Arduino Nano Bundle: CrazyCircuits, DFRobot Sensoren & Tools – Bouw Projecten met Vertrouwen

Onderdelen en benodigdheden

Benodigde tools en machines

• Naaimachine (standaard)

Apps en online services

• Arduino IDE

Over dit project

Dit project combineert mijn bloemenschilderij op stof, een Arduino Nano als microcontroller, componenten van CrazyCircuits en een hartslagmonitor van DFRobot. De hartslag wordt gedetecteerd om het knipperen van LEDs in de jurk te sturen. Het bouwproces werd eerst gedocumenteerd op Hackaday.io. Het project toont ook aan dat fitness- en gezondheidsproducten niet beperkt hoeven te zijn tot polsbanden – waarom zouden we sensoren en monitors niet in mooie jurken of dagelijkse kleding integreren?

1. Basislage

Ik schilderde mijn favoriete bloemen die buiten ons appartementencomplex groeien en printte dit op Minky-stof. De stof is heel glad en zacht. Ik wilde er een jurk van maken op basis van de schilderij.

De eerste stap was het maken van een basislage. Ik maakte een halterjurk van tul die uitgeknip was uit een patroon. Ik hou van tul en linten, vooral wanneer ze transparant zijn.

2. Grafische plaatsing

Nu moest ik de plaatsing van de afbeeldingen ontwerpen. Ik besloot de bloemen en het menselijke figuur uit te knippen volgens hun vorm. Vervolgens naaide ik de delen stuk voor stuk op de tul-laag. Dit was veel handwerk.

3. LED-test

Ik kreeg componenten van CrazyCircuits, waaronder grote LEDs en muntcelhouders met grote gaten voor naaien. Ze hebben ook conductieve tape en een testbord, wat het testen van de schakeling heel makkelijk maakt. Ik gebruikte ze zelfs om een ander project te testen dat een externe voeding nodig had.

Ik test altijd hoe dingen eruitzien voordat ik beging met de constructie. De LEDs moeten door de stof heen schijnen. Dit was nog niet de uiteindelijke plaatsing; ik wilde alleen zien hoe fel ze zichtbaar waren.

4. Hartslagmonitor

Ik wilde een pulssensor gebruiken die klein genoeg was om aan mijn oorbel te bevestigen als een oorbel. Maar de meting was niet stabiel en de pulsvorm maakte geen zin. Daarom schakelde ik over naar een analoge ECG-hartslagmonitor en die werkte perfect.

Je moet de elektroden op drie punten van je lichaam bevestigen. Ik gebruikte dezelfde code van de pulssensor en pasde de drempelwaarde aan op basis van de EKG-uitvoer op de seriële plotter. Pas de drempelwaarde in de code aan om de LEDs te laten knipperen volgens de piekwaarden. Er zijn twee hoofdpieken per cyclus. Je kunt de LEDs één keer per scherpe primaire piek laten knipperen of twee keer met zowel de primaire als de secundaire piek.

Let op: Ik gebruikte het Arduino Nano-bord op CrazyCircuits. Dit vereist de oude ATmega328P-bootloader.

5. Zachte schakeling

Nu de schakelingstest werkt, moet ik het opnaaien met conductieve draad. Maar eerst moest ik bepalen waar de componenten geplaatst worden. Alle componenten zitten tussen de schilderijlaag en de tul-lagen, dus er is een extra interfacelaag nodig waarop de componenten genaaid worden.

Hoe weet je waar je de componenten op de interfacelaag plaatst? Ik plakte de LEDs op de gewenste plekken op basis van de afbeelding. Vervolgens markeerde ik de locaties op een stuk papier. Ik gebruikte tul als interfacelaag. Omdat het transparant is, kon ik de LEDs erop naaien met het papier eronder, waardoor de locaties overgebracht werden.

Naaien op tul tegen een stuk papier is een techniek die ik ook gebruikte voor het Twinkle Nail-project. Omdat tul erg zwabberig is, zorgt het papier voor stevigheid. Het afpellen van het papier daarna geeft een heel mooi flexibel circuit.

Omdat tul porieus is (en de basislage ook van tul is), kan de conductieve draad mijn huid raken en de schakeling kortsluiten. Daarom voegde ik nog een stof toe om het circuit van mijn huid te isoleren. Nu kan het zachte circuit tussen de schilderij- en basislagen worden geschoven.

6. De schakeling verbergen

De batterijhouder is wat groot en zwaar. Het had een zakje nodig om aan de jurk te bevestigen. Ik liet openingen tussen de schilderij- en basislage zodat alle elektronische componenten en draden verstopt konden worden onder de schilderijlaag.

7. Afwerking

Ik wilde ook de tul-lagen van de rok laten oplichten met statische lichten. Soms wil ik de hartslag-gestuurde LEDs uitschakelen zodat ze niet constant knipperen, maar toch delen van de jurk verlicht houden.

Hiervoor gebruikte ik conductieve tape op tul en verbond de tape met de LEDs via conductieve draad. Dit maakt heel mooie zachte circuits omdat de tape flexibel is en plakken veel sneller gaat dan conductieve draad naaien.

Tot slot de mooie bloemversieringen en de rits!

Verder nadenken

Ik werd recent uitgenodigd voor een video met YiT (一条), een Chinees online media-platform over kunst en cultuur. Dit stuk werd gepresenteerd en de video vangde een deel van mijn eerdere rapid-prototyping werk. We hadden een interview van 1,5 uur over STEAM, maar slechts ~4 minuten kwamen in het eindverslag. Ik vind dat meer opgenomen moet worden om open source, technologiedemocratisering, wetenschap en techniek te promoten, maar dit werd te technisch gevonden en zou kijkers kosten.

Consumptie in China heeft het grote publiek deels belemmerd om de maker-cultuur te begrijpen ("Als ik iets kan kopen, waarom zou ik het zelf maken?" "Speelgoed voor kinderen of innovatie voor schoolwedstrijden"). Hoewel het artikel bij de video op WeChat >100K lezers bereikte in de eerste uren, dachten velen dat de handgemaakte prototypes producten waren en misten het punt van maken, open source, kennisdeling en een hobby hebben terwijl je bijdraagt aan een industrie.

Iedereen in de tech-kledingindustrie begrijpt hoe moeilijk het is om een industriële revolutie in dit veld teweeg te brengen: bepaalde technologieën die we voor ogen hebben vereisen nog wetenschappelijk onderzoek; bestaande techs zijn niet voor iedereen beschikbaar; gedemocratiseerde techs moeten het publiek geëduceerd worden, creatieven geëmancipeerd. Het vereist collaboratie tussen alle delen in het ecosysteem. Traditionele kleding- en hightech-bedrijven moeten van elkaar leren. Er zijn enorme inspanningen geweest door ontoereikend veel mensen in educatie, open source, creativiteit om schaal te bereiken. LEDs zijn het makkelijkst zichtbaar – helaas richt de massa zich op het triviale. Maar er moet meer begrip zijn dat tech-kleding een toegang biedt tot IoT, AI, edge computing en cloud (buzzwords met waarheid) die mensen definiëren als heden en toekomst. Bovenop al dit moeten we lean manufacturing nastreven om afval en vervuiling te verminderen.

Dank aan YiT voor het interview en het verslag over de 10% van mijn werkleven. Ik ben vooral dankbaar voor Microsoft #MSFTGarage voor het bieden van een platform voor werknemersgestuurde innovatie en het mogelijk maken van grassroots-ideeën.

Leuke feiten

Midden in het project kwam Make: naar The Garage, Microsoft om een Wearables Tech 101 workshop te geven. Ik was de instructeur en gebruikte deze jurk als voorbeeld van hoe je de vaardigheden uit de workshop kunt opschalen naar een echt kledingstuk.

Een paar dagen later interviewde Matrix Labs me in The Garage, waar ik de jurk kort demonstreerde. Ook tijdens de maker-tour in Sunnyvale, geplaatst door Alex van Hackster.io.