- 耳を横切るインダストリアルピアスのバーの中に LEDと回路 を入れ、実際に装着できる発光アクセサリーを実現
- 本体は16ゲージの 注射針 をステンレスチューブのように使い、薄い flex PCB にATtiny44と0402 LEDを配置
- 側面の穴はフライス盤とエンドミルで加工し、バッテリーホルダーには既製のピアス部品を流用して金属ケースを 正極端子 として使用
- LEDは charlieplexing で約3分のパターンを繰り返すが、透明な食品グレードのエポキシでポッティングした後、端のLEDが1つ故障して修理不能になった
- 消費電流は約3mAで、LR521は単純計算で約3時間、SR521 酸化銀電池 はより平坦な放電カーブと約2倍の容量により最低5時間使える見込み
耳を横切るバーの中にLEDを入れる
- インダストリアルピアス、またはscaffoldは耳を横切る バー型アクセサリー であり、この作業はそのバーの内部にLEDを入れる試み
- London Hackspace閉鎖前に急いで進めた複数のプロジェクトの1つで、その後1年以上 フライス盤 を使えない状態になった
- 注射針の側面に穴を開ける作業は、フライス盤なしでは難しい工程として残った
設計と部品選定
- 出発点は、友人の耳の写真を許可を得て撮影し、それを回転・スケール調整・歪み補正してOpenSCADの設計とPhotoshop上で重ねて見る作業だった
- このモックアップは LED間隔 とオフセットを合わせるうえで重要だった
- チューブ材料にはさまざまなサイズのステンレスチューブを買うこともできたが、安価で入手しやすい 注射針 のほうが適していた
- 16ゲージ針は直径がちょうど合っていた
- 側面の肉厚が非常に薄く、バーの中に回路を入れるのに有利だった
- 通常の針では長さが不足する懸念もあったが、測定と計算の結果、通常の針で十分だと判断した
- PCBは、できるだけ薄い基板にするため flex PCB を選択
- 一部のメーカーは0.2mm FR4も提供しているが、費用はflex PCBとほぼ同じ
- flex-rigidを使えばLED側は最薄に、マイクロコントローラー側は多層基板にできたが、費用がかなり高く、マイクロコントローラーの上にコネクタを置けなかった
- バッテリーホルダーには既製のピアス部品を使った
- 金属ケースが バッテリーの正極端子 になる
- 針の先端から突き出る線がGNDピンになるよう設計した
- LEDは0201ではなく0402を選択
- 0201 LEDを使えば別方向に配置し、配線をLEDの下に直接通せた
- 寸法を確認した結果、0402 LEDのほうがより確実だと判断した
針側面の穴加工
- 小さな真鍮製Vブロック治具を作ったあと、針の側面穴あけ作業は約5分で終わった
- 曲面ではドリルビットが滑る可能性があるため、エンドミル で穴を開けた
- 超硬工具のほうが硬く、曲面加工に向いていた
- エンドミルをtailstock chuckにくわえさせる方法は好ましくないが、結果として平らな底の穴は正確だった
- 1.6mmの貫通穴はドリルビットが逸れやすく、より雑になった
- 加工した部品は針に press-fit でうまく合い、最終位置を決めた後にcyanoacrylateで固定した
- 反対側のバッテリー固定用colletはこの接合部を引っ張って着脱されるため、接合部は頑丈である必要があった
回路とソフトウェア
- 回路基板を受け取ったあと、すぐに1枚をはんだ付けしたが、さまざまな理由で約1年間放置された
- 数か月前に電源を入れ、点滅パターン を動かした
- マイクロコントローラーには ATtiny44 を使用
- 今あらためて設計するならCH32V003を選んでいただろうとしている
- CH32V003は消費電力では劣るが、単線デバッグピンの利点が大きい
- ATtiny44を再度フラッシュするには6本のピンを接続する必要があった
- LEDは charlieplexing で駆動
- 最終パターンは約3分でループする
- ソフトウェアは charliestar に似ているが、より単純
- ATtiny向けのソースコードは GitHub で公開されている
組み立てとポッティング
- バッテリーケースとして使った安価なピアスは、ステンレスではなく ニッケルメッキ真鍮 だった
- ステンレス部品は見た目がよく、長く輝きを保つことを期待している
- すべてが正常に動作している状態で、透明な食品グレードのエポキシで穴を埋めた
- エポキシ硬化後、先端側の LEDが1つ故障 した
- 位置が端なので見た目にはそれほど目立たない
- エポキシ硬化後に起きた問題なので修理する方法がない
- 新しく最初から1つ作り直すこともできるが、今は作業場がなく、次のバージョンは単なる再製作より改善が必要だと考えている
拡張アイデアと保管ケース
- 当初は1つ以上の エンドキャップ を追加する計画だった
- プログラミングヘッダーはマイクロコントローラーのGPIOピンとしても使える
- マイクやIR受信機のようなインターフェース接続を構想していた
- まだエンドキャップは作っていないが、現在の点滅パターンだけでも十分に面白いと見ている
- 保管ケースもOpenSCADでモデリングした
- LED切れのせいで早く片づけたかったが、ケースは装置をしっかり保持してくれる
- バッテリーパックは少し引き出した off位置 で保管される
- ヒンジは衣類ピンをほぼpress-fitに近い穴へ差し込んで作り、蓋はどの角度でも保持されるほど固い
- 蓋の表面テクスチャは3Dプリンタのベッドで生じたもので、印刷中の密着を助け、仕上がりにも少し特徴を加えている
装着写真とバッテリー寿命
- 装着写真の撮影では、フラッシュのせいでLEDがやや埋もれ、臨床的な印象が残った
- 今後さらに装着写真を撮ることはできそうで、フラッシュと長時間露光を併用して耳とLEDの軌跡を同時に見せる方法を考えている
- 消費電流は 3mAを少し超える程度 と測定された
- LR521バッテリーは容量が多くても約10mAh程度なので、単純計算では約3時間動作する
- アルカリ電池の放電カーブは急である
- チップがどの電圧でbrown-outするのか確かでないため、電池を使い切る前に止まる可能性もある
- 同じフォームファクターの SR521酸化銀電池 は約2倍の容量とより平坦な放電カーブを提供する
- この電池を使えば最低5時間は動作すると見込んでいる
- バッテリー交換は見た目どおり面倒
- colletを大きく加工する代わりにバー先端の直径を細くしていれば、安価なピアスの一般的なバッテリーホルダーを無改造で使えた
- その場合はネジを外さずにバッテリーパック全体を素早く交換できたはず
結果と限界
- 予想に反して、プロジェクトで特別に難しい部分はあまりなく、難しいと思っていた作業の大半はうまく進んだ
- 次のピアスはもっと小型にして 0201 LED を使う方向が必要だと考えている
- LEDが1つ死んだのは残念だったが、実際に装着したときの見た目はとても良かった
- このピアスは簡単に購入できるものではない
- 装着者の耳に合わせて長さを正確に調整する必要がある
- そのため、他の発明品より製作・販売が難しい
1件のコメント
Hacker News のコメント
プロジェクトを作っていたメイカースペースと機材へのアクセスを失ったというのは残念。産業機械や金属加工機材のあるハッカースペースが減っている気がするけれど、SF Bay Area の TechShop の事例に引っ張られすぎて見ているだけなのか、ほかの地域でも似た状況なのか気になる
初期の趣旨が良かったのでかなり寄付したし、木工と CNC の授業も素晴らしかった。特に木工講師は鋳造用パターンメーカー出身で、仕上げ木工や家具木工とは違う技法を扱い、複数のサンダーの組み合わせで 1/64 インチの公差まで合わせられた
ただ、財務問題以外にも文化的な問題があった。何人かの講師が、多くの女性を疎外しかねない男子クラブ的なユーモアをかなり強く押し出していた
最初は熱心な会員が集まって可能性があるように見えるが、数年たつと大半は離れていく。挫折したり、自分なりのやり方ができてきて、他人が手荒く使う共有工具よりも、自分の予定と自分の工具で作業する利便性と柔軟性を求めるようになる
Portland、Seattle、SF Bay Area で Makerspace を運営するには、裕福な支援者の基金、長期の政府補助金、あるいはそれに近い何かが必要だ
家賃が高騰し、再開発で安価な作業場が消えていく中で、メイカースペースは追い出されつつある
胸が痛むが、避けがたいように見える。古い建物を賃貸可能な状態に保つより、その土地を売って「ラグジュアリー」アパートやコンドミニアムに再開発したがる人のほうがはるかに多い
この人の大ファン。UV 保護のお守りプロジェクトで知った: https://mitxela.com/projects/amulet
この回路にしても消費電流 3mAは高く見える。LED を一定デューティサイクルの PWM で駆動すれば、体感上の明るさを落とさずに電流を減らせることが多い
バッテリーとマイコンの間に直列抵抗を入れて、許容電圧範囲の低い側により長く留まらせることもできるのではないかと気になる。単なる思いつきだ
LED 用の小型昇圧コンバータと補聴器用電池を使えば、電池1個で数日は持つし、サイズもここで使われている電池と同程度だ
本当にかっこいい。自分のピアスにもこういうものを試してみようかと考えたことはあるが、まだ誰も作っていないことを確認するところで止まっていた
ここに Bluetooth を入れて複数のパターンをフラッシュしたり、いっそミニ画面を入れられたらすごそう
画面入りの大きなゲージの耳たぶ用ジュエリーを作るのはどれほど難しいのか気になる。1/2 インチや 3/4 インチなら可能かも？
販売とサイズの面では、インダストリアルピアスは普通 1/4 インチ刻みで売られていて、大半の人は 1〜2.5 インチを買うと理解しているので、販売用の制作も可能に見える
せいぜい小さな低解像度、たとえば 8x8 程度の LED マトリクスにプログラムされたパターンを入れるくらいだろうが、それでもバッテリーなどがさらに必要になり、重量は幾何級数的に増えるはずだ
このウェブサイトでユーザーが回転や移動をできる3D モデルが、驚くほどよく動く
1本指で軌道回転、2本指で移動とズームが素晴らしく直感的だった。マウスでは左ボタンで回転、右ボタンで移動、ホイールでズームなので即座に obvious ではないが、それでもかなり使える
https://mitxela.com/other/3d/loader.js?2
view-source:https://mitxela.com/img/uploads/metal/scaffold/scaffold-case...
ちなみに meshlab は .wrl ファイルを開けるし、このページのローダーは .stl もサポートしている
驚くことに modelviewer.dev をハックしたものではなく、同じタグ名と基盤の 3D ライブラリを使う独立実装だ。対応するモデル形式は異なる。https://mitxela.com/projects/model-viewer は jacobs が先月書いた関連ページだ
ただ、ライセンスが見当たらないのが惜しい。本当に優れていて使ってみたいが、再実装するのもそれほど難しくはなさそうだ。どのユーザーインターフェースとプログラミングインターフェースが最も合うかを見極める、難しいが著作権の対象にならない作業は jacobs がすでにやってくれているのだから
XML 形式のようなもの、おそらく VRML だった気もするが、記憶違いかもしれないし、単なる Java アプレットだったのかもしれない
この人は最近、本当にかっこいいプロジェクトを次々に出している。少なくとも動画はそうだ
オフィス用に衛星時計キットを買って、とても気に入っている
動画も素晴らしく、実装も見事で、mitzela がこれほど多く共有してくれて本当にありがたい
ただ、露出した LED が目に直接入るのはいつも少し残念だ
少し考えてみると、LED の光を皮膚越しに拡散させる次のバージョンを見てみたい
ほのかに光る耳、鼻、唇なんて
美しい。本当に謙虚だが、これはとても創造的で刺激的な仕事だ
記事の中で、皮膚に触れる部分にどんな金属の種類を使ったのかは見かけなかった。ピアス用の金属は何でもいいわけではなく、通常はニッケルが溶出して金属アレルギーが起こり得る
かなりひどくなることもあるらしい。一般的なステンレスの組成は 316L というものなので、この人がそれを使ったか、同じように適した材料を使っていることを願う
かなりサイバーパンクっぽい。サイバネティクスの時代が待ち遠しい
Sneaker Net が最も安全な密輸手段になる世界は興味深いだろう