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LilyPad Arduino [1] ist eine Menge an vernähbaren, elektronischen Modulen. Um interaktive Textilen zu

LilyPad Becky Stern

Beky Stern`s Embroidery [4] Projekt mit dem LilyPad Arduino.

erhalten, werden die Module - unter anderem ein kleiner programmierbarer Computer - mit leitfähigem Faden vernäht. Auf diese Weise kann man interaktive Kleidungsstücke oder Accessoires herstellen. Das LilyPad Arduino kann Umgebungsdaten anhand von Licht- / Temperatur oder Beschleunigungssensoren erfassen und besitzt LEDs, einen Vibrationsmotor, Buzzer und vieles mehr um mit der Umgebung zu interagieren. Welche Module der verwendet werden ist dabei dem Benutzer überlassen.

Das LilyPad wurde von Leah Buechley [2] designt, einer führenden Entwicklerin im Bereich der elektronischen Textilen. Die kommerzielle Version wurde in Zusammenarbeit mit SparkFun Electronics [3] designt.

Hardware Module Bearbeiten

LilyPad Arduino ist eine Menge von verschiedenen Modulen, die mit Leitfaden an Textilien angenäht werden können. Es gibt die Module als Einzelteile: das LilyPad (einen kleinen, programmierbaren Computer), verschiedene Inputs und Outputs sowie wiederaufladbare Batterien, die in das eigene Projekt integriert werden können, aber auch komplette Kits, die bestellt werden können.

LilyPad Arduino Boards Bearbeiten

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LilyPad Arduino Main Board.

Es gibt verschiedene Arduino LilyPad. Je nach Projekt bieten die Arduinos Vor- und Nachteile. Dabei unterscheiden sich die Boards hauptsächlich in der Anzahl ihrer Pins, ob sie direkt mit einem USB-Kabel zu dem PC verbunden werden können und der Handhabung der Stromzufuhr.

In der Mitte der LilyPads befindet sich in der Regel der Microprozessor. Er ist ein großes, schwarzes Quadrat und das "Gehirn des Projektes". Gängig sind der ATmega168V (die schwächere Version des ATmega168) oder der ATmega328V. Der Microprozessor dient der Speicherung und Ausführung des Arduino Codes, welcher auch Sketch genannt wird. Um den Microprozessor herum befinden sich passive Unterstützungselemente, die für den Benutzer und das eigentliche Programmieren von geringerer Bedeutung sind.

An der rechten Seite befindet sich jedoch eine kleine LED, die schwierig auszumachen ist, wenn sie nicht leuchtet. Sie leuchtet beim Anschluss des Arduinos mit dem PC oder einer anderen Stromversorgung und kann ebenfalls über einen der Pins gesteuert werden.

Auf der linken Seite des Boards befindet sich ein Reset-Knopf, dieser lässt den Code, welcher auf dem Arduino gespeichert ist, von der ersten Zeile an neustarten. Die meisten Boards besitzen außerdem einen On/Off-Knopf, welcher das Board ausschaltet oder einschaltet, wenn es nicht an einen PC angeschlossen ist, sondern nur über eine Batterie Energie erhält. Dabei gibt es Coin-Batterien oder wiederaufladbare Lithium Polymer Batterien, dies und der Anschluss der Batterien unterscheidet sich jedoch je nach verwendetem Board. Der männliche 6-Pin Anschluss am oberen Rand des Boards ist der Anschluss für das FTDI, also der PC-Anschluss, wenn kein Arduino mit USB-Anschluss verwendet wird. Um das gesamte Board herum befinden sich die Pins. Jedes Arduino besitzt 14 digitale Pins [5] und sechs bis acht analoge Pins [6], diese können dazu verwendet werden mit anderen Modulen zu interagieren.

Batterien Bearbeiten

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Lithium Batterie für das Arduino LilyPad.

Für das Arduino LilyPad gibt es unterschiedliche arten und größen an Batterien. Je nach Board kann der Batterieanschluss unterschiedlich erfolgen. Im Shop kann man Polymer Lithium Batterien kaufen, aber auch Coin Cell Batterien - die man aus Uhren kennt - und die dafür vorgesehene Halterung.

Inputs Bearbeiten

Die Eingabe (englisch "input") ist das was das Arduino LilyPad benötigt um mit der Umwelt zu interagieren. Inputs sind Sensoren, aber auch Buttons und Switches. Bei einer Interaktion mit diesen Sensoren übergeben sie Daten an das Computerprogramm. Dort kann der Benutzer die Daten auswerten und mit ihnen arbeiten. Das LilyPad hat eine große Ansammlung an Input Modulen. Daher wird hier nicht jeder Input einzeln beschrieben, sondern lediglich die wichtigsten Module aufgelistet.

Outputs Bearbeiten

Die Ausgabe (englisch "output") ist das Gegenteil der Eingabe. Man versteht unter ihr das, was ein Programm nach interner Berechnung an das Ausgaberegerät ausgibt. Diese Ausgaben in Form von Licht oder Sounds durch LEDs, Buzzer oder Speaker ausgegeben werden. Arduino LilyPad hat ebenfalls die unterschiedlichsten Ausgabegeräte. Erneut werden lediglich die wichtigsten aufgeführt.

Man kann je nach Menge der vorhandenen Pins an seinem Board Input - und Outputgeräte an sein LilyPad Board nähen. Dabei benötigen die einzelnen Module unterschiedliche Anzahlen an Pins.

Software Bearbeiten

Um das LilyPad zu programmieren, benötigt man die Arduino Software. Diese kann man sich von der Arduino Seite kostenlos herunterladen. Nachdem man die Software installiert hat, muss man gegebenenfalls noch die Treiber für das FTDI installieren. Die VCP Treiber (Virtual COM Port) können ebenfalls kostenfrei herunter geladen werden. Außerdem gibt es unterschiedliche Guides um bei der Installation zu helfen.

Die Arduino IDE (kurz für Integrated Development Environment) ermöglicht das Öffnen von Beispiel Sketchs, sowie die Auswahl des jeweiligen Boards, das zur Zeit verwendet wird.

ArduinoIDE

Screenshot eines Sketches in der Arduino Entwicklungsumgebung

In der obigen Abbildung ist ein Screenshot der Arduino Entwicklungsumgebung zu sehen. Sie verfügt über grundlegende Funktionen, wie die Benennung des Sketches, einer Toolbar, mehreren Tabs, einer Console und natürlich dem tatsächlichen Code, in der Mitte. In der Toolbar befinden sich - von links nach rechts - die Optionen zum Kompilieren des Sketches, zum Stoppen, dem Eröffnen eines neuen Dokumentes, dem Öffnen eines bereits bestehenden Dokumentes, dem Speichern und dem Hochladen auf das Board, sowie zur Anzeige des Serial Monitors, auf dem man die Ausgabe der Output-Geräte erkennen kann, sowie dies im Sketch vorgesehen ist.

Bildung Bearbeiten

Mit dem Arduino LilyPad lässt sich gut fächerübergreifend arbeiten. Eine direkte Verbindung besteht zwischen Bildener Kunst, da das LilyPad an Textilien angenäht werden muss. Es können aber auch Physik und das gestalten von elektronischen Schaltkreisen in die Lehre integriert werden. Da anhand des Leitfadens schnell deutlich wird, was ein Kurzschluss ist und wie man ihn erzeugen kann. Zur Inspiration bestehen einige Projekte im Internet, die zum einfachen Nachbau anregen. Je nach Kursumfang wird die Kreativität des einzelnen gefordert, alles unter dem Stern des Konstruktionismus. Das EVA-Prinzip, ein Grundprinzip der Datenverarbeitung, kann anhand von Sensoren und Output-Geräten auf intuitive Weise verdeutlicht werden.

Referenzen & Weblinks Bearbeiten

[1] http://lilypadarduino.org/

[2] http://leahbuechley.com/

[3] https://www.sparkfun.com/

[4] http://beckystern.com/

[5] https://www.arduino.cc/en/Tutorial/DigitalPins

[6] https://www.arduino.cc/en/Tutorial/AnalogInputPins

[7] http://www.ftdichip.com/

[8] Hermann Engesser (Hrsg.): . 2. Auflage. Dudenverlag, Mannheim 1993, ISBN 3-411-05232-5, S. 222.

[9] ISBN 3-11-004280-0 Autor: Sebastian Dworatschek Titel: Einführung in die Datenverarbeitung. 5. Auflage, Seite 48 ff.