HairIO: Flokët si material interaktiv: 12 hapa (me fotografi)

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:27

HairIO: Flokët e njeriut si një material interaktiv

Flokët janë një material unik dhe pak i eksploruar për teknologjitë e reja të veshshme. Historia e saj e gjatë e shprehjes kulturore dhe individuale e bën atë një vend frytdhënës për ndërveprimet e reja. Në këtë Instructable, ne do t'ju tregojmë se si të bëni zgjatime ndërvepruese të flokëve që ndryshojnë formën dhe ngjyrën, ndjejnë prekjen dhe komunikojnë përmes bluetooth -it. Ne do të përdorim një qark të personalizuar, një Arduino Nano, një bord Adafruit Bluetooth, formë aliazh memorie dhe pigmente termokromike.

Ky Instructable u krijua nga Sarah Sterman, Molly Nicholas dhe Christine Dierk, duke dokumentuar punën e bërë në Laboratorin Ekologjik Hibrid në UC Berkeley me Eric Paulos. Një analizë e kësaj teknologjie dhe studimi i plotë mund të gjenden në punimin tonë, të paraqitur në TEI 2018. Në këtë Udhëzues do të gjeni dokumentacion të gjithanshëm të harduerit, softuerit dhe elektronikës, si dhe informacion në lidhje me vendimet e projektimit që kemi marrë dhe vështirësitë që kemi hasur Me

Ne do të fillojmë me një përmbledhje të shkurtër të sistemit dhe shembuj se si të përdorim HairIO. Tjetra ne do të diskutojmë elektronikën e përfshirë, pastaj do të kalojmë në harduer dhe krijimin e zgjatimeve të flokëve. Seksionet e fundit do të mbulojnë kodin dhe disa këshilla për të bërë modifikime.

Lidhjet me burimet e veçanta do të sigurohen në secilin seksion, dhe gjithashtu do të mblidhen në fund.

Gëzuar bërja!

Hapi 1: Si funksionon?

Vështrim i përgjithshëm

Sistemi HairIO funksionon nga dy parime themelore: prekja kapacitare dhe ngrohja rezistente. Duke ndjerë prekjen, ne mund ta bëjmë shtrirjen e flokëve të përgjigjet ndaj prekjeve. Dhe duke ngrohur shtrirjen, ne mund të shkaktojmë ndryshim të ngjyrës me pigmente termokromike, dhe ndryshim të formës me një aliazh kujtese të formës. Një çip bluetooth lejon që pajisjet si telefonat dhe laptopët të komunikojnë me flokët gjithashtu, ose të shkaktojnë një ndryshim të formës ose ngjyrës, ose të marrin një sinjal kur ndihet një prekje e flokut.

Shembull ndërveprimet dhe përdorimet

HairIO është një platformë kërkimore, që do të thotë se ne do të donim të shihnim se çfarë bëni me të! Disa ndërveprime që kemi projektuar demonstrohen në videot e mësipërme, ose në videon tonë të plotë në Youtube.

Një bishtalec që ndryshon formën mund të njoftojë mbajtësin e një mesazhi me tekst duke gudulisur butësisht veshin e bartësit ndërsa lëviz.

Ose ndoshta mund t'i japë udhëzime përdoruesit, duke lëvizur në fushën e shikimit për të treguar se në cilin drejtim të kthehet.

Flokët mund të ndryshojnë në mënyrë dramatike, për stilin ose performancën. Stili mund të ndryshojë gjatë gjithë ditës, ose të azhurnohet për një ngjarje të veçantë.

Flokët gjithashtu mund të mundësojnë ndërveprime shoqërore; imagjinoni të gërshetoni flokët e shtuar të një shoku, pastaj të jeni në gjendje të ndryshoni ngjyrën e flokëve të mikut duke prekur gërshetin tuaj nga larg.

Komponentët

Të gjitha shqisat, logjika dhe kontrolli trajtohen nga një qark i personalizuar dhe Arduino Nano, i veshur në kokë. Ky qark ka dy përbërës kryesorë: një qark kapacitiv të ndjesisë së prekjes dhe një qark lëvizës për kalimin e fuqisë në bishtalec. Një shtrirje komerciale e flokëve është gërshetuar rreth një teli nitinol, i cili është një aliazh kujtese në formë. Ky tel do të mbajë një formë kur të ftohet dhe do të kalojë në një formë të dytë kur nxehet. Ne mund të stërvitim pothuajse çdo formë të dytë në tela (e përshkruar më vonë në këtë Udhëzues). Dy bateri LiPo fuqizojnë qarkun e kontrollit në 5V, dhe flokët në 3.7V.

Hapi 2: Elektronikë

Kontrolli dhe Prekja Kapacitive

Qarku kapacitiv i prekjes është përshtatur nga projekti Touché i Disney, përmes këtij Udhëzuesi të mrekullueshëm për të përsëritur Touche në Arduino. Ky konfigurim mbështet ndjeshmërinë e prekjes me frekuencë të përfshirë dhe lejon njohjen më komplekse të gjesteve sesa prekja e thjeshtë/pa prekje. Një shënim këtu është se qarku kapacitiv i prekjes dhe kodi supozojnë një çip të veçantë Arduino, Atmega328P. Nëse zgjidhni të përdorni një çip mikrokontrollues alternativ, mund t'ju duhet të ri-dizajnoni kodin ose të gjeni një mekanizëm alternativ të ndijimit.

Qarku i kontrollit përdor një Arduino Nano për logjikën, dhe një multiplexer analog për të lejuar kontrollin vijues të gërshetave të shumëfishta nga i njëjti qark dhe bateri. Prekja me kapacitet ndihet pothuajse njëkohësisht duke kaluar shpejt midis kanaleve (aq shpejt saqë në thelb është sikur i ndiejmë të dyja njëherësh). Aktivizimi i gërshetave është i kufizuar nga fuqia në dispozicion. Përfshirja e baterive më të fuqishme, ose shtesë mund të mundësojë aktivizimin e njëkohshëm, megjithatë këtu ne e kufizojmë atë në aktivizimin vijues për thjeshtësi. Skema e qarkut e dhënë mund të kontrollojë dy gërsheta (por multiplekseri në qark mund të mbështesë deri në katër!).

Për versionin më të thjeshtë të qarkut, lini multiplexerin jashtë dhe kontrolloni një bishtalec të vetëm direkt nga Arduino.

Circuit Drive dhe Thermistor

Ne kryejmë prekje kapacitare në të njëjtën tel si aktivizimi (nitinoli). Kjo do të thotë më pak tela/kompleksitet në bishtalec, dhe më shumë në qark.

Qarku i drejtimit përbëhet nga një grup transistorësh bipolarë (BJT) për të ndezur dhe fikur aktivizimin e flokëve. Importantshtë e rëndësishme që këta të jenë transistorë lidhës bipolarë, sesa MOSFET më të zakonshëm (dhe përgjithësisht më të mirë), sepse BJT -ve u mungon një kapacitet i brendshëm. Kapaciteti i brendshëm i një MOSFET do të mposhtë qarkun e ndjesisë së prekjes.

Ne gjithashtu duhet të ndërrojmë si tokën ashtu edhe fuqinë, në vend se vetëm fuqinë, përsëri për hir të ndjeshmërisë kapacitore të prekjes, pasi nuk ka asnjë sinjal kapacitiv nga një elektrodë e bazuar.

Një dizajn alternativ që përdor burime të veçanta për prekjen dhe lëvizjen kapacitive mund ta thjeshtojë shumë këtë qark, megjithatë e bën dizajnin mekanik më të komplikuar. Nëse ndijimi kapacitiv është i izoluar nga fuqia për makinë, ne mund të largohemi me një ndërprerës të vetëm për energji, dhe mund të jetë një FET ose ndonjë gjë tjetër. Zgjidhje të tilla mund të përfshijnë metalizimin e flokëve në vetvete, si në produktet e flokëve të Katia Vega.

Çip Bluetooth

Çipi bluetooth që kemi përdorur është Bluefruit Friend nga Adafruit. Ky modul është i mbyllur në vetvete, dhe vetëm duhet t'i bashkëngjitet Arduino, i cili do të trajtojë logjikën rreth komunikimit.

Zgjedhja e baterisë

Për bateritë, dëshironi bateri të rimbushshme që mund të sigurojnë tension të mjaftueshëm për të fuqizuar Arduino, dhe rrymë të mjaftueshme për të drejtuar nitinolin. Këto nuk duhet të jenë e njëjta bateri. Në fakt, për të shmangur skuqjen e Arduino, ne i bëmë të gjitha prototipet tona fillestare me dy bateri: një për kontroll dhe një për makinë.

Arduino Nano kërkon të paktën 5V, dhe nitinoli tërheq një maksimum prej afërsisht 2 Amper.

Ne zgjodhëm një bateri 3.7 V nga ValueHobby për të drejtuar flokët, dhe një bateri 7.4V nga ValueHobby për të fuqizuar Arduino. Mundohuni të mos përdorni bateri të rregullta 9V; ato do të zbrazen nën dobinë brenda 15 minutave dhe do të shkaktojnë shumë mbeturina. (Ne e dimë, sepse u përpoqëm …)

Detaje të Ndryshme

Monitorimi i baterisë: një rezistencë 4.7k Ohm midis linjës së energjisë të baterisë së makinës dhe një kunj analoge na lejon të monitorojmë ngarkesën e baterisë së makinës. Ju keni nevojë për këtë rezistencë për të mos lejuar që bateria të ndizet Arduino përmes pinit analog (gjë që do të ishte e keqe: ju nuk doni ta bëni këtë). Bateria Arduino mund të monitorohet vetëm me kod - shihni seksionin mbi softuerin për demonimin e kodit.

Jumper: Ka hapësirë për një kërcyes midis dy lidhësve të baterisë, nëse doni të përdorni një bateri të vetme për të fuqizuar gjithçka. Kjo rrezikon të errësojë Arduino, por me zgjedhjen e duhur të baterisë dhe disa PWM të bazuara në softuer të diskut, ai duhet të funksionojë. (Megjithëse nuk e kemi marrë ende.) (Nëse e provoni - na tregoni se si shkon!)

Hapi 3: Asambleja e elektronikës

Vendosja e qarkut së bashku

Ne e projektuam qarkun fillimisht në dy pjesë, duke lidhur qarqet e drejtimit dhe kontrollit me një kabllo fleksibël. Në versionin tonë të integruar të PCB, qarqet janë të kondensuara në një tabelë të vetme. Skema e mëparshme lejon vendosjen më fleksibile të gërshetave në kokë, por e dyta është shumë më e thjeshtë për tu mbledhur. Ju mund të gjeni skemat skematike dhe paraqitjen e bordit në repon tonë të Github. Ekzistojnë dy mënyra për të bërë qarqet: 1) bëni me dorë një version të bordit të perfit me përbërës përmes vrimës sipas skemës, ose 2) bëni PCB nga skedari i bordit që ne ofrojmë (lidhja më sipër) dhe mblidheni me përbërës të montimit në sipërfaqe Me

Komponentët

Fatura e materialeve për versionin PCB + gërshetat është këtu.

Ne i grimcuam PCB -të tona të testimit vetë në një Othermill, pastaj porositëm PCB -të tona përfundimtare nga Qarqet e shkëlqyera të Zonës së Gjirit. Si prodhimi i bordit në shtëpi ashtu edhe ai profesional do të funksionojë mirë, megjithëse veshja me dorë ose bashkimi i të gjitha vizave është një dhimbje.

Këshilla

• Ne përdorëm pastën e saldimit dhe një furrë të rimbushur ose pjatën e nxehtë për përbërësit e montimit në sipërfaqe, pastaj ngjitëm komponentët e vrimës më pas me dorë.
• Ne rekomandojmë versionin e bordit të bukës/bordit të perfit për prototipim të shpejtë dhe PCB për besueshmëri.
• Ne përdorim tituj të shkurtër femra për të mbajtur Nano në PCB, në mënyrë që të mund të hiqet. Kokat e gjata femra mund të ngjiten në tabelë në mënyrë jo shumë të ngushtë në mënyrë që të ngrenë çipin bluetooth aq të lartë sa të vendosen mbi Arduino. (Ju gjithashtu do të dëshironi të shtoni kasetë Kapton për të parandaluar shkurtimin aksidental).
• Çipi bluetooth në të vërtetë duhet të ngjitet në titujt e tij meshkuj me kokë poshtë në mënyrë që të përputhet me renditjen e kunjave në paraqitjen e PCB. (Sigurisht, ju mund ta modifikoni këtë paraqitje.) Pse e bëmë atë? Sepse i bën kunjat të përputhen më bukur me paraqitjen Arduino.

Hapi 4: Vështrim i përgjithshëm i pajisjeve të flokëve

HairIO është një shtrirje flokësh e gërshetuar rreth dy gjatësive të lidhura tela, të ngjitura në një lidhës dhe një termistor për rregullimin e temperaturës. Mund të shkumësohet me pigmente termokromike pas montimit të plotë. Vetë bërja e një gërsheti HairIO përbëhet nga disa faza:

1) Trajnoni aliazhin e kujtesës së formës në formën e dëshirës.

2) Mblidhni tela të brendshëm duke shtypur dhe bashkuar një gjatësi të aliazhit të kujtesës në një tela bakri të izoluar.

3) Shtrëngoni dhe izoloni një termistor.

4) Bashkoni tela dhe termistorin në një lidhës.

5) Flokët me gërsheta rreth telit.

6) Shkumës flokët.

Ne do të trajtojmë secilën nga fazat në detaje në seksionet në vijim.

Hapi 5: Montimi i Telave të Flokëve

Fazat e para përfshijnë montimin e telave të brendshëm që sigurojnë ndryshimin e formës dhe ngrohjen rezistente. Këtu vendosni për gjatësinë e bishtalecit, formën e dëshiruar kur nxehet dhe llojin e lidhësit që do të përdorni. Nëse të gjitha gërshetat kanë një lloj lidhës të zakonshëm, ato mund të shkëmbehen lehtësisht në të njëjtën tabelë qarku për aktivizime të formave dhe ngjyrave të ndryshme, si dhe llojet dhe gjatësitë e flokëve.

Nëse nuk doni të ndryshoni formën në një bishtalec të veçantë, aliazh i kujtesës së formës mund të zëvendësohet me një gjatësi teli të rregullt. Nëse dëshironi të mbështesni prekjen kapacitore, tela zëvendësuese duhet të jetë e pa izoluar për efektin më të mirë.

Trajnimi i lidhjes së kujtesës së formës

Aliazh memorie në formë që ne përdorim këtu është nitinol, një aliazh nikel-titan. Kur ftohet, mbetet në një formë, por kur nxehet kthehet në atë që quhet gjendja "e stërvitur". Pra, nëse duam një bishtalec që përkulet kur nxehet, mund të jetë e drejtë kur të ftohet, por të stërviteni në një kaçurrela. Ju mund të krijoni pothuajse çdo formë që dëshironi, megjithëse aftësia e telit për të ngritur peshën është e kufizuar nga diametri i tij.

Pritini nitinolin në gjatësinë e dëshiruar të bishtalecit, duke lënë pak më shumë për kthesat gjatë gërshetimit, dhe për lidhjet në krye dhe në fund.

Për të trajnuar nitinol, shihni këtë udhëzues fantastik.

Llojet e gërshetave me të cilat kemi eksperimentuar përfshijnë kaçurrelat, përkuljet me kënd të drejtë për të lejuar që flokët të qëndrojnë drejt, dhe aspak stërvitjen e nitinolit. Kjo mund të tingëllojë dembel, por lejon që flokët të drejtohen nga çdo formë kur aktivizohen. Teli do të mbajë një formë në të cilën e përkulni kur të ftohet, p.sh. një kaçurrela, pastaj drejtojeni nga ajo formë kur nxehet. Super super, dhe shumë më e lehtë!

Montimi i telave

Nitinoli nuk është i izoluar dhe shkon vetëm në një drejtim. Për të krijuar një qark të plotë, na duhet një tel i dytë i izoluar për t'u lidhur në fund dhe për t'u kthyer në lidhësin në krye. (Një tel i pa izoluar do të shkaktojë një qark të shkurtër kur prek nitinolin dhe do të parandalojë edhe ngrohjen.)

Pritini një gjatësi tela bakri të izoluar në të njëjtën gjatësi si nitinoli. Ne përdorëm tela magnetikë 30 AWG. Hiqni izolimin në të dy skajet. Për tela magnetik, veshja mund të hiqet duke e djegur butësisht tela me një flakë të hapur derisa izolimi të bëhet i izoluar dhe mund të fshihet (kjo kërkon rreth 15 sekonda me një çakmak). Vini re se kjo e bën telin pak të brishtë në vendin e djegur.

Fakt argëtues në lidhje me Nitinol: Për fat të keq, saldimi nuk i pëlqen t'i përmbahet nitinolit. (It'sshtë një dhimbje e madhe.) Zgjidhja më e mirë është të përdorni një shtrëngim për të krijuar një lidhje mekanike me nitinolin, pastaj shtoni lidhës për të siguruar një lidhje elektrike.

Mbajeni fundin e nitinolit dhe telave të bakrit të sapoinzoluar së bashku dhe futeni në një shtrëngim. Shtrëngojini ato fort së bashku. Nëse nevojitet forcë shtesë e lidhjes, shtoni një copë të vogël saldimi. Mbuloni shtrëngimin dhe çdo bisht të mbetur prej teli me tkurrje të nxehtësisë në mënyrë që përdoruesi juaj të mos godasë veten me skajet e mprehta. Nuk ka rëndësi se çfarë lloj shtrëngimi përdorni në fund, pasi është thjesht për të bërë një lidhje mekanike midis dy telave.

Në anën tjetër, ne do të shtojmë një shtrëngim në secilën majë teli. Këtu, lloji i shtrëngimit ka rëndësi. Ju duhet të përdorni shtrëngimin e çiftëzimit për lidhësin tuaj. Këto skaje të telave do të ngjiten në lidhësin për t'u lidhur me tabelën e qarkut.

Bërja e një gërsheti në këmbë:

Gërshetat mund të jenë shumë delikate, ose shumë dramatike. Nëse dëshironi një efekt dramatik, siç është fotografia e veshjes së kokës më lart, ose në videon e situatës performuese më parë, nevojitet një hap shtesë. Gërshetat preferojnë të rrotullohen më shumë sesa të ngrihen, kështu që ato duhet të jenë të lidhura për të qëndruar në orientimin e duhur. Mbështetësi ynë është formuar si një Z i shtrirë (shikoni foton). Ne rrëshqitëm një shtrëngim në nitinol, pastaj ngjitëm mbajtësen në shtrëngim, dhe në fund e mbuluam të gjithë gjënë në tkurrje të nxehtësisë dhe shirit elektrik.

Përgatitja e termistorit

Termistori është një rezistencë e ndjeshme ndaj nxehtësisë që na lejon të matim temperaturën e bishtalecit. Ne e përdorim këtë për t'u siguruar që gërsheti nuk nxehet shumë për përdoruesin. Ne do të shtojmë termistorin në të njëjtin lidhës me të cilin do të ngjitet bishtalec.

Së pari, rrëshqitni tkurrjen e nxehtësisë mbi këmbët e termistorit dhe përdorni një armë ngrohëse për ta zvogëluar atë. Kjo do të izolojë këmbët, për të parandaluar që termistori të shkurtohet në nitinol të pa izoluar. Lini pak tel të ekspozuar në fund për një shtrëngim. Përsëri, këto shtrëngime duhet të jenë ato të përshtatshme për lidhësin tuaj.

Shtrëngoni skajet e termistorit. Nëse mundeni, zvogëloni pak nxehtësinë në dhëmbët e parë të shtrëngimit si lehtësim i tendosjes. Mos e vendosni shumë deri në fund, pasi telat duhet të lidhen akoma për një lidhje të mirë elektrike.

Tani termistori është gati të lidhet me lidhësin.

Montimi i lidhësit

Ju mund të përdorni çdo lloj lidhës 4-terminal në krye të bishtalecit; pas disa eksperimenteve, ne vendosëm për lidhësit Molex Nanofit. (Kjo është ajo që përdor PCB -ja jonë.) Ata kanë një profil të ulët në tabelën e qarkut, një lidhje të fortë mekanike me një kapëse për t'i mbajtur ato të kyçura, por janë ende të lehta për t'u futur dhe hequr.

Lidhësit Nanofit shkojnë së bashku në tre faza:

Së pari, futni dy skajet e shtrënguara të termistorit në dy enët më qendrore në gjysmën mashkullore të lidhësit.

Tjetra, futni dy skajet e sipërme të ngjeshura të telit të bishtalecit në enët e majta dhe të djathta në gjysmën mashkullore të lidhësit.

Pasi të jenë vendosur, futeni mbajtësen në enë. Kjo ndihmon në mbajtjen e shtrëngimeve në vend, kështu që gërsheti nuk heq lidhësin.

Gjysma femërore e lidhësit është në tabelën e qarkut dhe lidh terminalet e flokëve me qarkun e lëvizjes dhe qarkun prekës kapacitiv, dhe terminalet e termistorit me Arduino për të ndjerë temperaturën.

Gati per te shkuar

Tani, tela është gati për gërshetim.

Hapi 6: Gërshetim dhe shkumës

Ka disa mënyra për të gërshetuar shtrirjen e flokëve rreth telave të brendshëm. Për ndjeshmërinë kapacitore të prekjes, disa tela duhet të ekspozohen. Sidoqoftë, për të pasur një bishtalec krejtësisht natyral dhe për të fshehur teknologjinë, tela mund të gërshetohet tërësisht nga brenda. Ky lloj bishtalec nuk mund të bëjë ndijimin efektiv të prekjes, por prapë mund të aktivizohet me ndryshimin dramatik të ngjyrës dhe formës.

Stil bishtalec 1: 4-fije për prekje kapacitore

Ky tutorial me bishtalec do t'ju tregojë se si të bëni bishtalec me 4 fije. Mbani në mend se në rastin tuaj, një nga "fijet" janë në të vërtetë telat! Shikoni fotot e mësipërme për strukturën tonë të gërshetimit, duke ndjekur modelin me 4 fije me tre fije flokësh dhe një tel.

Stili i gërshetave 2: Tela të padukshëm

Në këtë bishtalec ju bëni një bishtalec me tre fije (kjo është ajo që shumica e njerëzve mendojnë kur mendojnë për "një bishtalec"), dhe ju thjesht bashkoni telat me një nga fijet. Këtu keni një mësim të shkëlqyeshëm për një bishtalec me tre fije.

Shkrirje me pigmente termokromike

Nëse dëshironi që një bishtalec të ndryshojë ngjyrën kur aktivizohet, duhet të shkumësohet me pigmente termokromike. Së pari, varni gërshetat në diçka, mbi një tryezë të mbuluar me plastikë (gjërat do të bëhen pak të çrregullta). Ndiqni udhëzimet e sigurisë për bojën tuaj termokromike (vishni doreza nëse është e nevojshme!). Vishni patjetër një maskë ajri - kurrë nuk doni të merrni frymë nga ndonjë grimcë. Tani, merrni një furçë dhimbjeje dhe hiqni pak pluhur termokromik në bishtalecin tuaj, duke filluar nga lart. Butësisht "lyeni" bishtalecin, duke e pastruar pluhurin në bishtalec sa më shumë që të jetë e mundur. Do të humbni disa (por nëse bie mbi pëlhurën tuaj të tavolinës plastike, mund ta ruani për gërshetin tjetër). Ju mund të shikoni timelapse që kemi ndarë më lart për të parë se si e kemi bërë atë!

Hapi 7: Veshja e teknologjisë

Tabelat e qarkut dhe bateritë mund të montohen në një shirit për kokë, ose kapëse flokësh. Përndryshe, për një stil më të hollë, gërshetat mund të bëhen me tela më të gjatë në skajet. Këto tela mund të kalojnë nën flokë natyralë, kapele, shalle ose veçori të tjera në një vend tjetër në trup, si nën një këmishë ose në një gjerdan. Në këtë mënyrë, flokët janë më pak të dukshëm menjëherë si një teknologji e veshur.

Qarku mund të zvogëlohet, me rishikime shtesë dhe logjikë të integruar dhe çipa bluetooth. Një qark i tillë më i vogël do të fshihej më lehtë në një kapëse dekorative të flokëve, etj., Megjithatë fuqia do të mbetet një çështje, pasi bateritë për momentin bëhen kaq të vogla. Sigurisht, ju mund ta lidhni atë në mur, por atëherë nuk mund të shkoni shumë larg.

Ju mund të shihni një prototip super të hershëm të veshur në videon e mësipërme. (Më shumë imazhe të mbylljeve përfundimtare do të shtohen pas një demonstrimi publik.)

Rrethim

Së shpejti do të jeni në gjendje të gjeni një mbyllje të printueshme 3D për qarkun në repon tonë të github. Kjo mund të rrëshqasë mbi një shirit flokësh, ose të modifikohet për faktorë të tjerë të formës.

Hapi 8: Vështrim i përgjithshëm i softuerit

Në repon tonë të github do të gjeni disa skica Arduino që demonstrojnë mënyra të ndryshme të kontrollit të flokëve.

Skica 1: demo_timing

Kjo është një demonstrim themelor i funksionimit të diskut. Flokët ndizen dhe fiken në një periudhë të caktuar sekondash dhe ndez LED -in e bordit kur është ndezur.

Skica 2: demo_captouch

Kjo është një demonstrim i ndjesisë së prekjes kapacitive. Prekja e flokëve do të ndizet LED në bord. Ju mund të keni nevojë të rregulloni pragjet kapacitore të prekjes në varësi të mjedisit dhe qarkut tuaj.

Skica 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Një demonstrim i integruar i komunikimit bluetooth, shqisës prekëse kapacitore dhe makinë. Shkarkoni aplikacionin Bluefruit LE Connect në një smartphone. Kodi do të dërgojë një sinjal bluetooth kur prehet gërsheti, duke printuar rezultatin në aplikacion. Shtypja e butonave në kontrolluesin në aplikacion do të fillojë dhe ndalojë aktivizimin e gërshetave. Vini re se pinout -et janë vendosur për versionin tonë PCB. Nëse e keni lidhur pinin multiplexer INH me një kunj dixhital si në skemën e PCB -së, mund t'ju duhet të shtoni një linjë në kod për ta çuar atë pin të ulët (sapo e shkurtuam atë në tokë).

Ky kod përfshin gjithashtu një metodë kalibrimi, e shkaktuar duke dërguar një karakter "c" përmes ndërfaqes UART në aplikacion.

Kalibrimi Kapacitiv i Prekjes

Për shkak se ndjeshmëria kapatike e prekjes është e ndjeshme ndaj faktorëve të mjedisit, siç është lagështia, ose duke u kyçur në kompjuter ose jo, ky kod do t'ju lejojë të përcaktoni një vlerë të përshtatshme të pragut për ndjeshmërinë e prekjes me kapacitet të saktë. Ju mund të gjeni një shembull të kësaj në kodin demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. Një shënim është se kapaciteti ndryshon gjithashtu me nxehtësinë. Ne ende nuk e kemi trajtuar çështjen ku nxehtësia pas aktivizimit shkakton gjendjen e "prekur".

Monitorimi i baterisë

Shembuj të monitorimit të baterisë janë në skicën demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. LED në bord do të ndizet kur ngarkesa e një baterie të bjerë nën një prag të caktuar, megjithëse nuk bën dallim midis baterisë së kontrollit dhe baterisë së makinës.

Shkyçja e temperaturës (fikja e sigurisë)

Monitorimi i temperaturës së bishtalecit na lejon të mbyllim energjinë nëse nxehet shumë. Këto të dhëna mblidhen nga termistori i endur në bishtalec. Një shembull i kësaj mund të gjendet në skicën demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch.

Hapi 9: Ngarkimi dhe Ndryshimi i Kodit

Ne përdorim mjedisin standard Arduino për të shkruar kodin për HairIO dhe për ta ngarkuar atë në dërrasa.

Arduino Nanos mund të merren nga disa burime; kemi blerë këto, të cilat kërkojnë firmuer shtesë për të punuar me mjedisin Arduino. Ju mund të ndiqni këto udhëzime për t'i vendosur ato në kompjuterin tuaj. Nëse përdorni një Arduino Nano standard (d.m.th., këto) nuk keni nevojë të bëni atë hap shtesë.

Kur modifikoni kodin, sigurohuni që kunjat e harduerit tuaj të përputhen me qarkun tuaj. Nëse ndryshoni një kunj, sigurohuni që të përditësoni modelin dhe kodin e bordit tuaj.

Importantshtë e rëndësishme të theksohet se biblioteka prekëse me kapacitet Illutron që përdorim mbështetet në një çip të veçantë harduerik (Atmega328p). Nëse dëshironi të përdorni një mikrokontrollues tjetër, sigurohuni që është i pajtueshëm ose do të duhet ta modifikoni atë kod. (Ne nuk donim të hynim në atë nivel të ulët të kodit për këtë projekt, kështu që ne e vlerësojmë thellësisht punën e Illutron. Sinkronizimi me kohën e harduerit mund të bëhet mjaft flokësh!)

Hapi 10: Hartimet e së ardhmes: Idetë dhe Udhëzimet për Modifikime

Reagimi i nxehtësisë

Nëse dëshironi të dini më shumë për sjelljen e reagimit ndaj nxehtësisë së gërshetave, mund të gjeni modele matematikore të flokëve në letrën tonë. Gjëja kryesore është se ndryshimi i ngjyrës dhe formës do të aktivizohet në kohë të ndryshme dhe në rende të ndryshme bazuar në sasinë e flokëve izolues rreth telit dhe sasinë e energjisë së furnizuar (e cila ndryshon sa shpejt nxehet)

Përmirësimet e qarkut:

• Zhvendosja e modulit bluetooth në të djathtë mund t'ju lejojë ta bëni lartësinë e stivimit më të shkurtër, pasi nuk do të futet në lidhësin Arduino USB. Ekzistojnë gjithashtu borde Arduino me module të integruara bluetooth (por shumica e tyre kanë një çip të ndryshëm kështu që përdorimi i tyre do të përfshinte ndryshime të kodit).
• Gjurmët e lidhësit të baterisë mund të ndryshojnë në varësi të llojeve të baterive që përdorni.
• Gjurma e kalimit është e përgjithshme dhe ndoshta duhet të zëvendësohet me gjurmën e asaj që dëshironi të përdorni.
• Ju mund të dëshironi të jeni në gjendje të PWM qark qark për të kontrolluar fuqinë përmes bishtalec; për ta bërë këtë, kunja e sinjalit të diskut duhet të kalojë në D3 ose një kunj tjetër PWM të harduerit.
• Nëse përmbysni çiftimet multiplexer (p.sh. bishtalec 1 dhe gërshet 2 prekni në kanalin 0, dhe makinë bishtalec dhe bishtalec 1 prekni kanalin 1, në vend që të prekni dhe drejtoni për të njëjtën gërshet në një kanal të vetëm), do të jeni në gjendje të ndjeni kapacitiv prekni njërën bishtalec gjatë ngasjes së bishtalecit tjetër, në vend që të parandaloheni që të bëni ndonjë ndjesi kapacitare fare, ndërsa çdo gjë është duke vozitur.

• Disa modifikime mund të lejojnë që një bateri të kontrollojë logjikën dhe disqet. Disa konsiderata përfshijnë:

  • Tensioni i lartë (p.sh. një bateri 7.4 LiPo) do ta drejtojë Arduino -n përmes qarkut të ndjesisë kapacitiv dhe pinit dixhital. Kjo nuk është e mirë për Arduino në planin afatgjatë. Kjo mund të rregullohet duke përfshirë një tranzistor tjetër midis qarkut të ndijimit kapacitiv dhe flokëve.
  • Tërheqja e tepërt e energjisë nga flokët mund të errësojë Arduino. Kjo mund të rregullohet nga PWM'ing sinjal drive.

Përmirësimet e softuerit

Ndjenja prekëse e frekuencës së kapur mund të përdoret për të zbuluar shumë lloje të prekjeve, p.sh. një gisht ose dy, shtrëngim, rrotullim … Kjo kërkon një skemë klasifikimi më të komplikuar sesa pragu bazë që ne demonstrojmë këtu. Kapaciteti ndryshon me temperaturën. Përmirësimi i kodit të ndjesisë së prekjes për ta marrë parasysh këtë do ta bëjë zbulimin më të besueshëm

Sigurisht, nëse bëni një version të HairIO, ne do të donim të dëgjonim për të

Hapi 11: Shënime sigurie

HairIO është një platformë kërkimore dhe nuk është menduar si një produkt komercial ose i përditshëm. Kur bëni dhe mbani HairIO tuaj, ju lutemi kini parasysh konsideratat e mëposhtme:

Nxehtësia

Meqenëse HairIO funksionon me ngrohje rezistente, ekziston mundësia e mbinxehjes. Nëse termistori dështon ose nuk është mjaft afër gërshetit, mund të mos jetë në gjendje të lexojë siç duhet temperaturën. Nëse nuk e përfshini kodin e mbylljes së temperaturës, ai mund të nxehet më shumë nga sa ishte menduar. Ndërsa ne kurrë nuk kemi përjetuar djegie me HairIO, është një konsideratë e rëndësishme.

Bateri

Në HairIO, ne përdorim bateritë LiPo si burimet tona të energjisë. LiPos janë mjete të shkëlqyera, pasi ato janë të rimbushshme dhe mund të japin rrymë të lartë në një paketë të vogël. Ata gjithashtu duhet të trajtohen me kujdes; nëse ngarkohen ose shpohen në mënyrë jo të duhur, ato mund të marrin flakë. Ju lutemi shikoni këto referenca për të mësuar më shumë rreth kujdesit për LiPos tuaj: udhëzues i plotë; këshilla të shpejta.

Pigmente termokromike

Ato që ne përdorim janë jo toksike, por ju lutemi mos i hani ato. Lexoni udhëzuesit e sigurisë për çdo gjë që blini.

Hapi 12: Referencat dhe Lidhjet

Këtu ne mbledhim referencat dhe lidhjet në këtë Udhëzues për qasje të lehtë:

HairIO

HairIO: Flokët e njeriut si material interaktiv - Ky është punimi akademik në të cilin HairIO u prezantua për herë të parë.

Repo HairIO Github - Këtu do të gjeni një repo git të të gjitha skemave dhe kodit të përdorur për këtë demonstrim, si dhe disa fletë të të dhënave për përbërës të rëndësishëm.

Youtube - Shihni flokët në veprim!

Fatura e Materialeve për HairIO PCB

Prekje me kapacitet

Touché: Rritja e ndërveprimit me prekje te njerëzit, ekranet, lëngjet dhe objektet e përditshme

Udhëzues për versionin Arduino të repos Touche + Illutron Github për kodin Arduino

Bluetooth

Modul Bluetooth

Aplikacion Bluetooth

Siguria e baterisë LiPo

Udhëzues i plotë

Këshilla të shpejta

Teknikë tjetër e lidhur me flokët

Makinë flokësh, Katia Vega

Zjarri, e padukshmja

Autorët

Laboratori i Ekologjive Hibride

Christine Dierk

Molly Nicholas

Sara Sterman