Khuyên xỏ công nghiệp gắn LED
(mitxela.com)- Đưa LED và mạch điện vào bên trong thanh khuyên xỏ công nghiệp xuyên ngang tai để tạo ra một món trang sức phát sáng có thể đeo thực sự
- Phần thân dùng kim tiêm cỡ 16 gauge như một ống thép không gỉ, với flex PCB mỏng gắn ATtiny44 và LED 0402
- Các lỗ bên hông được gia công bằng máy phay và end mill, còn giá giữ pin tận dụng linh kiện khuyên tai có sẵn, dùng vỏ kim loại làm cực dương
- LED chạy bằng charlieplexing với một mẫu lặp dài khoảng 3 phút, nhưng sau khi potting bằng epoxy trong suốt cấp thực phẩm thì một LED ở đầu bị hỏng và không thể sửa
- Mức tiêu thụ dòng khoảng 3mA; pin LR521 theo tính toán đơn giản dùng được khoảng 3 giờ, còn pin bạc oxide SR521 có đường cong xả phẳng hơn và dung lượng gần gấp đôi nên có thể dùng ít nhất 5 giờ
Đưa LED vào bên trong thanh xuyên ngang tai
- Khuyên xỏ công nghiệp, hay scaffold, là một món trang sức dạng thanh xuyên ngang tai; dự án này là nỗ lực đưa LED vào bên trong chính thanh đó
- Đây là một trong nhiều dự án được làm gấp trước khi London Hackspace đóng cửa, và sau đó tác giả rơi vào tình trạng hơn một năm không thể dùng máy phay
- Công đoạn khoan lỗ ở bên hông kim tiêm vẫn là việc khó làm nếu không có máy phay
Thiết kế và lựa chọn linh kiện
- Điểm khởi đầu là chụp ảnh tai của một người bạn với sự cho phép, rồi xoay, chỉnh tỉ lệ và hiệu chỉnh méo để chồng lên thiết kế OpenSCAD và Photoshop
- Bản mockup này rất quan trọng để căn khoảng cách LED và độ lệch
- Vật liệu ống có thể mua dưới dạng ống thép không gỉ nhiều kích thước, nhưng kim tiêm rẻ và dễ kiếm lại phù hợp hơn
- Kim 16 gauge có đường kính khớp chính xác
- Thành bên rất mỏng, thuận lợi để nhét mạch vào trong thanh
- Ban đầu có lo ngại chiều dài kim thông thường không đủ, nhưng sau khi đo đạc và tính toán thì thấy là đủ
- PCB dùng flex PCB để làm bo mạch mỏng nhất có thể
- Một số nhà sản xuất cũng cung cấp FR4 dày 0.2mm, nhưng chi phí gần bằng flex PCB
- Nếu dùng flex-rigid thì phía LED có thể làm mỏng nhất còn phía vi điều khiển có thể là bo nhiều lớp, nhưng chi phí cao hơn nhiều và không thể đặt đầu nối phía trên vi điều khiển
- Giá giữ pin tận dụng từ linh kiện khuyên tai bán sẵn
- Vỏ kim loại trở thành cực dương của pin
- Thiết kế để dây nhô ra từ đầu kim đóng vai trò chân mass
- LED được chọn là 0402 thay vì 0201
- Nếu dùng LED 0201 thì có thể xoay theo hướng khác và đi dây chạy trực tiếp bên dưới LED
- Sau khi kiểm tra kích thước, phương án LED 0402 được đánh giá là ổn định hơn
Gia công lỗ bên hông kim
- Sau khi làm một đồ gá V-block nhỏ bằng đồng thau, việc khoan lỗ bên hông kim chỉ mất khoảng 5 phút
- Vì mũi khoan có thể trượt trên bề mặt cong nên tác giả dùng end mill để tạo lỗ
- Dụng cụ carbide cứng hơn, phù hợp hơn cho gia công bề mặt cong
- Kẹp end mill vào tailstock chuck không phải cách làm tốt, nhưng cuối cùng lỗ có đáy phẳng vẫn rất chính xác
- Lỗ xuyên 1.6mm lộn xộn hơn vì mũi khoan có xu hướng lệch đi
- Chi tiết gia công lắp press-fit rất khít với kim, rồi sau khi xác định vị trí cuối cùng thì được cố định bằng cyanoacrylate
- Collet giữ pin ở đầu bên kia sẽ kéo vào mối nối này khi tháo lắp, nên mối nối phải đủ chắc
Mạch điện và phần mềm
- Sau khi nhận bo mạch, tác giả hàn ngay một chiếc nhưng rồi để đó gần một năm vì nhiều lý do
- Vài tháng trước, thiết bị được cấp nguồn và chạy mẫu nhấp nháy
- Vi điều khiển dùng ATtiny44
- Nếu thiết kế lại bây giờ thì có lẽ tác giả sẽ chọn CH32V003
- CH32V003 tiêu thụ điện tệ hơn, nhưng có ưu điểm lớn là chân debug một dây
- Muốn nạp lại ATtiny44 thì phải nối tới 6 chân
- LED được điều khiển bằng charlieplexing
- Mẫu cuối cùng lặp lại trong khoảng 3 phút
- Phần mềm tương tự charliestar nhưng đơn giản hơn
- Mã nguồn cho ATtiny được công bố trên GitHub
Lắp ráp và potting
- Chiếc khuyên tai giá rẻ dùng làm vỏ pin không phải thép không gỉ mà là đồng thau mạ niken
- Các chi tiết thép không gỉ trông đẹp hơn và được kỳ vọng sẽ giữ độ sáng bóng lâu hơn
- Khi mọi thứ còn hoạt động bình thường, tác giả đổ epoxy trong suốt cấp thực phẩm để lấp kín lỗ
- Sau khi epoxy đóng rắn, một LED ở đầu bị hỏng
- Vì nằm ở đầu nên khi nhìn không quá dễ nhận ra
- Sự cố xảy ra sau khi epoxy cứng lại nên không còn cách nào sửa
- Có thể làm lại một chiếc mới từ đầu, nhưng hiện không có xưởng làm việc và phiên bản tiếp theo cần được cải tiến chứ không chỉ sao chép lại
Ý tưởng mở rộng và hộp đựng
- Ban đầu tác giả định thêm một hoặc nhiều nắp đầu
- Header lập trình cũng có thể dùng làm chân GPIO của vi điều khiển
- Có ý tưởng gắn các giao diện như micro hoặc bộ thu IR
- Tác giả vẫn chưa làm nắp đầu, và cho rằng riêng mẫu nhấp nháy hiện tại đã đủ thú vị
- Hộp đựng cũng được mô hình hóa bằng OpenSCAD
- Dù muốn kết thúc nhanh vì chiếc LED chết, cái hộp vẫn giữ thiết bị rất tốt
- Khối pin được cất ở vị trí tắt bằng cách kéo ra hơi lỏng
- Bản lề được làm từ một chiếc ghim áo cắm vào lỗ gần như press-fit, và nắp đủ chặt để giữ ở mọi góc
- Kết cấu bề mặt trên nắp đến từ giường in 3D, vừa giúp bám dính khi in vừa tạo thêm chút đặc trưng cho thành phẩm
Ảnh đeo thực tế và thời lượng pin
- Khi chụp ảnh lúc đeo, đèn flash làm LED bị chìm đi phần nào nên hình ảnh có cảm giác hơi kiểu lâm sàng
- Trong tương lai có thể chụp thêm nhiều ảnh đeo hơn, kết hợp flash với phơi sáng lâu để vừa thấy tai vừa thấy quỹ đạo LED
- Mức tiêu thụ dòng đo được là hơn 3mA một chút
- Pin LR521 có dung lượng cao lắm chỉ khoảng 10mA, nên theo tính toán đơn giản thì chạy được khoảng 3 giờ
- Đường cong xả của pin alkaline khá dốc
- Không chắc chip sẽ brown-out ở mức điện áp nào, nên có thể thiết bị tắt trước khi dùng hết pin
- Pin bạc oxide SR521 cùng kích thước có dung lượng gần gấp đôi và đường cong xả phẳng hơn
- Nếu dùng loại pin này thì có thể hoạt động ít nhất 5 giờ
- Việc thay pin bất tiện đúng như vẻ bề ngoài của nó
- Nếu giảm đường kính đầu thanh thay vì gia công collet lớn hơn thì có thể dùng luôn giá giữ pin tiêu chuẩn từ chiếc khuyên tai rẻ tiền mà không cần sửa
- Khi đó có thể thay cả cụm pin nhanh chóng mà không cần tháo vít
Kết quả và giới hạn
- Trái với dự đoán, dự án không có quá nhiều phần thật sự khó; phần lớn những việc tưởng là khó đều diễn ra suôn sẻ
- Theo tác giả, chiếc khuyên tiếp theo nên làm nhỏ hơn và dùng LED 0201
- Dù tiếc vì một LED bị chết, ngoại hình khi đeo thực tế vẫn rất đẹp
- Chiếc khuyên này không thể dễ dàng mua sẵn
- Chiều dài phải khớp chính xác với tai của người đeo
- Vì vậy việc chế tạo và bán nó khó hơn các phát minh khác
1 bình luận
Ý kiến trên Hacker News
Thật tiếc khi người này mất quyền tiếp cận maker space và thiết bị nơi dự án đang được tạo ra. Tôi có cảm giác các hacker space có thiết bị công nghiệp hoặc thiết bị gia công kim loại đang ít dần; không biết tôi có đang nhìn nhận quá thiên về trường hợp TechShop ở SF Bay Area không, hay các khu vực khác cũng tương tự
Ban đầu ý tưởng rất hay nên tôi đã quyên góp khá nhiều, các lớp mộc và CNC cũng rất tuyệt. Đặc biệt giảng viên mộc vốn là thợ làm mẫu cho đúc khuôn, nên dạy các kỹ thuật khác với mộc hoàn thiện hay mộc nội thất, và có thể dùng nhiều tổ hợp máy chà nhám để đạt dung sai tới 1/64 inch
Tuy nhiên ngoài vấn đề tài chính còn có vấn đề văn hóa. Một vài giảng viên đẩy khá mạnh kiểu hài hước boys club, đủ để khiến nhiều phụ nữ cảm thấy bị gạt ra ngoài
Lúc đầu có vẻ đầy triển vọng vì thu hút được nhiều thành viên nhiệt huyết, nhưng sau vài năm phần lớn sẽ rời đi. Họ nản lòng, hoặc có cách làm riêng và muốn sự tiện lợi, linh hoạt khi làm theo lịch của mình với dụng cụ của mình hơn là dùng chung các công cụ bị người khác sử dụng thô bạo
Muốn vận hành một Makerspace ở Portland, Seattle, SF Bay Area thì cần quỹ từ một nhà bảo trợ giàu có, trợ cấp dài hạn của chính phủ, hoặc thứ gì đó tương tự
Khi tiền thuê tăng vọt và tái phát triển đô thị làm biến mất các xưởng giá rẻ, các maker space đang bị đẩy ra ngoài
Đau lòng nhưng có vẻ khó tránh. Có quá nhiều người muốn bán đất để tái phát triển thành căn hộ hoặc condo “hạng sang”, thay vì giữ các tòa nhà cũ trong tình trạng có thể cho thuê
Tôi là fan nhiệt thành của người này. Biết đến qua dự án bùa bảo vệ UV: https://mitxela.com/projects/amulet
Ngay cả với mạch này thì dòng tiêu thụ 3mA trông cũng hơi cao. Nếu điều khiển LED bằng PWM với duty cycle cố định, nhiều khi có thể giảm dòng mà không làm giảm độ sáng cảm nhận
Tôi cũng tự hỏi liệu có thể đặt một điện trở nối tiếp giữa pin và vi điều khiển để giữ nó lâu hơn ở phía thấp của dải điện áp cho phép không. Chỉ là ý nghĩ thoáng qua
Dùng một bộ chuyển đổi boost nhỏ cho LED và pin máy trợ thính thì một viên pin có thể chạy vài ngày, kích thước cũng tương tự loại pin dùng ở đây
Thật sự rất ngầu. Tôi từng nghĩ đến chuyện làm kiểu này cho khuyên của mình, nhưng chỉ dừng ở mức xác nhận rằng vẫn chưa ai làm cả
Nếu nhét được Bluetooth vào đây để flash nhiều mẫu sáng khác nhau, hoặc thậm chí đưa hẳn một màn hình mini vào thì sẽ rất tuyệt
Tôi tự hỏi việc làm trang sức dái tai gauge lớn có màn hình sẽ khó đến đâu. Cỡ 1/2 inch hay 3/4 inch có khi khả thi?
Về mặt bán hàng và kích cỡ, theo tôi biết khuyên industrial thường được bán theo bước 1/4 inch và đa số người mua loại 1–2,5 inch, nên làm để bán cũng có vẻ khả thi
Tốt nhất thì chỉ là một ma trận LED nhỏ độ phân giải thấp, chẳng hạn 8x8, với các mẫu đã lập trình sẵn; ngay cả vậy cũng cần thêm pin và những thứ khác, khiến trọng lượng tăng theo cấp số nhân
Mô hình 3D trên trang này, cho phép người dùng xoay và di chuyển, hoạt động tốt đến đáng kinh ngạc
Xoay quỹ đạo bằng một ngón, di chuyển và phóng to/thu nhỏ bằng hai ngón hoạt động rất tốt và trực quan. Trên chuột thì nút trái để xoay, nút phải để di chuyển, bánh xe để zoom nên không rõ ràng ngay lập tức, nhưng vẫn khá dùng được
https://mitxela.com/other/3d/loader.js?2
view-source:https://mitxela.com/img/uploads/metal/scaffold/scaffold-case...
Nhân tiện, meshlab có thể mở file .wrl, và loader trên trang này cũng hỗ trợ .stl
Đáng ngạc nhiên là nó không phải bản hack của modelviewer.dev, mà là một triển khai độc lập dùng cùng tên thẻ và thư viện 3D nền tảng. Hai bên hỗ trợ các định dạng model khác nhau. https://mitxela.com/projects/model-viewer là trang liên quan mà jacobs viết tháng trước
Chỉ tiếc là tôi không thấy giấy phép. Nó rất tuyệt nên tôi muốn dùng thử, dù tự triển khai lại có lẽ cũng không quá khó. Phần khó nhưng không bị ràng buộc bản quyền—tìm ra giao diện người dùng và giao diện lập trình nào phù hợp nhất—thì jacobs đã làm rồi
Một dạng định dạng XML gì đó, có lẽ là VRML, nhưng cũng có thể tôi nhớ nhầm và nó chỉ là Java applet
Người này dạo này liên tục tung ra các dự án thật sự rất ngầu. Ít nhất là các video thì như vậy
Tôi đã mua bộ kit đồng hồ vệ tinh cho văn phòng và rất thích
Video cũng xuất sắc, phần triển khai cũng ngầu, và tôi thật sự cảm ơn mitzela vì đã chia sẻ nhiều đến vậy
Tuy nhiên tôi luôn thấy tiếc khi LED lộ ra ngoài chiếu thẳng vào mắt
Nghĩ thoáng qua thì tôi muốn thấy phiên bản tiếp theo khuếch tán ánh sáng LED qua da
Một cái tai, mũi, môi phát sáng nhẹ nhàng chẳng hạn
Đẹp. Nói rất khiêm tốn, nhưng đây là một tác phẩm cực kỳ sáng tạo và truyền cảm hứng
Tôi không thấy bài viết nói dùng loại kim loại nào cho phần tiếp xúc với da. Kim loại dùng cho khuyên không thể dùng bừa, vì thường niken có thể rò ra và gây dị ứng kim loại
Nghe nói có thể trở nên khá nghiêm trọng. Thành phần thép không gỉ thông dụng là 316L; hy vọng người này đã dùng loại đó hoặc vật liệu phù hợp tương tự
Rất cyberpunk. Tôi mong chờ thời đại của điều khiển học
Một thế giới nơi Sneaker Net trở thành phương tiện buôn lậu an toàn nhất sẽ rất thú vị