Blinking Federtasche | BELTZ

Armbänder, T-Shirts, Mützen oder Jacken zum Leuchten zu bringen, das sieht nicht nur toll aus, es kann auch sehr praktisch sein, zum Beispiel beim Fahrradfahren im Dunkeln. Am Einfachsten machst du das mit einem Lilypad Arduino, das ist ein sogenannter Mikrocontroller, den du in Stoff einnähen und mit dem du kleine Lämpchen steuern kannst. Wenn du noch nie mit Leuchtdioden oder Widerständen gearbeitet hast, klingt das vielleicht erst mal etwas kompliziert. Aber du musst keine Elektrotechnikerin sein, um einen einfachen Schaltkreis zu bauen. Wenn du diese Anleitung befolgst und dir etwas Zeit nimmst, kann eigentlich nichts schiefgehen.

Konkret wollen wir eine Federtasche mit LEDs aufpeppen. Da LEDs einfach nur an- und auszuschalten, wie ich finde, zu langweilig ist, benutzen wir zwei Knöpfe, mit denen wir die Helligkeit der LEDs verändern und verschiedene Farb-Kombinationen einstellen. Und keine Sorge, das Mäppchen ist ungefährlich, denn die Spannung, mit der wir hier arbeiten, ist sehr niedrig.

Als Erstes programmierst du das Lilypad und dazu brauchst du ein zugehöriges kleines Programm namens »Arduino«. Lade dir das Programm hier herunter (»Download«) und installiere es auf deinem Computer.

Du willst später deiner blinkenden Federtasche bestimmte Befehle erteilen, was sie genau zu tun hat. Diese Befehle lädst du jetzt auf das Lilypad. Öffne das Programm »Arduino« und du siehst ein Fenster mit einem freien Feld. In dieses Feld tippst oder kopierst du deinen Code.

Weil das hier eine Anleitung für Einsteigerinnen ist und du vielleicht noch nie mit »Arduino« gearbeitet oder etwas programmiert hast, haben wir dir den Code hier als Beispiel abgelegt. Schau ihn dir in Ruhe an. Die Zeilen, die hinter zwei Schrägstrichen (//) stehen, sind Kommentare. Sie sind nur dazu da, dir zu erklären, was die jeweilige Zeile im Code bedeutet, das Lilypad ignoriert die Kommentare. Lies dir den Code einmal durch. Wenn du dich schon etwas besser auskennst, kannst du ihn gerne frei nach deinen Vorlieben anpassen – du bist schließlich Hackerin.

Schließe das Lilypad mit dem USB-Kabel an deinen Rechner an. Wähle es im Programm als das aktuelle Arduino-Board aus (»Werkzeuge« und dort bei »Platine« »Lilypad Arduino USB« auswählen.) Kopiere den Code aus unserem Beispiel in das Fenster. Wenn alles passt, klickst du auf »Uploaden« (der kleine Pfeil in der oberen Leiste, der nach rechts zeigt), das heißt, du lädst den Programmcode aus dem Fenster auf das Lilypad. Wenn keine Fehlermeldung auftaucht, sollte alles gut gegangen sein.

Jetzt testest du deinen Programmcode, indem du die Schaltung aufbaust. Um zu verhindern, dass dabei irgendwas auf dem empfindlichen Board kaputtgeht, solltest du das Lilypad vom Computer trennen und die Stromversorgung kappen.

Hier ist der Schaltplan für die Verbindungen:

Schaltplan Platine

  1. Hier werden die Knöpfe zum Steuern angebracht. Also keinen durchgehenden Kontakt anlegen, aber ein Kabel bereitlegen.
  2. Das sind Widerstände, sie verhindern, dass es einen Kurzschluss gibt.
  3. Hier kommen die LEDs / Leuchtdioden hin. Die Pins sind die jeweiligen Anschlüsse am Lilypad, die Bezeichnungen stehen daneben.

So sieht das Lilypad aus:

So sieht das Lilypad aus.

Hast du den Schaltkreis fertig gesteckt, kannst du das USB-Kabel wieder anschließen. Wie du siehst, passiert jetzt erst mal: nichts. Das ist auch richtig so, da das Programm das nicht vorsieht. Die ersten LEDs leuchten erst auf, wenn du den Schalter an Pin 3 betätigst, mit dem du die Farben später wählst. Wenn daraufhin nicht die LEDs so leuchten, wie du das im Code festgelegt hast, überprüfe noch mal alle Verbindungen oder lade den Code neu.

Jetzt geht‘s ans eigentliche Nähen. Zeichne am besten einen Plan von deiner Schaltung auf ein Blatt Papier und übertrage diesen, wenn du zufrieden bist, mit Schneiderkreide oder einem Stück Seife auf den Stoff – in diesem Fall; das Mäppchen. Denk daran, dass du später noch Platz für den Akku brauchst.

Wichtig ist, dass du keinen Kontakt herstellst, wo keiner sein soll. Sonst kann es zum Kurzschluss kommen, und der macht deinen Mikrocontroller kaputt (das nennt man »Zerschießen«). Die Litzenkabel müssen also gut isoliert sein. Außerdem solltest du darauf achten, dass du später keinen Hautkontakt mit dem Metall hast, weil das Lötzinn auf der Haut nicht sonderlich gesund ist. Wasser solltest du mit der Federtasche ebenfalls meiden. Möchtest du sie reinigen, dann mach dies vorsichtig mit einem feuchten Tuch und nimm auf jeden Fall vorher den Akku raus!

Hast du den Schaltplan auf den Stoff gezeichnet? Dann kannst du jetzt die Länge der Litzenstücke an deine Schaltung anpassen und die LEDs und Widerstände vorbereiten. Praktisch ist es, wenn du die Füße der Widerstände auf dieses Weise einrollst (siehe Foto), so lassen sie sich später gut annähen.

Wie herum du die Widerstände einbaust, ist egal. Aber Achtung: Leuchtdioden funktionieren nur in eine Richtung, das heißt, der Strom muss zu einem Bein hinein und zum anderen wieder hinaus fließen. Wenn du sie falsch herum einbaust, leuchten sie einfach nicht. Also musst du, bevor du die Füßchen einrollst, markieren, welches das längere und welches das kürzere war. Das kürzere ist die sogenannte Kathode (-) und das längere die Anode (+).

Die Schalter kannst du folgendermaßen machen:

  1. Kleines Stück Schaumstoff mit einem kleinen Loch darin, auf den Trägerstoff aufgenäht.
  2. Ein kleines Stück Stoff.
  3. Das eingekringelte abisolierte Ende der Litze, das auf den Trägerstoff genäht ist (mit ein, zwei Stichen).
  4. Ein weiteres eingekringeltes abisoliertes Ende der Litze, mit ein, zwei Stichen von unten an das kleine Stück Stoff genäht.

Zuerst habe ich die Kabel festgenäht. Ich habe das mit einer Nähmaschine (Zickzackstich) gemacht, aber es geht natürlich auch von Hand. Die LEDs, das Lilypad, die Widerstände und die Schalter habe ich erst danach von Hand befestigt. Bei Letzterem achte darauf, dass die beiden Felder mit der gekringelten Litze nur Kontakt haben, wenn du oben draufdrückst.

Wenn du den Code gut durchgelesen und verstanden hast, dann weißt du, warum das so sein muss: Das Lilypad zählt mit, wie oft der Schalter gedrückt wird und geht nacheinander die verschiedenen Blinkmuster durch. Wenn es jedes Mal, wenn es den Status des Schalters checkt, denkt, dieser sei gedrückt, wird es durch die Optionen rennen und alle nacheinander ausführen, und das wollen wir nicht. Für den Akku empfiehlt es sich, ein kleines Täschchen zu nähen.

Alles festgenäht? Super! Dein erstes Projekt mit dem Lilypad ist Einsatzbereit. Was machst du als Nächstes?

Du brauchst:

  • Personen: 1
  • Zeit: 3 bis 5 Stunden
  • Kosten: ca. 30 Euro für das Lilypad und sonstige Materialien

Material

  • Computer (mit Internetzugang)
  • Nadel, Faden und eventuell eine Nähmaschine
  • ein bisschen Stoff
  • 2 dünne Stücke Schaumstoff
  • Lilypad Arduino USB - ATmega32U4 Board und passendes USB-Kabel 3,7 V Lithium Ion Akkumulator (Größe egal, aber der Anschluss muss für das Lilypad Arduino USB passen)

Aus dem Elektronikfachhandel:

  • dünne Litze
  • Lötkolben und Lötzinn 9 LEDs (Leuchtdioden) in verschiedenen Farben
  • 2 x 470 kOhm Widerstände
  • Krokodilklemmen
  • eventuell Steckplatine und Bananenstecker

Platine

Wenn du eine Steckplatine hast, dann kannst du diese verwenden, um den Schaltkreis zu bauen. Diese Platinen, auch Breadboards genannt, helfen dabei, alles aufzubauen, ohne die Komponenten gleich unwiderruflich verbinden zu müssen. Auf der Oberfläche siehst du jede Menge kleine Löcher, in die du die Beinchen der Verbindungsdrähte, Widerstände und LEDs stecken kannst. Dabei gilt es zu beachten, dass manche dieser Löcher leitend miteinander verbunden sind. Oft sind das fünf seitlich in einer Reihe. Das kann hilfreich sein, wenn du zum Beispiel mehrere Kabel mit einem Widerstand verbinden willst. Ansonsten sind sogenannte Krokodilklemmen sehr nützlich, damit kann man etwa das Lilypad mit der Platine verbinden.

Schaltplan

Wie dein Schaltplan genau aussieht, kommt auf dein Projekt an und darauf, wie du die LEDs auf der Federtasche anordnen willst. Sollen sie hintereinander in einer Reihe stehen oder einen Kreis bilden? Da wir in diesem Fall mit einer isolierten Litze arbeiten, kannst du auch Kabel einfach kreuzen und jede beliebige Anordnung machen. Ich habe meine Federtasche mit aufgestickten Monstern verziert und möchte denen jetzt LED-Augen geben. Du kannst mein Design gerne übernehmen, oder du denkst dir etwas Eigenes aus.

Lilypad

Das Lilypad ist ein Mikrocontroller, den du in Kleidung einnähen und für alle möglichen Dinge programmieren kannst. Ein kleiner tragbarer Computer also! Erfunden wurde er von Leah Bruechly, einer Professorin am MIT in Boston. Das Lilypad kann über Sensoren alle möglichen Signale aus der Umgebung aufnehmen, zum Beispiel Temperatur, Licht oder Druck. Mit diesen kann es dann verschiedene Outputs steuern, zum Beispiel Leuchtdioden blinken lassen, Motoren oder Lautsprecher aktivieren. So kannst du mit dem Lilypad z. B. Kleider zum Klingen bringen oder LEDs je nach Körpertemperatur die Farbe wechseln lassen. Weitere tolle Projekte, die Nähen, Elektronik und Programmieren miteinander verbinden, findest du in Leah Bruechlys Buch »Sew Electric« – und natürlich in den endlosen Weiten des Internets: sewelectric.org

AusgeHACKT von

Zora Kutz ist 17 Jahre alt und hat gerade ihr Abitur gemacht. Sie ist Hardwarebastlerin und ist regelmäßig beim Wettbewerb »Jugend hackt« mit dabei, dort hat sie zum Beispiel ein Armband mitentwickelt, das seine Trägerin per Vibration informiert, wenn eine Überwachungskamera in der Nähe ist.