HairIO: Buhok Bilang Interactive na Materyal: 12 Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

HairIO: Buhok ng Tao bilang isang Materyal na Pakikipag-ugnay

Ang buhok ay isang natatangi at maliit na ginalugad na materyal para sa mga bagong naisusuot na teknolohiya. Ang mahabang kasaysayan ng pang-kultura at indibidwal na pagpapahayag nito ay ginagawang isang mabungang site para sa mga pakikipag-ugnayan ng nobela. Sa Instructable na ito, ipapakita namin sa iyo kung paano gumawa ng mga interactive na hair extension na nagbabago sa hugis at kulay, makaka-touch, at makipag-usap sa pamamagitan ng bluetooth. Gumagamit kami ng isang pasadyang circuit, isang Arduino Nano, isang board ng Adafruit Bluetooth, hugis ng haluang memorya, at mga thermochromic na kulay.

Ang Instructable na ito ay nilikha ni Sarah Sterman, Molly Nicholas, at Christine Dierk, na nagdodokumento ng gawaing ginawa sa Hybrid Ecologies Lab sa UC Berkeley kasama si Eric Paulos. Ang isang pagtatasa ng teknolohiyang ito at buong pag-aaral ay matatagpuan sa aming papel, na ipinakita sa TEI 2018. Sa Instructable na ito mahahanap mo ang komprehensibong hardware, software, at dokumentasyong elektroniko, pati na rin ang impormasyon tungkol sa mga desisyon sa disenyo na aming ginawa at mga pakikibaka na kinaharap namin.

Magsisimula kami sa isang maikling pangkalahatang ideya ng system at mga halimbawa ng kung paano gamitin ang HairIO. Susunod na tatalakayin namin ang kasangkot na electronics, pagkatapos ay lumipat sa hardware at lumikha ng mga hair extension. Saklaw ng mga huling seksyon ang code at ilang mga tip para sa paggawa ng mga pagbabago.

Ang mga link sa mga partikular na mapagkukunan ay ibibigay sa bawat seksyon, at makolekta din sa dulo.

Maligayang paggawa!

Hakbang 1: Paano Ito Gumagana?

Pangkalahatang-ideya

Gumagana ang sistemang HairIO ng dalawang pangunahing mga prinsipyo: capacitive touch at resistive heating. Sa pamamagitan ng sensing touch, maaari nating tugunan ang extension ng buhok sa mga touch. At sa pamamagitan ng pag-init ng extension, maaari tayong maging sanhi ng pagbabago ng kulay sa mga thermochromic na kulay, at pagbabago ng hugis na may hugis na haluang memorya. Pinapayagan ng isang Bluetooth chip ang mga aparato tulad ng mga telepono at laptop na makipag-usap din sa buhok, alinman sa maging sanhi ng pagbabago ng hugis o kulay, o upang makatanggap ng isang senyas kapag nadama ang isang ugnay sa buhok.

Halimbawa ng Mga Pakikipag-ugnay at Paggamit

Ang HairIO ay isang platform ng pagsasaliksik, na nangangahulugang nais naming makita kung ano ang iyong ginagawa dito! Ang ilang mga pakikipag-ugnayan na dinisenyo ay ipinakita sa mga video sa itaas, o sa aming kumpletong video sa Youtube.

Ang isang tirintas na nagbabago ng hugis ay maaaring ipaalam sa may-ari ng isang text message sa pamamagitan ng malumanay na pagkiliti sa tainga ng tagapagsuot habang gumagalaw ito.

O marahil maaari itong bigyan ang mga tagubilin ng tagapagsuot, paglipat sa larangan ng pagtingin upang ipahiwatig kung aling direksyon ang dapat buksan.

Ang buhok ay maaaring baguhin nang kapansin-pansing, para sa istilo o sa isang pagganap. Ang istilo ay maaaring morph through-out sa araw, o mag-update para sa isang partikular na kaganapan.

Maaari ring paganahin ng buhok ang mga pakikipag-ugnay sa lipunan; isiping itrintas ang pinalaking buhok ng isang kaibigan, pagkatapos ay mabago ang kulay ng buhok ng kaibigan sa pamamagitan ng pagpindot sa iyong sariling tirintas mula sa malayo.

Mga Bahagi

Ang lahat ng sensing, lohika, at kontrol ay hinahawakan ng isang pasadyang circuit at ang Arduino Nano, isinusuot sa ulo. Ang circuit na ito ay may dalawang pangunahing mga bahagi: isang capacitive touch sensing circuit, at isang drive circuit para sa paglipat ng kuryente sa tirintas. Ang isang komersyal na extension ng buhok ay tinirintas sa paligid ng isang nitinol wire, na isang hugis ng haluang memorya. Ang wire na ito ay magtataglay ng isang hugis kapag cool, at lumipat sa isang pangalawang hugis kapag nainit. Maaari naming sanayin ang halos anumang pangalawang hugis sa kawad (inilarawan sa paglaon sa Instructable na ito). Dalawang baterya ng LiPo ang nagpapagana sa control circuit sa 5V, at ang buhok sa 3.7V.

Hakbang 2: Elektronika

Control at Capacitive Touch

Ang capacitive touch circuit ay inangkop mula sa proyekto ng Touché ng Disney, sa pamamagitan ng kamangha-manghang Tagubilin sa pagtitiklop sa Touche sa Arduino. Sinusuportahan ng setup na ito ang swept frequency capacitive touch sensing, at nagbibigay-daan para sa mas kumplikadong pagkilala sa kilos kaysa sa simpleng ugnay / walang ugnayan. Ang isang tala dito ay ang capacitive touch circuit at code na ipalagay ang isang partikular na Arduino chip, ang Atmega328P. Kung pinili mong gumamit ng isang kahaliling chip ng microcontroller, maaaring kailanganin mong muling idisenyo ang code, o maghanap ng isang alternatibong mekanismo ng sensing.

Gumagamit ang control circuit ng isang Arduino Nano para sa lohika, at isang analog multiplexer upang payagan ang sunud-sunod na kontrol ng maraming mga braids mula sa parehong circuitry at baterya. Ang capacitive touch ay naramdaman nang halos kasabay ng mabilis na paglipat sa pagitan ng mga channel (napakabilis na talaga namang nararamdaman nating pareho nang sabay-sabay). Ang actuation ng braids ay limitado sa pamamagitan ng magagamit na lakas. Ang pagsasama ng mas malakas, o karagdagang mga baterya ay maaaring paganahin ang kasabay na pag-aktibo, subalit dito namin nililimitahan ito sa sunud-sunod na pagpapaandar para sa pagiging simple. Ang circuit skematikong ibinigay ay maaaring makontrol ang dalawang braids (ngunit ang multiplexer sa circuit ay maaaring suportahan ng hanggang sa apat!).

Para sa pinakasimpleng bersyon ng circuit, iwanan ang multiplexer, at kontrolin ang isang solong tirintas nang direkta mula sa Arduino.

Drive Circuit at Thermistor

Nagsasagawa kami ng capacitive touch sa parehong kawad tulad ng actuation (ang nitinol). Nangangahulugan ito ng mas kaunting mga wire / kumplikado sa tirintas, at higit pa sa circuit.

Ang drive circuit ay binubuo ng isang hanay ng bipolar junction transistors (BJTs) upang i-on at i-off ang pag-aktibo ng buhok. Mahalaga na ang mga ito ay maging bipolar junction transistors, sa halip na ang mas karaniwang (at sa pangkalahatan ay mas mahusay) na mga MOSFET, dahil ang mga BJT ay walang panloob na kapasidad. Ang panloob na kapasidad ng isang MOSFET ay mapuspos ang touch sensing circuit.

Kailangan din nating ilipat ang parehong lupa at kapangyarihan, sa halip na kapangyarihan lamang, muli alang-alang sa capacitive touch sensing, dahil walang capacitive signal mula sa isang grounded electrode.

Ang isang kahaliling disenyo na gumagamit ng magkakahiwalay na mapagkukunan para sa capacitive touch at drive ay maaaring gawing simple ang circuitry na ito, subalit ginagawa nitong mas kumplikado ang disenyo ng mekanikal. Kung ang capacitive sensing ay nakahiwalay mula sa lakas para sa pagmamaneho, maaari tayong makawala sa isang solong switch para sa lakas, at maaari itong maging isang FET o anupaman. Ang mga nasabing solusyon ay maaaring isama ang metallizing ng buhok mismo, tulad ng sa Katia Vega's Hairware.

Bluetooth Chip

Ang ginamit naming bluetooth chip ay ang Bluefruit Friend mula sa Adafruit. Ang modyul na ito ay nasa sarili, at kailangan lamang na ikabit sa Arduino, na hahawak sa lohika sa paligid ng komunikasyon.

Pagpili ng Baterya

Para sa mga baterya, nais mo ang mga rechargeable na baterya na maaaring magbigay ng sapat na boltahe upang mapagana ang Arduino, at sapat na kasalukuyang upang himukin ang nitinol. Ang mga ito ay hindi dapat maging pareho ng baterya. Sa katunayan, upang maiwasan ang pag-brown out ng Arduino, ginawa namin ang lahat ng aming mga paunang prototype na may dalawang baterya: isa para sa kontrol, at isa para sa pagmamaneho.

Ang Arduino Nano ay nangangailangan ng hindi bababa sa 5V, at ang nitinol ay kumukuha ng isang max ng humigit-kumulang na 2 Amps.

Pinili namin ang isang 3.7 V na baterya mula sa ValueHobby upang himukin ang buhok, at isang 7.4V na baterya mula sa ValueHobby upang mapagana ang Arduino. Subukang huwag gumamit ng regular na 9V na baterya; sila ay maubos sa ibaba pagiging kapaki-pakinabang sa loob ng 15 minuto at maging sanhi ng maraming basura. (Alam namin, dahil sinubukan namin …)

Sari-saring Detalye

Pagsubaybay sa baterya: isang 4.7k Ohm risistor sa pagitan ng linya ng kuryente ng drive na baterya at hinahayaan ng isang analog pin na subaybayan namin ang singil ng baterya ng drive. Kailangan mo ng resistor na ito upang mai-on ng baterya ang Arduino sa pamamagitan ng analog pin (na kung saan ay masama: ayaw mong gawin ito). Ang baterya ng Arduino ay maaaring subaybayan gamit ang code lamang - tingnan ang seksyon sa software para sa pag-demo ng code na ito.

Jumper: Mayroong puwang para sa isang lumulukso sa pagitan ng dalawang mga konektor ng baterya, kung nais mong gumamit ng isang solong baterya upang mapagana ang lahat. Pinagsapalaran nito ang pag-brown out sa Arduino, ngunit may tamang pagpili ng baterya at ilang software na batay sa PWM ng drive, dapat itong gumana. (Bagaman hindi pa namin ito nakuha.) (Kung susubukan mo ito - ipaalam sa amin kung paano ito pupunta!)

Hakbang 3: Assembly ng Elektronika

Pagsasama-sama ng Circuit

Dinisenyo namin ang circuit na orihinal sa dalawang bahagi, na kumukonekta sa drive at control circuit na may isang nababaluktot na cable. Sa aming pinagsamang bersyon ng PCB, ang mga circuit ay nakakulong sa isang solong board. Pinapayagan ng dating pamamaraan ang higit na may kakayahang umangkop na paglalagay ng mga braids sa ulo, ngunit ang pangalawa ay mas simple upang tipunin. Maaari mong makita ang board ng eskematiko at mga file ng layout sa aming Github repo. Mayroong dalawang mga paraan upang gawin ang mga circuit: 1) gumawa ng isang bersyon ng perf board na may mga through-hole na bahagi ayon sa eskematiko, o 2) gawin ang PCB mula sa file ng board na ibinibigay namin (i-link sa itaas) at tipunin ang mga bahagi ng mount mount.

Mga Bahagi

Ang singil ng mga materyales para sa bersyon ng PCB + braids ay narito.

Pinagiling namin ang aming mga test PCB sa aming sarili sa isang Othermill, pagkatapos ay nag-order ng aming huling PCBs mula sa mahusay na Bay Area Circuits. Ang parehong in-house at propesyonal na pagmamanupaktura ng board ay gagana nang maayos, kahit na ang plato ng kamay o paghihinang ng lahat ng mga vias ay isang sakit.

Mga Tip

• Gumamit kami ng solder paste at isang reflow oven o mainit na plato para sa mga bahagi ng mount mount, pagkatapos ay solder ang sa pamamagitan ng mga bahagi ng butas pagkatapos ng kamay.
• Inirerekumenda namin ang bersyon ng breadboard / perf board para sa mabilis na prototyping, at ang PCB para sa pagiging maaasahan.
• Gumagamit kami ng mga maikling babaeng header upang hawakan ang Nano sa PCB, upang maaari itong matanggal. Ang mga mahahabang babaeng header ay maaaring solder sa hindi masyadong flush sa board upang maiangat ang bluetooth chip na sapat na mataas upang makapugad sa itaas ng Arduino. (Gusto mo ring idagdag ang Kapton tape upang maiwasan ang hindi sinasadyang pag-ikli).
• Talagang kailangang ma-solder ang chip ng bluetooth sa mga lalaking header nito nang paitaas upang maitugma ang pag-order ng pin sa layout ng PCB. (Siyempre, maaari mong baguhin ang layout na ito.) Bakit namin ginawa iyon? Dahil ginagawang mas mahusay na tumutugma ang mga pin sa layout ng Arduino.

Hakbang 4: Pangkalahatang-ideya ng Buhok ng Hardware

Ang HairIO ay isang hair extension na tinirintas sa paligid ng dalawang konektadong haba ng kawad, na nakakabit sa isang konektor at isang thermistor para sa pagsasaayos ng temperatura. Maaari itong chalked ng thermochromic pigment pagkatapos ng buong pagpupulong. Ang paggawa ng isang tirintas ng HairIO mismo ay binubuo ng maraming yugto:

1) Sanayin ang haluang memorya ng hugis sa hugis ng pagnanais.

2) Ipunin ang panloob na kawad sa pamamagitan ng crimping at paghihinang ng isang haba ng haluang memorya ng hugis sa isang insulated wire na tanso.

3) Crimp at insulate ng isang thermistor.

4) Ikabit ang kawad at thermistor sa isang konektor.

5) Itrintas ang buhok sa paligid ng kawad.

6) Itisa ang buhok.

Tatalakayin namin ang bawat isa sa mga yugto nang detalyado sa mga sumusunod na seksyon.

Hakbang 5: Pag-iipon ng Mga Wire ng Buhok

Ang mga unang yugto ay nagsasangkot ng pag-iipon ng panloob na mga wire na nagbibigay ng pagbabago ng hugis at resistive pagpainit. Dito mo napagpasyahan ang haba ng tirintas, ang nais na hugis kapag ito ay nainitan, at ang uri ng konektor na iyong gagamitin. Kung ang lahat ng mga braids ay may isang karaniwang uri ng konektor, madali silang maipapalit sa parehong circuit board para sa iba't ibang mga pag-aktibo ng hugis at kulay, pati na rin ang mga uri at haba ng buhok.

Kung hindi mo nais ang pagbabago ng hugis sa isang partikular na tirintas, ang haluang memorya ng hugis ay maaaring mapalitan ng isang haba ng regular na kawad. Kung nais mong suportahan ang capacitive touch, ang kapalit na wire ay dapat na walang insulated para sa pinakamahusay na epekto.

Pagsasanay sa Hugis ng Memory ng Hugis

Ang hugis ng haluang memorya ng memorya na ginagamit namin dito ay nitinol, isang haluang metal na nickel-titanium. Kapag cool, mananatili ito sa isang hugis, ngunit kapag pinainit bumalik ito sa tinatawag na "bihasang" estado. Kaya't kung nais natin ang isang tirintas na kulot kapag pinainit, maaaring ito ay tuwid kapag cool, ngunit sanayin sa isang kulot. Maaari kang lumikha ng halos anumang hugis na nais mo, kahit na ang kakayahan ng kawad upang maiangat ang timbang ay limitado sa diameter nito.

Gupitin ang nitinol sa nais na haba ng tirintas, nag-iiwan ng kaunting dagdag para sa mga kurba sa panahon ng tirintas, at para sa mga koneksyon sa tuktok at ibaba.

Upang sanayin ang nitinol, tingnan ang kamangha-manghang Instructable na ito.

Ang mga uri ng tirintas na aming na-eksperimento ay may kasamang mga kulot, kanang baluktot na baluktot upang payagan ang buhok na tumayo nang tuwid, at hindi sanayin ang nitinol. Maaaring ito ay tamad, ngunit pinapayagan ang buhok na mag-ayos ng anumang hugis kapag na-aktibo. Hawak ng kawad ang isang hugis na ibaluktot mo ito kapag cool, hal. isang kulot, pagkatapos ay ituwid ang hugis na iyon kapag pinainit. Super cool, at mas madali!

Pagtitipon ng mga Wires

Ang nitinol ay walang insulated, at tumatakbo lamang sa isang direksyon. Upang lumikha ng isang kumpletong circuit, kailangan namin ng isang segundo, insulated wire upang kumonekta sa ilalim at bumalik sa konektor sa itaas. (Ang isang walang wire na kawad ay magdudulot ng isang maikling circuit kapag hinawakan nito ang nitinol, at pinipigilan kahit ang pag-init.)

Gupitin ang isang haba ng insulated wire na tanso sa parehong haba ng nitinol. Gumamit kami ng 30 AWG magnet wire. Alisin ang pagkakabukod sa magkabilang dulo. Para sa magnet wire, ang patong ay maaaring alisin sa pamamagitan ng malumanay na pagsunog ng kawad na may isang bukas na apoy hanggang sa mga pagkakabukod chars at maaaring matanggal (na tumatagal ng tungkol sa 15 segundo w / isang magaan). Tandaan na ginagawang bahagyang marupok ang kawad sa nasunog na lokasyon.

Nakakatuwang katotohanan tungkol sa Nitinol: Sa kasamaang palad, ang solder ay hindi nais na manatili sa nitinol. (Ito ay isang malaking sakit.) Ang pinakamahusay na solusyon ay ang paggamit ng isang crimp upang lumikha ng isang koneksyon sa makina sa nitinol, pagkatapos ay magdagdag ng solder upang matiyak ang isang koneksyon sa kuryente.

Hawakan nang magkasama ang dulo ng nitinol at ang bagong hindi nakainsulang tanso na tanso, at ipasok sa isang crimp. Crimp sila solidly magkasama. Kung kinakailangan ng karagdagang lakas ng koneksyon, magdagdag ng isang maliit na solder. Takpan ang crimp at anumang natitirang buntot ng kawad na may pag-urong ng init upang ang iyong tagapagsuot ay hindi sundutin ang kanilang mga sarili sa mga matulis na dulo. Hindi mahalaga kung anong uri ng crimp ang ginagamit mo sa ilalim, dahil ito ay pulos upang makagawa ng isang koneksyon sa makina sa pagitan ng dalawang mga wire.

Sa kabilang dulo, magdagdag kami ng isang crimp sa bawat wire tip. Dito, ang uri ng crimp ay mahalaga. Dapat mong gamitin ang crimp ng mating para sa iyong konektor. Ang mga dulo ng wires na ito ay ikakabit sa konektor para sa interfacing sa circuit board.

Paggawa ng isang Stand-Up na tirintas:

Ang mga bintas ay maaaring maging napaka banayad, o napaka-dramatiko. Kung nais mo ng isang dramatikong epekto, tulad ng larawan ng headdress sa itaas, o sa video ng pang-performative na sitwasyon nang mas maaga, kailangan ng isang karagdagang hakbang. Mas gusto ng mga birit na paikutin kaysa sa pag-angat, kaya dapat silang ma-braced upang manatili sa tamang oryentasyon. Ang aming brace ay hugis tulad ng isang nakaunat na Z (tingnan ang larawan). Nadulas namin ang isang crimp sa nitinol, pagkatapos ay hinangin ang suhay sa crimp, at sa wakas ay tinakpan ang buong bagay sa pag-urong ng init at electrical tape.

Paghahanda ng Thermistor

Ang thermistor ay isang risistor na sensitibo sa init na hinahayaan sa amin na sukatin ang temperatura ng tirintas. Ginagamit namin ito upang matiyak na ang tirintas ay hindi kailanman magiging masyadong mainit para maisusuot ng gumagamit. Idagdag namin ang thermistor sa parehong konektor na ikakabit ang tirintas.

Una, slide heat shrink papunta sa mga binti ng thermistor at gumamit ng isang heat gun upang paliitin ito pababa. Ihiwalay nito ang mga binti, upang maiwasan ang pag-ikli ng thermistor sa hindi nakainsulang nitinol. Mag-iwan ng kaunting kawad na nakalantad sa dulo para sa isang crimp. Muli, ang mga crimp na ito ay dapat na naaangkop para sa iyong konektor.

Crimp ang mga dulo ng thermistor. Kung maaari, kumuha ng kaunting pag-init ng pag-urong sa mga unang ngipin ng crimp bilang kaluwagan. Gayunpaman, huwag masyadong ilagay ang lahat, dahil ang mga wire ay dapat na kumonekta pa rin para sa isang mahusay na koneksyon sa kuryente.

Ngayon ang thermistor ay handa nang ikabit sa konektor.

Pagtitipon ng Konektor

Maaari mong gamitin ang anumang uri ng 4-terminal na konektor sa tuktok ng tirintas; pagkatapos ng ilang eksperimento, nagpasya kami sa mga konektor ng Molex Nanofit. (Ito ang ginagamit ng aming PCB.) Mayroon silang mababang profile sa circuit board, isang solidong koneksyon sa mekanikal na may isang clip upang mai-lock ang mga ito, ngunit madali pa ring ipasok at alisin.

Ang mga konektor ng Nanofit ay magkakasama sa tatlong yugto:

Una, ipasok ang dalawang crimped na dulo ng thermistor sa dalawang centermost na mga container sa lalaking kalahati ng konektor.

Susunod, ipasok ang dalawang crimped tuktok na dulo ng itrintas wire sa kaliwang-pinaka at kanang-pinaka na mga lalagyan sa lalaking kalahati ng konektor.

Kapag ang mga ito ay nasa lugar na, ipasok ang retainer sa mga container. Tinutulungan nitong hawakan ang mga crimp sa lugar upang hindi matanggal ng konektor ang tirintas.

Ang babaeng kalahati ng konektor ay nasa circuit board, at ikinokonekta ang mga terminal ng buhok sa drive circuit at capacitive touch circuit, at ang mga terminal ng thermistor sa Arduino para sa sensing ng temperatura.

Nakahanda nang umalis

Ngayon, ang kawad ay handa nang i-tinirintas.

Hakbang 6: Pag-tirintas at pag-chakking

Mayroong maraming mga paraan upang itrintas ang extension ng buhok sa paligid ng panloob na mga wire. Para sa capacitive touch sensing, ang ilang kawad ay dapat na mailantad. Gayunpaman upang magkaroon ng isang ganap na natural na hitsura ng tirintas, at itago ang teknolohiya, ang kawad ay maaaring buong tinirintas sa loob. Ang ganitong uri ng tirintas ay hindi maaaring gumawa ng mabisang touch sensing, ngunit maaari pa rin itong gumalaw ng madrama na kulay at pagbabago ng hugis.

Estilo ng tirintas 1: 4-Strand para sa Capacitive Touch

Ipapakita sa iyo ng tutorial ng tirintas na ito kung paano gawin ang 4-strand na tirintas. Tandaan na sa iyong kaso, ang isa sa mga "hibla" ay ang wires! Suriin ang mga larawan sa itaas para sa aming pag-set ng tirintas, pagsunod sa pattern na 4-strand na may tatlong mga hibla ng buhok at isang kawad.

Estilo ng tirintas 2: Hindi Makita ang mga Wires

Sa tirintas na ito gumawa ka ng isang tatlong-strand na tirintas (ito ang iniisip ng karamihan sa mga tao kapag naisip nila ang "isang tirintas"), at isasama mo lamang ang mga wire gamit ang isa sa mga hibla. Narito ang isang mahusay na tutorial para sa isang tatlong-strand na tirintas.

Nag-chalk sa Thermochromic Pigments

Kung nais mo ang isang tirintas na baguhin ang kulay kapag ito ay naipatupad, dapat itong chalked ng thermochromic pigment. Una, i-hang ang mga braid sa isang bagay, sa itaas ng isang lamesa na natakpan ng plastik (ang mga bagay ay magiging medyo magulo). Sundin ang mga tagubilin sa kaligtasan para sa iyong thermochromic ink (magsuot ng guwantes kung kinakailangan!). Tiyak na magsuot ng isang maskara sa hangin - hindi mo nais na huminga ng anumang maliit na bagay na maliit na butil. Ngayon, kumuha ng isang brush na pang-sakit, at kumuha ng isang thermochromic na pulbos sa iyong tirintas, simula sa tuktok. Dahan-dahang "pintura" ang tirintas, brushing ang pulbos sa tirintas hangga't maaari. Mawawala sa iyo ang ilan (ngunit kung mahuhulog ito sa iyong plastic table na tela maaari mo itong mai-salvage para sa susunod na tirintas). Maaari mong panoorin ang timelaps na ibinahagi namin sa itaas upang makita kung paano namin ito nagawa!

Hakbang 7: Suot ang Tech

Ang mga circuitboard at baterya ay maaaring mai-mount sa isang headband, o hair clip. Bilang kahalili, para sa isang mas banayad na istilo, ang mga braids ay maaaring gawin gamit ang mas matagal na mga wire sa mga dulo. Ang mga wire na ito ay maaaring ilipat sa ilalim ng natural na buhok, sumbrero, scarf, o iba pang mga tampok sa ibang lokasyon sa katawan tulad ng sa ilalim ng isang shirt o sa isang kuwintas. Sa ganitong paraan, ang buhok ay hindi gaanong kapansin-pansin bilang isang naisusuot na teknolohiya.

Ang circuitry ay maaaring mapaliit, na may karagdagang mga pagbabago at pinagsamang lohika at mga chip ng bluetooth. Ang gayong mas maliit na circuit ay mas madaling maitago sa isang pandekorasyon na hair clip, atbp., Subalit ang kapangyarihan ay mananatiling isang isyu, dahil ang mga baterya sa sandaling ito ay napakaliit lamang. Siyempre, maaari mo itong mai-plug sa pader, ngunit pagkatapos ay hindi ka makakalayo.

Maaari mong makita ang isang sobrang maagang prototype na isinusuot sa video sa itaas. (Higit pang mga larawan ng panghuling enclosure na maidaragdag pagkatapos ng isang pampublikong demo.)

Enclosure

Malapit ka nang makahanap ng isang 3D na naka-print na enclosure para sa circuitry sa aming github repo. Maaari itong i-slide papunta sa isang hairband, o mabago para sa iba pang mga form factor.

Hakbang 8: Pangkalahatang-ideya ng Software

Sa aming github repo makikita mo ang maraming mga sketch ng Arduino na nagpapakita ng iba't ibang mga paraan ng pagkontrol sa buhok.

Sketch 1: demo_timing

Ito ay isang pangunahing demo ng pagpapaandar ng drive. Ang buhok ay nakabukas at naka-off sa isang itinakdang tagal ng mga segundo, at i-flash ang onboard LED kapag nakabukas.

Sketch 2: demo_captouch

Ito ay isang demo ng capacitive touch sensing. Ang pagpindot sa buhok ay bubukas sa onboard LED. Maaaring kailanganin mong ayusin ang mga capacitive touch threshold depende sa iyong kapaligiran at circuit.

Sketch 3: demo_pcb_blu Bluetooth_with_drive_captouch

Isang pinagsamang demo ng komunikasyon sa bluetooth, capacitive touch sensing, at drive. I-download ang Bluefruit LE Connect app sa isang smartphone. Magpapadala ang code ng isang signal ng bluetooth kapag na-touch ang tirintas, na nagpi-print ng resulta sa app. Ang pagpindot sa mga pindutan sa controller sa app ay magsisimula at ihihinto ang pag-aktibo ng mga braid. Tandaan na ang mga pinout ay naka-set up para sa aming bersyon ng PCB. Kung nakakonekta mo ang multiplexer INH pin sa isang digital pin tulad ng sa iskemang PCB, maaari kang magdagdag ng isang linya sa code upang himukin ang pin na mababa (pinaliit lamang namin ito sa lupa).

Kasama rin sa code na ito ang isang paraan ng pagkakalibrate, na na-trigger ng pagpapadala ng isang "c" na character sa pamamagitan ng interface ng UART sa app.

Pag-calibrate ng Capacitive Touch

Dahil ang capacitive touch sensing ay sensitibo sa mga kadahilanan sa kapaligiran tulad ng halumigmig, o na-plug sa isang computer o hindi, papayagan ka ng code na ito na matukoy ang isang naaangkop na halaga ng threshold para sa tumpak na capacitive touch sensing. Maaari kang makahanap ng isang halimbawa nito sa demo_pcb_blu Bluetooth_with_drive_captouch code. Ang isang tala ay ang capacitance ay nagbabago din sa init. Hindi pa namin napangasiwaan ang isyu kung saan ang init matapos ang pag-aktibo ay nagpapalitaw ng "baliw" na estado.

Pagsubaybay sa Baterya

Ang mga halimbawa ng pagsubaybay sa baterya ay nasa demo_pcb_blu Bluetooth_with_drive_captouch sketch. Ang onboard LED ay magaan kapag ang singil ng isang baterya ay bumaba sa ibaba ng isang tiyak na threshold, kahit na hindi nito makilala ang pagitan ng control baterya at ang baterya ng drive.

Temperatura Interlock (Kaligtasan Napatay)

Ang pagsubaybay sa temperatura ng tirintas ay nagpapahintulot sa amin na patayin ang kuryente kung masyadong mainit. Ang data na ito ay nakolekta mula sa thermistor na hinabi sa tirintas. Ang isang halimbawa nito ay matatagpuan sa demo_pcb_blu Bluetooth_with_drive_captouch sketch.

Hakbang 9: Nilo-load at Binabago ang Code

Ginagamit namin ang karaniwang Arduino na kapaligiran upang magsulat ng code para sa HairIO, at i-upload ito sa mga board.

Ang Arduino Nanos ay maaaring makuha mula sa maraming mga mapagkukunan; binili namin ang mga ito, na nangangailangan ng karagdagang firmware upang gumana sa Arduino na kapaligiran. Maaari mong sundin ang mga tagubiling ito upang mai-set up ang mga ito sa iyong machine. Kung gumagamit ka ng karaniwang Arduino Nano (ibig sabihin, ito) hindi mo kailangang gawin ang labis na hakbang na iyon.

Kapag binabago ang code, tiyaking tumutugma ang iyong mga pin ng hardware sa iyong circuitry. Kung binago mo ang isang pin, tiyaking i-update ang iyong disenyo ng board at code.

Mahalagang tandaan na ang Illutron capacitive touch library na ginagamit namin ay nakasalalay sa isang partikular na chip ng hardware (ang Atmega328p). Kung nais mong gumamit ng ibang microcontroller, tiyakin na ito ay katugma o kailangan mong baguhin ang code na iyon. (Hindi namin nais na mapunta sa mababang antas ng code para sa proyektong ito, kaya pinahahalagahan namin ang gawa ni Illutron. Ang pagsi-sync sa tiyempo ng hardware ay maaaring maging mabuhok!)

Hakbang 10: Mga Disenyo sa Hinaharap: Mga Ideya at Patnubay para sa Mga Pagbabago

Tugon ng Heat

Kung nais mong malaman ang higit pa tungkol sa pag-uugali ng pagtugon sa init ng mga tinirintas, maaari kang makahanap ng mga modelo ng matematika ng buhok sa aming papel. Ang pangunahing bagay nila ay ang pagbabago ng kulay at hugis ay magpapalipat-lipat sa iba't ibang oras at sa iba't ibang mga order batay sa dami ng pagkakabukod ng buhok sa paligid ng kawad, at ang dami ng ibinibigay na lakas (na nagbabago kung gaano ito kabilis uminit)

Mga pagpapabuti sa circuit:

• Ang paglilipat ng module ng Bluetooth sa kanan ay maaaring payagan kang gawing mas maikli ang taas ng stacking, dahil hindi ito tatakbo sa Arduino USB konektor. Mayroon ding mga Arduino board na w / integrated Bluetooth modules (ngunit ang karamihan sa kanila ay may iba't ibang maliit na tilad kaya ang paggamit sa mga ito ay may kasamang mga pagbabago sa code).
• Ang mga bakas ng paa ng konektor ng baterya ay maaaring magbago depende sa mga uri ng baterya na iyong ginagamit.
• Ang switch footprint ay pangkaraniwan at marahil ay maaaring mapalitan ng bakas ng paa ng kung ano ang nais mong gamitin.
• Maaaring gusto mong ma-PWM ang drive circuit upang makontrol ang lakas sa pamamagitan ng tirintas; upang gawin ito ang pin ng signal ng drive ay dapat ilipat sa D3 o ibang pin ng hardware PWM.
• Kung invert mo ang multiplexer pairings (hal. Braid1 drive at braid2 touch sa channel 0, at braid2 drive at braid1 touch sa channel 1, sa halip na pareho ang touch at drive para sa parehong tirintas sa isang solong channel), maaari mong maunawaan ang capacitive hawakan ang isang tirintas habang hinihimok ang iba pang tirintas, sa halip na mapigilan na gumawa ng anumang capacitive sensing sa lahat habang may nagmamaneho.

• Ang ilang mga pagbabago ay maaaring payagan ang isang baterya upang makontrol ang parehong lohika at drive. Kabilang sa maraming pagsasaalang-alang ang:

  • Ang mataas na boltahe (hal. Isang baterya ng 7.4 LiPo) ay mag-backdrive ng Arduino sa pamamagitan ng capacitive sensing circuit at digital pin. Hindi ito mabuti para sa Arduino sa pangmatagalan. Maaari itong maayos sa pamamagitan ng pagsasama ng isa pang transistor sa pagitan ng capacitive sensing circuit at ng buhok.
  • Ang sobrang lakas ng pagguhit ng buhok ay maaaring ma-brown out ang Arduino. Maaari itong maayos sa pamamagitan ng PWM'ing signal ng drive.

Mga Pagpapabuti ng Software

Maaaring magamit ang swept frequency capacitive touch sensing upang makita ang maraming uri ng mga touch, hal. isang daliri o dalawa, pinch, twirling … Nangangailangan ito ng isang mas kumplikadong iskema ng pag-uuri kaysa sa pangunahing threshold na ipinakita namin dito. Nagbabago ang kapasidad sa temperatura. Ang pagpapabuti ng touch sensing code upang isaalang-alang ito ay gagawing mas maaasahan ang sensing

Siyempre, kung gumawa ka ng isang bersyon ng HairIO, gusto naming marinig ang tungkol dito

Hakbang 11: Mga Tala sa Kaligtasan

Ang HairIO ay isang platform ng pananaliksik, at hindi ito sinadya bilang isang komersyal o pang-araw-araw na produktong ginagamit. Kapag gumagawa at suot ng iyong sariling HairIO, mangyaring maging maingat sa mga sumusunod na pagsasaalang-alang:

Init

Dahil ang HairIO ay nagpapatakbo ng resistive pagpainit, mayroong posibilidad na overheating. Kung nabigo ang thermistor o hindi sapat na malapit sa tirintas, maaaring hindi mabasa nang maayos ang temperatura. Kung hindi mo isama ang temperatura shut-off code, maaari itong magpainit nang higit pa kaysa sa nilalayon. Habang hindi pa namin naranasan ang pagkasunog sa HairIO, ito ay isang mahalagang pagsasaalang-alang.

Baterya

Sa HairIO, gumagamit kami ng mga baterya ng LiPo bilang aming mga mapagkukunan ng kuryente. Ang LiPos ay mahusay na mga tool, dahil ang mga ito ay rechargeable at maaaring maghatid ng mataas na kasalukuyang sa isang maliit na pakete. Dapat din silang tratuhin nang mabuti; kung hindi wastong nasingil o nabutas, maaari silang masunog. Mangyaring tingnan ang mga sanggunian na ito upang malaman ang higit pa tungkol sa pag-aalaga ng iyong LiPos: masusing gabay; mabilis na mga tip.

Mga Thermochromic Pigment

Ang ginagamit namin ay nontoxic, ngunit mangyaring huwag itong kainin. Basahin ang mga gabay sa kaligtasan para sa anumang iyong bibilhin.

Hakbang 12: Mga Sanggunian at Link

Kinokolekta namin dito ang mga sanggunian at link sa Instructable na ito para sa madaling pag-access:

BuhokIO

HairIO: Buhok ng Tao bilang Interactive Material - Ito ang pang-akademikong papel kung saan unang ipinakita ang HairIO.

HairIO Github repo - Dito mahahanap mo ang isang git repo ng lahat ng mga eskematiko at code na ginamit para sa demo na ito, pati na rin ang ilang mga datasheet para sa mahahalagang bahagi.

Youtube - Tingnan ang buhok sa aksyon!

Bill of Materials para sa HairIO PCB

Capacitive Touch

Touché: Pagpapahusay ng Pakikipag-ugnay sa Touch sa Mga Tao, Screens, Liquid, at Mga Objek sa Araw-araw

Maituturo para sa bersyon ng Arduino ng Touche + Illutron Github repo para sa Arduino code

Bluetooth

Module ng Bluetooth

Bluetooth app

Kaligtasan ng Baterya ng LiPo

Masusing Gabay

Mabilis na Mga Tip

Iba pang Tech na Kaugnay ng Buhok

Mga gamit sa buhok, Katia Vega

Sunog, Ang Hindi Makikita

Ang Mga May-akda

Hybrid Ecologies Lab

Christine Dierk

Molly Nicholas

Sarah Sterman