Архив Галактики

Умная одежда будущего. Пробный проект на основе LyliPad Arduino.

KosachenkoSV's blog / 05.05.2013

Недавно предложил коллеге по лицею, которая ведет кружок кройки и шитья, сделать совместный проект между нашими группами (я веду кружковые занятия по микроэлектронике) по созданию коллекции умной одежды (ролик на youtube рассказывающий об умной одежде http://youtu.be/HKCmb7OTddc ).

Фото и видеоролики, которые мы с ребятами нашли в интернете, поначалу воодушевили нас. Мы были восхищены яркими сверкающими нарядами и поражены смелыми дизайнерскими идеями, совмещающими стиль и свет. Но вопрос встал с выбором электронных компонентов, которые можно применять для проектирования умной одежды и которые были бы доступны нам. Решили для себя, что будем использовать уже знакомые средой программирования контроллеры из семейства Arduino, под названием LyliPad http://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardLilyPad , предварительно их протестировав.





Достался мне на некоторое время для тестирования контроллер LyliPad Arduino на основе Atmega328. LyliPad был разработан специально для использования в Smart-одежде (умной одежде). Для этого он спроектирован и сделан компактно на круглой плате диаметром 5 см, без выступающих острых деталей, с отверстиями для пришивания. Заявляется даже, что он приспособлен для деликатной стирки в стиральной машине (при условии отключения питания!), но я не стал пока рисковать . Чтобы контроллер был удобнее при «носке», из него убрали «все лишнее»: USB-UART модуль для программирования контроллера, фильтр питания, разъемы для портов. Поэтому сразу нужно озадачиться, чтобы программировать LyliPad, для этого нужно обзавестись специальным дополнительным устройством USB2serial (у меня он оказался от фирмы Dfrobot.com), а питание контроллера не должно превышать 5,5 вольт, иначе он сгорит. Для подключения светодиодов и сенсоров порты выведены по окружности платы контроллера в виде металлизированных отверстий, через которые очень удобно пришивать контроллер к одежде, а если нитки еще и токопроводящие, то удобно подключать к контроллеру нужные элементы без паяльника простой иголкой: светодиоды, кнопки, датчики и пр.

Итак, у меня есть в наличии контроллер, провода и есть набор стандартных радиодеталей: светодиоды, резисторы, батарейки. Для тестирования контроллера LyliPad решил создать дизайнерскую вязанную шапочку с мигающей литерой «S». Почему вязанную? Очень просто: сквозь вязанную вещь можно легко вставлять проволочные выводы стандартных радиодеталей без повреждения самой вещи.

Пробуем! Нарисовал на тетрадном листке «в клеточку» литеру «S», расставил точки на ней так, чтобы и литера «читалась», и точек было поменьше. Эти точки и будут светодиодами.




Берем вязанную шапку и по эскизу вставляем светодиоды в виде буквы «S».




С обратной стороны круглогубцами заворачиваем выводы светодиодов в спираль, это позволит им держаться жестко и к ним позже закрепить провода. Важно следить, чтобы выводы не задевали друг друга, чтобы исключить случайного замыкания схемы. Подсоединяем провода.





Мигание диодами для тестового проекта решил сделать простым. Портов у LyliPad 14, а диодов получилось 10, поэтому подключил каждый диод через резистор к отдельному порту, начиная со порта 2. Поэтому каждым диодом можно мигать по отдельности. Написал несложную программу-скетч, но возникло несколько небольших проблем с прошивкой контроллера, которые быстро были разрешены:

1. Скетч я писал на своем неттбуке под управлением Linux Ubuntu 12.04 LTS со свеже установленным ПО Arduino 1.0, который не сразу «увидел» серийный порт для подключения платы LyliPad. Для этого нужно было перед включением ноутбука подсоединить LyliPad через USB2SERIAL к нетбуку и лишь после этого включить нетбук и загрузить Linux, тогда все нужные системные модули подключились автоматически и серийный (последовательный) порт /dev/ttyACM0 (в Windows последовательный порт обозначается обычно как COM1 и может цифрой отличаться ) стал виден в ПО Arduino.
2. На LyliPad маркировка порта для прошивки не очень информативная, на руках у меня не оказалось инструкции подключения USB2SERIAL к LyliPad, а из возможных двух вариантов подключения я выбрал, положившись на интуицию, как потом оказалось, неправильный . После этого долго не мог сообразить, почему не прошивается контроллер. Подсказку нашел в интернете в одном из роликов на youtube, где рассказывалось как прошить LyliPad через обычную Arduino. При просмотре видео обратил внимание на то, что провод GND подключен не так, как я предполагал ранее. Оказывается, если смотреть на LyliPad так, чтобы разъем был направлен вверх, то GND вывод будет первым слева! На плате USB2SERIAL выводы были промаркированы, поэтому GND на ней нашел сразу и понял свою ошибку. Перевернув плату USB2SERIAL снова подключил ее к LyliPad и все сразу заработало!

1. Контроллер LyliPad вполне подходит для проектов типа умная одежда в лицее, будем его приобретать. Среда программирования Arduino ребятам хорошо знакома, в Сети много справочного материала, много проектов, которые используют в основе Arduino.
2. Провода при движении могут отходить и контакт нарушается. Нужно искать и приобретать токопроводящие нитки либо искать способ гарантированного соединения, например, металлическими одежными кнопками.
3. Стандартные радиодетали (светодиодны, батарейки) из-за длинных ножек, выпуклых корпусов и пр. не очень удобно использовать для умной одежды. Нужно искать или разрабатывать и изготавливать самим на миниплатах (это мне кажется более перспективным для образовательных целей школьников) радиоэлементы для умной одежды (светодиоды, сенсоры, кнопки, элементы питания и пр.), которые были бы компактными и их было бы удобно пришивать к одежде.
4. Нужно координировать работу двух кружков кройки и шитья и микроэлектроники над единым проектом с объединенем цели, но распределением задач.