Robe Connectée : Surveillance du Rythme Cardiaque et LEDs avec Arduino Nano, CrazyCircuits et DFRobot

Composants et Fournitures

Composant	Quantité
Arduino UNO	1
Arduino Nano R3	1
Brown Dog Gadgets Crazy Circuits Robotics Board	1
Brown Dog Gadgets Crazy Circuits Sewing Deluxe Kit	1
DFRobot Gravity : Capteur de Fréquence Cardiaque Analogique (ECG) pour Arduino	1
DFRobot Gravity : Capteur de Fréquence Cardiaque pour Arduino	1
Brown Dog Gadgets Ruban Conducteur	1

Outils et Machines Nécessaires

• Machine à coudre (générique)

Applications et Services en Ligne

• Arduino IDE

À Propos du Projet

Ce projet combine ma peinture de fleurs sur tissu, un Arduino Nano comme microcontrôleur, des composants CrazyCircuits et un capteur de fréquence cardiaque DFRobot. Le rythme cardiaque détecté contrôle le clignotement des LEDs intégrées dans la robe. Le processus de fabrication a été documenté sur Hackaday.io. Ce projet vise également à démontrer que la conception de produits de fitness et de santé ne doit pas se limiter aux bracelets connectés. Pourquoi ne pas intégrer capteurs et moniteurs dans de belles robes ou des vêtements du quotidien ?

1. Couche de Base

J'ai peint mes fleurs préférées qui poussent devant notre immeuble et je les ai imprimées sur du tissu Minki, très doux et lisse. Je voulais en faire une robe basée sur cette peinture.

La première étape consiste à réaliser une couche de base. J'ai confectionné une robe à bretelles en tulle découpé selon un patron.

J'adore le tulle et les rubans, surtout quand ils sont transparents.

2. Placement des Graphismes

Il faut maintenant concevoir le placement des graphismes. J'ai décidé de découper les fleurs et la silhouette humaine selon leurs formes, puis de coudre les pièces une par une sur la couche de tulle. C'est un travail manuel considérable.

3. Test des LEDs

J'ai obtenu des composants CrazyCircuits, notamment de grosses LEDs et des porte-piles à trous larges pour la couture. Ils proposent aussi des rubans conducteurs et une carte de test, ce qui rend le test du circuit très facile.

Je les ai même utilisés pour tester un autre projet nécessitant une alimentation externe.

Je teste toujours l'apparence avant la construction. Les LEDs doivent briller à travers le tissu. Ce n'est pas le placement final, je voulais juste voir leur luminosité.

4. Moniteur de Fréquence Cardiaque

Je voulais utiliser un capteur de pouls assez petit pour l'attacher à mon lobe d'oreille comme une boucle d'oreille. Mais la lecture n'était pas stable et la forme du pouls n'avait pas de sens.

J'ai donc opté pour un moniteur cardiaque analogique ECG et cela a fonctionné parfaitement.

Il faut fixer les électrodes sur trois points du corps.

J'ai utilisé le même code que pour le capteur de pouls et ajusté le seuil selon la sortie EKG affichée sur le traceur série.

Ajustez la valeur de seuil dans le code pour faire clignoter les LEDs selon les valeurs de pic. On observe deux pics principaux par cycle. On peut faire clignoter les LEDs une fois par pic principal aigu ou deux fois avec les deux pics.

Note : J'ai utilisé la carte Arduino Nano sur CrazyCircuits. Elle nécessite l'ancien chargeur de démarrage ATmega328P.

5. Circuit Souple

Maintenant que le test du circuit fonctionne, je dois le coudre avec du fil conducteur. Mais il faut d'abord déterminer où placer les composants avant de les coudre.

Tous les composants seront intercalés entre la peinture et les couches de tulle, donc aucun composant ne sera visible. Il faut donc une couche d'interface supplémentaire où les composants seront cousus. Comment savoir où les placer sur cette couche ?

J'ai collé les LEDs aux emplacements souhaités selon les graphismes, puis marqué les positions sur une feuille de papier. J'ai utilisé du tulle comme couche d'interface. Comme il est transparent, je pouvais coudre les LEDs dessus avec le papier ensemble, transférant ainsi les positions sur la couche d'interface.

Coudre sur du tulle contre une feuille de papier est une technique que j'ai utilisée pour le projet Twinkle Nail. Le tulle étant très souple, le papier apporte de la rigidité. Le retirer ensuite donne un circuit souple très agréable.

Comme le tulle est poreux (et la couche de base aussi en tulle), le fil conducteur pourrait toucher ma peau et court-circuiter le circuit. J'ai donc ajouté un autre tissu pour isoler le circuit de ma peau. On peut maintenant insérer le circuit souple entre la peinture et les couches de base.

6. Dissimulation du Circuit

Le porte-pile est un peu gros et lourd. Il lui fallait une poche pour être attaché à la robe.

J'ai laissé des espaces entre la peinture et les couches de base pour que tous les composants électroniques et fils puissent être insérés et cachés sous la couche de peinture.

7. Finitions

Je voulais aussi illuminer les couches de tulle de la jupe avec des lumières statiques. Parfois, je veux éteindre les LEDs surveillées par le rythme cardiaque pour ne pas éblouir, mais garder certaines parties de la robe allumées.

Pour cela, j'ai utilisé des rubans conducteurs collés sur le tulle et connecté les rubans aux LEDs avec du fil conducteur. Cela crée de très beaux circuits souples car les rubans sont flexibles et les coller est bien plus rapide que de coudre du fil conducteur.

Enfin, les belles décorations florales et la fermeture éclair !

Réflexions Supplémentaires

J'ai récemment été invitée à faire une vidéo avec YiT (一条), un nouveau média en ligne chinois sur l'art et la culture. Cette pièce y était présentée et la vidéo montrait certains de mes précédents travaux de prototypage rapide. Nous avons eu 1h30 d'interview sur le STEAM mais seulement ~4 minutes ont pu être incluses dans le reportage final. Je pense qu'il faut en inclure davantage pour promouvoir l'open-source, la démocratisation de la technologie, la science et l'ingénierie, mais cela a été jugé trop technique et risquant de perdre l'audience... Le consumérisme en Chine a quelque peu empêché le grand public de connaître la culture maker (« Si je peux l'acheter, pourquoi le faire moi-même ? » « Jouets « extrascolaires » pour enfants ou innovation pour concours scolaires »). Même si l'article accompagnant la vidéo sur WeChat a atteint >100K lecteurs en quelques heures, beaucoup ont cru que les prototypes faits main étaient des produits et ont complètement manqué le sens du faire, de l'open-source, du partage de connaissances et d'avoir un hobby tout en contribuant à une industrie.

Quiconque dans l'industrie tech-vêtement comprend la difficulté de pousser une révolution industrielle dans ce domaine : certaines technologies envisagées nécessitent encore de la recherche scientifique ; celles qui existent ne sont pas forcément accessibles à tous ; les technologies démocratisées doivent être enseignées au public, pour donner du pouvoir aux créatifs. Cela nécessite des collaborations entre tous les acteurs de l'écosystème. Les entreprises traditionnelles du vêtement et de la high-tech doivent s'apprendre mutuellement. Il y a eu d'énormes efforts mais pas assez de personnes dans l'éducation, l'open-source, la créativité pour atteindre l'échelle. Les LEDs sont les plus faciles à voir - malheureusement la masse se concentre sur le superficiel. Mais il faut plus de compréhension que les tech-vêtements offrent une entrée vers l'IoT, l'IA, l'edge computing et le cloud (mots à la mode avec du vrai). Par-dessus tout, il faut poursuivre la fabrication légère pour réduire déchets et pollution.

Merci à YiT pour l'interview et le reportage sur les 10% de ma vie professionnelle. Je suis particulièrement reconnaissante envers Microsoft #MSFTGarage pour fournir une plateforme aux innovations menées par les employés et rendre possibles les idées de terrain.

Faits Amusants

Au milieu du projet, Make: est venu au Garage, Microsoft pour animer un atelier Wearables Tech 101. J'étais l'instructrice et j'ai utilisé cette robe comme exemple de mise à l'échelle des compétences apprises en atelier vers un vrai vêtement.

Quelques jours après, Matrix Labs m'a interviewée au Garage, où j'ai brièvement démontré la robe.

Aussi lors de la tournée Sunnyvale des makers publiée par Alex de Hackster.io.

Code

Code du Moniteur de Fréquence Cardiaque et Bibliothèque

Apprenez depuis https://pulsesensor.com/pages/installing-our-playground-for-pulsesensor-arduino

/* PulseSensor Starter Project and Signal Tester
 * The Best Way to Get Started With, or See the Raw Signal of, your PulseSensor & Arduino.
 *
 * Here is a link to the tutorial
 * https://pulsesensor.com/pages/code-and-guide
 *
 * WATCH ME (Tutorial Video):
 * https://www.youtube.com/watch?v=82T_zBZQkOE
 *
 * -------------------------------------------------------------
 * 1) This shows a live human Heartbeat Pulse.
 * 2) Live visualization in Arduino's Cool "Serial Plotter".
 * 3) Blink an LED on each Heartbeat.
 * 4) This is the direct Pulse Sensor's Signal.
 * 5) A great first-step in troubleshooting your circuit and connections.
 * 6) "Human-readable" code that is newbie friendly."
 */

// Variables
int PulseSensorPurplePin = 0; // Pulse Sensor PURPLE WIRE connected to ANALOG PIN 0
int LED13 = 13;               // The on-board Arduino LED
int Signal;                   // holds the incoming raw data. Signal value can range from 0-1024
int Threshold = 550;          // Determine which Signal to "count as a beat", and which to ignore.

void setup() {
  pinMode(LED13, OUTPUT);     // pin that will blink to your heartbeat!
  Serial.begin(9600);         // Set up Serial Communication at certain speed.
}

void loop() {
  Signal = analogRead(PulseSensorPurplePin); // Read the PulseSensor's value.
  Serial.println(Signal);                    // Send the Signal value to Serial Plotter.

  if (Signal > Threshold) {
    digitalWrite(LED13, HIGH); // If the signal is above "550", turn-on Arduino's on-Board LED.
  } else {
    digitalWrite(LED13, LOW);  // Else, the signal must be below "550", so turn-off this LED.
  }
  delay(10);
}

Schémas

https://www.dfrobot.com/product-1510.html