Smart Fashion

Projekt: Taschenalarmanlage

In diesem Modul lernen die Teilnehmer:innen das Konzept Smart Fashion im spielerischen, kreativen Umgang mit Hard- und Softwaretechnik kennen. Sie lernen verschiedene Einsatzbereiche von technischen Hilfsmitteln im Bereich Fashion und Wearables kennen und reflektieren dabei über Einsatzbereiche und Risiken von intelligenten Technologien. Im Vordergrund steht der entdeckende Zugang zum kreativen Gestalten mit dem Einsatz von Elektronik und traditionellem Nähhandwerk.

Fertiges Produkt/Projektergebnis:

Tasche mit Diebstahlsicherung mit Hilfe eines akustischen Signals vom Piezo-Lautsprecher des Calliope Mini.

Lernziele:

  • Die Teilnehmer:innen kennen die Definition des Begriffs Smart Fashion, können diesen abgrenzen und Alltagsbezüge herstellen.
  • Die Teilnehmer:innen verstehen einfache IoT Anwendungen und können diese im Alltag nutzen.
  • Die Teilnehmer:innen kennen die grundlegende Funktionsweise des Mikrocontrollers Calliope und können ihn programmieren.
  • Die Teilnehmer:innen erarbeiten sich projektorientiert neues Wissen.
  • Medien- und Digitalkompetenz der TN werden gestärkt.

Dauer:

1 Projekttag

  • Wir empfehlen für den Einstieg in die Projektarbeit rund um IoT an einem ersten Projekttag unser Modul Basics mit den Teilnehmer:innen durchzuführen und zur kreativen Vertiefung können Sie an einem dritten Projekttag zum Anschluss an dieses Projekt unser Modul Design Lab  anwenden.
  • Sie können alle Module, je nach Zeitbudget, aber auch einzeln erarbeiten.

Kernzielgruppe:

  • 14-16 Jahre

Material:

  • Tasche mit Reißverschluss
  • Reißverschlussschieber sollte aus Metall sein und keine Beschichtung haben
  • Leitfähiges Garn, Nähnadeln, Schere
  • Durchsichtiger Nagellack
  • Bastelfilz und Stifte
  • Je nach Möglichkeit mindestens einen Mikrocontroller pro Arbeitsgruppe: Calliope Mini
  • Computer mit Internetverbindung, um das Programm für den Mikrocontroller zu schreiben und ein Verbindungskabel (USB)
  • Ein Batteriehalter 2x Micro (AAA) mit JST PH 2.0 Stecker
  • Flipchart (für den Transfer) oder Karteikarten

Einführung:

  • Smart Fashion bezeichnet Kleidungsstücke, die mit Hilfe von elektronischen Bauteilen zum Leuchten gebracht werden können, aber auch die Übertragung von Daten, Unterhaltung etc. ermöglichen. Die Besonderheit dieser Kleidung ist dabei, dass die Elektronik in Form von leitfähigem Garn, Stoffen etc. in die Textilien eingewoben werden. Diese smarten Kleidungsstücke stellen eine Komplementärentwicklung zu tragbaren elektronischen Geräten den sogenannten Wearables (Smartwatches, etc.) dar. 

Ablauf in 4 Schritten

Aufbau der Materialien & Stromkreislauf herstellen

a) Versuchsaufbau: Calliope Mini | Krokodilsklemmen

Im Einzelnen:

b) Prüfung des Stromkreislaufs ohne leitfähiges Garn

Vorgehensweise:

1. Schließen Sie den Calliope, wie auf dem Bild zu sehen ist, an.

a) Bevor Sie den Zipper Switch und Stromkreis mit dem leitfähigen Garn nähen, prüfen Sie zunächst, ob der Kontakt ein Signal auslöst.
b) Klemmen Sie die erste Krokodilklemme an Pin 0 und die zweite an Pin –.
c) Öffnen Sie die Webseite Open Roberta: http:/lab.open-roberta.org. Zu Beginn fragt Sie das Programm, welches Gerät Sie programmieren möchten. Wählen Sie hier den Calliope Mini aus. Die Programmiersprache, die Sie verwenden heißt NEPO. NEPO ist in einfachen Blöcken aufgebaut, für die man keine komplizierte Programmiersprache kennen muss.

2. Verbinden Sie den Calliope Mini über das USB-Kabel mit dem PC. Der Calliope erscheint dann als Speicherlaufwerk mit dem Namen MINI.

3. Um den Stromkreislauf zu prüfen, müssen Sie dem Calliope Mini per Code mitteilen, wann er das Signal auslösen soll. Siehe Punkt 5.

4. Dazu programmieren Sie folgende Befehle:

a) Als Erstes benötigen Sie den roten Start Block. Dieser ist defaultmäßig schon vorhanden.

b) Der Zipper Switch soll beim Berühren des Reißverschlussschiebers mit dem leitfähigem Garn ein Signal auslösen. Vor dem Nähen prüfen Sie dies zunächst mit Krokodilklemmen. Dafür legen Sie erst einmal den Pin 0 als digitalen Pin fest. Dazu gehe zum Reiter ROBOTERKONFIGURATION und wähle unter dem Aktion Block Aktor digital pin. Dort können Sie unter dem Pfeil Pin 0 auswählen.

c) Im Anschluss wählen Sie im Expertenmodus ⭐︎2 unter Aktion und Pin den Setze Pull up an Pin A2 Block aus und heften ihn an den Start Block.

d) Sie wollen nun überprüfen, ob zu jedem Zeitpunkt Strom fließt. Dazu brauchen Sie die Schleife (orange): Wiederhole unendlich oft mache, zu finden unter dem Punkt Kontrolle.

e) Als nächstes benötigen Sie den Bedingungsabfrage Block: wenn mache sonst.

f) Mit wenn mache sonst verknüpfen Sie den Logik Block mit dem Vergleichsoperatoren = .

g) Im ersten Feld des Logik Blocks fügen Sie folgenden Sensor Block gib analogen Wert Pin no port ein. Da der Pin no Port anzeigt, müssen Sie diesen zunächst in der ROBOTERKONFIGURATION unter Sensor und Sensor digital S5 pin 0 als P0 bestimmen/konfigurieren.

h) Im zweiten Feld des Logik Blocks fügen Sie unter Mathematik den Zahlen Block mit dem Wert 0 ein.

i) Hinter das Feld mache fügen Sie nun den Zeige Bild lächelnder Smiley Block ein und hinter das sonst Feld Zeige Bild Kreuz.

5. Der Code ist nun vollständig und kann auf den Calliope geladen werden.

6. Um den Code auf den Calliope zu laden, klicken Sie unten rechts auf den Pfeil Button. Danach öffnet sich ein Fenster mit einer Anleitung wie Sie den Code auf den Calliope laden. Dazu machen Sie einen Rechtsklick auf den Link NEPOprog.hex und wählen „Verknüpfte Datei laden“ (Windows) oder „Link speichern unter…“ (Mac). Nun öffnet sich ein weiteres Fenster. Wählen Sie den Calliope MINI aus und klicken Sie auf sichern.

Der Calliope blinkt nun kurz. Für Windows: Sobald das Blinken aufhört, müssen Sie den Reset-Kopf drücken oder kurz das USB-Kabel des Calliope vom Computer trennen und neu verbinden, dann ist das Programm auf dem Mikrocontroller gespeichert.

Wenn alles funktioniert hat, müsste nun ein X aufleuchten. Ist dies nicht der Fall, müssen Sie den Stromkreis noch einmal überprüfen, ob die Krokodilklemmen richtig sitzen oder das Programm auf Open Roberta richtig geschrieben [vgl. Punkte 1.-5.]) wurde. Erst wenn ein X aufleuchtet, können Sie fortfahren.

7. Als nächstes verbinden Sie die freien Enden der Krokodilklemmen. Beim Kontakt der Klemmen sollte nun ein Smiley aufleuchten.

Glückwunsch!

Zipper Switch/Reißverschlussschalter und Stromkreis mit dem Calliope vernähen

Hat alles soweit geklappt, fangen Sie mit dem spannenden Teil an. Nun machen Sie aus dem Reißverschluss einen Schalter bzw. einen sogenannten Zipper Switch. Dafür fädeln Sie zunächst das leitfähige Garn durch das Nadelöhr und machen einen Knoten. Das Loch sollte nicht zu klein sein, da das Garn relativ dick und starr ist und sich ggf. aufdröselt. Vor dem Nähen müssen Sie prüfen, ob der Reißverschlussschieber aus Metall ist !!! und keine farbige Beschichtung hat. Wenn ja, müssen Sie diese mit einer Nagelfeile oder Sandpapier am unteren Teil entfernen.

1. Beginnen Sie ca. 1-2 cm hinter dem Anfangsteil des Reißverschlusses von der Innenseite. Setzen Sie dort ca. 3-4 Stiche relativ dicht und knapp unter den Zähnen des Reißverschlusses. Probieren Sie Zwischendurch aus, ob Sie mit dem Schieber noch problemlos rüberfahren können. Der Faden sollte am Ende an der Innenseite sein.

2. Verknoten Sie das Ende des Fadens und geben Sie etwas durchsichtigen Nagellack darauf, um den Knoten zu versiegeln. Wenn der Nagellack getrocknet ist, schneiden Sie das übrige Ende des Fadens ab. Beide Fadenenden sollte sich nicht mehr berühren, da sie sonst das Signal auslösen.

3. Nähen Sie mittels des einfachen Laufstichs die „Stromleitung“ zu Pin 0 vom Calliope. Der Abstand der Stiche sollte kurz sein.

4. Setzen Sie nun die zweite Naht für Pin – wie in Schritt 1-3 relativ nah nebeneinander. Beim Herüberfahren des Reißverschlusses sollten beide Nähte gleichzeitig vom Schieber berührt werden, um den Kontakt zu schließen.

5. Bevor Sie weiter nähen, führen Sie einen kurzen Check durch! Klemmen Sie dafür die Krokodilklemmen an die Fäden und verbinden Sie die anderen Enden der Krokodilklemmen mit Pin 0 und Pin –. Nehmen Sie eine Schere und halten Sie diese über die beiden Nähte auf der Außenseite um den Kontakt zu schließen. Wenn alles passt, müsste das Smiley aufleuchten. Mögliche Fehlerquelle könnte sein, dass sich die beiden Fäden an anderer Stelle berühren.

6. Nähen Sie nun mehrmals den einen Faden um Pin 0 und den anderen um Pin – . Verknoten Sie diese gut!

7. Prima! Der Stromkreis ist fertig 😊👍!

Tipp: Falls Ihre Tasche keine Innentasche hat, können Sie sich eine eigene aus Bastelfilz nähen.

Alarmanlage programmieren

1. Schreiben Sie folgenden CODE:

a) Sie fangen wieder mit dem Start Block an.

b) Um den Alarm nicht schon beim Verschließen der Tasche auszulösen, fügen Sie einen Warte ms Block ein und heften diesem eine Wartezeit Wert von ca. 3000 = 3 Sekunden an.

c) Im Anschluss wählen Sie wieder im Expertenmodus ⭐︎2 unter Aktion und Pin den Setze Pull up an Pin A2 Block aus und heften ihn an den Warte Block.

d) Als nächstes benötigen Sie die Schleife (orange): Wiederhole unendlich oft.

e) An diese heften Sie den Bedingungsabfrage Block: wenn mache.

f) Dem Bedingungsteil wenn fügen Sie nun den Logik Block mit dem = Zeichen ein.

g) In die Felder des Logik Blocks fügen Sie als erstes folgenden Sensor Block gib digitalen Wert Pin S5 ein und setzen die Bedingung  im zweiten Feld mit dem Zahlenwert 0.

h) Um das Alarmsignal auch unterbrechen zu können, fügen Sie an das mache Feld eine Wiederhole bis Schleife und daran die Bedingung Taste A gedrückt. Der Befehl wird demnach so lange ausgeführt, bis Taste A gedrückt wird.

i) Bis dahin soll unter mache der Alarm mit optischem Feedback programmiert werden. Dazu heften Sie dem mache Teil die Aktionsfelder Zeige Bild Kreuz und Spiele Frequenz 300 Dauer ms 300 an.

j) Für das Alarmsignal benötigen Sie noch einen Warte ms und Zahlen Block mit dem Wert 200. Dieser bestimmt den Intervall des Alarms.

k) Im nächsten Schritt fügen Sie mit Hilfe des wenn mache Blocks die Bedingung für den Alarmabbruch durch das Hinzufügen des Sensor Blocks Taste A gedrückt hinzu.

l) Als nächstes benötigen Sie einen Reset Knopf um aus der Schleife zu kommen. Dafür fügen Sie dem ersten wenn mache Block eine zweiten wenn mache Block hinzu.

m) Die Bedingung wird durch das Drücken der Taste B ausgeführt. Dafür fügen Sie dem wenn Teil den Sensor Block Taste B gedrückt? hinzu.

n) Wenn die Taste B gedrückt wird, soll wieder eine Wartezeit mit einem optischen Feedback für das Verschließen der Tasche ermöglicht werden, ohne gleich wieder den Alarm auszulösen.

o) Dafür fügen Sie dem mache Teil ein Wiederhole X mal Block an, der 5 Mal ausgeführt werden soll.

p) In diesem Block soll unter mache die Bilder Zeige Bild kleines Quadrat und Zeige Bild großes Quadrat im Wechsel angezeigt werden, mit Hilfe von Warte ms Blöcken mit einem Wert von 500. Dadurch hat man 5 Sekunden Zeit die Tasche wieder zu verschließen, ohne dass der Alarm ausgelöst wird.

Ideation & Transfer

Die Taschenalarmanlage kann ein Ausgangspunkt für die Weiterentwicklung für smarte Kleidung unter verschiedenen Aspekten sein. Der Transfer kann von alltäglichen Problemstellungen bis hin zu gestalterischen, kreativen Prozessen gezogen werden. Zunächst können Sie gemeinsam mit der Zielgruppe im Plenum oder in Gruppenarbeit über eigene Erfahrungen mit Smart Fashion reden und anschließend Ideen sammeln lassen, wofür man smarte Kleidung im Alltag noch nutzen könnte und welche technischen Hilfsmittel es dafür gibt (Sensoren, Motoren, Bauteile, Datenübertragungsformen).

Hier werden verschiedene Einsatzbereiche für Smart Fashion aufgegriffen: Selbstoptimierung, Schutz, Kleidungsstücke als Notfallassistenten, Digitalisierung aller Sinne, Überwachung, smarte Wearables im Sportbereich über die Outdoor- bis hin zur Computerspielindustrie, etc.

Beispiele:

  • Smarte Kleidung im Straßenverkehr für mehr Sicherheit, beim Sport zur Verbesserung der Leistung, Erhaltung von Gesundheit oder allgemein im Alltag. Welche Funktionen wären hilfreich und sinnvoll?
  • Überwachung – Biofeedback, Verwendung und Folgen von Missbrauch persönlicher Daten.
  • Achtsamkeit – führt zu viel Technik zu Abhängigkeit? Besteht die Gefahr der übersteigerten Selbstoptimierung? Kann diese in Kontrollsucht ausarten oder werden einige Fähigkeiten dadurch vernachlässigt?

Nachdem alle Vorschläge gesammelt und sortiert wurden (z. B. auf einer Flipchart oder auf Karteikarten), kann abschließend folgender Artikel gemeinsam gelesen und diskutiert werden

Wir empfehlen Ihnen zum Anschluss an dieses Projekt unser Modul Design Lab.

Auf folgenden Seiten finden Sie weiteres Lehrmaterial zum Thema Smart Fashion:

Unterrichtsmaterial: Smart Textiles – Fashion meets Hightech: https://www.touchtomorrow-teaching.de/Portals/0/site/docs/2019%2010%2001%20Smarttextiles%20ONLINE.pdf

Calliope Turnbeutel mit Leuchtzeichen: https://www.heise.de/select/make/2018/4/1535090954463035

Autorin:

Jana Voigtmann

Dieses Material steht unter der CC BY 3.0 DE Lizenz. Der Name des Urhebers soll bei einer Weiterverwendung wie folgt genannt werden: Jana Voigtmann / KF Education.