HairIO : Les cheveux en tant que matériel interactif : 12 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

HairIO: les cheveux humains comme matériau interactif

Les cheveux sont un matériau unique et peu exploré pour les nouvelles technologies portables. Sa longue histoire d'expression culturelle et individuelle en fait un lieu fertile pour de nouvelles interactions. Dans ce Instructable, nous allons vous montrer comment faire des extensions de cheveux interactives qui changent de forme et de couleur, sentent le toucher et communiquent via Bluetooth. Nous utiliserons un circuit personnalisé, un Arduino Nano, une carte Bluetooth Adafruit, un alliage à mémoire de forme et des pigments thermochromiques.

Ce Instructable a été créé par Sarah Sterman, Molly Nicholas et Christine Dierk, documentant les travaux effectués dans le Hybrid Ecologies Lab de l'UC Berkeley avec Eric Paulos. Une analyse de cette technologie et une étude complète peuvent être trouvées dans notre article, présenté au TEI 2018. Dans ce Instructable, vous trouverez une documentation complète sur le matériel, les logiciels et l'électronique, ainsi que des informations sur les décisions de conception que nous avons prises et les difficultés auxquelles nous avons été confrontés..

Nous commencerons par un bref aperçu du système et des exemples d'utilisation de HairIO. Ensuite, nous discuterons de l'électronique impliquée, puis passerons au matériel et à la création des extensions de cheveux. Les dernières sections couvriront le code et quelques conseils pour apporter des modifications.

Des liens vers des ressources particulières seront fournis dans chaque section, et également collectés à la fin.

Bonne fabrication !

Étape 1: Comment ça marche ?

Aperçu

Le système HairIO fonctionne selon deux principes de base: le toucher capacitif et le chauffage résistif. En sentant le toucher, nous pouvons faire en sorte que l'extension de cheveux réponde au toucher. Et en chauffant l'extension, on peut provoquer un changement de couleur avec des pigments thermochromiques, et un changement de forme avec un alliage à mémoire de forme. Une puce Bluetooth permet aux appareils tels que les téléphones et les ordinateurs portables de communiquer également avec les cheveux, soit pour provoquer un changement de forme ou de couleur, soit pour recevoir un signal lorsqu'un contact avec les cheveux est détecté.

Exemples d'interactions et d'utilisations

HairIO est une plateforme de recherche, ce qui signifie que nous aimerions voir ce que vous en faites ! Certaines interactions que nous avons conçues sont illustrées dans les vidéos ci-dessus, ou dans notre vidéo complète sur Youtube.

Une tresse qui change de forme peut informer le porteur d'un message texte en chatouillant doucement l'oreille du porteur pendant qu'il bouge.

Ou peut-être qu'il peut donner des directions au porteur, se déplaçant dans le champ de vision pour indiquer dans quelle direction se tourner.

Les cheveux peuvent changer radicalement, pour le style ou une performance. Le style peut évoluer tout au long de la journée ou se mettre à jour pour un événement particulier.

Les cheveux peuvent également permettre des interactions sociales; imaginez tresser les cheveux augmentés d'un ami, puis pouvoir changer la couleur des cheveux de l'ami en touchant votre propre tresse de loin.

Composants

Toute la détection, la logique et le contrôle sont gérés par un circuit personnalisé et l'Arduino Nano, porté sur la tête. Ce circuit a deux composants principaux: un circuit de détection tactile capacitif et un circuit de commande pour commuter l'alimentation vers la tresse. Une extension de cheveux commerciale est tressée autour d'un fil de nitinol, qui est un alliage à mémoire de forme. Ce fil conservera une forme lorsqu'il est froid et passera à une deuxième forme lorsqu'il sera chauffé. Nous pouvons former presque n'importe quelle deuxième forme dans le fil (décrit plus loin dans ce Instructable). Deux batteries LiPo alimentent le circuit de commande à 5V, et les cheveux à 3,7V.

Étape 2: Électronique

Contrôle et tactile capacitif

Le circuit tactile capacitif est adapté du projet Touché de Disney, via ce merveilleux Instructable sur la réplication de Touche sur Arduino. Cette configuration prend en charge la détection tactile capacitive à fréquence balayée et permet une reconnaissance des gestes plus complexe que le simple toucher/pas de toucher. Une note ici est que le circuit tactile capacitif et le code supposent une puce Arduino particulière, l'Atmega328P. Si vous choisissez d'utiliser une puce de microcontrôleur alternative, vous devrez peut-être reconcevoir le code ou trouver un mécanisme de détection alternatif.

Le circuit de commande utilise un Arduino Nano pour la logique et un multiplexeur analogique pour permettre le contrôle séquentiel de plusieurs tresses à partir des mêmes circuits et batteries. Le toucher capacitif est détecté presque simultanément en passant rapidement d'un canal à l'autre (si vite que c'est comme si nous détections les deux à la fois). L'actionnement des tresses est limité par la puissance disponible. L'inclusion de batteries plus puissantes ou supplémentaires pourrait permettre un actionnement simultané, mais nous le limitons ici à un actionnement séquentiel pour plus de simplicité. Le schéma de circuit fourni peut contrôler deux tresses (mais le multiplexeur du circuit peut en supporter jusqu'à quatre !).

Pour la version la plus simple du circuit, laissez le multiplexeur de côté et contrôlez une seule tresse directement depuis l'Arduino.

Circuit d'entraînement et thermistance

Nous effectuons le toucher capacitif sur le même fil que l'actionnement (le nitinol). Cela signifie moins de fils/complexité dans la tresse, et plus dans le circuit.

Le circuit de commande se compose d'un ensemble de transistors à jonction bipolaire (BJT) pour activer et désactiver l'activation des cheveux. Il est important qu'il s'agisse de transistors à jonction bipolaire, plutôt que des MOSFET les plus courants (et généralement meilleurs), car les BJT n'ont pas de capacité interne. La capacité interne d'un MOSFET submergera le circuit de détection tactile.

Nous devons également commuter à la fois la terre et l'alimentation, plutôt que simplement l'alimentation, encore une fois pour la détection tactile capacitive, car il n'y a pas de signal capacitif provenant d'une électrode mise à la terre.

Une conception alternative qui utilise des sources séparées pour le toucher capacitif et la commande peut grandement simplifier ce circuit, mais elle rend la conception mécanique plus compliquée. Si la détection capacitive est isolée de l'alimentation pour l'entraînement, nous pouvons nous en sortir avec un seul interrupteur pour l'alimentation, et il peut s'agir d'un FET ou de n'importe quoi d'autre. De telles solutions pourraient inclure la métallisation des cheveux eux-mêmes, comme dans Hairware de Katia Vega.

Puce Bluetooth

La puce Bluetooth que nous avons utilisée est la Bluefruit Friend d'Adafruit. Ce module est autonome et ne doit être connecté qu'à l'Arduino, qui gérera la logique autour de la communication.

Sélection de la batterie

Pour les batteries, vous voulez des batteries rechargeables pouvant fournir une tension suffisante pour alimenter l'Arduino et suffisamment de courant pour alimenter le nitinol. Il n'est pas nécessaire que ce soit la même batterie. En fait, pour éviter de brunir l'Arduino, nous avons réalisé tous nos prototypes initiaux avec deux batteries: une pour le contrôle et une pour le lecteur.

L'Arduino Nano nécessite au moins 5 V et le nitinol consomme au maximum environ 2 ampères.

Nous avons choisi une batterie 3,7 V de ValueHobby pour piloter les cheveux, et une batterie 7,4 V de ValueHobby pour alimenter l'Arduino. Essayez de ne pas utiliser de piles 9V ordinaires; ils se videront en dessous de leur utilité dans les 15 minutes et causeront beaucoup de déchets. (On sait, parce qu'on a essayé…)

Détails divers

Surveillance de la batterie: une résistance de 4,7 k Ohm entre la ligne d'alimentation de la batterie d'entraînement et une broche analogique nous permet de surveiller la charge de la batterie d'entraînement. Vous avez besoin de cette résistance pour empêcher la batterie d'allumer l'Arduino via la broche analogique (ce qui serait dommage: vous ne voulez pas faire ça). La batterie Arduino peut être surveillée avec juste du code - voir la section sur le logiciel pour la démonstration du code.

Cavalier: Il y a de la place pour un cavalier entre les deux connecteurs de batterie, si vous souhaitez utiliser une seule batterie pour tout alimenter. Cela risque de brunir l'Arduino, mais avec une sélection appropriée de la batterie et un PWM logiciel du lecteur, cela devrait fonctionner. (Bien que nous ne l'ayons pas encore fait.) (Si vous l'essayez, dites-nous comment ça se passe !)

Étape 3: Assemblage électronique

Assembler le circuit

Nous avons conçu le circuit à l'origine en deux parties, reliant les circuits d'entraînement et de commande avec un câble flexible. Dans notre version PCB intégrée, les circuits sont condensés sur une seule carte. Le premier schéma permet un placement plus flexible des tresses sur la tête, mais le second est beaucoup plus simple à assembler. Vous pouvez trouver le schéma de la carte et les fichiers de mise en page dans notre référentiel Github. Il y a deux façons de faire les circuits: 1) faire à la main une version de carte perf avec des composants traversants selon le schéma, ou 2) faire le PCB à partir du fichier de carte que nous fournissons (lien ci-dessus) et assembler avec des composants de montage en surface.

Composants

La nomenclature pour la version PCB + tresses est ici.

Nous avons fraisé nous-mêmes nos circuits imprimés de test sur un autre moulin, puis commandé nos circuits imprimés finaux auprès des excellents circuits de la région de la baie. La fabrication de cartes en interne et professionnelle fonctionnera très bien, bien que le placage ou la soudure à la main de tous les vias soit une douleur.

Des astuces

• Nous avons utilisé de la pâte à souder et un four de refusion ou une plaque chauffante pour les composants à montage en surface, puis nous avons soudé les composants à trous traversants à la main.
• Nous recommandons la version breadboard/perf board pour un prototypage rapide, et le PCB pour la fiabilité.
• Nous utilisons des connecteurs femelles courts pour maintenir le Nano sur le PCB, afin qu'il puisse être amovible. De longs en-têtes femelles peuvent être soudés de manière pas tout à fait affleurante à la carte afin de soulever la puce Bluetooth suffisamment haut pour s'emboîter au-dessus de l'Arduino. (Vous voudrez également ajouter du ruban Kapton pour éviter les courts-circuits accidentels).
• La puce Bluetooth doit en fait être soudée à ses en-têtes mâles à l'envers afin de correspondre à l'ordre des broches sur la disposition du PCB. (Bien sûr, vous pouvez modifier cette mise en page.) Pourquoi avons-nous fait cela ? Parce que cela permet aux broches de mieux correspondre à la disposition Arduino.

Étape 4: Aperçu du matériel capillaire

HairIO est une extension de cheveux tressée autour de deux longueurs de fil connectées, fixée à un connecteur et une thermistance pour réguler la température. Il peut être fariné avec des pigments thermochromiques après assemblage complet. La réalisation d'une tresse HairIO elle-même se compose de plusieurs étapes:

1) Former l'alliage à mémoire de forme à la forme souhaitée.

2) Assemblez le fil interne en sertissant et en soudant une longueur d'alliage à mémoire de forme à un fil de cuivre isolé.

3) Sertir et isoler une thermistance.

4) Fixez le fil et la thermistance à un connecteur.

5) Tressez les cheveux autour du fil.

6) Craie les cheveux.

Nous aborderons chacune des étapes en détail dans les sections suivantes.

Étape 5: Assemblage des fils à cheveux

Les premières étapes consistent à assembler les fils internes qui assurent le changement de forme et le chauffage résistif. C'est ici que vous décidez de la longueur de la tresse, de la forme souhaitée lorsqu'elle est chauffée et du type de connecteur que vous utiliserez. Si toutes les tresses ont un type de connecteur commun, elles peuvent être facilement échangées sur le même circuit imprimé pour différentes formes et couleurs, ainsi que des types et des longueurs de cheveux.

Si vous ne voulez pas de changement de forme dans une tresse particulière, l'alliage à mémoire de forme peut être remplacé par une longueur de fil ordinaire. Si vous souhaitez prendre en charge le toucher capacitif, le fil de remplacement doit être non isolé pour un effet optimal.

Entraînement de l'alliage à mémoire de forme

L'alliage à mémoire de forme que nous utilisons ici est le nitinol, un alliage nickel-titane. Lorsqu'il est froid, il reste dans une forme, mais lorsqu'il est chauffé, il revient à ce qu'on appelle l'état « entraîné ». Donc, si nous voulons une tresse qui s'enroule lorsqu'elle est chauffée, elle peut être droite lorsqu'elle est froide, mais être entraînée à une boucle. Vous pouvez créer presque toutes les formes que vous souhaitez, bien que la capacité du fil à soulever du poids soit limitée par son diamètre.

Coupez le nitinol à la longueur désirée de la tresse, en laissant un petit plus pour les courbes lors du tressage, et pour les connexions en haut et en bas.

Pour former le nitinol, voir ce fantastique Instructable.

Les types de tresses que nous avons expérimentés incluent les boucles, les coudes à angle droit pour permettre aux cheveux de se redresser et de ne pas entraîner du tout le nitinol. Cela peut sembler paresseux, mais cela permet aux cheveux de se redresser de n'importe quelle forme lorsqu'ils sont actionnés. Le fil aura une forme dans laquelle vous le pliez lorsqu'il est froid, par ex. une boucle, puis redressez-vous de cette forme lorsqu'il est chauffé. Super cool, et beaucoup plus facile!

Assemblage des fils

Le nitinol n'est pas isolé et ne s'écoule que dans un seul sens. Pour créer un circuit complet, nous avons besoin d'un deuxième fil isolé pour se connecter en bas et revenir au connecteur en haut. (Un fil non isolé provoquera un court-circuit lorsqu'il touchera le nitinol et empêchera un chauffage uniforme.)

Coupez une longueur de fil de cuivre isolé à la même longueur que le nitinol. Nous avons utilisé du fil magnétique 30 AWG. Retirez l'isolant aux deux extrémités. Pour le fil magnétique, le revêtement peut être retiré en brûlant doucement le fil avec une flamme nue jusqu'à ce que l'isolant se carbonise et puisse être essuyé (cela prend environ 15 secondes avec un briquet). Notez que cela rend le fil légèrement fragile à l'endroit brûlé.

Fait amusant à propos du nitinol: Malheureusement, la soudure n'aime pas coller au nitinol. (C'est une douleur énorme.) La meilleure solution est d'utiliser un sertissage pour créer une connexion mécanique au nitinol, puis d'ajouter de la soudure pour assurer une connexion électrique.

Maintenez l'extrémité du nitinol et le fil de cuivre nouvellement isolé ensemble, et insérez-les dans un sertissage. Sertissez-les solidement ensemble. Si une force de connexion supplémentaire est nécessaire, ajoutez un tout petit peu de soudure. Couvrez le sertissage et toute queue de fil restante avec du thermorétractable afin que votre porteur ne se pique pas avec les extrémités pointues. Peu importe le type de sertissage que vous utilisez en bas, car il s'agit uniquement d'établir une connexion mécanique entre les deux fils.

À l'autre extrémité, nous ajouterons un sertissage à chaque pointe de fil. Ici, le type de sertissage compte. Vous devez utiliser le sertissage d'accouplement pour votre connecteur. Ces extrémités des fils seront attachées au connecteur pour l'interfaçage avec la carte de circuit.

Faire une tresse debout:

Les tresses peuvent être très subtiles ou très dramatiques. Si vous voulez un effet dramatique, comme l'image de la coiffe ci-dessus, ou dans la vidéo de situation performative plus tôt, une étape supplémentaire est nécessaire. Les tresses préfèrent se tordre plutôt que de se soulever, elles doivent donc être renforcées pour rester dans la bonne orientation. Notre corset a la forme d'un Z allongé (regardez la photo). Nous avons glissé un sertissage sur le nitinol, puis soudé le renfort au sertissage et finalement recouvert le tout de thermorétractable et de ruban isolant.

Préparation de la thermistance

La thermistance est une résistance thermosensible qui permet de mesurer la température de la tresse. Nous l'utilisons pour nous assurer que la tresse ne devient jamais trop chaude pour que l'utilisateur la porte. Nous allons ajouter la thermistance au même connecteur auquel la tresse sera attachée.

Tout d'abord, faites glisser le thermorétractable sur les pattes de la thermistance et utilisez un pistolet thermique pour le rétrécir. Cela isolera les jambes, pour empêcher la thermistance de court-circuiter le nitinol non isolé. Laissez un peu de fil exposé à la fin pour un sertissage. Encore une fois, ces sertissages doivent être ceux qui conviennent à votre connecteur.

Sertir les extrémités de la thermistance. Si vous le pouvez, rétractez un peu de chaleur dans les premières dents du sertissage pour soulager la tension. Ne le mettez pas trop haut cependant, car les fils doivent toujours se connecter pour une bonne connexion électrique.

La thermistance est maintenant prête à être connectée au connecteur.

Assemblage du connecteur

Vous pouvez utiliser n'importe quel type de connecteur à 4 bornes en haut de la tresse; après quelques expérimentations, nous avons opté pour les connecteurs Molex Nanofit. (C'est ce que notre PCB utilise.) Ils ont un profil bas sur le circuit imprimé, une connexion mécanique solide avec un clip pour les maintenir verrouillés, mais sont toujours faciles à insérer et à retirer.

Les connecteurs Nanofit s'assemblent en trois étapes:

Tout d'abord, insérez les deux extrémités serties de la thermistance dans les deux réceptacles les plus au centre de la moitié mâle du connecteur.

Ensuite, insérez les deux extrémités supérieures serties du fil tressé dans les prises les plus à gauche et à droite sur la moitié mâle du connecteur.

Une fois ceux-ci en place, insérez le dispositif de retenue dans les réceptacles. Cela aide à maintenir les sertissages en place afin que la tresse ne retire pas le connecteur.

La moitié femelle du connecteur se trouve sur la carte de circuit imprimé et connecte les bornes capillaires au circuit de commande et au circuit tactile capacitif, et les bornes de la thermistance à l'Arduino pour la détection de la température.

Prêt à partir

Maintenant, le fil est prêt à être tressé.

Étape 6: tressage et farinage

Il existe plusieurs façons de tresser l'extension de cheveux autour des fils internes. Pour la détection tactile capacitive, certains fils doivent être exposés. Cependant pour avoir une tresse d'aspect complètement naturel, et cacher la technologie, le fil peut être tressé entièrement à l'intérieur. Ce type de tresse ne peut pas faire de détection tactile efficace, mais il peut toujours agir avec un changement de couleur et de forme spectaculaire.

Style de tresse 1: 4 brins pour un toucher capacitif

Ce tutoriel de tresse vous montrera comment faire la tresse à 4 brins. Gardez à l'esprit que dans votre cas, l'un des "brins" est en fait les fils ! Consultez les images ci-dessus pour notre configuration de tressage, suivant le modèle à 4 brins avec trois brins de cheveux et un fil.

Style de tresse 2: fils invisibles

Dans cette tresse, vous faites une tresse à trois brins (c'est ce à quoi la plupart des gens pensent quand ils pensent à "une tresse"), et vous regroupez simplement les fils avec l'un des brins. Voici un excellent tutoriel pour une tresse à trois brins.

Farinage avec des pigments thermochromes

Si vous souhaitez qu'une tresse change de couleur lorsqu'elle est actionnée, elle doit être farinée avec des pigments thermochromes. Tout d'abord, accrochez les tresses sur quelque chose, au-dessus d'une table recouverte de plastique (les choses deviendront un peu désordonnées). Respectez les consignes de sécurité de votre encre thermochromique (portez des gants si besoin !). Portez certainement un masque à air - vous ne voulez jamais respirer de particules. Maintenant, prenez un pinceau antidouleur et mettez de la poudre thermochromique sur votre tresse, en commençant par le haut. « Peignez » doucement la tresse, en appliquant autant que possible la poudre dans la tresse. Vous en perdrez un peu (mais s'il tombe sur votre nappe en plastique, vous pouvez le récupérer pour la prochaine tresse). Vous pouvez regarder le timelapse que nous avons partagé ci-dessus pour voir comment nous l'avons fait !

Étape 7: porter la technologie

Les circuits imprimés et les batteries peuvent être montés sur un serre-tête ou une pince à cheveux. Alternativement, pour un style plus subtil, les tresses peuvent être faites avec des fils plus longs aux extrémités. Ces fils peuvent être acheminés sous des cheveux naturels, des chapeaux, des foulards ou d'autres éléments vers un autre endroit du corps, comme sous une chemise ou sur un collier. De cette façon, les cheveux sont moins immédiatement visibles en tant que technologie portable.

Les circuits peuvent être réduits, avec des révisions supplémentaires et des puces logiques et Bluetooth intégrées. Un circuit aussi plus petit serait plus facilement caché sur une pince à cheveux décorative, etc., mais l'alimentation restera un problème, car les piles ne deviennent pour le moment que si petites. Bien sûr, vous pouviez le brancher au mur, mais alors vous ne pouviez pas aller très loin.

Vous pouvez voir un prototype très précoce porté dans la vidéo ci-dessus. (Plus d'images des enceintes finales à ajouter après une démo publique.)

Enceinte

Vous pourrez bientôt trouver un boîtier imprimable en 3D pour les circuits dans notre repo github. Cela peut être glissé sur un serre-tête ou modifié pour d'autres facteurs de forme.

Étape 8: Présentation du logiciel

Dans notre repo github, vous trouverez plusieurs croquis Arduino démontrant différentes manières de contrôler les cheveux.

Croquis 1: demo_timing

Il s'agit d'une démonstration de base de la fonctionnalité du lecteur. Les cheveux s'allument et s'éteignent en quelques secondes et font clignoter la LED intégrée lorsqu'ils sont allumés.

Croquis 2: demo_captouch

Ceci est une démonstration de la détection tactile capacitive. Toucher les cheveux allumera la LED intégrée. Vous devrez peut-être ajuster les seuils tactiles capacitifs en fonction de votre environnement et de votre circuit.

Croquis 3: demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch

Une démonstration intégrée de la communication Bluetooth, de la détection tactile capacitive et du lecteur. Téléchargez l'application Bluefruit LE Connect sur un smartphone. Le code enverra un signal Bluetooth lorsque la tresse est touchée, imprimant le résultat à l'application. Appuyez sur les boutons du contrôleur dans l'application pour démarrer et arrêter l'actionnement des tresses. Notez que les brochages sont configurés pour notre version PCB. Si vous avez connecté la broche INH du multiplexeur à une broche numérique comme dans le schéma du PCB, vous devrez peut-être ajouter une ligne dans le code pour abaisser cette broche (nous l'avons juste court-circuitée à la terre).

Ce code comprend également une méthode d'étalonnage, déclenchée par l'envoi d'un caractère "c" via l'interface UART dans l'application.

Calibrage tactile capacitif

Étant donné que la détection tactile capacitive est sensible aux facteurs environnementaux tels que l'humidité, le fait d'être branché ou non à un ordinateur, ce code vous permettra de déterminer une valeur seuil appropriée pour une détection tactile capacitive précise. Vous pouvez en trouver un exemple dans le code demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. Une note est que la capacité change également avec la chaleur. Nous n'avons pas encore traité le problème où la chaleur après l'actionnement déclenche l'état « touché ».

Surveillance de la batterie

Des exemples de surveillance de la batterie se trouvent dans le croquis demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch. La LED embarquée s'allumera lorsque la charge d'une batterie descend en dessous d'un certain seuil, bien qu'elle ne fasse pas la distinction entre la batterie de contrôle et la batterie d'entraînement.

Verrouillage de la température (arrêt de sécurité)

La surveillance de la température de la tresse nous permet de couper l'alimentation s'il fait trop chaud. Ces données sont collectées à partir de la thermistance tissée dans la tresse. Un exemple de ceci peut être trouvé dans le sketch demo_pcb_bluetooth_with_drive_captouch.

Étape 9: Chargement et modification du code

Nous utilisons l'environnement Arduino standard pour écrire du code pour HairIO et le télécharger sur les cartes.

Les Arduino Nanos peuvent être obtenus à partir de plusieurs sources; nous les avons achetés, qui nécessitent un firmware supplémentaire pour fonctionner avec l'environnement Arduino. Vous pouvez suivre ces instructions pour les configurer sur votre machine. Si vous utilisez un Arduino Nano standard (c'est-à-dire ceux-ci), vous n'avez pas besoin de faire cette étape supplémentaire.

Lorsque vous modifiez le code, assurez-vous que vos broches matérielles correspondent à vos circuits. Si vous modifiez une broche, assurez-vous de mettre à jour la conception et le code de votre carte.

Il est important de noter que la bibliothèque tactile capacitive Illutron que nous utilisons repose sur une puce matérielle particulière (l'Atmega328p). Si vous souhaitez utiliser un autre microcontrôleur, assurez-vous qu'il est compatible ou vous devrez modifier ce code. (Nous ne voulions pas entrer dans ce bas niveau de code pour ce projet, nous apprécions donc profondément le travail d'Illutron. La synchronisation avec la synchronisation matérielle peut devenir assez délicate !)

Étape 10: Conceptions futures: idées et lignes directrices pour les modifications

Réponse à la chaleur

Si vous souhaitez en savoir plus sur le comportement de réponse thermique des tresses, vous pouvez trouver des modèles mathématiques des cheveux dans notre article. L'essentiel est que le changement de couleur et de forme se produise à des moments différents et dans des ordres différents en fonction de la quantité de cheveux isolants autour du fil et de la quantité d'énergie fournie (ce qui modifie la vitesse à laquelle il chauffe)

Améliorations des circuits:

• Déplacer le module Bluetooth vers la droite peut vous permettre de réduire la hauteur d'empilement, car il ne fonctionnera pas dans le connecteur USB Arduino. Il existe également des cartes Arduino avec modules Bluetooth intégrés (mais la plupart d'entre elles ont une puce différente, donc leur utilisation impliquerait des changements de code).
• L'empreinte du connecteur de batterie peut changer en fonction des types de batteries que vous utilisez.
• L'empreinte du commutateur est générique et devrait probablement être remplacée par l'empreinte de ce que vous souhaitez utiliser.
• Vous voudrez peut-être pouvoir PWM le circuit de commande pour contrôler la puissance à travers la tresse; pour ce faire, la broche du signal d'entraînement doit être commutée sur D3 ou sur une autre broche PWM matérielle.
• Si vous inversez les appariements du multiplexeur (par exemple, les commandes tresse1 et tresse2 touchent le canal 0, et les touches tresse2 et tresse1 touchent le canal 1, au lieu de toucher et de conduire à la fois pour la même tresse sur un seul canal), vous pourrez détecter capacitif toucher une tresse tout en entraînant l'autre tresse, au lieu d'être empêché de faire une détection capacitive du tout pendant que quelque chose roule.

• Certaines modifications peuvent permettre à une batterie de contrôler à la fois la logique et l'entraînement. Plusieurs considérations incluent:

  • La haute tension (par exemple, une batterie LiPo 7,4) fera reculer l'Arduino via le circuit de détection capacitive et la broche numérique. Ce n'est pas bon pour l'Arduino à long terme. Cela pourrait être corrigé en incluant un autre transistor entre le circuit de détection capacitive et les cheveux.
  • Trop de puissance absorbée par les cheveux peut brunir l'Arduino. Cela peut être corrigé en PWM'ing le signal d'entraînement.

Améliorations logicielles

La détection tactile capacitive à fréquence balayée peut être utilisée pour détecter de nombreux types de touchers, par ex. un doigt ou deux, pincer, virevolter… Cela nécessite un schéma de classification plus compliqué que le seuillage de base que nous démontrons ici. La capacité change avec la température. Améliorer le code de détection tactile pour en tenir compte rendra la détection plus fiable

Bien sûr, si vous faites une version de HairIO, nous aimerions en entendre parler

Étape 11: Notes de sécurité

HairIO est une plate-forme de recherche et ne se veut pas un produit commercial ou à usage quotidien. Lorsque vous créez et portez votre propre HairIO, veuillez tenir compte des considérations suivantes:

Chaleur

Étant donné que HairIO fonctionne par chauffage résistif, il existe une possibilité de surchauffe. Si la thermistance tombe en panne ou n'est pas assez proche de la tresse, il se peut qu'elle ne puisse pas lire correctement la température. Si vous n'incluez pas le code d'arrêt de la température, il peut chauffer plus que prévu. Bien que nous n'ayons jamais subi de brûlures avec HairIO, c'est une considération importante.

Piles

Dans HairIO, nous utilisons des batteries LiPo comme sources d'alimentation. Les LiPos sont d'excellents outils, car ils sont rechargeables et peuvent fournir un courant élevé dans un petit boîtier. Ils doivent également être traités avec soin; s'ils sont mal chargés ou perforés, ils peuvent prendre feu. Veuillez consulter ces références pour en savoir plus sur l'entretien de vos LiPos: guide complet; Astuces rapides.

Pigments Thermochromiques

Ceux que nous utilisons ne sont pas toxiques, mais s'il vous plaît ne les mangez pas. Lisez les guides de sécurité pour tout ce que vous achetez.

Étape 12: Références et liens

Ici, nous recueillons les références et les liens dans ce Instructable pour un accès facile:

CheveuxIO

HairIO: Human Hair as Interactive Material - Il s'agit de l'article académique dans lequel HairIO a été présenté pour la première fois.

Repo HairIO Github - Vous trouverez ici un repo git de tous les schémas et codes utilisés pour cette démo, ainsi que des fiches techniques pour les composants importants.

Youtube - Voir les cheveux en action !

Nomenclature du PCB HairIO

Tactile capacitif

Touché: Améliorer l'interaction tactile sur les humains, les écrans, les liquides et les objets du quotidien

Instructable pour la version Arduino du référentiel Touche + Illutron Github pour le code Arduino

Bluetooth

module Bluetooth

Application Bluetooth

Sécurité de la batterie LiPo

Guide détaillé

Astuces rapides

Autres technologies liées aux cheveux

Accessoires de coiffure, Katia Vega

Feu, l'invisible

Les auteurs

Laboratoire d'écologies hybrides

Christine Dierk

Molly Nicolas

sarah sterman