.

ლენტები სტილი 2: უხილავი მავთულები

ამ ლენტში თქვენ აკეთებთ სამ ძაფს (ეს არის ის, რასაც უმეტესობა ფიქრობს, როდესაც ფიქრობენ "ლენტზე") და თქვენ უბრალოდ აერთებთ მავთულხლართებს ერთ-ერთ ძაფთან ერთად. აქ არის დიდი სამეურვეო სამი strand ლენტები.

თერმოქრომატული პიგმენტებით დაფეთება

თუ გსურთ, რომ ლენტები შეცვალოს ფერი მისი გააქტიურებისას, ის უნდა იყოს ცარცირებული თერმოქრომული პიგმენტებით. პირველი, ჩამოკიდეთ ლენტები რაღაცაზე, პლასტმასის დაფარული მაგიდის ზემოთ (ყველაფერი ცოტა არეული გახდება). მიჰყევით უსაფრთხოების ინსტრუქციებს თერმოქრომული მელნისთვის (საჭიროების შემთხვევაში ატარეთ ხელთათმანები!). აუცილებლად ატარეთ ჰაერის ნიღაბი - თქვენ არასოდეს გინდათ რაიმე ნაწილაკით სუნთქვა. ახლა აიღეთ ტკივილის ფუნჯი და ამოიღეთ თერმოქრომული ფხვნილი თქვენს ლენტზე, დაწყებული ზემოდან. ნაზად "შეღებეთ" ლენტები, მაქსიმალურად დაივარცხნეთ ფხვნილი ლენტში. თქვენ დაკარგავთ ნაწილს (მაგრამ თუ ის დაეცემა თქვენს პლასტმასის მაგიდაზე, შეგიძლიათ გადაარჩინოთ იგი შემდეგი ლენტისთვის). თქვენ შეგიძლიათ უყუროთ ჩვენს მიერ გაზიარებულ ტაიმლეფსს, რომ ნახოთ როგორ გავაკეთეთ ეს!

ნაბიჯი 7: ტექნიკის ტარება

მიკროსქემის დაფები და ბატარეები შეიძლება დამონტაჟდეს თავსაბურავზე, ან თმის სამაგრზე. გარდა ამისა, უფრო დახვეწილი სტილისთვის, ლენტები შეიძლება გაკეთდეს ბოლოებზე გრძელი მავთულხლართებით. ეს მავთულები შეიძლება გადავიდეს ბუნებრივი თმის, ქუდების, შარფების ან სხვა მახასიათებლების ქვეშ სხეულის სხვა ადგილას, როგორიცაა მაისური ან ყელსაბამი. ამ გზით, თმა ნაკლებად მაშინვე შესამჩნევია, როგორც ტარებადი ტექნოლოგია.

მიკროსქემის შემცირება შესაძლებელია დამატებითი შესწორებებით და ინტეგრირებული ლოგიკითა და bluetooth ჩიპებით. ასეთი პატარა წრე უფრო ადვილად დაიმალება დეკორატიულ თმის სამაგრზე და ა.შ., თუმცა ძალა დარჩება პრობლემად, რადგან ამ დროისთვის ბატარეები მხოლოდ იმდენად მცირეა. რა თქმა უნდა, შეგიძლია შეაერთო იგი კედელში, მაგრამ შემდეგ შორს ვერ წახვალ.

თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ სუპერ ადრეული პროტოტიპი, რომელიც ნახმარი იყო ზემოთ ვიდეოში. (საბოლოო სურათების დამატებითი სურათები დაემატება საჯარო დემონის შემდეგ.)

დანართი

თქვენ მალე შეძლებთ იპოვოთ 3D დასაბეჭდი დანართი მიკროსქემისათვის ჩვენს github რეპოში.ეს შეიძლება ჩამოიხრჩო თმაზე, ან შეიცვალოს სხვა ფორმის ფაქტორებისთვის.

ნაბიჯი 8: პროგრამული უზრუნველყოფის მიმოხილვა

ჩვენს github რეპოში თქვენ ნახავთ რამოდენიმე არდუინოს ესკიზს, რომელიც აჩვენებს თმის კონტროლის სხვადასხვა გზებს.

ესკიზი 1: demo_timing

ეს არის დისკის ფუნქციონირების ძირითადი დემო. თმა წამში ითიშება და ითიშება და ჩართვისას ციმციმებს საბორტო LED- ს.

ესკიზი 2: demo_captouch

ეს არის დემო დეპოზიტური capacitive touch sensing. თმაზე შეხება ჩართავს საბორტო LED- ს. შეიძლება დაგჭირდეთ შეხების მოცულობის ზღურბლების მორგება თქვენი გარემოს და წრის მიხედვით.

ესკიზი 3: demo_pcb_bluetooth_wrive_captouch

Bluetooth კომუნიკაციის, capacitive touch sensing და დისკის ინტეგრირებული დემო. ჩამოტვირთეთ Bluefruit LE Connect აპლიკაცია სმარტფონზე. კოდი გაგზავნის bluetooth სიგნალს, როდესაც ლენტები შეეხოთ, შედეგს დაბეჭდავს აპში. აპლიკაციაში მაკონტროლებელზე ღილაკების დაჭერა დაიწყება და შეწყვეტს ლენტები გააქტიურებას. გაითვალისწინეთ, რომ pinouts დაყენებულია ჩვენი PCB ვერსიისთვის. თუ თქვენ დაუკავშირდით მულტიპლექსერის INH პინს ციფრულ პინთან, როგორც PCB სქემატურში, შეიძლება დაგჭირდეთ კოდში ხაზის დამატება, რომ ეს პინი დაბალი იყოს (ჩვენ უბრალოდ შევამცირეთ ის მიწაზე).

ეს კოდი ასევე შეიცავს კალიბრაციის მეთოდს, რომელიც გამოწვეულია "c" სიმბოლოს აპლიკაციაში UART ინტერფეისის გაგზავნით.

შეხების ტევადობის კალიბრაცია

იმის გამო, რომ შეხების შეგრძნება მგრძნობიარეა გარემოს ფაქტორების მიმართ, როგორიცაა ტენიანობა, კომპიუტერთან ჩართვა თუ არა, ეს კოდი საშუალებას მოგცემთ განსაზღვროთ შესაბამისი ზღვრული მნიშვნელობა ზუსტი capacitive touch sensing. ამის მაგალითი შეგიძლიათ ნახოთ demo_pcb_bluetooth_wri_drive_captouch კოდში. ერთი შენიშვნა ის არის, რომ ტევადობა ასევე იცვლება სითბოსთან ერთად. ჩვენ ჯერ არ განვიხილავთ იმ საკითხს, როდესაც გააქტიურების შემდეგ სითბო იწვევს "შეხებულ" მდგომარეობას.

ბატარეის მონიტორინგი

ბატარეის მონიტორინგის მაგალითები მოცემულია demo_pcb_bluetooth_wrive_captouch ესკიზში. საბორტო LED ანათებს, როდესაც ერთი ბატარეის დატენვა დაეცემა გარკვეულ ზღურბლს ქვემოთ, თუმცა ის არ განასხვავებს საკონტროლო ბატარეას და წამყვან ბატარეას.

ტემპერატურის გადაკეტვა (უსაფრთხოების გამორთვა)

ლენტის ტემპერატურის მონიტორინგი საშუალებას გვაძლევს გამორთოთ დენი, თუ ის ძალიან ცხელდება. ეს მონაცემები გროვდება თერმოსტორიდან, რომელიც ნაქსოვია ლენტში. ამის მაგალითი შეგიძლიათ ნახოთ demo_pcb_bluetooth_wrive_captouch ესკიზში.

ნაბიჯი 9: კოდის ჩატვირთვა და შეცვლა

ჩვენ ვიყენებთ სტანდარტულ არდუინოს გარემოს HairIO– ს კოდის დასაწერად და დაფაზე ასატვირთად.

არდუინო ნანოს მიღება შესაძლებელია რამდენიმე წყაროდან; ჩვენ შევიძინეთ ეს, რომელიც საჭიროებს დამატებით firmware- ს Arduino გარემოსთან მუშაობისთვის. თქვენ შეგიძლიათ მიყევით ამ ინსტრუქციას, რათა დააინსტალიროთ ისინი თქვენს აპარატზე. თუ თქვენ იყენებთ სტანდარტულ არდუინო ნანოს (ანუ ესენი) თქვენ არ გჭირდებათ დამატებითი ნაბიჯის გაკეთება.

კოდის შეცვლისას დარწმუნდით, რომ თქვენი აპარატურის ქინძისთავები ემთხვევა თქვენს სქემას. თუ თქვენ შეცვლით პინს, დარწმუნდით, რომ განაახლეთ დაფის დიზაინი და კოდი.

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ Illutron capacitive touch ბიბლიოთეკა, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ, ეყრდნობა კონკრეტულ აპარატურულ ჩიპს (Atmega328p). თუ გსურთ გამოიყენოთ სხვა მიკროკონტროლერი, დარწმუნდით, რომ ის თავსებადია, ან მოგიწევთ ამ კოდის შეცვლა. (ჩვენ არ გვინდოდა ამ პროექტის იმ დაბალი დონის კოდში მოხვედრა, ამიტომ ჩვენ ღრმად ვაფასებთ ილუტრონის მუშაობას. ტექნიკის დროთან სინქრონიზაციამ შეიძლება საკმაოდ ბეწვიანი გახადოს!)

ნაბიჯი 10: მომავალი დიზაინები: იდეები და მითითებები ცვლილებებისთვის

სითბოს რეაგირება

თუ გსურთ გაიგოთ მეტი ლენტები სითბოს საპასუხო ქცევის შესახებ, შეგიძლიათ ნახოთ თმის მათემატიკური მოდელები ჩვენს ნაშრომში. მათ უმთავრესი ის არის, რომ ფერი და ფორმა იცვლება სხვადასხვა დროს და სხვადასხვა თანმიმდევრობით, მავთულის ირგვლივ თბოიზოლაციის რაოდენობისა და მოწოდებული ენერგიის რაოდენობის მიხედვით (რაც ცვლის რა სწრაფად ათბობს)

მიკროსქემის გაუმჯობესება:

• Bluetooth მოდულის მარჯვნივ გადატანამ შეიძლება მოგცეთ საშუალება გახადოთ დაწყობის სიმაღლე უფრო მოკლე, რადგან ის არ შეხვდება Arduino USB კონექტორს. ასევე არის Arduino დაფები Bluetooth– ის ინტეგრირებული მოდულებით (მაგრამ მათ უმეტესობას განსხვავებული ჩიპი აქვს, ამიტომ მათი გამოყენება კოდის ცვლილებას გულისხმობს).
• ბატარეის კონექტორის ნაკვალევი შეიძლება შეიცვალოს თქვენს მიერ გამოყენებული ბატარეების ტიპებიდან გამომდინარე.
• შეცვლის კვალი არის ზოგადი და ალბათ უნდა შეიცვალოს იმ ნაკვალევით, რისი გამოყენებაც გსურთ.
• შეიძლება დაგჭირდეთ PWM დისკის ჩართვა, რათა გააკონტროლოთ ძალა ძაფის მეშვეობით; დისკის სიგნალის პინი უნდა იყოს გადართული D3 ან სხვა ტექნიკის PWM პინზე.
• თუ გადაატრიალებთ მულტიპლექსერულ წყვილებს (მაგ. Braid1 წამყვანი და braid2 შეეხეთ არხს 0, და braid2 წამყვანი და braid1 შეეხეთ არხს 1 -ს, ნაცვლად იმისა, რომ ორივე არხი ერთი და იმავე ლენტზე შეეხოთ), თქვენ შეძლებთ იგრძნოთ capacitive შეეხეთ ერთ ლენტს მეორე ლენტის მართვისას, იმის ნაცვლად, რომ თავიდან აიცილოთ რაიმე კაპიტალური შეგრძნების გაკეთება, როდესაც რაიმე მოძრაობს.

• ზოგიერთმა მოდიფიკაციამ შეიძლება ერთ ბატარეას მისცეს საშუალება აკონტროლოს როგორც ლოგიკა, ასევე დისკი. რამდენიმე მოსაზრება მოიცავს:

  • მაღალი ძაბვა (მაგ. 7.4 LiPo ბატარეა) დაუბრუნებს Arduino– ს capacitive sensing circuit and digital pin. ეს არ არის კარგი არდუინოსთვის გრძელვადიან პერსპექტივაში. ეს შეიძლება დაფიქსირდეს სხვა ტრანზისტორის ჩართვით capacitive sensing circuit და თმას შორის.
  • თმების ზედმეტმა ენერგიამ შეიძლება გაამწვანოს არდუინო. ეს შეიძლება დაფიქსირდეს დისკის სიგნალის PWM საშუალებით.

პროგრამული უზრუნველყოფის გაუმჯობესება

გაფართოებული სიხშირის capacitive touch sensing შეიძლება გამოყენებულ იქნას მრავალი სახის შეხების გამოსავლენად, მაგ. ერთი ან ორი თითი, ჩახუტება, მორევა … ეს მოითხოვს უფრო რთულ კლასიფიკაციის სქემას, ვიდრე ძირითადი ბარიერი, რომელსაც ჩვენ აქ ვაჩვენებთ. ტევადობა იცვლება ტემპერატურასთან ერთად. შენიშვნის კოდის გაუმჯობესება ამის გათვალისწინებით გახდის შეგრძნებას უფრო საიმედო

რა თქმა უნდა, თუ თქვენ შექმნით HairIO- ს ვერსიას, ჩვენ სიამოვნებით მოვისმენთ ამის შესახებ

ნაბიჯი 11: უსაფრთხოების შენიშვნები

HairIO არის კვლევის პლატფორმა და არ იგულისხმება როგორც კომერციული ან ყოველდღიური მოხმარების პროდუქტი. საკუთარი HairIO- ს დამზადებისა და ტარებისას გთხოვთ გაითვალისწინოთ შემდეგი მოსაზრებები:

სითბო

ვინაიდან HairIO მუშაობს რეზისტენტული გათბობით, არსებობს გადახურების შესაძლებლობა. თუ თერმისტორი ვერ ხერხდება ან საკმარისად ახლოს არ არის ლენტთან, მას არ შეუძლია ტემპერატურის სწორად წაკითხვა. თუ თქვენ არ ჩართავთ ტემპერატურის გამორთვის კოდს, ის შეიძლება გათბობდეს იმაზე მეტს, ვიდრე იყო განკუთვნილი. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ არასოდეს განვიცდით დამწვრობას HairIO– სთან ერთად, ეს მნიშვნელოვანი მოსაზრებაა.

ბატარეები

HairIO– ში ჩვენ ვიყენებთ LiPo ბატარეებს, როგორც ენერგიის წყაროს. LiPos არის შესანიშნავი ინსტრუმენტები, რადგან ისინი იტენება და შეუძლია მაღალი დენის მოტანა მცირე პაკეტში. ისინი ასევე ფრთხილად უნდა მოექცნენ; თუ არასწორად არის დამუხტული ან გახვრეტილი, მათ შეუძლიათ ცეცხლი წაიღონ. გთხოვთ, იხილოთ ეს ცნობები, რომ მეტი გაიგოთ თქვენს LiPos– ზე ზრუნვის შესახებ: საფუძვლიანი სახელმძღვანელო; სწრაფი რჩევები.

თერმოქრომული პიგმენტები

ის, რასაც ჩვენ ვიყენებთ, არატოქსიკურია, მაგრამ გთხოვთ ნუ მიირთმევთ მათ. წაიკითხეთ უსაფრთხოების სახელმძღვანელო რასაც ყიდულობთ.

ნაბიჯი 12: მითითებები და ბმულები

აქ ჩვენ ვაგროვებთ ამ ინსტრუქციებში მითითებებს და ბმულებს მარტივი წვდომისათვის:

თმის IO

HairIO: ადამიანის თმა, როგორც ინტერაქტიული მასალა - ეს არის აკადემიური ნაშრომი, რომელშიც HairIO პირველად იყო წარმოდგენილი.

HairIO Github repo - აქ ნახავთ ყველა დემონსტრაციისთვის გამოყენებული ყველა სქემისა და კოდის gi repo– ს, ასევე რამდენიმე კომპონენტს მნიშვნელოვანი კომპონენტებისათვის.

Youtube - იხილეთ თმა მოქმედებაში!

მასალები Bill HairIO PCB– სთვის

Capacitive Touch

Touché: ადამიანებთან, ეკრანებზე, სითხეებსა და ყოველდღიურ საგნებთან შეხების ურთიერთკავშირის გაძლიერება

ინსტრუქტიურია Arduino ვერსიისთვის Touche + Illutron Github repo Arduino კოდისთვის

ბლუთუზი

Bluetooth მოდული

Bluetooth აპლიკაცია

LiPo ბატარეის უსაფრთხოება

საფუძვლიანი სახელმძღვანელო

სწრაფი რჩევები

სხვა თმასთან დაკავშირებული ტექნიკა

თმის მოვლის საშუალებები, კატია ვეგა

ცეცხლი, უხილავი

Ავტორები

ჰიბრიდული ეკოლოგიის ლაბორატორია

კრისტინ დიერკი

მოლი ნიკოლოზი

სარა სტერმანი