HairIO: इंटरएक्टिव सामग्री के रूप में बाल: 12 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

HairIO: मानव बाल एक इंटरएक्टिव सामग्री के रूप में

नई पहनने योग्य प्रौद्योगिकियों के लिए बाल एक अनूठी और कम खोजी गई सामग्री है। सांस्कृतिक और व्यक्तिगत अभिव्यक्ति का इसका लंबा इतिहास इसे उपन्यास बातचीत के लिए एक उपयोगी साइट बनाता है। इस निर्देशयोग्य में, हम आपको दिखाएंगे कि इंटरेक्टिव हेयर एक्सटेंशन कैसे बनाए जाते हैं जो आकार और रंग बदलते हैं, स्पर्श करते हैं और ब्लूटूथ के माध्यम से संवाद करते हैं। हम एक कस्टम सर्किट, एक Arduino Nano, एक Adafruit ब्लूटूथ बोर्ड, शेप मेमोरी एलॉय और थर्मोक्रोमिक पिगमेंट का उपयोग करेंगे।

यह निर्देश एरिक पॉलोस के साथ यूसी बर्कले में हाइब्रिड इकोलॉजी लैब में किए गए काम का दस्तावेजीकरण करते हुए सारा स्टर्मन, मौली निकोलस और क्रिस्टीन डियरक द्वारा बनाया गया था। इस तकनीक का विश्लेषण और पूर्ण अध्ययन हमारे पेपर में पाया जा सकता है, जो टीईआई 2018 में प्रस्तुत किया गया है। इस निर्देश में आपको व्यापक हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर और इलेक्ट्रॉनिक्स दस्तावेज, साथ ही हमारे द्वारा किए गए डिजाइन निर्णयों और हमारे द्वारा सामना किए गए संघर्षों के बारे में जानकारी मिलेगी।.

हम एक संक्षिप्त सिस्टम अवलोकन और हेयरियो का उपयोग करने के उदाहरणों के साथ शुरू करेंगे। आगे हम इसमें शामिल इलेक्ट्रॉनिक्स पर चर्चा करेंगे, फिर हार्डवेयर और हेयर एक्सटेंशन बनाने की ओर बढ़ेंगे। अंतिम खंड में संशोधन करने के लिए कोड और कुछ युक्तियों को शामिल किया जाएगा।

प्रत्येक अनुभाग में विशेष संसाधनों के लिंक प्रदान किए जाएंगे, और अंत में एकत्र भी किए जाएंगे।

हैप्पी मेकिंग!

चरण 1: यह कैसे काम करता है?

अवलोकन

हेयरियो सिस्टम दो बुनियादी सिद्धांतों पर काम करता है: कैपेसिटिव टच और रेसिस्टिव हीटिंग। स्पर्श को महसूस करके, हम बालों के विस्तार को स्पर्श करने के लिए प्रतिक्रिया दे सकते हैं। और विस्तार को गर्म करके, हम थर्मोक्रोमिक रंगद्रव्य के साथ रंग परिवर्तन का कारण बन सकते हैं, और आकार स्मृति मिश्र धातु के साथ आकार बदल सकते हैं। एक ब्लूटूथ चिप फोन और लैपटॉप जैसे उपकरणों को बालों के साथ संचार करने की अनुमति देता है, या तो आकार या रंग परिवर्तन का कारण बनता है, या बालों को स्पर्श होने पर सिग्नल प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है।

उदाहरण बातचीत और उपयोग

HairIO एक शोध मंच है, जिसका अर्थ है कि हमें यह देखना अच्छा लगेगा कि आप इसके साथ क्या करते हैं! हमारे द्वारा डिज़ाइन किए गए कुछ इंटरैक्शन ऊपर दिए गए वीडियो में या Youtube पर हमारे पूरे वीडियो में प्रदर्शित किए गए हैं।

आकार बदलने वाली चोटी पहनने वाले के कान को हिलाने पर उसे धीरे से गुदगुदी करके पाठ संदेश के पहनने वाले को सूचित कर सकती है।

या शायद यह पहनने वाले को दिशा-निर्देश दे सकता है, यह देखने के लिए कि किस दिशा में मुड़ना है।

शैली या प्रदर्शन के लिए बाल नाटकीय रूप से बदल सकते हैं। शैली पूरे दिन रूपांतरित हो सकती है, या किसी विशेष घटना के लिए अपडेट हो सकती है।

बाल सामाजिक संपर्क को भी सक्षम कर सकते हैं; एक दोस्त के बढ़े हुए बालों को बांधने की कल्पना करें, फिर दूर से अपनी खुद की चोटी को छूकर दोस्त के बालों का रंग बदलने में सक्षम हों।

अवयव

सभी संवेदन, तर्क और नियंत्रण को एक कस्टम सर्किट और सिर पर पहने जाने वाले Arduino Nano द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इस सर्किट में दो मुख्य घटक होते हैं: एक कैपेसिटिव टच सेंसिंग सर्किट, और एक ड्राइव सर्किट जो पावर को ब्रेड में स्विच करने के लिए होता है। एक वाणिज्यिक बाल विस्तार एक नितिनोल तार के चारों ओर लटका हुआ है, जो एक आकार स्मृति मिश्र धातु है। यह तार ठंडा होने पर एक आकार धारण करेगा और गर्म होने पर दूसरे आकार में आ जाएगा। हम लगभग किसी भी दूसरे आकार को तार में प्रशिक्षित कर सकते हैं (बाद में इस निर्देश में वर्णित)। दो LiPo बैटरियां नियंत्रण सर्किट को 5V पर और बालों को 3.7V पर पावर देती हैं।

चरण 2: इलेक्ट्रॉनिक्स

नियंत्रण और कैपेसिटिव टच

कैपेसिटिव टच सर्किट को डिज़्नी के टच प्रोजेक्ट से अनुकूलित किया गया है, इस अद्भुत इंस्ट्रक्शनल के माध्यम से Arduino पर Touche की प्रतिकृति पर। यह सेटअप स्वेप्ट फ़्रीक्वेंसी कैपेसिटिव टच सेंसिंग को सपोर्ट करता है, और सिंपल टच/नो टच की तुलना में अधिक जटिल जेस्चर रिकग्निशन की अनुमति देता है। यहां एक नोट यह है कि कैपेसिटिव टच सर्किट और कोड एक विशेष Arduino चिप, Atmega328P ग्रहण करते हैं। यदि आप एक वैकल्पिक माइक्रोकंट्रोलर चिप का उपयोग करना चुनते हैं, तो आपको कोड को फिर से डिज़ाइन करने की आवश्यकता हो सकती है, या एक वैकल्पिक संवेदन तंत्र खोजने की आवश्यकता हो सकती है।

नियंत्रण सर्किट तर्क के लिए एक Arduino नैनो का उपयोग करता है, और एक ही सर्किटरी और बैटरी से कई ब्राइड के अनुक्रमिक नियंत्रण की अनुमति देने के लिए एक एनालॉग मल्टीप्लेक्सर का उपयोग करता है। कैपेसिटिव टच को चैनलों के बीच तेजी से स्विच करके लगभग समवर्ती रूप से महसूस किया जाता है (इतनी तेजी से कि यह मूल रूप से ऐसा है जैसे हम दोनों को एक ही बार में महसूस कर रहे हैं)। उपलब्ध शक्ति द्वारा ब्रैड्स की सक्रियता सीमित है। अधिक शक्तिशाली, या अतिरिक्त बैटरियों को शामिल करना समवर्ती सक्रियण को सक्षम कर सकता है, हालांकि यहां हम इसे सादगी के लिए अनुक्रमिक सक्रियण तक सीमित करते हैं। प्रदान किया गया सर्किट दो ब्रैड्स को नियंत्रित कर सकता है (लेकिन सर्किट में मल्टीप्लेक्स चार तक का समर्थन कर सकता है!)

सर्किट के सबसे सरल संस्करण के लिए, मल्टीप्लेक्सर को छोड़ दें, और सीधे Arduino से एक ही चोटी को नियंत्रित करें।

ड्राइव सर्किट और थर्मिस्टर

हम एक ही तार पर एक्चुएशन (नाइटिनोल) के रूप में कैपेसिटिव टच करते हैं। इसका मतलब है कि ब्रैड में कम तार/जटिलता, और सर्किट में अधिक।

ड्राइव सर्किट में बालों की क्रिया को चालू और बंद करने के लिए द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर (BJTs) का एक सेट होता है। यह महत्वपूर्ण है कि ये अधिक सामान्य (और आम तौर पर बेहतर) MOSFETs के बजाय द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर हों, क्योंकि BJT में आंतरिक समाई की कमी होती है। MOSFET की आंतरिक समाई स्पर्श संवेदन सर्किट को अभिभूत कर देगी।

हमें कैपेसिटिव टच सेंसिंग के लिए सिर्फ पावर के बजाय ग्राउंड और पावर दोनों को फिर से स्विच करना होगा, क्योंकि ग्राउंडेड इलेक्ट्रोड से कोई कैपेसिटिव सिग्नल नहीं होता है।

एक वैकल्पिक डिज़ाइन जो कैपेसिटिव टच और ड्राइव के लिए अलग-अलग स्रोतों का उपयोग करता है, इस सर्किट्री को बहुत सरल बना सकता है, हालांकि यह यांत्रिक डिज़ाइन को और अधिक जटिल बनाता है। यदि कैपेसिटिव सेंसिंग को ड्राइव के लिए पावर से अलग किया जाता है, तो हम पावर के लिए सिंगल स्विच से दूर हो सकते हैं, और यह FET या कुछ और हो सकता है। इस तरह के समाधानों में बालों को धातुकृत करना शामिल हो सकता है, जैसे कि कटिया वेगा के हेयरवेयर में।

ब्लूटूथ चिप

हमने जिस ब्लूटूथ चिप का इस्तेमाल किया है, वह Adafruit की ब्लूफ्रूट फ्रेंड है। यह मॉड्यूल स्वयं निहित है, और केवल Arduino से जुड़ा होना चाहिए, जो संचार के आसपास के तर्क को संभालेगा।

बैटरी चयन

बैटरी के लिए, आप रिचार्जेबल बैटरी चाहते हैं जो Arduino को पावर देने के लिए पर्याप्त वोल्टेज प्रदान कर सके, और नाइटिनोल को चलाने के लिए पर्याप्त करंट। ये एक ही बैटरी होने की जरूरत नहीं है। वास्तव में, Arduino को भूरा होने से बचाने के लिए, हमने अपने सभी प्रारंभिक प्रोटोटाइप दो बैटरी के साथ बनाए: एक नियंत्रण के लिए, और एक ड्राइव के लिए।

Arduino नैनो को कम से कम 5V की आवश्यकता होती है, और nitinol अधिकतम लगभग 2 Amps खींचता है।

हमने बालों को चलाने के लिए ValueHobby की 3.7 V बैटरी और Arduino को पावर देने के लिए ValueHobby की 7.4V बैटरी को चुना। कोशिश करें कि नियमित 9वी बैटरी का उपयोग न करें; वे 15 मिनट के भीतर उपयोगिता से कम हो जाएंगे और बहुत अधिक बर्बादी का कारण बनेंगे। (हम जानते हैं, क्योंकि हमने कोशिश की…)

विविध विवरण

बैटरी मॉनिटरिंग: ड्राइव बैटरी की पावर लाइन और एक एनालॉग पिन के बीच एक 4.7k ओम रेसिस्टर हमें ड्राइव बैटरी के चार्ज की निगरानी करने देता है। एनालॉग पिन के माध्यम से बैटरी को Arduino को चालू करने से रोकने के लिए आपको इस अवरोधक की आवश्यकता है (जो खराब होगा: आप ऐसा नहीं करना चाहते हैं)। Arduino बैटरी को केवल कोड के साथ मॉनिटर किया जा सकता है - इसे प्रदर्शित करने वाले कोड के लिए सॉफ़्टवेयर पर अनुभाग देखें।

जम्पर: दो बैटरी कनेक्टर्स के बीच एक जम्पर के लिए जगह है, अगर आप हर चीज को पावर देने के लिए एक ही बैटरी का उपयोग करना चाहते हैं। यह Arduino को भूरा करने का जोखिम उठाता है, लेकिन उचित बैटरी चयन और ड्राइव के कुछ सॉफ़्टवेयर-आधारित PWM के साथ, इसे काम करना चाहिए। (हालांकि हम इसे अभी तक प्राप्त नहीं कर पाए हैं।) (यदि आप इसे आजमाते हैं - हमें बताएं कि यह कैसा चल रहा है!)

चरण 3: इलेक्ट्रॉनिक्स असेंबली

सर्किट को एक साथ रखना

हमने सर्किट को मूल रूप से दो भागों में डिज़ाइन किया है, जो ड्राइव और कंट्रोल सर्किट को एक लचीली केबल से जोड़ता है। हमारे एकीकृत पीसीबी संस्करण में, सर्किट को एक बोर्ड में संघनित किया जाता है। पहली योजना सिर पर ब्रैड्स के अधिक लचीले प्लेसमेंट की अनुमति देती है, लेकिन दूसरी को इकट्ठा करना बहुत आसान है। आप हमारे जीथब रेपो में बोर्ड की योजनाबद्ध और लेआउट फाइलें पा सकते हैं। सर्किट बनाने के दो तरीके हैं: 1) योजनाबद्ध के अनुसार थ्रू-होल घटकों के साथ एक पूर्ण बोर्ड संस्करण बनाएं, या 2) हमारे द्वारा प्रदान की जाने वाली बोर्ड फ़ाइल से पीसीबी बनाएं (ऊपर लिंक) और सतह माउंट घटकों के साथ इकट्ठा करें.

अवयव

पीसीबी संस्करण + ब्रैड्स के लिए सामग्री का बिल यहाँ है।

हमने अपने परीक्षण पीसीबी को एक ओथरमिल पर खुद ही मिला दिया, फिर अपने अंतिम पीसीबी को उत्कृष्ट बे एरिया सर्किट से ऑर्डर किया। इन-हाउस और पेशेवर बोर्ड निर्माण दोनों ही ठीक काम करेंगे, हालांकि सभी विअस को हाथ से चढ़ाना या टांका लगाना एक दर्द है।

टिप्स

• हमने सतह माउंट घटकों के लिए सोल्डर पेस्ट और एक रिफ्लो ओवन या गर्म प्लेट का उपयोग किया, फिर बाद में हाथ से होल घटकों को मिलाया।
• हम त्वरित प्रोटोटाइप के लिए ब्रेडबोर्ड/परफ बोर्ड संस्करण और विश्वसनीयता के लिए पीसीबी की अनुशंसा करते हैं।
• हम पीसीबी पर नैनो को पकड़ने के लिए छोटे महिला हेडर का उपयोग करते हैं, ताकि इसे हटाने योग्य बनाया जा सके। Arduino के ऊपर घोंसला बनाने के लिए ब्लूटूथ चिप को काफी ऊंचा उठाने के लिए लंबी महिला हेडर को बोर्ड में नॉट-फ्लश में मिलाया जा सकता है। (आप आकस्मिक शॉर्टिंग को रोकने के लिए कैप्टन टेप भी जोड़ना चाहेंगे)।
• पीसीबी लेआउट पर पिन ऑर्डरिंग से मेल खाने के लिए ब्लूटूथ चिप को वास्तव में अपने पुरुष हेडर को उल्टा करने की आवश्यकता होती है। (बेशक, आप इस लेआउट को संशोधित कर सकते हैं।) हमने ऐसा क्यों किया? क्योंकि यह पिन को Arduino लेआउट से अधिक अच्छी तरह से मेल खाता है।

चरण 4: हेयर हार्डवेयर अवलोकन

HairIO एक बालों का विस्तार है जो तार की दो जुड़ी लंबाई के चारों ओर लटकता है, तापमान को नियंत्रित करने के लिए एक कनेक्टर और एक थर्मिस्टर से जुड़ा होता है। इसे फुल असेंबली के बाद थर्मोक्रोमिक पिगमेंट से चाक किया जा सकता है। एक HairIO चोटी बनाने में कई चरण होते हैं:

1) आकार स्मृति मिश्र धातु को इच्छा आकार में प्रशिक्षित करें।

2) एक इंसुलेटेड तांबे के तार में आकार की मेमोरी मिश्र धातु की लंबाई को समेट कर और सोल्डर करके आंतरिक तार को इकट्ठा करें।

3) एक थर्मिस्टर को समेटना और इन्सुलेट करना।

4) तार और थर्मिस्टर को एक कनेक्टर में संलग्न करें।

5) तार के चारों ओर चोटी के बाल।

6) बालों को चाक करें।

हम निम्नलिखित चरणों में प्रत्येक चरण को विस्तार से संबोधित करेंगे।

चरण 5: बालों के तारों को असेंबल करना

पहले चरण में आंतरिक तारों को इकट्ठा करना शामिल है जो आकार परिवर्तन और प्रतिरोधी हीटिंग प्रदान करते हैं। यह वह जगह है जहां आप ब्रैड की लंबाई, गर्म होने पर वांछित आकार और आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले कनेक्टर का प्रकार तय करते हैं। यदि सभी ब्रैड्स में एक सामान्य कनेक्टर प्रकार होता है, तो उन्हें विभिन्न आकार और रंग क्रियाओं के साथ-साथ बालों के प्रकार और लंबाई के लिए एक ही सर्किट बोर्ड पर आसानी से बदला जा सकता है।

यदि आप किसी विशेष चोटी में आकार परिवर्तन नहीं चाहते हैं, तो आकार स्मृति मिश्र धातु को नियमित तार की लंबाई से बदला जा सकता है। यदि आप कैपेसिटिव टच का समर्थन करना चाहते हैं, तो सर्वोत्तम प्रभाव के लिए प्रतिस्थापन तार को अछूता होना चाहिए।

शेप मेमोरी एलॉय का प्रशिक्षण

हम यहां जिस आकार की मेमोरी मिश्र धातु का उपयोग करते हैं, वह निटिनॉल है, जो एक निकल-टाइटेनियम मिश्र धातु है। ठंडा होने पर, यह एक आकार में रहता है, लेकिन गर्म होने पर यह "प्रशिक्षित" अवस्था में वापस आ जाता है। तो अगर हम एक ऐसी चोटी चाहते हैं जो गर्म होने पर कर्ल करे, तो यह ठंडा होने पर सीधा हो सकता है, लेकिन एक कर्ल के लिए प्रशिक्षित किया जा सकता है। आप अपनी इच्छानुसार लगभग कोई भी आकार बना सकते हैं, हालांकि वजन उठाने के लिए तार की क्षमता उसके व्यास से सीमित होती है।

ब्रेडिंग के दौरान कर्व्स के लिए और ऊपर और नीचे कनेक्शन के लिए थोड़ा अतिरिक्त छोड़कर, नाइटिनोल को ब्रेड की वांछित लंबाई में काटें।

नितिनोल को प्रशिक्षित करने के लिए, इस शानदार निर्देश को देखें।

हमने जिन ब्रैड प्रकारों के साथ प्रयोग किया है उनमें कर्ल, समकोण मोड़ शामिल हैं ताकि बाल सीधे खड़े हो सकें, और नाइटिनोल को बिल्कुल भी प्रशिक्षित नहीं किया जा सके। यह आलसी लग सकता है, लेकिन यह बालों को सक्रिय होने पर किसी भी आकार से सीधा करने की अनुमति देता है। तार एक आकार धारण करेगा जिसे आप ठंडा होने पर मोड़ते हैं, उदा। एक कर्ल, फिर गर्म होने पर उस आकार से सीधा करें। सुपर कूल, और बहुत आसान!

तारों को इकट्ठा करना

नाइटिनोल अछूता है, और केवल एक दिशा में चलता है। एक पूर्ण सर्किट बनाने के लिए, हमें नीचे से कनेक्ट करने और शीर्ष पर कनेक्टर पर लौटने के लिए एक दूसरे, इन्सुलेटेड तार की आवश्यकता होती है। (एक अछूता तार नाइटिनोल को छूने पर शॉर्ट सर्किट का कारण बनेगा, और यहां तक कि हीटिंग को भी रोकेगा।)

इन्सुलेटेड तांबे के तार की लंबाई को नितिनोल के समान लंबाई में काटें। हमने 30 AWG चुंबक तार का इस्तेमाल किया। दोनों सिरों पर इन्सुलेशन हटा दें। चुंबक तार के लिए, कोटिंग को एक खुली लौ के साथ तार को धीरे-धीरे जलाकर हटाया जा सकता है जब तक कि इन्सुलेशन वर्ण न हो और इसे मिटा दिया जा सके (जिसमें लगभग 15 सेकंड w/एक लाइटर लगता है)। ध्यान दें कि यह जले हुए स्थान पर तार को थोड़ा नाजुक बना देता है।

नितिनोल के बारे में मजेदार तथ्य: दुर्भाग्य से, मिलाप को नितिनोल से चिपकना पसंद नहीं है। (यह एक बहुत बड़ा दर्द है।) सबसे अच्छा उपाय है कि नाइटिनोल के साथ एक यांत्रिक कनेक्शन बनाने के लिए एक क्रिम्प का उपयोग करें, फिर एक विद्युत कनेक्शन सुनिश्चित करने के लिए सोल्डर जोड़ें।

नाइटिनोल के सिरे और नए बिना इंसुलेटेड तांबे के तार को एक साथ पकड़ें, और एक क्रिम्प में डालें। उन्हें एक साथ मजबूती से समेट लें। यदि अतिरिक्त कनेक्शन शक्ति की आवश्यकता है, तो थोड़ा सा मिलाप जोड़ें। समेटना और तार की किसी भी शेष पूंछ को हीट सिकुड़न से ढक दें ताकि आपका पहनने वाला खुद को नुकीले सिरों से न छेड़े। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप नीचे किस तरह के क्रिंप का उपयोग करते हैं, क्योंकि यह विशुद्ध रूप से दो तारों के बीच एक यांत्रिक संबंध बनाने के लिए है।

दूसरे छोर पर, हम प्रत्येक तार की नोक पर एक समेटना जोड़ेंगे। यहां, चिंराट का प्रकार मायने रखता है। आपको अपने कनेक्टर के लिए मेटिंग क्रिंप का उपयोग करना चाहिए। तारों के इन सिरों को सर्किट बोर्ड के साथ इंटरफेस करने के लिए कनेक्टर से जोड़ा जाएगा।

एक स्टैंड-अप चोटी बनाना:

ब्रैड बहुत सूक्ष्म, या बहुत नाटकीय हो सकते हैं। यदि आप एक नाटकीय प्रभाव चाहते हैं, जैसा कि ऊपर की हेडड्रेस तस्वीर है, या पहले प्रदर्शनकारी स्थिति वीडियो में, एक अतिरिक्त कदम की आवश्यकता है। ब्रैड्स लिफ्ट के बजाय मुड़ना पसंद करते हैं, इसलिए उन्हें सही ओरिएंटेशन में रहने के लिए बांधा जाना चाहिए। हमारे ब्रेस का आकार स्ट्रेच-आउट Z के आकार का है (चित्र देखें)। हमने नितिनोल पर एक क्रिंप फिसल दिया, फिर ब्रेस को क्रिंप में मिलाया, और अंत में पूरी चीज को हीट सिकुड़न और बिजली के टेप में ढक दिया।

थर्मिस्टर तैयार करना

थर्मिस्टर एक गर्मी-संवेदनशील प्रतिरोधी है जो हमें ब्रेड के तापमान को मापने देता है। हम इसका उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए करते हैं कि चोटी कभी भी उपयोगकर्ता के पहनने के लिए बहुत गर्म न हो। हम थर्मिस्टर को उसी कनेक्टर में जोड़ देंगे जिससे ब्रैड जुड़ा होगा।

सबसे पहले, थर्मिस्टर के पैरों पर हीट सिकोड़ें और इसे नीचे सिकोड़ने के लिए हीट गन का उपयोग करें। यह थर्मिस्टर को बिना इंसुलेटेड नाइटिनोल को छोटा करने से रोकने के लिए पैरों को इन्सुलेट करेगा। एक क्रिम्प के लिए अंत में थोड़ा सा तार खुला छोड़ दें। फिर, ये क्रिम्प्स आपके कनेक्टर के लिए उपयुक्त होने चाहिए।

थर्मिस्टर के सिरों को सिकोड़ें। यदि आप कर सकते हैं, तो तनाव से राहत के रूप में ऐंठन के पहले दांतों में थोड़ी सी गर्मी सिकोड़ें। हालांकि, इसे पूरी तरह से ऊपर न रखें, क्योंकि एक अच्छे विद्युत कनेक्शन के लिए तारों को अभी भी कनेक्ट होना चाहिए।

अब थर्मिस्टर कनेक्टर से जुड़ने के लिए तैयार है।

कनेक्टर को असेंबल करना

आप चोटी के शीर्ष पर किसी भी प्रकार के 4-टर्मिनल कनेक्टर का उपयोग कर सकते हैं; कुछ प्रयोग के बाद, हमने Molex Nanofit कनेक्टर्स पर निर्णय लिया। (यह वही है जो हमारा पीसीबी उपयोग करता है।) उनके पास सर्किट बोर्ड पर एक कम प्रोफ़ाइल है, एक क्लिप के साथ एक ठोस यांत्रिक कनेक्शन है जो उन्हें बंद रखता है, लेकिन फिर भी सम्मिलित करना और निकालना आसान है।

नैनोफिट कनेक्टर तीन चरणों में एक साथ चलते हैं:

सबसे पहले, थर्मिस्टर के दो कटे हुए सिरों को कनेक्टर के पुरुष आधे हिस्से पर दो केंद्रतम रिसेप्टेकल्स में डालें।

इसके बाद, कनेक्टर के पुरुष आधे हिस्से पर ब्रैड वायर के दो क्रिम्प्ड शीर्ष सिरों को बाएं-सबसे और दाएं-सबसे रिसेप्टेकल्स में डालें।

एक बार ये जगह हो जाने के बाद, रिटेनर को रिसेप्टेकल्स में डालें। यह क्रिम्प्स को अपनी जगह पर रखने में मदद करता है ताकि चोटी कनेक्टर को न खींचे।

कनेक्टर का आधा हिस्सा सर्किट बोर्ड पर होता है, और बालों के टर्मिनलों को ड्राइव सर्किट और कैपेसिटिव टच सर्किट से जोड़ता है, और थर्मिस्टर टर्मिनलों को तापमान संवेदन के लिए Arduino से जोड़ता है।

जाने के लिए तैयार

अब तार लटने के लिए तैयार है।

चरण 6: ब्रेडिंग और चाकिंग

आंतरिक तारों के चारों ओर बालों के विस्तार को बांधने के कई तरीके हैं। कैपेसिटिव टच सेंसिंग के लिए, कुछ तार उजागर होने चाहिए। हालांकि पूरी तरह से प्राकृतिक दिखने वाली चोटी और तकनीक को छिपाने के लिए, तार को पूरी तरह से अंदर की तरफ लटकाया जा सकता है। इस प्रकार की चोटी प्रभावी स्पर्श संवेदन नहीं कर सकती, लेकिन यह अभी भी नाटकीय रंग और आकार परिवर्तन के साथ सक्रिय हो सकती है।

ब्रैड स्टाइल 1: कैपेसिटिव टच के लिए 4-स्ट्रैंड

यह ब्रेड ट्यूटोरियल आपको दिखाएगा कि 4-स्ट्रैंड ब्रेड कैसे करें। ध्यान रखें कि आपके मामले में, "स्ट्रैंड्स" में से एक वास्तव में तार है! हमारे ब्रेडिंग सेटअप के लिए ऊपर दी गई तस्वीरों को देखें, तीन बालों के स्ट्रैंड और एक तार के साथ 4-स्ट्रैंड पैटर्न का पालन करें।

चोटी शैली 2: अदृश्य तार

इस चोटी में आप तीन-स्ट्रैंड वाली चोटी बनाते हैं (ज्यादातर लोग यही सोचते हैं जब वे "एक चोटी" के बारे में सोचते हैं), और आप तारों में से किसी एक के साथ तारों को बंडल करते हैं। यहां थ्री-स्ट्रैंड ब्रैड के लिए एक बेहतरीन ट्यूटोरियल है।

थर्मोक्रोमिक पिगमेंट के साथ चाक करना

यदि आप चाहते हैं कि ब्रैड सक्रिय होने पर रंग बदल जाए, तो इसे थर्मोक्रोमिक पिगमेंट के साथ चाक किया जाना चाहिए। सबसे पहले, ब्रैड्स को प्लास्टिक से ढकी हुई टेबल के ऊपर किसी चीज़ पर लटका दें (चीजें थोड़ी गड़बड़ हो जाएंगी)। अपने थर्मोक्रोमिक स्याही के लिए सुरक्षा निर्देशों का पालन करें (यदि आवश्यक हो तो दस्ताने पहनें!) निश्चित रूप से एक एयर मास्क पहनें - आप कभी भी किसी भी पार्टिकुलेट मैटर को सांस नहीं लेना चाहते हैं। अब, एक पेन ब्रश लें, और ऊपर से शुरू करते हुए, अपनी चोटी पर कुछ थर्मोक्रोमिक पाउडर लगाएं। जितना हो सके ब्रैड में पाउडर को ब्रश करते हुए, ब्रैड को धीरे से "पेंट" करें। आप कुछ खो देंगे (लेकिन अगर यह आपके प्लास्टिक टेबल क्लॉथ पर पड़ता है तो आप इसे अगली चोटी के लिए बचा सकते हैं)। हमने यह देखने के लिए कि हमने इसे कैसे किया, आप ऊपर साझा किए गए टाइमलैप्स को देख सकते हैं!

चरण 7: टेक पहनना

सर्किटबोर्ड और बैटरी को हेडबैंड, या हेयर क्लिप पर लगाया जा सकता है। वैकल्पिक रूप से, अधिक सूक्ष्म शैली के लिए, छोरों पर लंबे तारों के साथ ब्रैड्स बनाए जा सकते हैं। इन तारों को प्राकृतिक बालों, टोपी, स्कार्फ, या अन्य सुविधाओं के नीचे शरीर पर किसी अन्य स्थान पर जैसे शर्ट के नीचे या हार पर रूट किया जा सकता है। इस तरह, पहनने योग्य तकनीक के रूप में बाल तुरंत कम ध्यान देने योग्य होते हैं।

अतिरिक्त संशोधन और एकीकृत तर्क और ब्लूटूथ चिप्स के साथ सर्किटरी को छोटा किया जा सकता है। इस तरह के एक छोटे सर्किट को सजावटी हेयर क्लिप आदि पर अधिक आसानी से छिपाया जा सकता है, हालांकि बिजली एक मुद्दा बनी रहेगी, क्योंकि इस समय बैटरी केवल इतनी छोटी होती है। बेशक, आप इसे दीवार में लगा सकते हैं, लेकिन तब आप बहुत दूर नहीं जा सकते थे।

आप ऊपर दिए गए वीडियो में एक सुपर अर्ली प्रोटोटाइप पहने हुए देख सकते हैं। (सार्वजनिक डेमो के बाद जोड़े जाने वाले अंतिम बाड़ों की और छवियां।)

दीवार

आप जल्द ही हमारे जीथब रेपो में सर्किटरी के लिए एक 3डी प्रिंट करने योग्य एनक्लोजर ढूंढ पाएंगे।इसे हेयरबैंड पर स्लाइड किया जा सकता है, या अन्य रूप कारकों के लिए संशोधित किया जा सकता है।

चरण 8: सॉफ्टवेयर अवलोकन

हमारे जीथब रेपो में आपको बालों को नियंत्रित करने के विभिन्न तरीकों का प्रदर्शन करने वाले कई Arduino स्केच मिलेंगे।

स्केच 1: डेमो_टाइमिंग

यह ड्राइव कार्यक्षमता का एक मूल डेमो है। बाल सेकंड की एक निर्धारित अवधि में चालू और बंद हो जाते हैं, और चालू होने पर ऑनबोर्ड एलईडी फ्लैश करते हैं।

स्केच 2: डेमो_कैपटच

यह कैपेसिटिव टच सेंसिंग का डेमो है। बालों को छूने से ऑनबोर्ड एलईडी चालू हो जाएगी। आपको अपने परिवेश और सर्किट के आधार पर कैपेसिटिव टच थ्रेशोल्ड को समायोजित करना पड़ सकता है।

स्केच 3: डेमो_पीसीबी_ब्लूटूथ_साथ_ड्राइव_कैपटच

ब्लूटूथ संचार, कैपेसिटिव टच सेंसिंग और ड्राइव का एक एकीकृत डेमो। ब्लूफ्रूट ली कनेक्ट एप को स्मार्टफोन में डाउनलोड करें। कोड एक ब्लूटूथ सिग्नल भेजेगा जब चोटी को छुआ जाएगा, परिणाम को ऐप पर प्रिंट करेगा। ऐप में कंट्रोलर पर बटन दबाने से ब्रैड्स का अभिनय शुरू और बंद हो जाएगा। ध्यान दें कि हमारे पीसीबी संस्करण के लिए पिनआउट स्थापित किए गए हैं। यदि आपने बहुसंकेतक आईएनएच पिन को पीसीबी योजना के अनुसार डिजिटल पिन से जोड़ा है, तो आपको उस पिन को कम करने के लिए कोड में एक लाइन जोड़नी पड़ सकती है (हमने इसे जमीन पर छोटा कर दिया है)।

इस कोड में एक कैलिब्रेशन विधि भी शामिल है, जिसे ऐप में UART इंटरफ़ेस के माध्यम से "c" वर्ण भेजकर ट्रिगर किया गया है।

कैपेसिटिव टच कैलिब्रेशन

चूंकि कैपेसिटिव टच सेंसिंग नमी जैसे पर्यावरणीय कारकों के प्रति संवेदनशील है, या कंप्यूटर में प्लग किया जा रहा है या नहीं, यह कोड आपको सटीक कैपेसिटिव टच सेंसिंग के लिए उचित थ्रेसहोल्ड मान निर्धारित करने की अनुमति देगा। आप इसका एक उदाहरण डेमो_पीसीबी_ब्लूटूथ_विथ_ड्राइव_कैपटच कोड में पा सकते हैं। एक नोट यह है कि गर्मी के साथ समाई भी बदलती है। हमने अभी तक उस मुद्दे को नहीं संभाला है जहां एक्चुएशन के बाद गर्मी "स्पर्श" अवस्था को ट्रिगर करती है।

बैटरी निगरानी

बैटरी मॉनिटरिंग के उदाहरण डेमो_पीसीबी_ब्लूटूथ_विथ_ड्राइव_कैपटच स्केच में हैं। जब एक बैटरी का चार्ज एक निश्चित सीमा से नीचे चला जाता है, तो ऑनबोर्ड एलईडी प्रकाश करेगा, हालांकि यह नियंत्रण बैटरी और ड्राइव बैटरी के बीच अंतर नहीं करता है।

तापमान इंटरलॉक (सुरक्षा बंद)

ब्रैड के तापमान की निगरानी करने से हम बहुत अधिक गर्म होने पर बिजली बंद कर सकते हैं। यह डेटा ब्रेड में बुने हुए थर्मिस्टर से एकत्र किया जाता है। इसका एक उदाहरण डेमो_पीसीबी_ब्लूटूथ_विथ_ड्राइव_कैपटच स्केच में पाया जा सकता है।

चरण 9: कोड लोड करना और संशोधित करना

हम हेयरियो के लिए कोड लिखने और इसे बोर्डों पर अपलोड करने के लिए मानक Arduino वातावरण का उपयोग करते हैं।

Arduino Nanos कई स्रोतों से प्राप्त किया जा सकता है; हमने इन्हें खरीदा है, जिन्हें Arduino वातावरण के साथ संचालित करने के लिए अतिरिक्त फर्मवेयर की आवश्यकता होती है। आप उन्हें अपनी मशीन पर सेट करने के लिए इन निर्देशों का पालन कर सकते हैं। यदि आप एक मानक Arduino Nano (यानी, ये) का उपयोग करते हैं, तो आपको वह अतिरिक्त चरण करने की आवश्यकता नहीं है।

कोड को संशोधित करते समय, सुनिश्चित करें कि आपके हार्डवेयर पिन आपके सर्किटरी से मेल खाते हैं। यदि आप पिन बदलते हैं, तो अपने बोर्ड के डिजाइन और कोड को अपडेट करना सुनिश्चित करें।

यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि हम जिस Illutron कैपेसिटिव टच लाइब्रेरी का उपयोग करते हैं वह एक विशेष हार्डवेयर चिप (Atmega328p) पर निर्भर करती है। यदि आप एक अलग माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग करना चाहते हैं, तो सुनिश्चित करें कि यह संगत है या आपको उस कोड को संशोधित करना होगा। (हम इस प्रोजेक्ट के लिए उस निम्न-स्तरीय कोड में नहीं जाना चाहते थे, इसलिए हम Illutron के काम की गहराई से सराहना करते हैं। हार्डवेयर टाइमिंग के साथ सिंक करने से बहुत बाल हो सकते हैं!)

चरण 10: भविष्य के डिजाइन: संशोधन के लिए विचार और दिशानिर्देश

गर्मी प्रतिक्रिया

यदि आप ब्रैड्स के ताप प्रतिक्रिया व्यवहार के बारे में अधिक जानना चाहते हैं, तो आप हमारे पेपर में बालों के गणितीय मॉडल पा सकते हैं। वे महत्वपूर्ण बात यह है कि रंग और आकार परिवर्तन अलग-अलग समय पर और अलग-अलग क्रम में तार के चारों ओर इन्सुलेट बालों की मात्रा और आपूर्ति की गई बिजली की मात्रा के आधार पर कार्य करेगा (जो कि कितनी तेजी से गर्म होता है)।

सर्किट सुधार:

• ब्लूटूथ मॉड्यूल को दाईं ओर शिफ्ट करने से आप स्टैकिंग की ऊंचाई कम कर सकते हैं, क्योंकि यह Arduino USB कनेक्टर में नहीं चलेगा। Arduino बोर्ड w/एकीकृत ब्लूटूथ मॉड्यूल भी हैं (लेकिन उनमें से अधिकांश में एक अलग चिप है, इसलिए उनका उपयोग करने से कोड परिवर्तन शामिल होंगे)।
• आपके द्वारा उपयोग की जाने वाली बैटरियों के प्रकार के आधार पर बैटरी कनेक्टर के पैरों के निशान बदल सकते हैं।
• स्विच फ़ुटप्रिंट सामान्य है और संभवतः इसे उस फ़ुटप्रिंट से बदला जाना चाहिए जिसका आप उपयोग करना चाहते हैं।
• आप चोटी के माध्यम से शक्ति को नियंत्रित करने के लिए ड्राइव सर्किट को पीडब्लूएम करने में सक्षम होना चाह सकते हैं; ऐसा करने के लिए ड्राइव सिग्नल पिन को D3 या किसी अन्य हार्डवेयर PWM पिन पर स्विच किया जाना चाहिए।
• यदि आप मल्टीप्लेक्सर पेयरिंग को उल्टा करते हैं (उदाहरण के लिए, चैनल 0 पर ब्रैड1 ड्राइव और ब्रैड2 टच, और चैनल 1 पर ब्रैड2 ड्राइव और ब्रैड1 टच, एक ही चैनल पर एक ही ब्रैड के लिए टच और ड्राइव दोनों के बजाय), तो आप कैपेसिटिव को समझने में सक्षम होंगे किसी भी चीज को चलाते समय कैपेसिटिव सेंसिंग करने से रोकने के बजाय, दूसरी चोटी चलाते समय एक चोटी पर स्पर्श करें।

• कुछ संशोधन एक बैटरी को तर्क और ड्राइव दोनों को नियंत्रित करने की अनुमति दे सकते हैं। कई विचारों में शामिल हैं:

  • उच्च वोल्टेज (जैसे 7.4 लीपो बैटरी) कैपेसिटिव सेंसिंग सर्किट और डिजिटल पिन के माध्यम से Arduino को बैकड्राइव करेगा। यह लंबे समय में Arduino के लिए अच्छा नहीं है। कैपेसिटिव सेंसिंग सर्किट और बालों के बीच एक और ट्रांजिस्टर को शामिल करके इसे ठीक किया जा सकता है।
  • बालों द्वारा बहुत अधिक शक्ति खींचने से Arduino भूरा हो सकता है। यह ड्राइव सिग्नल को PWM'ing द्वारा ठीक किया जा सकता है।

सॉफ्टवेयर सुधार

स्वेप्ट फ़्रीक्वेंसी कैपेसिटिव टच सेंसिंग का उपयोग कई प्रकार के स्पर्शों का पता लगाने के लिए किया जा सकता है, उदा। एक उंगली या दो, चुटकी बजाते, मरोड़ते… इसके लिए हमारे द्वारा यहां प्रदर्शित मूल सीमा से अधिक जटिल वर्गीकरण योजना की आवश्यकता है। तापमान के साथ समाई बदल जाती है। इसे ध्यान में रखने के लिए स्पर्श संवेदन कोड में सुधार करने से संवेदन अधिक विश्वसनीय हो जाएगा।

बेशक, अगर आप हेयरियो का संस्करण बनाते हैं, तो हमें इसके बारे में सुनना अच्छा लगेगा

चरण 11: सुरक्षा नोट्स

HairIO एक शोध मंच है, और यह एक वाणिज्यिक या दैनिक उपयोग उत्पाद के रूप में नहीं है। अपना खुद का HairIO बनाते और पहनते समय, कृपया निम्नलिखित बातों का ध्यान रखें:

तपिश

चूंकि हेयरियो रेसिस्टिव हीटिंग द्वारा संचालित होता है, इसलिए ओवरहीटिंग की संभावना होती है। यदि थर्मिस्टर विफल हो जाता है या चोटी के काफी करीब नहीं है, तो यह तापमान को ठीक से पढ़ने में असमर्थ हो सकता है। यदि आप तापमान शट-ऑफ कोड शामिल नहीं करते हैं, तो यह अपेक्षा से अधिक गर्म हो सकता है। जबकि हमने कभी भी हेयरियो के साथ जलन का अनुभव नहीं किया है, यह एक महत्वपूर्ण विचार है।

बैटरियों

हेयरियो में, हम लीपो बैटरी का उपयोग हमारे शक्ति स्रोतों के रूप में करते हैं। LiPos महान उपकरण हैं, क्योंकि वे रिचार्जेबल हैं और एक छोटे पैकेज में उच्च धारा प्रदान कर सकते हैं। उनका भी सावधानी से इलाज किया जाना चाहिए; अगर अनुचित तरीके से चार्ज या पंचर किया जाता है, तो वे आग पकड़ सकते हैं। अपने LiPos की देखभाल के बारे में अधिक जानने के लिए कृपया इन संदर्भों को देखें: संपूर्ण मार्गदर्शिका; त्वरित सुझाव।

थर्मोक्रोमिक पिगमेंट

जिनका हम उपयोग करते हैं वे गैर-विषैले होते हैं, लेकिन कृपया उन्हें न खाएं। आप जो कुछ भी खरीदते हैं उसके लिए सुरक्षा गाइड पढ़ें।

चरण 12: संदर्भ और लिंक

यहाँ हम आसान पहुँच के लिए इस निर्देश में संदर्भ और लिंक एकत्र करते हैं:

हेयरियो

HairIO: इंटरएक्टिव सामग्री के रूप में मानव बाल - यह एक अकादमिक पेपर है जिसमें पहली बार हेयरियो को प्रस्तुत किया गया था।

हेयरियो जीथब रेपो - यहां आपको इस डेमो के लिए उपयोग की जाने वाली सभी योजनाओं और कोड के साथ-साथ महत्वपूर्ण घटकों के लिए कुछ डेटाशीट का एक गिट रेपो मिलेगा।

Youtube - बालों को क्रिया में देखें!

HairIO PCB के लिए सामग्री का बिल

कैपेसिटिव टच

Touché: मानव, स्क्रीन, तरल पदार्थ और रोजमर्रा की वस्तुओं पर स्पर्श सहभागिता बढ़ाना

Arduino कोड के लिए Touche + Illutron Github रेपो के Arduino संस्करण के लिए निर्देशयोग्य

ब्लूटूथ

ब्लूटूथ मॉड्यूल

ब्लूटूथ ऐप

लीपो बैटरी सुरक्षा

पूरी गाइड

त्वरित सुझाव

बालों से संबंधित अन्य तकनीक

हेयरवेयर, कटिया वेगा

आग, अनदेखी

लेखक

हाइब्रिड पारिस्थितिकी प्रयोगशाला

क्रिस्टीन डिएर्क

मौली निकोलस

सारा स्टर्मन