Un piercing industriel à LED
(mitxela.com)- Des LED et un circuit ont été intégrés dans la barre d’un piercing industriel traversant l’oreille, pour créer un bijou lumineux réellement portable
- Le corps utilise une aiguille hypodermique de calibre 16 comme tube en acier inoxydable, avec un flex PCB très fin portant un ATtiny44 et des LED 0402
- Les trous latéraux ont été usinés avec une fraiseuse et une fraise en bout, tandis que le support de pile réutilise des composants de boucle d’oreille du commerce en employant le boîtier métallique comme borne positive
- Les LED sont pilotées en charlieplexing avec un motif d’environ 3 minutes en boucle, mais après encapsulation dans une époxy transparente de qualité alimentaire, une LED à l’extrémité est tombée en panne et n’est plus réparable
- La consommation est d’environ 3 mA, ce qui donne environ 3 heures d’autonomie théorique avec une LR521, tandis qu’une pile à l’oxyde d’argent SR521 devrait offrir au moins 5 heures grâce à une courbe de décharge plus plate et une capacité environ deux fois supérieure
Mettre des LED dans une barre qui traverse l’oreille
- Un piercing industriel, ou scaffold, est un bijou en forme de barre qui traverse l’oreille, et ce projet consiste à intégrer des LED à l’intérieur de cette barre
- C’était l’un des nombreux projets lancés en urgence avant la fermeture du London Hackspace, puis il s’est retrouvé sans accès à une fraiseuse pendant plus d’un an
- Percer des trous latéraux dans une aiguille hypodermique reste une opération délicate à réaliser sans fraiseuse
Conception et choix des composants
- Le point de départ a été une photo de l’oreille d’une amie, prise avec son autorisation, puis superposée dans OpenSCAD et Photoshop après rotation, mise à l’échelle et correction de la distorsion
- Cette maquette a été essentielle pour ajuster l’espacement des LED et leur décalage
- Pour le tube, il est possible d’acheter des tubes en acier inoxydable de différentes tailles, mais des aiguilles hypodermiques, bon marché et faciles à trouver, étaient plus adaptées
- Une aiguille de calibre 16 avait exactement le bon diamètre
- Son épaisseur de paroi très faible facilitait l’intégration du circuit dans la barre
- Il y avait une crainte que la longueur d’une aiguille standard soit insuffisante, mais les mesures et calculs ont montré qu’elle convenait
- Pour le PCB, le choix s’est porté sur un flex PCB afin d’obtenir une carte aussi fine que possible
- Certains fabricants proposent aussi du FR4 de 0,2 mm, mais à un coût proche de celui d’un flex PCB
- Une carte flex-rigide aurait permis de garder la partie LED la plus fine possible tout en ayant une carte multicouche côté microcontrôleur, mais le coût était bien plus élevé et il était impossible de placer un connecteur au-dessus du microcontrôleur
- Le support de pile a été récupéré à partir d’un composant de boucle d’oreille du commerce
- Le boîtier métallique sert de borne positive de la pile
- Le fil qui dépasse à l’extrémité de l’aiguille a été conçu pour faire office de broche de masse
- Les LED 0402 ont été choisies à la place de 0201
- Avec des LED 0201, il aurait été possible de les orienter autrement et de faire passer les pistes directement sous les LED
- Après vérification des dimensions, les LED 0402 ont été jugées plus sûres
Usinage des trous latéraux dans l’aiguille
- Après fabrication d’un petit montage en V en laiton, le perçage des trous latéraux dans l’aiguille n’a pris qu’environ cinq minutes
- Comme un foret peut glisser sur une surface courbe, les trous ont été réalisés avec une fraise en bout
- Un outil carbure, plus rigide, était mieux adapté à l’usinage d’une surface courbe
- Monter une fraise en bout dans le mandrin de la poupée mobile n’est pas une bonne pratique, mais le résultat a tout de même été un trou à fond plat précis
- Le trou traversant de 1,6 mm a été plus salissant, le foret ayant tendance à dévier
- La pièce usinée s’emboîtait bien dans l’aiguille en press-fit, puis a été fixée à la cyanoacrylate une fois la position finale déterminée
- Le collet de maintien de la pile de l’autre côté se retire en tirant sur cet assemblage, d’où la nécessité d’une liaison solide
Circuit et logiciel
- Une fois les circuits imprimés reçus, l’un d’eux a été soudé immédiatement, puis laissé de côté pendant près d’un an pour diverses raisons
- Il y a quelques mois, il a finalement été mis sous tension pour faire tourner le motif clignotant
- Le microcontrôleur utilisé est un ATtiny44
- Si le projet était redessiné aujourd’hui, le choix se porterait probablement sur un CH32V003
- Le CH32V003 consomme davantage, mais son interface de débogage sur une seule broche présente un gros avantage
- Pour reflasher l’ATtiny44, il fallait reconnecter six broches
- Les LED sont commandées en charlieplexing
- Le motif final tourne en boucle sur environ trois minutes
- Le logiciel est similaire à charliestar, mais plus simple
- Le code source pour l’ATtiny est publié sur GitHub
Assemblage et encapsulation
- La boucle d’oreille bon marché utilisée comme boîtier de pile n’était pas en acier inoxydable, mais en laiton plaqué nickel
- Les pièces en acier inoxydable ont un meilleur aspect et devraient rester brillantes plus longtemps
- Une fois l’ensemble vérifié en fonctionnement, les trous ont été remplis d’une époxy transparente de qualité alimentaire
- Après durcissement de l’époxy, une LED à l’extrémité est tombée en panne
- Comme elle se trouve au bout, cela reste relativement peu visible
- Le problème étant apparu après la polymérisation de l’époxy, il n’y avait plus de moyen de réparation
- Il serait possible d’en refaire un depuis zéro, mais sans atelier actuellement, et une prochaine version nécessiterait plutôt des améliorations qu’une simple reproduction
Idées d’extension et boîtier de rangement
- Le plan initial prévoyait d’ajouter un ou plusieurs endcaps
- Le connecteur de programmation pourrait aussi servir de GPIO du microcontrôleur
- L’idée était d’y raccorder des interfaces comme un micro ou un récepteur infrarouge
- Aucun endcap n’a encore été fabriqué, et le motif clignotant seul est déjà jugé suffisamment intéressant
- Un boîtier de rangement a aussi été modélisé dans OpenSCAD
- La LED morte donnait envie d’en finir vite, mais le boîtier maintient bien l’appareil
- Le pack batterie est rangé en position off, légèrement sorti
- La charnière a été réalisée avec une épingle à linge insérée dans des trous presque en press-fit, et le couvercle est assez ferme pour rester en place sous n’importe quel angle
- La texture de surface du couvercle provient du plateau de l’imprimante 3D, ce qui aide à l’adhérence pendant l’impression et ajoute un peu de caractère à la pièce finale
Photos portées et autonomie
- Sur les photos portées, le flash atténue un peu la visibilité des LED et donne un rendu assez clinique
- D’autres photos pourront être prises plus tard, avec l’idée de combiner flash et pose longue pour montrer à la fois l’oreille et la trajectoire lumineuse des LED
- La consommation a été mesurée à un peu plus de 3 mA
- Une pile LR521 n’offre qu’environ 10 mAh au mieux, soit environ 3 heures d’autonomie en calcul simplifié
- La courbe de décharge alcaline est raide
- Comme la tension exacte de brown-out de la puce n’est pas certaine, l’arrêt peut survenir avant que la pile soit totalement vide
- Une pile à l’oxyde d’argent SR521 du même format offre environ deux fois plus de capacité et une courbe de décharge plus plate
- Avec cette pile, l’autonomie devrait atteindre au moins 5 heures
- Le remplacement de la pile est aussi peu pratique qu’il en a l’air
- En réduisant le diamètre de l’extrémité de la barre au lieu d’usiner un collet plus grand, il aurait été possible d’utiliser sans modification le support de pile standard de la boucle d’oreille bon marché
- Dans ce cas, tout le pack batterie aurait pu être remplacé rapidement, sans avoir à dévisser quoi que ce soit
Résultat et limites
- Contrairement aux attentes, peu d’éléments du projet se sont révélés particulièrement difficiles, et la plupart des étapes redoutées se sont bien passées
- Pour un prochain piercing, il faudrait aller vers un format plus petit et utiliser des LED 0201
- La panne d’une LED est regrettable, mais le rendu réel une fois porté était très réussi
- Ce piercing n’est pas quelque chose qu’on peut acheter facilement
- Sa longueur doit être ajustée très précisément à l’oreille de la personne qui le porte
- Cela le rend plus difficile à fabriquer et à vendre que d’autres inventions
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
C’est dommage qu’il ait perdu l’accès au makerspace où il fabriquait le projet, ainsi qu’aux équipements. J’ai l’impression qu’il y a de moins en moins de hackerspaces équipés de machines industrielles ou d’outillage pour le travail du métal ; je me demande si je projette trop le cas de TechShop dans la SF Bay Area, ou si c’est pareil ailleurs
Au début, l’idée était bonne, donc j’ai pas mal donné, et les cours de menuiserie et de CNC étaient excellents. Le prof de menuiserie, en particulier, venait de la fabrication de modèles pour la fonderie, donc il abordait des techniques différentes de la menuiserie de finition ou de l’ébénisterie, et avec plusieurs combinaisons de ponceuses il arrivait à tenir des tolérances de 1/64 de pouce
Mais au-delà des problèmes financiers, il y avait aussi des problèmes culturels. Certains instructeurs poussaient assez fort un humour de boys’ club susceptible de mettre beaucoup de femmes à l’écart
Au début, l’afflux de membres passionnés donne l’impression que ça peut marcher, mais au bout de quelques années la plupart s’en vont. Ils se découragent, ou trouvent leur propre manière de faire et veulent la commodité et la flexibilité de travailler selon leur propre planning, avec leurs propres outils, plutôt que des outils partagés malmenés par d’autres
Pour faire tourner un Makerspace à Portland, Seattle ou dans la SF Bay Area, il faut un fonds alimenté par un riche mécène, une subvention publique de long terme, ou quelque chose d’équivalent
Avec l’explosion des loyers et la disparition des ateliers bon marché sous l’effet du réaménagement urbain, les makerspaces se font évincer
C’est douloureux, mais ça paraît difficile à éviter. Il y a beaucoup plus de gens prêts à vendre un terrain pour le transformer en appartements ou condos « de luxe » qu’à maintenir de vieux bâtiments dans un état louable
Je suis un grand fan de cette personne. Je l’ai découverte avec le projet d’amulette de protection UV : https://mitxela.com/projects/amulet
Même pour ce circuit, une consommation de 3 mA me paraît élevée. En pilotant la LED en PWM avec un certain rapport cyclique, on peut souvent réduire le courant sans baisse perceptible de luminosité
Je me demande aussi s’il serait possible de mettre une résistance en série entre la batterie et le microcontrôleur pour rester plus longtemps dans le bas de la plage de tension autorisée. Juste une idée comme ça
Avec un petit convertisseur boost pour la LED et une pile pour appareil auditif, on pourrait tenir plusieurs jours sur une seule pile, avec une taille comparable à celle de la batterie utilisée ici
C’est vraiment génial. J’avais envisagé de faire quelque chose comme ça avec mon piercing, mais je me suis arrêté après avoir vérifié que personne n’en fabriquait encore
Ce serait incroyable si on pouvait y mettre du Bluetooth pour flasher plusieurs motifs, voire carrément un mini-écran
Je me demande à quel point il serait difficile de fabriquer un bijou de lobe à gros gauge avec un écran. En 1/2 pouce ou 3/4 de pouce, ce serait peut-être possible ?
Côté vente et tailles, il me semble que les piercings industriels sont généralement vendus par incréments de 1/4 de pouce, et que la plupart des gens achètent entre 1 et 2,5 pouces, donc une fabrication destinée à la vente semble envisageable
Dans le meilleur des cas, on aurait un petit affichage basse résolution, par exemple une matrice de LED 8x8 avec des motifs programmés, mais même cela nécessiterait davantage de batterie, etc., et le poids augmenterait de façon exponentielle
Le modèle 3D de ce site, que l’utilisateur peut faire pivoter et déplacer, fonctionne étonnamment bien
La rotation orbitale à un doigt, puis le déplacement et le zoom à deux doigts étaient excellents et intuitifs. À la souris, bouton gauche pour tourner, bouton droit pour déplacer et molette pour zoomer : ce n’est pas immédiatement évident, mais ça reste tout à fait utilisable
https://mitxela.com/other/3d/loader.js?2
view-source:https://mitxela.com/img/uploads/metal/scaffold/scaffold-case...
À noter que meshlab peut ouvrir les fichiers .wrl, et que le loader de cette page prend aussi en charge le .stl
Fait surprenant, ce n’est pas un hack de modelviewer.dev, mais une implémentation indépendante qui utilise le même nom de balise et la même bibliothèque 3D sous-jacente. Les deux prennent en charge des formats de modèles différents. https://mitxela.com/projects/model-viewer est une page liée écrite par jacobs le mois dernier
Dommage toutefois que je ne voie pas de licence. C’est vraiment excellent et j’aimerais l’utiliser, mais le réimplémenter ne serait probablement pas très difficile. Le travail difficile mais non protégeable par le droit d’auteur — déterminer quelles interfaces utilisateur et de programmation conviennent le mieux — a déjà été fait par jacobs
Un format de type XML, peut-être VRML, même si je me souviens peut-être mal, ou alors c’était simplement une applet Java
Cette personne enchaîne vraiment les projets géniaux en ce moment. En tout cas, ses vidéos le montrent
J’ai acheté un kit d’horloge satellite pour le bureau, et je l’adore
La vidéo est excellente, la réalisation est superbe, et je suis vraiment reconnaissant à mitzela de partager autant
Cela dit, je trouve toujours dommage que des LED exposées puissent arriver directement dans les yeux
En y réfléchissant un instant, j’aimerais voir une prochaine version qui diffuse la lumière des LED à travers la peau
Des oreilles, un nez ou des lèvres qui brillent doucement, ce serait quelque chose
Magnifique. C’est très humble, mais c’est un travail extrêmement créatif et inspirant
Je n’ai pas vu dans l’article quel type de métal était utilisé pour les parties en contact avec la peau. On ne peut pas utiliser n’importe quel métal pour un piercing ; en général, le nickel peut migrer et provoquer des allergies aux métaux
Il paraît que cela peut devenir assez sérieux. La composition courante de l’inox adapté est le 316L ; j’espère qu’il a utilisé cela, ou un matériau comparable et approprié
C’est très cyberpunk. Vivement l’ère de la cybernétique
Un monde où le Sneaker Net devient le moyen de contrebande le plus sûr serait intéressant