Умные пайетки



    В статье расскажу о том, как мы разрабатывали миниатюрное электромеханическое цветовоспроизводящее устройство для элементов умной одежды и систем адаптивного камуфляжа.

    Пролог

    «Она начала взбираться вверх по стволу дерева. Механизмы костюма сразу принялись за работу, окрасившись в цвет древесной коры, испещренной пятнышками лунного света».

    Скотт Вестерфильд «Особенная»

    После прочтения этих строк моё воображение было захвачено этой идеей! Костюм, что способен адаптироваться под условия окружающей среды, изменять свой цвет, узор, текстуру. Великолепная оптическая камуфляжная система. А кроме того, одежда, способная изменять внешний вид по желанию хозяина или в зависимости от его физиологических показателей.
    «На нём был надет полиуглеродный костюм-хамелеон, способный по мысленному приказу хозяина воспроизводить любую гамму оттенков, выражая перемены его настроения».

    Ульям Гибсон «Нейромантик»

    Авторы произведений литературы и кинематографа используют костюмы-хамелеоны как им вздумается. Но имеются ли хоть какие-нибудь реальные разработки в этой области?
    Обзор литературы показал, что разные страны ведут разработки систем адаптивного камуфляжа, причём используются самые разнообразные устройства цветовоспроизведения:


    Но практически все разработки находятся на стадии лабораторных испытаний и прототипов.

    В процессе поиска идей для реализации чего-то похожего, я столкнулся с чем-то новым.
    Однажды меня спросили: «Ты знаешь, что такое пайетки?»

    С этого начинается история разработки…

    Пайетка


    В начале, когда я рассказывал своим знакомым и коллегам о том, чем я сейчас занимаюсь, они останавливали мой рассказ в самом начале и задавали один и тот же вопрос: «Пайетки?»
    Поэтому сразу поясню о чём идёт речь.

    Пайетка (франц. «золотая песчинка») — декоративный элемент одежды, представляющий собой маленький кружочек пластика (чешуйку), имеющий небольшое отверстие, смещённое к краю, служащее для его фиксации (посредством пришивания) на ткани или ином материале.



    Причём у этих пластмассовых кружочков есть «фишка», они могут поворачиваться (перелистываться), показывая наблюдателю одну или другую сторону, которые могут быть окрашены в разные цвета.

    В общем, мне это показалось интересным. Полотна из пайеток мне напомнили светодиодные дисплеи, только с низким разрешением и плохой цветопередачей. Но зато, работающие на отражённом свете и размещаемые на гибкой основе (одежде или её элементах).

    Было бы круто, создать пайетку, способную самостоятельно «перелистываться» и менять цвет, который в данный момент демонстрируется наблюдателю. Множество таких устройств будет объединяться в матрицу, способную воспроизводить различные узоры, отображать текст, картинки, и всё это в динамике!

    Электронная пайетка


    Для начала было сделано несколько эскизов и сформулированы технические требования к будущему изделию:

    • задействовать минимум 2 цвета;
    • размеры сопоставимы с настоящими пайетками;
    • малый вес и энергопотребление;
    • возможность объединять устройства в матрицу с управлением на уровне отдельных элементов.

    Версия 1


    Каждая электронная пайетка состоит из основания, которым она крепится к будущей основе (ткани). На основании расположена электроника, для управления, и приводы лепестков.

    Лепестки расположены на одной оси.

    Было решено, что первая версия будет иметь 3 цвета:



    Для первого прототипа размер — не самое главное, поэтому пусть пайетка будет чуть больше, чем было указано в техническом задании.

    Структура электронного блока управления:



    В качестве контроллера выбрана платформа ArduinoNANO. Крутящий момент от двигателей (коллекторные моторы) на лепестки пайетки будет передаваться через червячный редуктор. В качестве датчиков положения лепестков, используются переменные резисторы, добытые из маленьких сервомашинок SG90.

    Работает это вот так:


    Всё как нужно! Единственное, что не радовало — низкая скорость движения лепестков, но для процесса отладки самое оно. Тем более, что эту мелочь мы исправили в следующем прототипе.

    Версия 2


    В новой модели мы лишь изменили состав электронного блока управления и добавили печатную плату, чтобы пайетка превратилась в полноценный модуль. Теперь всем управлял 8-разрядный микроконтроллер ATtiny44 через драйвер двигателей L293DD.

    Вот так это выглядит:



    И так это работает:


    Как видите, пока ни о каком цифровом протоколе обмена данными речи не идёт. Для начала нужно было разобраться с механикой.

    Версия 3


    В следующей версии мы поставили перед собой задачу увеличить количество воспроизводимых цветов до 5. Для этого необходимо увеличить количество лепестков до 4, и заставить их поочерёдно перелистываться в одну и в другую сторону. Самый простой способ, очевидно, увеличивать количество приводов, но в этом случае необходимо разместить на пайетке целых 5 моторов! Это увеличение веса, габаритов, усложнение электронного блока управления. Мы решили, что это неверный путь.

    Чтобы добиться результата, мы перепробовали различные способы. Один из первых и самых, как мне кажется, интересных — использование крутящего момента лишь одного двигателя, чтобы посредством механических передач приводить в движение лепестки.

    Вот так выглядел первый собранный нами прототип:



    И он работал:


    Разумеется, в этой демонстрационной модели не рассчитаны ни скорости, ни углы поворота. Нам показалось это слишком сложным, да, и большое количество механических узлов будет трудно реализовать для меньших габаритов. Тем не менее такой вариант был проработан.

    В конечном счёте, мы остановились на такой схеме:



    По сути мы сохранили электронный блок управления от первого прототипа, но изменили роли моторов, добавили механических узлов и заменили датчики положения лепестков на оптические концевики. Было решено использовать крутящий момент одного мотора, и при помощи коробки переключения передач (раздаточная коробка) предавать его на каждый лепесток последовательно. Текущую «передачу» отслеживали при помощи движкового переменного резистора.

    Вот так выглядел новый механизм:



    Как ни странно, он работал не плохо:


    Но всё же у него больше недостатков, чем преимуществ:

    • большое количество механически передач (низкая надёжность);
    • нужно калибровать много датчиков;
    • большие габариты;
    • низкая скорость перемещения лепестков.

    Осознав, что на данном этапе не можем предложить никакой альтернативы, мы начали работу в другом направлении.

    «Умная» пайетка


    Наконец, мы решили всерьёз озаботиться размерами наших пайеток. Необходимо хотя бы приблизиться к габаритам настоящих декоративных элементов одежды. И мы сделали её намного меньше:



    Количество воспроизводимых цветов было уменьшено до 2-х, как у настоящей пайетки. В качестве привода её единственного лепестка был взят миниатюрный шаговый двигатель (о нём подробно я писал здесь).

    Величина времени переключения между цветами получена нехитрыми вычислениями. Моторчик совершает 8 шагов с паузой между шагами в 10мс. Расчёт позволяет лишь примерно оценить время переключения.

    Ток покоя пока составляет значительную величину, но, если использовать режимы низкого энергопотребления контроллера и драйвера можно уменьшить это значение.

    Новая структура электронного блока управления пайеткой:



    Мы решили сохранить элементную базу с контроллером ATtiny44 и драйвером L293DD.

    Принципиальная электрическая схема устройства:



    Для пайетки была разведена небольшая печатная плата:



    Из-за небольших размеров устройства, пришлось размещать микросхемы с двух сторон платы, собственно, они занимают почти всё место на ней. Нужно менять элементную базу…

    Внешний вид платы и пайетка в сборе:



    Софт


    Нам показалось, что было бы очень удобно, если пайетки будут вести себя подобно светодиодам в адресной светодиодной ленте. Потому и протокол обмена данными был реализован соответствующий. Контроллер управления матрицей гонит по шине поток бит для всех элементов матрицы, обрамляя посылку стартовыми и стоповыми разделителями. В неактивном состоянии линия подтянута к Vcc.



    Поскольку данные пайетки воспроизводят только два цвета, то для каждой в посылке отведён всего один бит.



    Первая пайетка в ряду замечает стартовый разделитель, считывает предназначающийся ей первый бит, а остальные передаёт на вторую без изменений. Вторая в ряду пайетка снова читает только первый бит и передаёт остальные дальше по цепочке. Таким образом, можно соединить большое количество модулей с возможностью управления каждым в отдельности, не прибегая к адресации.

    Биты следуют один за другим через равные промежутки времени. Длительность высокого логического уровня определяет «0» или «1» кодируется данным импульсом. Все процедуры, относящиеся к обмену данными в пайетках реализованы через прерывания. Стартовый разделитель фиксируется по нисходящему фронту на линии PA3 (внешнее прерывание), далее запускается таймер, который генерирует прерывания через равные промежутки времени. В обработчике прерывания таймера считаются временные промежутки и длительности импульсов.

    Ничего нового не открыли, да и вряд ли что-то можно ещё придумать для однопроводного интерфейса.

    В качестве контроллера матрицы (или лучше сказать ленты) пайеток выступает платформа Arduino, который связывается с компьютером. Мы написали небольшое приложение в среде Processing, которое позволяет при помощи графического интерфейса работать с матрицей из 4-х пайеток:


    Про функционал


    Подумаем над тем какие преимущества может дать одежда, способная менять свой цвет за счёт применения электромеханических пайеток.

    Первое, что приходит в голову — применение пайеток в дизайне современной одежды. Если поискать немного информации о тенденциях в современном дизайне одежды, то можно часто встретить словосочетания «smart textile», «умные ткани», множество упоминаний о модельерах, печатающих свои наряды на 3D принтере и других технологичных диковинках индустрии моды. Полагаю, электромеханические пайетки весьма органично вписываются в эту концепцию.

    Ещё одно применение — адаптивные (активные) камуфляжные системы, как уже отмечалось выше.

    Кроме того, каждый лепесток пайетки может иметь глянцевую или матовую текстуру, и окрашен в различные цвета, это означает, что пайетка будет по разному поглощать солнечное излучение. Таким образом, у обладателя одежды, покрытой такими пайетками, появляется возможность контролировать свой микроклимат.



    Кроме того, нижние лепестки могут иметь специальные «поры», которые могут открываться и закрываться верхними лепестками, через эти «поры» может происходить испарение лишней влаги.



    В тоже время, если на улице идёт дождь, то пайетка может надёжно закрыть «поры», не допустив попадание влаги под одежду.

    Немного цифр


    Предположим, нам уже удалось решить проблему размещения электронных пайеток на эластичном материале, или, мы создали какое-то «механическое полотно» из этих маленьких устройств. Какими характеристиками будет обладать полотно (на данном этапе)?

    Оценим стоимость изготовления одной пайетки.

    Примечания:

    1. Розничная цена — средняя розничная стоимость на электронные компоненты в моём городе.

    2. Оптом — заказ электронных компонентов партиями из Китая.



    *лист 208х248мм — 216 руб. (Sлист = 51584мм^2), Sплаты = 391мм^2, N плат на листе = 51584/391 = 131шт., стоимость 1 платы = 1,64руб.
    ** катушка 1кг -1000 руб., стоимость 1 комплекта деталей = 1 руб.


    Получается, при массовом производстве себестоимость одного элемента чуть меньше 100 рублей.

    Произведём расчёт необходимого количества пайеток для создания полотна площадью 1м2:

    • Площадь одной пайетки S1 = 391мм2
    • Площадь полотна Sп = 1000000мм2
    • Количество пайеток на полотно N = 2558шт
    • Масса пайетки m1 = 3.5г
    • Масса полотна площадью 1м2 Mп = 8951г
    • Себестоимость полотна площадью 1м2: 240306руб
    • Энергопотребление в состоянии покоя: Imin = 76А
    • Энергопотребление при одновременном переключении всех элементов полотна: Imax = 306А

    Эх… не шить нам платьица из электронных пайеток…

    Выводы


    Здесь можно плавно перейти к выводам, и сказать о недостатках использования электромеханических цветовоспроизводящих устройств в целом и в частности наших пайеток.

    Общие


    1. Наличие движущихся частей, уязвимость для механических повреждений, низкая надёжность отдельных элементов матрицы, уязвимость для загрязнений.
    2. Небольшая палитра воспроизводимых цветов.
    3. Относительно низкая скорость переключения между состояниями.

    Что касается электронных пайеток


    1. Всё вышеперечисленное.
    2. Высокое энергопотребление в состоянии покоя. Решение: применить «спящие» режимы для микросхем.
    3. Ещё более высокое энергопотребление при смене цвета. Решение: можно переключать не все пайетки разом, а поочерёдно или волной, таким образом, одновременно потреблять пиковый ток будет меньшее количество элементов, но это увеличит время переключения.
    4. Проблема размещения на ткани и создание гибкой матрицы.
    5. Высокая себестоимость.

    Но у технологии есть и преимущества


    1. Механические цветовоспроизводящие устройства «работают» на отражённом свете.
    2. Возможность изменения текстуры поверхности.
    3. Возможность реализовать систему контроля микроклимата одежды.
    4. Теоретически, элементы матрицы не потребляют энергию в состоянии покоя, только при смене цвета.

    В общем, мысль была хорошая, реализация оказалась менее хорошей… Тем не менее, работа над «умными пайетками» продолжается. Вскоре попробуем таки разместить их на одежде, и обязательно поделимся результатами.
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 127

      +15
      Как мне кажется — шаговый двигатель здесь избыточен. Можно опробовать подмагниченный лепесток (в крайних положениях магнитится к подложке) и катушку для опрокидования лепестка.
        +5

        Тоже сразу подумал про магниты. Где-то на хабре была статья про разбор механизма использующегося на дисплеях, которые используются на вокзалах (там лепесток разворачивается).
        Ещё, как вариант, миниатюрные e-ink дисплеи (там вроде бы можно разные цвета использовать).

          0
          А не поделитесь названием таких дисплеев? На Ali не нашел…
            0
            en.wikipedia.org/wiki/Flip-disc_display
            UPD: А вот на Али не находится что то…
              0
              Я про e-ink…
                0
                E-ink'ов на Али завались, правда, находятся они в разделе LCD.
                  0
                  Меньше 1.54' не нашел…
                    0
                    Меньше 4см по диагонали? А сколько вы хотите?
                      0

                      Меньше пока и нет вроде. Но это не потому что нельзя, а потому что форм-фактор устоявшийся. Если обратиться к производителю напрямую и разработать модель меньше — то можно будет заказать, я думаю.


                      EDIT: тут есть пару поменьше https://goodisplay.aliexpress.com/store/group/Segment-and-Flexible-E-paper/600281_259646438.html

                        0
                        Действительно, думаю стоит спросить у производителя.
                        А не знаете, не квадратные формы технически возможны? Так чтобы все неквадратное поле было рабочим?
                          0

                          По ссылке выше как раз неквадратные. Вот сегмент типа для калькулятора, узкий и длинный: https://www.aliexpress.com/item/32903185842.html?spm=2114.12010612.8148356.5.3a813698wppSf8

                            0
                            Блин, что ж я так неясно выражаюсь :(
                            Я про непрямые углы, круги, например, шестиугольники…
                              0

                              А, не знаю на этот счёт. Кажется, должно быть возможно, но нужно уточнять.

            +1
            Вот пример гибкого, печатаемого электромагнита.
              +1

              При прочтении статьи, сразу же подумал об этом youtube-канале

                +1
                Интересные штучки на этом канале есть, спасибо
                0
                Для маломощных механизмов успешно используются электрострикционные и пьезо элементы. Роботов-насекомых на них делают. Как раз легкие элементы двигать.

                +18
                Повторное изобретение блинкерного табло?
                  +3
                  Только с большим количеством сторон разного цвета.
                  +2
                  ИМХО в таком виде не подойдет никуда, кроме светоклапанных дисплеев. Показывать на таком время до следующей электрички или температуру на термометре общего пользования :) Собственно, где такие дисплеи сейчас и применяются.
                  А здесь удобнее будет перейти на микроуровень. Магнитный шарик или магнитная бисеринка с половинками разного цвета пришита к одежде, и под ней катушка. Подали ток — бисеринка проворачивается.
                    +1
                    Магниты на одежду вряд ли хорошая идея. Будет слепляться сама с собой и с окружающими предметами. Можно попробовать использовать вращение вытянутых стрелок в магнитном либо электростатическом поле. Кстати, похожее уже выпускается в виде пленки для визуализации магнитного поля.
                    Теоретически возможны однопиксельные ЖК или e-ink дисплейчики, но тут вопрос как их изготовить на коленке и как сделать достаточно прочными.
                    Еще в порядке фантазии можно попытаться использовать окрашивание индикаторов в кислой и щелочной среде, а ксилотность менять электролизом. Но тут вопрос как избежать выделения газов. Да и не уверен будет ли такой подход работоспособным в принципе.
                    Можно использовать термохроную краску, но придется озаботиться теплоизоляцией и при этом возможностью быстрого нагрева-охлаждения.
                    Можно сделать те же лепестки, но из тонкого металла, а поднимать-опускать за счет электростатики. Естественно, им нужна защита от механических повреждений.
                      +2

                      Ну как-бы в микродвигателях тоже небольшие магниты.

                        +1
                        Там магнитное поле по большей части замкнуто. Плюс мотор занимает относительно небольшую долю «пикселя», то есть вся структура получается гораздо более жесткой.
                        Ну и я нигде не утверждал, что текущая конструкция с крупными лепестками оптимальна. Как по мне, так слишком громоздкая, сложная и ненадежная получилась.
                        0
                        Естественно, им нужна защита от механических повреждений.

                        А так же непосредственно от статики. Чую, в подобном в трамвае не покатаешься…
                          0
                          небольшая металлизация и укладка «внахлёст» решат проблему
                        +1

                        Ещё немного итераций, заменить магнитное поле электростатическим, — и переизобретете электронные чернила.

                        +2
                        Есть несколько десятков известных обратимых хим. реакций в твёрдых средах (пластик под напряжением). Они настолько медленные, что для экранов считаются непригодными. Но тут походу спешить некуда.
                        Зато сами чешуйки можно сделать практически невесомыми.
                          +1
                          Возможно ли это сделать на коленке? Не деградирует ли пластик при частом изменении цвета?
                          +5
                          image
                            +2

                            А вот, кстати, да. RGB светодиод в маленькой рассеивающей (матовой) сфере или "прямоугольнике" и никакой механики и любые цвета.

                              +6

                              У светодиода как минимум два недостатка: постоянное потребление энергии и практически полная бесполезность на ярком свету.

                                +2
                                В посте ток потребления в покое такой же примерно, как у светодиодов.
                                  0

                                  Да, ток покоя пока что довольно значительный, но, думаю, замена элемент ной базы на более… Наверно правильно будет сказать "современные" микросхемы должно поправить это дело.

                                    0
                                    Должно нормальным софтом решаться. В частности, надо усыплять контроллеры. У AVR потребление микроамперы.
                                      0

                                      У меня галлюцинации или там 306А в пике? 306 Ампер, Карл! Цыпочку в таком платье быстро отжарят

                                        0
                                        Пик-то короткий.
                                          0
                                          Как вариант (не особо рабочий на практике, но теоретический) — ставить перед блоком лепестков понижающий трансформатор…
                                    0

                                    Да, светодиоды — хорошее дело, но при ярком освещении (например, на улице в ясный день) они будут не очень заметны.

                                      +3

                                      Ну цель то не одежда для повседневной носки. Для шоурумов, выставок, показов моды, вечеринок. Явно целевая группа не стадионы и улица.

                                    0

                                    Можно узнать откуда эта чудесная картинка? :)

                                      +3

                                      Вроде как Динамо из Бегущего человека

                                        +1

                                        Это как правильно сказали один из антагонистов главного героя — «Динамо» из фильма по мотивам произведения С. Кинга — «Бегущий человек».
                                        Для 1987 года у него были суперсовременные пайетки на костюме)

                                        Рекомендую книгу к прочтению, с фильмом у нее по сути лишь название общее.
                                          +1
                                          Рекомендую книгу к прочтению, с фильмом у нее по сути лишь название общее.


                                          Рекомендую попутно прочесть рассказ Р. Шекли «Премия за риск» (1958), у него с книгой Кинга (1982) по сути много общего.
                                      +6
                                      а что, если просто моторчик + лента с цветами, которая циклично протягивается между роликами? как в рекламных щитах, только в разы уменьшенная?
                                        0

                                        Но это сработает только на 2 цвета. А если нужно больше?

                                          0
                                          На любое количество подойдет. Просто лента нужна длиннее.
                                            0
                                            Ленту змейкой сложить можно.
                                          +6
                                          Очень нерациональное решение задачи.
                                          Вам же надо дискретное «переключение » цветов?

                                          Используйте технологию блинкерного табло
                                          image
                                          habr.com/ru/post/447472

                                          p.s. я буду читать внимательнее комментарии =)
                                            0

                                            Да, мы рассматривали такой вариант, но такие штучки поспроизводят только два цвета, а в конечном счёте хочется большее количество. Кроме того, у этих штучек ось поворота лепестка проходит через его диаметр, следовательно, при повороте лепесточка под осью вращения нужно иметь запас расстояния до корпуса, равный радиусу лепесточка. А это не очень хорошо, если мы размещаем элемент на одежде.

                                              +2

                                              Есть плёнки, которые при нагревании цвет меняют. Так, например, делают плёночные термометры. Можно резистивно греть плёгку и она будет менять цвет.
                                              Управление всем этим хозяйством попроще выйдет, хотя ветерок будет менять цвет одежды, да.


                                              Можно поизучать вопрос с магнитными доменами. Берётся порошок, а лучше плоские чешуйки из того же материала, что неодимовые магниты делают. Намагничиваются, окрашиваются в контрастные цвета с двух сторон, ноносится на них слой прозрачного полимера до формирования мелких шариков. Шарики насыраются в пупырчатые блистеры и заливаются глицерином или какой-то другой вязкой прозрачной жидкостью. По периметру блистера тонкая катушка, перпендикулярно ей еще одна. Подавая ток на катушки можно повернуть шарики в ячейках любой стороной. Посое отключения шарики в вязком веществе какое-то время сохраняют ориентацию.
                                              Короче это я, походу, изобрёл вам принцип электронных чернил, только они не магнитным полем поворачиваются, а электрическим


                                              Да, это мои диванно-экспертныые соображения.
                                              Вы офигенские молодцы, что не побоялись делать прототипы, ведь рентабельность, эффективность и надежность всего этого была предсказуемой.

                                                0
                                                www.inelsys.ru/production/blinkers.html
                                                ну вот вариант с двумя треугольниками
                                                тут мой тезис заменить мотор на электромагнит
                                                В данной схеме можно использовать больше треугольников, просто к каждому приделать рычаги таким образом, чтоб рычаги всех треугольников не пересекались, и вот его уже дергать 1 или несколькими электромагнитами
                                                Хотя согласен, из готовых подручных материалов, последнее ваше самое простое
                                              +4
                                              Бросается в глаза высокая стоимость электроники по сравнению с двигателем. Избежать этого можно, сделав управление двигателями по матричной схеме, например, одна паетка с электроникой на 11 паеток только с двигателями. Всё равно переворачивать все лепески одновременно не выйдет, по причине большого потребления. Такая схема имеет преимущество перед блинкерами — лепески можно делать большими и лёгкими. Это можно использовать в оформлении интерьеров.
                                                0

                                                Интересная мысль, поработаем этот вариант.

                                                  0

                                                  Можно пойти ещё дальше, один двигатель — 10 паеток с гибкой общей осью для двигателя.

                                                    0
                                                    Не знаю, что там с объёмом кода, но на Али продают ATtiny13A буквально рулонами по 50 и 100 штук. На текущий момент, вместе с доставкой, пакет стоит 1 069,84 р., то есть за штуку будет 21,40. Правда, на два мотора уже не хватит, потому что остаются только три свободные ноги (2 на питание, одна — reset, одна вход и одна выход по управляющему сигналу). Ну или 4, если перенастроить reset и задействовать эту ногу для управления оборудованием. В общем, более осмысленно использовать более дешёвую электронику. Если, конечно, 13-й тиньки хватит памяти.
                                                      0
                                                      Процессор я бы вероятно взял CY8C4013LQI-411 — на дигикее он по $0.28 поштучно, 4х4мм, 12 программируемых ног, 2,5мкА в глубоком сне, 2мА на 6МГц. Двигатели включил бы в матрицу 3х4 или 4х4, столбцы и строки матрицы коммутировал бы полевиками, управляемыми напрямую с процессора — на это нужно 7-8 ног. А матрицу можно запитать от драйвера. Надо подобрать драйвер с отключаемым питанием, чтобы он мало потреблял в покое. CY8C4013LQI умеет просыпаться от I2C — на эту шину можно подключить много таких плат.
                                                        0
                                                        Ну да, по тактовой тиньке, конечно, немного проигрывает, но учитывая, что CPU там 32-битный, это вообще не имеет значения. Спасибо за хорошую наводку. Мешок тинек я, конечно куплю, потому что внутренний хомяк бьётся в истерике и требует запаса, но и к этим присмотрюсь. Надеюсь, они где-нибудь водятся в более удобном для прототипирования виде, а то с разводкой плат я пока не освоился.
                                                      0
                                                      А вот интерьер — да, интересная мысль. Тем более, что тут и с местом проблем не будет и с питанием.
                                                      +1
                                                      Ну раз тут такое раздолье, то и мне хочется свои пять копеек. Поворотные лепестки — круто. А про рулонные, вроде того, что на рекламных плакатах, не думали? С самой простой кинематикой (лента-кольцо) хватит того же одного мотора. Только ничего топорщиться не будет при переключении.
                                                        +3
                                                        А что, если использовать технологию типа электронных чернил? Внутри, насколько я знаю, там тоже просто смена ориентации механических элементов, только они гораздо компактнее.
                                                          +1
                                                          Идея интересная но до КДПВ как до Луны пешком, увы.
                                                          И расчет цены у вас не верный. Резисторы даже у нас тут стоят копейки, а не рубли.
                                                          Перейдите в плане схемотехники на что-нибудь типа STM32l011 и в качестве драйвера, например, A3906. И тогда ток покоя будет не таким печальным.
                                                            0

                                                            У нас в магазине десяток smd резисторов стоит 10 рублей. Вот из этого я и исходил. По поводу замены электронной базы полностью согласен. Будем работать в этом направлении.

                                                            0
                                                            Мне кажется, стоит рассмотреть вариант отказа от драйвера и управления электродвигателем напрямую с пинов МК. Можно применить ограничение тока с помощью резисторов и/или ШИМ (а вообще надо провести исследование, может хватить и сопротивления самих выходных каскадов МК, если сопротивление обмоток моторчика достаточно высоко, но надо проверять). Вам не нужно время реакции 80 мс, если костюм будет полностью менять цвет за 1-2 секунды это тоже будет круто, вам не обязательно уметь воспроизводить видео в реальном времени. Это бы решило сразу две проблемы: уменьшение габаритов блока управления (1 микросхема вместо 2), уменьшение тока потребления и уменьшение расчётной стоимости устройства почти на треть. Плюс вместо AVR можно посмотреть в сторону более дешёвых МК. Например, STM8. Плюс резисторы и светодиоды можно при желании найти и по цене меньше рубля за штуку. В общем, себестоимость упадёт со 100 до 50 рублей точно, если захотеть. И это на доступных для простых людей объёмах, думаю, на миллионных партиях можно ещё дешевле сделать.

                                                            Меня лично беспокоит больше не цена и ток потребления, а механическая долговечность. В одежде всё же люди активно двигаются, это не экран, висящий спокойно на стене. Нагнулся шнурки завязать — и переломил десяток девайсов пополам по линии сгиба одежды. Прилёг отдохнуть — и полкостюма уже нет.
                                                              +2
                                                              На одежде не очень получится… Сильно много движущихся частей. Нужно ждать распространения дешевых цветных E-ink размером хотя-бы 20 на 30 мм. Выкладывать их на ткани как чешую. Вот там можно реализовать и сменный принт и камуфляж и все на что фантазии хватит.
                                                                0
                                                                Фишка как раз в том, что такие экраны не нужны, нужны именно пикселы такого размера. Они точно будут дешевле, но возникает вопрос о востребованности в таких количествах, чтобы их начали делать массово и продавать в местах типа Али.
                                                                0
                                                                Сетодиод без корпуса занимает очень мало места. Над ним лепим простейшую рассеивающую свет пластинку. Миллиметров 5*5 вполне хватит для равномерного рассеяния. Если помудрить, может и 10*10. А если увлечься физикой распространения света в различных средах — можно очень крупные блестяшки делать. Но чем больше — тем темнее должно быть вокруг для их заметности, потому что закон сохранения энергии никто не отменял.

                                                                Обычный светодиод из детских игрушек светит очень ярко для освещения уровня облачного дня или в помещении. А вот на солнце нужно что-то вроде электронных чернил.
                                                                  0
                                                                  Тогда можно сразу использовать адресные светодиоды. Кстати, у самых массовых размер как раз 5*5 мм. И даже другой электроники не надо, разве что, раздающие контроллеры на блоки (строки, колонки), чтобы «отрисовка» происходила быстрее: я как-то прикидывал параметры экрана на таких светодиодах и понял, что без промежуточных контроллеров, способных принять свои фрагменты изображения на очень высокой скорости и раздать по медленному каналу своей группе светодиодов, будет очень грустно.
                                                                    0
                                                                    Сто лет в обед таким костюмам. Скорость загрузки у них 20 мега бод по докам, а на практике до 32. То есть, до миллиона точек в секунду на канал контроллера (40 килопикселей при 25 фпс). В общем, в батарею вы упретесь намного раньше, чем в контроллер.
                                                                      0
                                                                      Про батарею я в курсе — проектировал плакатик на адресных светодиодах. Отказались от идеи именно потому, что пришлось бы таскать с собой тяжёлую батарею. А вот про скорость могу поспорить: либо там таки были какие-то буферные контроллеры, либо контроллеры самих светодиодов были ну очень прокачанными. Потому что у тех светодиодов, которые массово продаются на Али и в прочих местах, скорость шины — 800 кГц, то есть, если нацеливаться на 25 кадров в секунду, получаем не более 1300 пикселов. В принципе, если не требуется «показывать кино», можно забить на скорость обновления, потому что тогда получим 33 000 с хвостиком пикселов, прорисовываемых за секунду. Но да, даже в первом варианте получим порядка 80 А, то есть 400 Вт, при максимальной яркости. Нехилый такой фонарик можно получить. Это я посчитал 60 мА на пиксел. Короче, желающим погулять в таком платье придётся смириться с тянущимся за ними кабелем в палец толщиной или с тележкой, которую придётся с собой таскать. Прямо как в одном из выпусков «Ералаша», где гопник отжал у очкарика электронные часы, но забыл забрать батарейку — чемодан, который тащил тот очкарик.
                                                                        0
                                                                        А вот про скорость могу поспорить

                                                                        Просто вы говорите о семействе на основе драйвера ws2811, который совершенно ужасен во всех отношениях. Я же говорю про apa102-256. Но даже его китайские клоны заявляют «The maximum frequency of 30MHZ serial data input».
                                                                          0
                                                                          Спасибо за наводку. Может, где-нибудь пригодится. Только там в качестве типичной частоты указывают 15 МГц, а в качестве максимальной — 20. Но это всё равно сильно лучше, чему WS2811 и прочих родственных. К тому же, эти светодиоды ещё и меньше по размеру, причём, сильно меньше: год назад хотел сделать одну антуражную штуку, но так и не подобрал для неё деталей, вот эти светодиоды прямо-таки напрашиваются.
                                                                            0
                                                                            Я уверен, что заводил оригинальные их чипы на 32. Ну и «The clock low/high level widch — 30 ns» соответствует 33 мегагерцам. Ну и главный плюс — они не мерцают. Не помню уже, то ли там CC драйвер, то ли частоту PWM до многих килогерц задрали… При чем, чипы нового поколения радикально луше старых
                                                                            К тому же, эти светодиоды ещё и меньше по размеру
                                                                            Выпускаются в корпусах 5050, 2020 и 1515. Но последние фиг купишь кроме крупного опта (заказ в производство от 3кк штук, емнип), если ничего не изменилось за год.
                                                                              0
                                                                              Да, там где-то было, что ШИМ на 20 кГц работает. И вот то, что я нашёл — как раз 2020.
                                                                                0
                                                                                Только на Али все продают APA-102-2020-8192. Не перепутайте.
                                                                                  0
                                                                                  А в чём разница?
                                                                                    0
                                                                                    У них встроенная гамма-коррекция. Но медленный (если не исправили за год) ШИМ.
                                                                  +2
                                                                  Было бы круто, создать пайетку, способную самостоятельно «перелистываться» и менять цвет, который в данный момент демонстрируется наблюдателю.


                                                                  А почему платья, а не динамический фасад для здания?
                                                                  Более приземленно, конечно, но и намного более реализуемо.
                                                                  Плюс в перспективе можно получить заказ от новой звезды деконструктивизма, новой Захи Хадид.
                                                                    0
                                                                    Дисплей, встроенный в стену здания :)
                                                                      +1
                                                                      Дисплей, встроенный в стену здания :)


                                                                      Огромные мониторы с рекламой на стенах зданий — уже реальность.
                                                                      А тут больше о прекрасном — об искусстве архитектуры :)
                                                                        0
                                                                        Мысль интересная и простор для творчества большой :)
                                                                        0
                                                                        Здание, встроенное в дисплей )
                                                                          0
                                                                          Напомнило кадры из фильмов про Гарри Поттера, где замок самопроизвольно (или по чьей-то команде, но об этом автор умолчала) меняет планировку.
                                                                      +4
                                                                      Первое, что приходит в голову — применение пайеток в дизайне современной одежды


                                                                      image

                                                                      1967 г.
                                                                        0
                                                                        А про интерференцию/дифракцию не думали? Взять отражающий диск, насадить на вал двигателя и в завиимости от угла поворота вала будут разные цвета(а то и узоры). И никаких тебе редукторов с лепестками.
                                                                          +1
                                                                          А зачем вы крепите лепестки вдоль короткой стороны, размахивая таким длинным веслом? Тут сразу несколько минусов:
                                                                          1. Рычаг играет против вас, усилие требуется больше, чем если складывать по короткой.
                                                                          2. Сопротивление воздуха начинает вам мешать.
                                                                          3. Свободного места перед основной плоскостью для этого механизма требуется много, чтобы оно не цеплялось.
                                                                            +5
                                                                            P.S. А вы не рассматривали секторный механизм?
                                                                            Видео
                                                                            Не смог быстро нагуглить иллюстрацию, пришлось собрать из бумажки и записать. Кривовато, но, надеюсь, принцип понятен: 2 вложенных спирали, окрашены в разные цвета. При повороте одной относительно другой на 360° она перекрывает первую. Весь механизм получается практически плоским, не требуя пространства перед собой, вдобавок, можно варьировать степень перекрытия, получая промежуточные оттенки.
                                                                              +2
                                                                              Кстати да. Если получится сделать достаточно малое трение — можно будет переключать его гибкими катушками. Или и тут переходить на микроуровень: вместо большой спирали будут две спиральные молекулы :) или магнитная жидкость, движущаяся по спиральной канавке :) Скажем, кусочек гибкого пластикового капилляра, наполовину заполненного магнитной жидкостью. Половина капилляра наружу, половина внутри. Подаем импульс тока в одну катушку — жидкость перетекает наружу и видна. Подаем импульс в другую — жидкость перетекает внутрь и не видна. А удерживается капиллярными силами.
                                                                              Все, оформляю патент :)
                                                                                +1
                                                                                Подаем импульс тока в одну катушку — жидкость перетекает наружу и видна. Подаем импульс в другую — жидкость перетекает внутрь и не видна. А удерживается капиллярными силами.
                                                                                Тогда и спираль не нужна, просто 2 ёмкости, связанные трубкой — одна перед экраном, другая за. Жидкость либо вытекает во внешнюю, заслоняя экран, либо во внутреннюю, открывая его.
                                                                                0
                                                                                Потом до самодельной митохондрии или хлоропласта дойдёте…
                                                                                0
                                                                                Такая штучка не попадалась на глаза… Но с круглыми модулями проблема, если пытаться «замостить» окружностями плоскость, то останется много незакрытых мест (там где эти окружности будут соприкасаться). Единственный способ — располагать их как чешуйки, внахлёст (собственно как и настоящие пайетки). Потому от идеи использования круглых модулей мы сразу отказались.
                                                                                  0

                                                                                  Только два цвета же? Как получаются промежуточные оттенки?

                                                                                    0
                                                                                    Больше лепестков пирогом.
                                                                                      0

                                                                                      Т.е. ещё больше вложенных спиралей?

                                                                                      0
                                                                                      Неполное перекрытие (поворот на угол менее 360°). Часть круга будет одного цвета, часть другого, круг в целом (пиксел) будет восприниматься как смесь этих двух цветов в соответствующей пропорции.
                                                                                        0

                                                                                        Так и подумал вначале, но ведь тогда придётся делать эти кружки маленькими, чтобы и вблизи смешивалось. Вряд ли наряд только для дали.

                                                                                          0
                                                                                          Вблизи тоже работает. Да, в видите отдельные кружки. Но тем не менее, площадь, занимаемая ими, всё равно воспринимается окрашенной в соответствующий цвет, просто «пёстрой», даже если они больше сантиметра в диаметре. Примерно как ASCII-art
                                                                                          Wikipedia logo
                                                                                          Wikipedia logo in ASCII art
                                                                                    0
                                                                                    Вопрос про весло логичный. Когда собирали первую версию даже не думали о такой проблеме. А потом уже взяли проверенное решение и уменьшили его. Спасибо, точно подметили.
                                                                                    +2

                                                                                    Разве нельзя делать пайетки из микроэкранов на электронных чернилах? Они также работают на отражённом свете, бывают многоцветными, хотя для первого варианта можно и один цвет взять. Энергии требуют мало и нет подвижных частей

                                                                                      0
                                                                                      Кстати да, самый логичный вариант, наравне с жидкими кристаллами. Только они к УФ чувствительны, выгорают на солнце.
                                                                                        +1
                                                                                        Разве нельзя делать пайетки из микроэкранов на электронных чернилах?

                                                                                        "Освещение изменилось, включились ультрафиолетовые лампы, и часть деталей одежды стали прозрачными, открывая взглядам танцующих новые интересные ракурсы." (с) по памяти из "Тигр! Тигр!" А. Бестера, 1956-ой.

                                                                                        0
                                                                                        Только гибкий (дешевый) e-ink, тут плотность элементов не важна. В крайнем случае вся пайетка это один элемент. Плюс сразу нужно при изготовлении ткани платья вплетать в него питающие и управляющие нити пайеток. Ну и в идеале, это должна быть нить состоящая из крошечных e-ink управляемых и питаемых по одной линии. Тогда все проблемы сместятся на уровень интерфейсов подключения (управления и питания).
                                                                                          0
                                                                                          А что, уже есть такой e-ink, что квадратный метр его не стоит как автомобиль?
                                                                                            +1
                                                                                            А что, уже есть такой e-ink, что квадратный метр его не стоит как автомобиль?


                                                                                            А что, это когда-то кого-то останавливало, когда речь шла о новом платье, которому подобного ни у кого нет? :)

                                                                                            "… Много лет назад жил-был король, который страсть как любил наряды и обновки и все свои деньги на них тратил. И к солдатам своим выходил, и в театр выезжал либо в лес на прогулку не иначе как затем, чтобы только в новом наряде щегольнуть. На каждый час дня был у него особый камзол, и как про королей говорят: «Король в совете», так про него всегда говорили: «Король в гардеробной»..." (с)
                                                                                              0
                                                                                              А для такого применения e-ink должен быть таким дорогим?
                                                                                              Элемент может быть с размером с целую пайетку, DPI быть нулевым, а устройство сверхпростым, два прозрачных пластиковых лепестка, два электрода на противоположных концах, и капсулы изменяющие под воздействием электрического поля ориентацию, изменяя цвет или поляризацию света.
                                                                                              0
                                                                                              Нужна нить содержащая в себе фотоэлементы, ионисторы, схему управления и индикатор. Из такой нити сразу можно шить платье, резать ее, стирать и так далее. По готовности платья, нужно будет его только отмапить и можно управлять по радио.
                                                                                                0
                                                                                                Как вариант имеет право на жизнь, кстати наиболее перспективный вариант реализации платья-хамелеона;)
                                                                                              +2
                                                                                              Все кто предлагает в комментариях использовать всякие е-инк экраны, светодиоды и т.п.
                                                                                              Вы видимо недопоняли главную особенность разработки автора статьи. В его пайетке можно использовать любые существующие материалы для покрытия. В том числе и всякие «голографические», светоотражающие, маскировочные и т.д. С любыми узорами.
                                                                                              Одежда из экранов и светодиодов наверняка появится в ближайшее время и будет достаточно популярна, но в ней решаются немного другие задачи, отличные от тех которые пытается решить в своей разработке автор статьи.
                                                                                                0
                                                                                                Да, вот именно об этом я и говорю! Лепесточки можно изготавливать из различных материалов и придавать поверхности различные свойства.
                                                                                                +3
                                                                                                Вспоминается анимация олимпийского мишки:

                                                                                                image
                                                                                                  0
                                                                                                  Да, правда похоже :)
                                                                                                  Как-то даже не вспомнили об этом в ходе работы…
                                                                                                  +1
                                                                                                  Идея классная и сил не мало потрачено! Я как то использовал вот такие пленки с Али для загадки в реалити-квесте. Честно говоря в принцип работы не вникал, но вдруг Вам будет интересно.
                                                                                                    0
                                                                                                    Вы работали с такими пластинами? Мне любопытно: от них можно отрезать кусочки без потери функциональности?
                                                                                                      0
                                                                                                      Честно, не пробовал, но скорее да, фаза и ноль послойно подключаются.
                                                                                                        0
                                                                                                        Понял, спасибо, изучу этот вопрос. Идея интересная!
                                                                                                    +1

                                                                                                    Можно наряд собрать из кольцевых лент или одной спиральной, на которые нанизаны подобные пайеткам элементы. При смене узора мотор двигает либо саму ленту, либо эти элементы (звёздочкой) по ленте, другой мотор или электромагнит переворачивает элемент на нужный цвет.


                                                                                                    Оказывается, выше moonoviy уже предложил идею с лентой, но у меня более сложный вариант.
                                                                                                    Обратный вариант: ленты неподвижны — это "жучок" пробегает по ленте меняя цвета.

                                                                                                      0
                                                                                                      Большое количества мелких элементов — это множество точек отказа. Эти призмы будут зависать, когда загрязнятся.
                                                                                                      image
                                                                                                        0

                                                                                                        Пайетки всего это лишены?
                                                                                                        Главная цель — практичность или всё же одноразовый эффект?

                                                                                                          0
                                                                                                          Как минимум сила трения у ленты намного больше, что требует большого момента силы у мотора.
                                                                                                            0

                                                                                                            Тогда нужен "ползун", проходящий по всей ленте наряда.

                                                                                                              0
                                                                                                              Имхо вся механика никуда не годится. Скорее всего это должно быть что-то на микроуровне. Что-то вроде дифракционной решетки, микроскопическое растягивание и сжатие которой, изменяет цвет отражаемого света.
                                                                                                      0
                                                                                                      протокол можно использовать dmx, как раз его прямое назначаение работа со свтовым оборудованием включенным последовательно
                                                                                                      судя по тексту у вас первый контроллер принимает посылку и потому еще пересылает следующему? или всетаки она летит транзитом а все просто ее читают?
                                                                                                        0
                                                                                                        Первый контроллер читает только первый бит посылки, а остальные пропускает через себя на следующие контроллеры.
                                                                                                        0
                                                                                                        Стукнул в голову шизоидный вариант:
                                                                                                        Нафиг контроллеры, пусть пикселы переключаются сами по себе. Со случайным периодом, разных цветов. Привет, эпилепсия.
                                                                                                        Или еще лучше — игра в «жизнь», по состоянию соседних пикселов.
                                                                                                        Не мог не поделиться гениальной идеей.
                                                                                                          0
                                                                                                          Пожалуй, от использования контроллеров ваши идеи не спасут…
                                                                                                          Но вот с игрой в «жизнь» идея и правда интересная. Могут получиться интересные визуальные эффекты.
                                                                                                            0
                                                                                                            Без контроллера это первая. Сам не заметил, что их две.
                                                                                                            А вторая на простой логике
                                                                                                              0
                                                                                                              Контроллер часто дешевле и проще «простой» логики.

                                                                                                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.