Набор Arduino Nano: CrazyCircuits, датчики DFRobot и инструменты — создавайте проекты с уверенностью

Компоненты и материалы

Arduino UNO	1
Arduino Nano R3	1
Плата робототехники Crazy Circuits (Brown Dog Gadgets)	1
Набор для шитья Crazy Circuits Sewing Deluxe Kit (Brown Dog Gadgets)	1
Датчик сердечного ритма Gravity: Analog Heart Rate Monitor (ECG) для Arduino (DFRobot)	1
Датчик сердечного ритма Gravity: Heart Rate Monitor Sensor для Arduino (DFRobot)	1
Проводящая лента Brown Dog Gadgets	1

Необходимые инструменты и станки

• Швейная машина (универсальная)

Приложения и онлайн-сервисы

• Arduino IDE

О проекте

Описание

В этом проекте используется моя роспись цветов на ткани, Arduino Nano в качестве микроконтроллера, компоненты CrazyCircuits и датчик пульса от DFRobot. Показания пульса управляют миганием светодиодов, вшитых в платье. Процесс создания сначала был задокументирован на Hackaday.io. Проект также демонстрирует, что при проектировании фитнес- и медицинских устройств не обязательно ограничиваться браслетами. Почему бы не встроить датчики в красивые платья или повседневную одежду?

Детали реализации

1. Базовый слой

Я нарисовала любимые цветы, растущие у нашего дома, и напечатала их на ткани минки — очень мягкой и гладкой. От этой ткани решил сшить платье.

Первый шаг — изготовить базовый слой. Я сшила платье на Bretelles из тюля по выкройке.

Я обожаю тюль и ленты, особенно полупрозрачные.

2. Размещение графики

Теперь нужно спроектировать размещение графики. Я решила вырезать цветы и силуэт фигуры по контуру и пришить их к тюлевому слою поштучно. Это много ручной работы.

3. Тестирование светодиодов

Я получила компоненты от CrazyCircuits: крупные светодиоды, держатели для батареек с большими отверстиями для шитья, проводящую ленту и тестовую плату — это сильно упрощает проверку схемы.

Их даже удобно использовать для тестирования других проектов, требующих внешнее питание.

Всегда проверяю, как будет выглядеть свечение сквозь ткань, перед окончательной сборкой. На фото — пробное размещение, не окончательное.

4. Датчик сердечного ритма

Сначала хотела использовать миниатюрный пульс-сенсор для уха (как сережку), но показания были нестабильны. Перешла на аналоговый ECG-монитор — он работал идеально.

Электроды крепятся в трёх точках тела.

Использовала код от пульс-сенсора, скорректировав порог по пикам ЭКГ на Serial Plotter. В коде меняется threshold, чтобы светодиоды мигали в такт основному или обоим пикам комплекса QRS.

Важно: Плата Arduino Nano на CrazyCircuits требует загрузчик Old ATmega328P Bootloader.

5. Мягкая схема (Soft Circuit)

После успешного теста схему нужно зашить проводящей нитью. Сначала определяю размещение компонентов.

Все детали будут спрятаны между слоями росписи и тюля, поэтому требуется дополнительный промежуточный слой (интерфейс), на который зашиваются компоненты. Как перенести разметку на этот слой?

Приклеила светодиоды на нужные места по рисунку, отметки перенесла на бумагу. Использовала тюль как интерфейсный слой — он прозрачный, поэтому можно сшить светодиоды через бумагу, точно перенося координаты.

Шитье на тюле через бумагу даёт жёсткость в процессе, а после удаления бумаги схема становится гибкой. Этот приём я применяла в проекте Twinkle Nail.

Так как тюль пористый, проводящая нить может замыкаться на кожу. Добавила прослойку из ткани для изоляции. Теперь мягкую схему можно вставить между слоями.

6. Сокрытие схемы

Блок батареи громоздкий и тяжёлый — ему нужен карман.

Оставила зазоры между слоями, чтобы скрыть все компоненты и провода под верхним слоем.

7. Финальные штрихи

Хотела добавить статичную подсветку юбки, чтобы можно было выключить пульс-реактивные светодиоды, но оставить платье светящимся.

Использовала проводящую ленту на тюле, соединив её со светодиодами проводящей нитью. Это быстрый и гибкий способ создания мягких схем.

Финальные декоративные цветы и молния!

Дальнейшие размышления

Меня пригласили к съёмке для китайского медиа YiT (一条), посвященному искусству и культуре. В интервью (1,5 часа) говорили о STEAM, но в итоговом ролике осталось ~4 минут. Технические темы — открытое ПО, демократизация технологий, инженерия — сочли слишком сложными для аудитории. Потребительское отношение в Китае тормозит мейкер-культуру: «Зачем делать самому, если можно купить?», «Это игрушки для детей или конкурсы». Даже при 100к+ просмотрах статьи в WeChat многие приняли прототипы за товары, упуская суть: мейкинг, открытость, хобби, вклад в индустрию.

Техно-текстиль сталкивается с огромными барьерами: нужны научные исследования, доступные технологии, образование, сотрудничество традиционного текстиля и хай-тека. LEDs — лишь вершина айсберга; за ними — IoT, AI, edge computing, облака. И всё это должно идти в русле lean manufacturing для снижения отходов и загрязнений.

Благодарю YiT за охват 10% моей работы и Microsoft #MSFTGarage за платформу для草根ов инноваций.

Интересные факты

Во время проекта в The Garage (Microsoft) прошел мастер-класс Make: Wearables Tech 101 — я была инструктором и использовала это платье как пример масштабирования навыков.

Через пару дней меня 인터뷰ировали Matrix Labs в The Garage — тоже показала платье. А позже — в туре мейкеров в Sunnyvale от Alex (Hackster.io).

Код

Код монитора пульса и библиотека

Основано на руководстве PulseSensor.

/* PulseSensor Starter Project and Signal Tester
 * The Best Way to Get Started With, or See the Raw Signal of, your PulseSensor & Arduino.
 * ...
 */
int PulseSensorPurplePin = 0;
int LED13 = 13;
int Signal;
int Threshold = 550;

void setup() {
  pinMode(LED13, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Signal = analogRead(PulseSensorPurplePin);
  Serial.println(Signal);
  if (Signal > Threshold) {
    digitalWrite(LED13, HIGH);
  } else {
    digitalWrite(LED13, LOW);
  }
  delay(10);
}

Схемы

Ссылка на продукт DFRobot: Gravity: Analog Heart Rate Monitor Sensor (ECG)