HairIO: Capelli come materiale interattivo: 12 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

HairIO: i capelli umani come materiale interattivo

I capelli sono un materiale unico e poco esplorato per le nuove tecnologie indossabili. La sua lunga storia di espressione culturale e individuale ne fa un sito fruttuoso per nuove interazioni. In questo Instructable, ti mostreremo come realizzare estensioni dei capelli interattive che cambiano forma e colore, percepiscono il tatto e comunicano tramite bluetooth. Useremo un circuito personalizzato, un Arduino Nano, una scheda Bluetooth Adafruit, una lega a memoria di forma e pigmenti termocromici.

Questo Instructable è stato creato da Sarah Sterman, Molly Nicholas e Christine Dierk, documentando il lavoro svolto nell'Hybrid Ecoologies Lab dell'UC Berkeley con Eric Paulos. Un'analisi di questa tecnologia e uno studio completo possono essere trovati nel nostro documento, presentato a TEI 2018. In questo Instructable troverai documentazione completa su hardware, software ed elettronica, nonché informazioni sulle decisioni di progettazione che abbiamo preso e le difficoltà che abbiamo affrontato.

Inizieremo con una breve panoramica del sistema ed esempi su come utilizzare HairIO. Successivamente discuteremo dell'elettronica coinvolta, quindi passeremo all'hardware e alla creazione delle estensioni dei capelli. Le ultime sezioni riguarderanno il codice e alcuni suggerimenti per apportare modifiche.

I collegamenti a risorse particolari saranno forniti in ogni sezione e raccolti anche alla fine.

Felice realizzazione!

Passaggio 1: come funziona?

Panoramica

Il sistema HairIO funziona su due principi di base: tocco capacitivo e riscaldamento resistivo. Percependo il tocco, possiamo fare in modo che l'estensione dei capelli risponda ai tocchi. E riscaldando l'estensione, possiamo causare un cambiamento di colore con pigmenti termocromici e un cambiamento di forma con una lega a memoria di forma. Un chip bluetooth consente anche a dispositivi come telefoni e laptop di comunicare con i capelli, sia per causare un cambiamento di forma o colore, sia per ricevere un segnale quando viene rilevato un tocco sui capelli.

Esempi di interazioni e usi

HairIO è una piattaforma di ricerca, il che significa che ci piacerebbe vedere cosa ne fai! Alcune interazioni che abbiamo progettato sono dimostrate nei video qui sopra o nel nostro video completo su Youtube.

Una treccia che cambia forma può avvisare chi lo indossa di un messaggio di testo solleticando delicatamente l'orecchio di chi lo indossa mentre si muove.

O forse può dare indicazioni a chi lo indossa, spostandosi nel campo visivo per indicare in quale direzione girare.

I capelli possono cambiare radicalmente, per stile o per una performance. Lo stile può trasformarsi durante la giornata o aggiornarsi per un evento particolare.

I capelli possono anche consentire interazioni sociali; immagina di intrecciare i capelli aumentati di un amico, quindi essere in grado di cambiare il colore dei capelli dell'amico toccando la tua treccia da molto lontano.

Componenti

Tutto il rilevamento, la logica e il controllo sono gestiti da un circuito personalizzato e dall'Arduino Nano, indossato sulla testa. Questo circuito ha due componenti principali: un circuito di rilevamento tattile capacitivo e un circuito di azionamento per la commutazione dell'alimentazione alla treccia. Un'estensione per capelli commerciale è intrecciata attorno a un filo di nitinol, che è una lega a memoria di forma. Questo filo manterrà una forma quando si raffredda e si sposterà in una seconda forma quando riscaldato. Possiamo addestrare quasi qualsiasi seconda forma nel filo (descritto più avanti in questo Instructable). Due batterie LiPo alimentano il circuito di controllo a 5V e i capelli a 3,7V.

Passaggio 2: elettronica

Controllo e tocco capacitivo

Il circuito touch capacitivo è adattato dal progetto Touché di Disney, tramite questo meraviglioso Instructable sulla replica di Touche su Arduino. Questa configurazione supporta il rilevamento tattile capacitivo a frequenza di scansione e consente un riconoscimento dei gesti più complesso rispetto al semplice tocco/non tocco. Una nota qui è che il circuito tattile capacitivo e il codice presuppongono un particolare chip Arduino, l'Atmega328P. Se si sceglie di utilizzare un chip microcontrollore alternativo, potrebbe essere necessario riprogettare il codice o trovare un meccanismo di rilevamento alternativo.

Il circuito di controllo utilizza un Arduino Nano per la logica e un multiplexer analogico per consentire il controllo sequenziale di più trecce dagli stessi circuiti e batterie. Il tocco capacitivo viene rilevato quasi contemporaneamente passando rapidamente da un canale all'altro (così veloce che è praticamente come se percepissimo entrambi contemporaneamente). L'azionamento delle trecce è limitato dalla potenza disponibile. L'inclusione di batterie più potenti o aggiuntive potrebbe consentire l'attivazione simultanea, tuttavia qui la limitiamo all'attivazione sequenziale per semplicità. Lo schema del circuito fornito può controllare due trecce (ma il multiplexer nel circuito può supportarne fino a quattro!).

Per la versione più semplice del circuito, lascia fuori il multiplexer e controlla una singola treccia direttamente dall'Arduino.

Circuito di azionamento e termistore

Eseguiamo il tocco capacitivo sullo stesso filo dell'attivazione (il nitinol). Ciò significa meno fili/complessità nella treccia e più nel circuito.

Il circuito di pilotaggio è costituito da una serie di transistor a giunzione bipolare (BJT) per attivare e disattivare l'attivazione dei capelli. È importante che questi siano transistor a giunzione bipolare, piuttosto che i MOSFET più comuni (e generalmente migliori), perché i BJT mancano di una capacità interna. La capacità interna di un MOSFET travolgerà il circuito di rilevamento del tocco.

Dobbiamo anche commutare sia la terra che l'alimentazione, piuttosto che solo l'alimentazione, sempre per motivi di rilevamento tattile capacitivo, poiché non c'è segnale capacitivo da un elettrodo messo a terra.

Un design alternativo che utilizza sorgenti separate per il tocco e l'azionamento capacitivo può semplificare notevolmente questo circuito, tuttavia rende il design meccanico più complicato. Se il rilevamento capacitivo è isolato dall'alimentazione per l'azionamento, possiamo cavarcela con un singolo interruttore per l'alimentazione e può essere un FET o qualsiasi altra cosa. Tali soluzioni potrebbero includere la metallizzazione dei capelli stessi, come negli Hairware di Katia Vega.

Chip Bluetooth

Il chip bluetooth che abbiamo usato è il Bluefruit Friend di Adafruit. Questo modulo è autonomo e deve essere collegato solo ad Arduino, che gestirà la logica della comunicazione.

Selezione della batteria

Per le batterie, vuoi batterie ricaricabili in grado di fornire una tensione sufficiente per alimentare Arduino e una corrente sufficiente per guidare il nitinol. Queste non devono essere la stessa batteria. Infatti, per evitare di bruciare Arduino, abbiamo realizzato tutti i nostri prototipi iniziali con due batterie: una per il controllo e una per l'azionamento.

L'Arduino Nano richiede almeno 5 V e il nitinol assorbe un massimo di circa 2 Ampere.

Abbiamo scelto una batteria da 3,7 V di ValueHobby per guidare i capelli e una batteria da 7,4 V di ValueHobby per alimentare Arduino. Cerca di non utilizzare normali batterie da 9V; si esauriranno al di sotto dell'utilità entro 15 minuti e causeranno molti sprechi. (Lo sappiamo, perché ci abbiamo provato…)

Dettagli vari

Monitoraggio della batteria: una resistenza da 4,7k Ohm tra la linea di alimentazione della batteria del drive e un pin analogico ci permette di monitorare la carica della batteria del drive. Hai bisogno di questo resistore per impedire alla batteria di accendere l'Arduino tramite il pin analogico (il che sarebbe un male: non vuoi farlo). La batteria Arduino può essere monitorata solo con il codice - vedere la sezione sul software per la dimostrazione del codice.

Ponticello: c'è spazio per un ponticello tra i due connettori della batteria, se si desidera utilizzare una singola batteria per alimentare tutto. Ciò rischia di oscurare l'Arduino, ma con una corretta selezione della batteria e alcuni PWM basati su software dell'unità, dovrebbe funzionare. (Anche se non l'abbiamo ancora ottenuto.) (Se lo provi, facci sapere come va!)

Passaggio 3: assemblaggio dell'elettronica

Mettere insieme il circuito

Abbiamo progettato il circuito originariamente in due parti, collegando i circuiti di azionamento e controllo con un cavo flessibile. Nella nostra versione PCB integrata, i circuiti sono condensati su un'unica scheda. Il primo schema consente un posizionamento più flessibile delle trecce sulla testa, ma il secondo è molto più semplice da assemblare. Puoi trovare lo schema della scheda e i file di layout nel nostro repository Github. Ci sono due modi per realizzare i circuiti: 1) realizzare a mano una versione della scheda perf con componenti a foro passante secondo lo schema, o 2) creare il PCB dal file della scheda che forniamo (link sopra) e assemblare con componenti a montaggio superficiale.

Componenti

La distinta base per la versione PCB + trecce è qui.

Abbiamo fresato noi stessi i nostri PCB di prova su un Othermill, quindi abbiamo ordinato i nostri PCB finali dagli eccellenti circuiti della Bay Area. Sia la produzione interna che quella professionale della scheda funzioneranno bene, anche se la placcatura manuale o la saldatura di tutti i via è una seccatura.

Suggerimenti

• Abbiamo usato pasta saldante e un forno di rifusione o una piastra riscaldante per i componenti a montaggio superficiale, quindi abbiamo saldato a mano i componenti del foro passante.
• Consigliamo la versione breadboard/perf board per la prototipazione rapida e il PCB per l'affidabilità.
• Usiamo intestazioni femminili corte per tenere il Nano sul PCB, in modo che possa essere rimovibile. Le lunghe intestazioni femminili possono essere saldate in non proprio a filo della scheda per sollevare il chip bluetooth abbastanza in alto da annidarsi sopra l'Arduino. (Ti consigliamo anche di aggiungere il nastro Kapton per evitare cortocircuiti accidentali).
• Il chip bluetooth in realtà deve essere saldato capovolto ai suoi connettori maschio per abbinare l'ordine dei pin sul layout del PCB. (Naturalmente, puoi modificare questo layout.) Perché l'abbiamo fatto? Perché fa in modo che i pin si adattino meglio al layout di Arduino.

Passaggio 4: panoramica dell'hardware per capelli

HairIO è un'estensione per capelli intrecciata attorno a due lunghezze di filo collegate, fissate a un connettore e a un termistore per la regolazione della temperatura. Può essere sfarinato con pigmenti termocromici dopo l'assemblaggio completo. Realizzare una treccia HairIO stessa consiste in diverse fasi:

1) Allena la lega a memoria di forma alla forma desiderata.

2) Assemblare il filo interno crimpando e saldando un pezzo di lega a memoria di forma a un filo di rame isolato.

3) Crimpare e isolare un termistore.

4) Collegare il filo e il termistore a un connettore.

5) Capelli intrecciati attorno al filo.

6) Gesso i capelli.

Affronteremo ciascuna delle fasi in dettaglio nelle sezioni seguenti.

Passaggio 5: assemblaggio dei fili per capelli

Le prime fasi prevedono l'assemblaggio dei fili interni che forniscono il cambio di forma e il riscaldamento resistivo. Qui è dove decidi la lunghezza della treccia, la forma desiderata quando viene riscaldata e il tipo di connettore che utilizzerai. Se tutte le trecce hanno un tipo di connettore comune, possono essere facilmente scambiate sullo stesso circuito stampato per varie forme e colori, nonché tipi e lunghezze di capelli.

Se non si desidera il cambio di forma in una particolare treccia, la lega a memoria di forma può essere sostituita con una lunghezza di filo normale. Se si desidera supportare il tocco capacitivo, il cavo sostitutivo deve essere non isolato per ottenere l'effetto migliore.

Allenare la lega a memoria di forma

La lega a memoria di forma che usiamo qui è il nitinol, una lega di nichel-titanio. Quando è freddo, rimane in una forma, ma quando riscaldato ritorna a quello che viene chiamato lo stato "addestrato". Quindi, se vogliamo una treccia che si arriccia quando viene riscaldata, potrebbe essere dritta quando è fredda, ma essere addestrata a un ricciolo. Puoi creare quasi tutte le forme che desideri, anche se la capacità del filo di sollevare il peso è limitata dal suo diametro.

Tagliare il nitinol alla lunghezza desiderata della treccia, lasciando un piccolo extra per le curve durante l'intreccio e per i collegamenti in alto e in basso.

Per addestrare il nitinol, guarda questo fantastico Instructable.

I tipi di treccia che abbiamo sperimentato includono riccioli, curve ad angolo retto per consentire ai capelli di stare in piedi e non allenare affatto il nitinol. Questo può sembrare pigro, ma consente ai capelli di raddrizzarsi da qualsiasi forma quando viene attivato. Il filo manterrà la forma in cui lo piegherai quando sarà freddo, ad es. un ricciolo, quindi raddrizzare da quella forma quando riscaldato. Fantastico e molto più facile!

Assemblaggio dei cavi

Il nitinol non è isolato e scorre solo in una direzione. Per creare un circuito completo, abbiamo bisogno di un secondo filo isolato da collegare in basso e tornare al connettore in alto. (Un filo non isolato causerà un cortocircuito quando tocca il nitinol e impedirà anche il riscaldamento.)

Tagliare un pezzo di filo di rame isolato alla stessa lunghezza del nitinol. Abbiamo usato un filo smaltato da 30 AWG. Rimuovere l'isolamento ad entrambe le estremità. Per il filo smaltato, il rivestimento può essere rimosso bruciando delicatamente il filo con una fiamma aperta fino a quando l'isolamento non si carbonizza e può essere spazzato via (ci vogliono circa 15 secondi con un accendino). Si noti che questo rende il filo leggermente fragile nella posizione bruciata.

Fatto divertente su Nitinol: Sfortunatamente, alla saldatura non piace attaccarsi al nitinol. (È un enorme dolore.) La soluzione migliore è utilizzare una crimpatura per creare una connessione meccanica al nitinol, quindi aggiungere saldatura per garantire una connessione elettrica.

Tieni insieme l'estremità del nitinol e il filo di rame appena non isolato e inseriscilo in una crimpatura. Crimparli saldamente insieme. Se è necessaria una forza di connessione aggiuntiva, aggiungere un po' di saldatura. Copri la crimpatura e l'eventuale coda di filo rimanente con un termoretraibile in modo che chi lo indossa non si colpisca con le estremità appuntite. Non importa che tipo di crimpatura usi nella parte inferiore, poiché è puramente per effettuare una connessione meccanica tra i due fili.

All'altra estremità, aggiungeremo una crimpatura a ciascuna punta del filo. Qui, il tipo di crimpatura è importante. È necessario utilizzare la crimpatura di accoppiamento per il connettore. Queste estremità dei fili saranno attaccate al connettore per l'interfacciamento con il circuito.

Fare una treccia in piedi:

Le trecce possono essere molto sottili o molto drammatiche. Se vuoi un effetto drammatico, come nell'immagine del copricapo sopra, o nel video della situazione performativa precedente, è necessario un passaggio aggiuntivo. Le trecce preferiscono torcere piuttosto che sollevarsi, quindi devono essere rinforzate per rimanere nel giusto orientamento. Il nostro tutore ha la forma di una Z allungata (guarda l'immagine). Abbiamo infilato una crimpatura sul nitinol, poi abbiamo saldato il tutore alla crimpatura e infine abbiamo coperto il tutto con termoretraibile e nastro isolante.

Preparazione del termistore

Il termistore è un resistore sensibile al calore che ci permette di misurare la temperatura della treccia. Usiamo questo per assicurarci che la treccia non diventi mai troppo calda per essere indossata dall'utente. Aggiungeremo il termistore allo stesso connettore a cui sarà collegata la treccia.

Per prima cosa, fai scivolare il termoretraibile sulle gambe del termistore e usa una pistola termica per rimpicciolirlo. Ciò isolerà le gambe, per evitare che il termistore vada in cortocircuito verso il nitinol non isolato. Lascia un po' di filo scoperto alla fine per una crimpatura. Di nuovo, queste crimpature devono essere quelle appropriate per il tuo connettore.

Crimpare le estremità del termistore. Se puoi, applica un po' del termoretraibile nei primi denti della crimpatura come serracavo. Tuttavia, non metterlo fino in fondo, poiché i fili devono ancora collegarsi per un buon collegamento elettrico.

Ora il termistore è pronto per essere collegato al connettore.

Assemblaggio del connettore

È possibile utilizzare qualsiasi tipo di connettore a 4 terminali nella parte superiore della treccia; dopo alcune sperimentazioni, abbiamo optato per i connettori Molex Nanofit. (Questo è ciò che utilizza il nostro PCB.) Hanno un profilo basso sul circuito, una solida connessione meccanica con una clip per tenerli bloccati, ma sono comunque facili da inserire e rimuovere.

I connettori Nanofit vanno insieme in tre fasi:

Innanzitutto, inserire le due estremità crimpate del termistore nelle due prese più centrali sulla metà maschio del connettore.

Quindi, inserire le due estremità superiori crimpate del filo intrecciato nelle prese più a sinistra e più a destra sulla metà maschio del connettore.

Una volta che questi sono in posizione, inserire il fermo nelle prese. Questo aiuta a mantenere le crimpature in posizione in modo che la treccia non si stacchi dal connettore.

La metà femmina del connettore si trova sulla scheda del circuito e collega i terminali dei capelli al circuito di pilotaggio e al circuito tattile capacitivo e i terminali del termistore all'Arduino per il rilevamento della temperatura.

Pronto ad andare

Ora il filo è pronto per essere intrecciato.

Passaggio 6: intrecciatura e gesso

Esistono diversi modi per intrecciare l'estensione dei capelli attorno ai fili interni. Per il rilevamento tattile capacitivo, alcuni fili devono essere scoperti. Tuttavia, per avere una treccia dall'aspetto completamente naturale e nascondere la tecnologia, il filo può essere intrecciato interamente all'interno. Questo tipo di treccia non è in grado di rilevare efficacemente il tocco, ma può comunque attivarsi con un drammatico cambiamento di colore e forma.

Stile treccia 1: 4 fili per tocco capacitivo

Questo tutorial sulla treccia ti mostrerà come realizzare la treccia a 4 capi. Tieni presente che nel tuo caso, uno dei "trefoli" sono in realtà i fili! Guarda le immagini sopra per la nostra configurazione dell'intreccio, seguendo lo schema a 4 fili con tre ciocche di capelli e un filo.

Stile treccia 2: fili invisibili

In questa treccia fai una treccia a tre capi (questo è ciò a cui la maggior parte delle persone pensa quando pensano a "una treccia"), e avvolgi semplicemente i fili con uno dei fili. Ecco un ottimo tutorial per una treccia a tre capi.

Sfarinatura con pigmenti termocromici

Se si desidera che una treccia cambi colore quando viene azionata, deve essere gessata con pigmenti termocromici. Per prima cosa, appendi le trecce su qualcosa, sopra un tavolo coperto di plastica (le cose si metteranno un po' in disordine). Segui le istruzioni di sicurezza per il tuo inchiostro termocromico (indossa i guanti se necessario!). Indossa assolutamente una maschera d'aria: non vorrai mai respirare alcun particolato. Ora, prendi un pennello antidolorifico e versa della polvere termocromica sulla treccia, iniziando dall'alto. Delicatamente "dipingi" la treccia, spazzolando la polvere nella treccia il più possibile. Ne perderai un po' (ma se cade sulla tua tovaglia di plastica puoi recuperarla per la prossima treccia). Puoi guardare il timelapse che abbiamo condiviso sopra per vedere come l'abbiamo fatto!

Passaggio 7: indossare la tecnologia

I circuiti stampati e le batterie possono essere montati su un archetto o un fermaglio per capelli. In alternativa, per uno stile più sottile, le trecce possono essere realizzate con fili più lunghi alle estremità. Questi fili possono essere instradati sotto capelli naturali, cappelli, sciarpe o altri elementi in un'altra posizione del corpo, ad esempio sotto una maglietta o una collana. In questo modo, i capelli sono meno immediatamente percepibili come tecnologia indossabile.

La circuiteria può essere ridotta, con revisioni aggiuntive e logica integrata e chip bluetooth. Un circuito così piccolo sarebbe più facilmente nascosto su un fermaglio per capelli decorativo, ecc., Tuttavia, la potenza rimarrà un problema, poiché le batterie al momento sono solo così piccole. Certo, potresti collegarlo al muro, ma poi non potresti andare molto lontano.

Puoi vedere un primo prototipo indossato nel video qui sopra. (Altre immagini degli allegati finali da aggiungere dopo una demo pubblica.)

Allegato

Presto sarai in grado di trovare un involucro stampabile in 3D per i circuiti nel nostro repository github. Questo può essere fatto scivolare su una fascia per capelli o modificato per altri fattori di forma.

Passaggio 8: panoramica del software

Nel nostro repository github troverai diversi schizzi di Arduino che dimostrano diversi modi di controllare i capelli.

Schizzo 1: demo_timing

Questa è una demo di base della funzionalità dell'unità. I capelli si accendono e si spengono in un determinato periodo di secondi e il LED di bordo lampeggia quando è acceso.

Schizzo 2: demo_captouch

Questa è una demo del rilevamento tattile capacitivo. Toccando i capelli si accenderà il LED di bordo. Potrebbe essere necessario regolare le soglie di tocco capacitivo a seconda dell'ambiente e del circuito.

Schizzo 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Una demo integrata di comunicazione bluetooth, rilevamento tattile capacitivo e unità. Scarica l'app Bluefruit LE Connect su uno smartphone. Il codice invierà un segnale bluetooth quando viene toccata la treccia, stampando il risultato sull'app. La pressione dei pulsanti sul controller nell'app avvierà e interromperà l'attivazione delle trecce. Nota che i pinout sono impostati per la nostra versione PCB. Se hai collegato il pin INH del multiplexer a un pin digitale come nello schema del PCB, potresti dover aggiungere una linea nel codice per pilotare quel pin basso (l'abbiamo appena cortocircuitato a massa).

Questo codice include anche un metodo di calibrazione, attivato inviando un carattere "c" tramite l'interfaccia UART nell'app.

Calibrazione tattile capacitiva

Poiché il rilevamento tattile capacitivo è sensibile a fattori ambientali come l'umidità o l'essere collegato o meno a un computer, questo codice consentirà di determinare un valore di soglia appropriato per un accurato rilevamento tattile capacitivo. Puoi trovare un esempio di questo nel codice demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. Una nota è che anche la capacità cambia con il calore. Non abbiamo ancora risolto il problema in cui il calore dopo l'attivazione attiva lo stato "toccato".

Monitoraggio della batteria

Esempi di monitoraggio della batteria sono nello sketch demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. Il LED di bordo si accenderà quando la carica di una batteria scende al di sotto di una certa soglia, sebbene non distingua tra la batteria di controllo e la batteria di trasmissione.

Interblocco della temperatura (spegnimento di sicurezza)

Il monitoraggio della temperatura della treccia ci consente di spegnere l'alimentazione se fa troppo caldo. Questi dati vengono raccolti dal termistore intrecciato nella treccia. Un esempio di questo può essere trovato nello sketch demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch.

Passaggio 9: caricamento e modifica del codice

Usiamo l'ambiente standard Arduino per scrivere il codice per HairIO e per caricarlo sulle schede.

Arduino Nanos può essere ottenuto da diverse fonti; abbiamo acquistato questi, che richiedono firmware aggiuntivo per funzionare con l'ambiente Arduino. Puoi seguire queste istruzioni per configurarli sulla tua macchina. Se usi un Arduino Nano standard (cioè questi) non è necessario eseguire questo passaggio aggiuntivo.

Quando modifichi il codice, assicurati che i pin dell'hardware corrispondano ai circuiti. Se cambi un pin, assicurati di aggiornare il design e il codice della tua scheda.

È importante notare che la libreria touch capacitiva Illutron che utilizziamo si basa su un particolare chip hardware (l'Atmega328p). Se vuoi usare un microcontrollore diverso, assicurati che sia compatibile o dovrai modificare quel codice. (Non volevamo entrare in quel basso livello di codice per questo progetto, quindi apprezziamo profondamente il lavoro di Illutron. La sincronizzazione con i tempi hardware può diventare piuttosto complicata!)

Passaggio 10: progetti futuri: idee e linee guida per le modifiche

Risposta al calore

Se desideri saperne di più sul comportamento di risposta al calore delle trecce, puoi trovare modelli matematici dei capelli nel nostro articolo. La cosa fondamentale è che il cambiamento di colore e forma si attiverà in momenti diversi e in diversi ordini in base alla quantità di capelli isolanti attorno al filo e alla quantità di energia fornita (che cambia la velocità con cui si riscalda)

Miglioramenti al circuito:

• Spostare il modulo bluetooth a destra può consentire di ridurre l'altezza di impilamento, poiché non entrerà nel connettore USB di Arduino. Esistono anche schede Arduino con moduli bluetooth integrati (ma la maggior parte di esse ha un chip diverso, quindi utilizzarle comporterebbe modifiche al codice).
• Le impronte del connettore della batteria possono cambiare a seconda dei tipi di batterie utilizzati.
• L'impronta dello switch è generica e probabilmente dovrebbe essere sostituita con l'impronta di ciò che si desidera utilizzare.
• Potresti voler essere in grado di PWM del circuito di pilotaggio per controllare la potenza attraverso la treccia; per fare ciò, il pin del segnale dell'unità deve essere commutato su D3 o su un altro pin PWM hardware.
• Se inverti gli accoppiamenti del multiplexer (es. braid1 drive e braid2 touch sul canale 0, e braid2 drive e braid1 touch sul canale 1, invece di toccare e guidare per la stessa treccia su un singolo canale), sarai in grado di rilevare tocca una treccia mentre guidi l'altra treccia, invece di essere impedito di fare qualsiasi rilevamento capacitivo mentre qualcosa sta guidando.

• Alcune modifiche potrebbero consentire a una batteria di controllare sia la logica che l'azionamento. Diverse considerazioni includono:

  • L'alta tensione (ad esempio una batteria LiPo da 7,4) farà retrocedere l'Arduino attraverso il circuito di rilevamento capacitivo e il pin digitale. Questo non va bene per Arduino a lungo termine. Questo potrebbe essere risolto includendo un altro transistor tra il circuito di rilevamento capacitivo e i capelli.
  • Troppa potenza assorbita dai capelli potrebbe oscurare l'Arduino. Questo potrebbe essere risolto tramite PWM'ing il segnale dell'unità.

Miglioramenti del software

Il rilevamento tattile capacitivo a frequenza di scansione può essere utilizzato per rilevare molti tipi di tocco, ad es. un dito o due, pizzicare, roteare… Ciò richiede uno schema di classificazione più complicato rispetto alla soglia di base che dimostriamo qui. La capacità cambia con la temperatura. Migliorare il codice di rilevamento del tocco per tenerne conto renderà il rilevamento più affidabile

Ovviamente, se realizzi una versione di HairIO, ci piacerebbe sentirne parlare

Passaggio 11: note di sicurezza

HairIO è una piattaforma di ricerca e non è inteso come un prodotto commerciale o di uso quotidiano. Quando crei e indossi il tuo HairIO, tieni presente le seguenti considerazioni:

Calore

Poiché HairIO funziona mediante riscaldamento resistivo, esiste la possibilità di surriscaldamento. Se il termistore si guasta o non è abbastanza vicino alla treccia, potrebbe non essere in grado di leggere correttamente la temperatura. Se non si include il codice di spegnimento della temperatura, potrebbe surriscaldarsi più del previsto. Anche se non abbiamo mai avuto ustioni con HairIO, è una considerazione importante.

batterie

In HairIO, utilizziamo batterie LiPo come fonti di alimentazione. I LiPo sono ottimi strumenti, poiché sono ricaricabili e possono fornire corrente elevata in un piccolo pacchetto. Anche loro dovrebbero essere trattati con attenzione; se caricate in modo improprio o forate, possono prendere fuoco. Consulta questi riferimenti per saperne di più sulla cura dei tuoi LiPos: guida completa; consigli veloci.

Pigmenti termocromici

Quelli che usiamo non sono tossici, ma per favore non mangiateli. Leggi le guide alla sicurezza per qualunque cosa acquisti.

Passaggio 12: riferimenti e collegamenti

Qui raccogliamo i riferimenti e i collegamenti in questo Instructable per un facile accesso:

capelliIO

HairIO: Human Hair as Interactive Material - Questo è il documento accademico in cui HairIO è stato presentato per la prima volta.

Repo Github HairIO - Qui troverai un repo git di tutti gli schemi e il codice utilizzato per questa demo, nonché alcuni fogli dati per componenti importanti.

Youtube - Guarda i capelli in azione!

Distinta materiali per PCB HairIO

Tocco capacitivo

Touché: miglioramento dell'interazione tattile su esseri umani, schermi, liquidi e oggetti di uso quotidiano

Instructable per la versione Arduino del repository Touche + Illutron Github per il codice Arduino

Bluetooth

Modulo Bluetooth

Applicazione Bluetooth

Sicurezza della batteria LiPo

Guida completa

Consigli veloci

Altre tecnologie relative ai capelli

Articoli per capelli, Katia Vega

Fuoco, l'invisibile

Gli autori

Laboratorio di Ecologie Ibride

Christine Dierk

Molly Nicholas

Sarah Stern