Piercing industrial com LED
(mitxela.com)- Ao colocar LEDs e circuitos dentro da barra de um piercing industrial que atravessa a orelha, foi criada uma joia luminosa realmente utilizável
- A estrutura principal usa uma agulha hipodérmica de calibre 16 como se fosse um tubo de aço inoxidável, com um flex PCB fino contendo um ATtiny44 e LEDs 0402
- Os furos laterais foram usinados com fresadora e fresa de topo, e o suporte da bateria reaproveita uma peça de brinco pronta, usando a carcaça metálica como terminal positivo
- Os LEDs repetem um padrão de cerca de 3 minutos usando charlieplexing, mas depois do encapsulamento com epóxi transparente de grau alimentício, um LED na ponta falhou e ficou impossível de reparar
- O consumo de corrente é de cerca de 3mA; uma LR521 duraria aproximadamente 3 horas em cálculo simples, enquanto uma bateria de óxido de prata SR521, com curva de descarga mais plana e quase o dobro da capacidade, deve permitir pelo menos 5 horas de uso
Colocando LEDs dentro de uma barra que atravessa a orelha
- Um piercing industrial, ou scaffold, é uma joia em forma de barra que atravessa a orelha, e este projeto tenta colocar LEDs dentro dessa barra
- Foi um dos vários projetos feitos às pressas antes do fechamento do London Hackspace, e depois disso houve mais de um ano sem acesso a uma fresadora
- Fazer furos na lateral de uma agulha hipodérmica continuou sendo um processo complicado sem uma fresadora
Projeto e escolha de componentes
- O ponto de partida foi tirar, com permissão, uma foto da orelha de uma amiga e então girá-la, redimensioná-la e corrigir a distorção para sobrepor o resultado ao projeto no OpenSCAD e no Photoshop
- Esse mockup foi importante para acertar o espaçamento dos LEDs e os offsets
- O material do tubo poderia ser comprado em vários tamanhos de aço inoxidável, mas uma agulha hipodérmica era mais adequada por ser barata e fácil de obter
- A agulha de calibre 16 tinha exatamente o diâmetro certo
- A espessura da parede lateral era muito fina, o que ajudava a colocar o circuito dentro da barra
- Havia preocupação de que o comprimento padrão da agulha fosse insuficiente, mas após medições e cálculos concluiu-se que a agulha comum bastava
- Para a placa, foi escolhido flex PCB para obter uma placa o mais fina possível
- Alguns fabricantes também oferecem FR4 de 0,2 mm, mas o custo é semelhante ao de flex PCB
- Com flex-rigid, a parte dos LEDs poderia ser a mais fina possível e a parte do microcontrolador poderia ser uma placa multicamadas, mas o custo seria muito maior e não seria possível colocar o conector sobre o microcontrolador
- O suporte da bateria reaproveita uma peça de brinco pronta
- A carcaça metálica se torna o terminal positivo da bateria
- Foi projetado para que o fio saindo da ponta da agulha funcione como pino de terra
- Foram escolhidos LEDs 0402 em vez de 0201
- Com LEDs 0201, seria possível posicioná-los em outra orientação e fazer as trilhas passarem diretamente por baixo deles
- Após conferir as dimensões, concluiu-se que os LEDs 0402 seriam mais confiáveis
Usinagem dos furos laterais da agulha
- Depois de fazer uma pequena fixação em V de latão, a tarefa de abrir os furos laterais da agulha levou cerca de 5 minutos
- Como uma broca pode escorregar numa superfície curva, os furos foram feitos com uma fresa de topo
- A ferramenta de metal duro era mais rígida e favorecia a usinagem em superfície curva
- Prender a fresa de topo no mandril do contraponto não era o ideal, mas no fim os furos com fundo plano ficaram precisos
- O furo passante de 1,6 mm ficou mais irregular porque a broca tendia a escapar
- A peça usinada encaixou bem na agulha com press-fit, e depois de definir a posição final foi fixada com cianoacrilato
- O collet de fixação da bateria no lado oposto puxa essa junta ao ser removido, então a união precisava ser robusta
Circuito e software
- Assim que as placas chegaram, uma delas foi soldada imediatamente, mas depois ficou parada por cerca de um ano por vários motivos
- Há alguns meses, o circuito foi energizado e o padrão de pisca foi colocado para funcionar
- O microcontrolador usado é o ATtiny44
- Se fosse reprojetado hoje, provavelmente seria escolhido o CH32V003
- O CH32V003 consome mais energia, mas a vantagem do pino único de depuração é grande
- Para regravar o ATtiny44 era preciso conectar 6 pinos
- Os LEDs são acionados por charlieplexing
- O padrão final se repete por cerca de 3 minutos
- O software é parecido com charliestar, mas mais simples
- O código-fonte para ATtiny está disponível no GitHub
Montagem e encapsulamento
- O brinco barato usado como estojo de bateria não era de aço inoxidável, mas de latão niquelado
- Espera-se que as peças de aço inoxidável tenham melhor aparência e continuem brilhando por mais tempo
- Com tudo funcionando normalmente, os furos foram preenchidos com epóxi transparente de grau alimentício
- Depois que o epóxi endureceu, um LED da ponta falhou
- Como ele fica na extremidade, isso não chama tanta atenção visualmente
- Como o problema surgiu após a cura do epóxi, não havia forma de reparar
- Seria possível fazer outro do zero, mas no momento não há oficina, e a próxima versão precisaria de melhorias em vez de uma simples repetição
Ideias de expansão e estojo de armazenamento
- O plano original era adicionar um ou mais endcaps
- O header de programação também poderia ser usado como pino GPIO do microcontrolador
- Havia a ideia de conectar interfaces como microfone ou receptor IR
- Os endcaps ainda não foram feitos, e o padrão de pisca atual já parece interessante o bastante
- Um estojo de armazenamento também foi modelado no OpenSCAD
- Por causa do LED morto, havia vontade de terminar tudo rapidamente, mas o estojo segura bem o dispositivo
- O pack de bateria é guardado numa posição desligada levemente puxada para fora
- A dobradiça foi feita inserindo um alfinete de roupa em um furo quase em press-fit, e a tampa fica firme o suficiente para se manter em qualquer ângulo
- A textura da superfície da tampa vem da mesa da impressora 3D, ajudando na aderência durante a impressão e dando um pouco de caráter ao resultado final
Fotos de uso e duração da bateria
- Nas fotos usando a peça, o flash acaba apagando um pouco o brilho dos LEDs, deixando um ar clínico
- No futuro, podem ser tiradas mais fotos de uso, talvez combinando flash com longa exposição para mostrar ao mesmo tempo a orelha e o rastro dos LEDs
- O consumo de corrente medido ficou em pouco mais de 3mA
- A bateria LR521 tem, no melhor caso, capacidade de cerca de 10mA, então em cálculo simples daria aproximadamente 3 horas de funcionamento
- A curva de descarga alcalina é acentuada
- Não está claro em que tensão o chip entra em brown-out, então ele pode desligar antes de a bateria acabar totalmente
- A bateria de óxido de prata SR521, no mesmo formato, oferece quase o dobro da capacidade e uma curva de descarga mais plana
- Com essa bateria, a expectativa é de pelo menos 5 horas de funcionamento
- Trocar a bateria é mais incômodo do que parece
- Se, em vez de usinar um collet maior, o diâmetro da ponta da barra tivesse sido reduzido, seria possível usar sem modificações o suporte de bateria comum do brinco barato
- Nesse caso, todo o pack de bateria poderia ser trocado rapidamente sem precisar soltar parafuso
Resultado e limitações
- Ao contrário do esperado, o projeto não teve muitas partes realmente difíceis, e a maioria das tarefas que pareciam complicadas acabou funcionando bem
- O próximo piercing precisaria ser menor e usar LEDs 0201
- A falha de um LED foi decepcionante, mas a aparência no uso real ficou muito boa
- Esse piercing não pode ser comprado facilmente
- O comprimento precisa ser ajustado com precisão para a orelha de quem vai usar
- Por isso, fabricar e vender é mais difícil do que em outras invenções
1 comentários
Comentários do Hacker News
É uma pena que ele tenha perdido o acesso ao makerspace onde fazia os projetos e aos equipamentos. Tenho a impressão de que há cada vez menos hackerspaces com equipamentos industriais ou de usinagem de metal, mas fico me perguntando se estou olhando demais pelo prisma do caso da TechShop na SF Bay Area, ou se é parecido em outras regiões
No começo, a proposta era boa e eu fiz uma boa doação; as aulas de marcenaria e CNC também eram excelentes. Em especial, o instrutor de marcenaria tinha sido fabricante de modelos para fundição, então abordava técnicas diferentes da marcenaria de acabamento ou de móveis, e conseguia chegar a tolerâncias de 1/64 de polegada usando várias combinações de lixadeiras
Mas, além dos problemas financeiros, havia problemas culturais. Alguns instrutores forçavam bastante um humor de boys club que provavelmente alienava muitas mulheres
No início, parecem promissores porque atraem membros entusiasmados, mas, depois de alguns anos, a maioria vai embora. Ficam frustrados ou desenvolvem seu próprio jeito de trabalhar e passam a querer a conveniência e a flexibilidade de usar suas próprias ferramentas, no seu próprio cronograma, em vez de ferramentas compartilhadas que outras pessoas usam de qualquer jeito
Para operar um Makerspace em Portland, Seattle ou na SF Bay Area, é preciso um fundo de um patrono rico, subsídios governamentais de longo prazo ou algo parecido
Com a disparada dos aluguéis e o desaparecimento de oficinas baratas por causa da reurbanização, os makerspaces estão sendo empurrados para fora
É doloroso, mas parece difícil de evitar. Há muito mais gente querendo vender o terreno e reurbanizá-lo como apartamentos ou condomínios “de luxo” do que manter prédios antigos em condições de aluguel
Sou muito fã desse cara. Conheci pelo projeto do amuleto de proteção UV: https://mitxela.com/projects/amulet
Mesmo para este circuito, um consumo de corrente de 3 mA parece alto. Ao acionar o LED com PWM em um certo ciclo de trabalho, muitas vezes dá para reduzir a corrente sem uma queda perceptível no brilho
Também fico pensando se talvez desse para colocar um resistor em série entre a bateria e o microcontrolador para fazê-lo passar mais tempo na parte baixa da faixa de tensão permitida. É só uma ideia que me veio à cabeça
Com um pequeno conversor boost para o LED e uma bateria de aparelho auditivo, daria para durar alguns dias com uma única bateria, e o tamanho seria parecido com o da bateria usada aqui
Muito legal. Já pensei em fazer algo assim para o meu piercing, mas parei na parte de confirmar que ninguém ainda tinha feito
Seria incrível colocar Bluetooth nisso para piscar vários padrões, ou até inserir uma mini tela
Fico imaginando quão difícil seria fazer um alargador grande para lóbulo com uma tela. Talvez com 1/2 polegada ou 3/4 de polegada seja possível?
Em termos de venda e tamanhos, pelo que sei piercings industriais costumam ser vendidos em incrementos de 1/4 de polegada e a maioria das pessoas compra entre 1 e 2,5 polegadas, então parece viável fabricar para venda
No melhor dos casos, seria algo pequeno e de baixa resolução, como uma matriz de LEDs 8x8 com padrões programados, mas mesmo isso exigiria mais bateria etc., e o peso aumentaria exponencialmente
O modelo 3D neste site, que permite ao usuário girar e mover, funciona surpreendentemente bem
Rotação orbital com um dedo e movimento mais zoom com dois dedos foram ótimos e intuitivos. No mouse, é botão esquerdo para girar, botão direito para mover e roda para zoom; não é imediatamente óbvio, mas ainda assim é bem utilizável
https://mitxela.com/other/3d/loader.js?2
view-source:https://mitxela.com/img/uploads/metal/scaffold/scaffold-case...
Além disso, o meshlab consegue abrir arquivos .wrl, e o loader desta página também oferece suporte a .stl
Surpreendentemente, não é um hack em cima do modelviewer.dev, mas uma implementação independente que usa o mesmo nome de tag e a mesma biblioteca 3D de base. Ela suporta formatos de modelo diferentes. https://mitxela.com/projects/model-viewer é uma página relacionada que jacobs escreveu no mês passado
Só é uma pena eu não ver uma licença. É muito bom e eu gostaria de usar; por outro lado, reimplementar também não parece tão difícil. O trabalho difícil, mas não sujeito a copyright, de descobrir quais interfaces de usuário e de programação funcionam melhor já foi feito por jacobs
Algo como um formato XML; talvez fosse VRML, mas posso estar lembrando errado, ou talvez fossem apenas applets Java
Esse cara anda lançando projetos muito legais ultimamente. Pelo menos os vídeos dele são assim
Comprei um kit de relógio por satélite para o escritório e gostei muito
O vídeo é excelente, a implementação é bacana, e sou muito grato por mitzela compartilhar tanta coisa assim
Mas sempre me incomoda um pouco um LED exposto apontando direto para os olhos
Pensando rapidamente, eu gostaria de ver uma próxima versão em que a luz do LED fosse difundida através da pele
Uma orelha, nariz ou lábio brilhando suavemente — imagine só
Lindo. Bem humilde, mas este é um trabalho muito criativo e inspirador
Não vi no texto que tipo de metal foi usado nas partes que tocam a pele. Não dá para usar qualquer metal em piercings; normalmente o níquel pode ser liberado e causar alergia a metais
Dizem que isso pode ficar bem sério. Uma composição comum de aço inoxidável é 316L, então espero que ele tenha usado isso ou algum material igualmente adequado
Muito cyberpunk. Aguardo ansiosamente a era da cibernética
Seria interessante um mundo em que a Sneaker Net se tornasse o meio de contrabando mais seguro