Die nächste Falle ist die Verbindung des Garns mit den Anschl¨¹ssen an Bauelementen. Daf¨¹r wird das Garn straff um die Anschl¨¹sse der Bauelemente gewickelt. Straff bedeutet nicht fest verbunden, ein wenig Spiel bleibt immer. Wenn aber das Garn nicht mit seiner ganzen Oberfläche Kontakt hat, entsteht zwangsläufig ein höherer Widerstand am ¨¹bergang.Beabsichtigte Verbindungen zwischen zwei Nähten werden durch Verknoten hergestellt. Auch hier gilt, dass dabei nicht die ganze Oberfläche des Garnendes zur ¨¹bertragung beiträgt - im Gegensatz zu einer gelöteten Verbindung mit satt verzinnten Enden.Selbst bei kleineren Schaltungen können sich diese Effekte zu einem Gesamtwiderstand von einem halben kOhm und mehr addieren. Es kommt aber noch schlimmer: Dieser Widerstand variiert, wenn sich unsere Schaltung bewegt, und im Zweifel wird er dabei größer. Durch Dehnen und Falten des Stoffes - und damit der Nähte - bewegen sich die Garnwicklungen an den Anschl¨¹ssen und haben mal mehr, mal weniger Kontakt. Strecken und Dehnen des Garns selbst scheint ebenfalls einen Einfluss auf den Widerstand zu haben.Wir hatten gehofft, eine einfache 3V-Knopfzelle w¨¹rde f¨¹r unser Projekt reichen. Es war uns klar, dass unser erster Prototyp aufgrund zu vieler Bauelemente nicht damit auskommen w¨¹rde. Aber auch f¨¹r unseren zweiten, funktional abgespeckten Prototyp gen¨¹gte dies nicht. Genau genommen war es genug, aber nur, solange die Schaltung unbewegt dalag. Sobald Bewegung in die Sache kam, lief es nur noch instabil.
Am einfachsten ist es, mehrere Nähte zwischen Anschl¨¹ssen parallel zu verwenden. Leider ist das aus Platzgr¨¹nden nur selten umzusetzen und aufwendig. Aber diese Vorgehensweise lohnt sich, wenn längere Strecken ¨¹berwunden werden m¨¹ssen, zum Beispiel entlang eines Ärmels oder Hosenbeines.Des Weiteren pr¨¹ften wir, wie sich bestimmte Nähtechniken auf den Widerstand auswirkten. Das Ergebnis war eindeutig: Die einfachste Nähtechnik ist auch die beste. Die absolute Länge des verwendeten Garns zählt, und bei der einfachsten Technik entspricht die Nahtlänge fast der Garnlänge. Andere Nähtechniken verlängern diese teilweise deutlich. Deswegen sollte das leitfähige Garn auch nicht zum klassischen Vernähen zweier Stoffteile verwendet werden, auch wenn sich das eventuell aus anderen Gr¨¹nden anbietet.Je nach Projekt bietet auch das Maschinennähen eine Lösung, die sich eigentlich aus einem Nachteil des verwendeten leitfähigen Garns ergibt. Bei der heute ¨¹blichen Technik kommen dabei zwei Garne gleichzeitig zum Einsatz: der Oberfaden und der Unterfaden. Der Oberfaden ist ¨¹blicherweise jener, der als Naht sichtbar ist. Er wird durch den Unterfaden festgehalten. Auf Wikipedia ist das h¨¹bsch illustriert.
Aufgrund der beim Maschinennähen wirkenden Kräfte ist das leitfähige Garn als Oberfaden ungeeignet und kann nur als Unterfaden verwendet werden. Doch das ist hier von Vorteil. Denn der Unterfaden liegt dabei einfach am Stoff an, die Nahtlänge entspricht praktisch direkt der Garnlänge. Allerdings ist es sehr schwierig, mit der Maschine zu nähen, wenn sich Bauelemente bereits auf dem Stoff befinden. Wenn aber diese erst nachträglich per Hand aufgenäht und verbunden werden m¨¹ssen, stellt sich wieder das Problem mit den ¨¹bergangswiderständen durch Verknoten. Noch dazu m¨¹ssen mit einer Maschine Nähte auf engem Raum und mit engen Kurvenradien bearbeitet werden. Deshalb bleibt die Methode eher bestimmten Spezialfällen vorbehalten.Letztlich haben wir aber das Widerstandsproblem pragmatisch gelöst: Wir verabschiedeten uns von der Knopfzelle und entschieden uns f¨¹r einen Batteriehalter mit 5V-Regulator.Ansonsten gilt die simple Regel: Halte die Leitungen so kurz wie möglich. Das alte Elektriker-Mantra von gerade oder rechtwinklig gezogenen Leitungen greift hier nicht.
Wer einen Schaltplan auf Stoff entwirft, merkt, wie praktisch eigentlich Breadboards und Leiterplatten sind. Bei ihnen stehen drei Dimensionen beim Planen zur Verf¨¹gung, Stoffschaltkreise sind hingegen eher zweidimensional. Kreuzen sich auf einer Platine zwei Leitungen, so kann der T¨¹ftler einfach eine Drahtbr¨¹cke setzen. Kreuzen sich drei Leitungen an einem Punkt, kommt noch eine Drahtbr¨¹cke dar¨¹ber, oder die Konstruktion wird geändert und er lötet Bauelemente auf beide Seiten der Platine. Außerdem sind die Leitungen stets gegeneinander isoliert.Eine einfache Br¨¹cke ist auch beim Nähen möglich: Die Naht wird sowieso abwechselnd ¨¹ber und unter dem Stoff gef¨¹hrt. Also ist nur zu beachten, dass an einer Kreuzung eine Naht ¨¹ber und die andere unter dem Stoff gef¨¹hrt wird.Ganz trivial ist das aber trotzdem nicht, da dabei Raum zwischen den Durchstichstellen gelassen werden muss, damit sich die Nähte nicht zu nahe kommen. Wird jedoch zu viel Raum gelassen, hat das Garn zu viel Spiel und liegt nicht mehr am Stoff an. Sobald sich der Stoff bewegt, kann dieser Abschnitt zu Problemen durch unerw¨¹nschten Kontakt mit anderen Nähten f¨¹hren oder an etwas hängenbleiben und dabei aufreißen.
Die Option, Bauelemente auf beiden Seiten des Stoffes zu platzieren, um einen kreuzungsfreien Schaltkreis zu erhalten, steht unter normalen Umständen nicht zur Verf¨¹gung. Schließlich sind die Nähte prinzipbedingt dann immer noch auf beiden Seiten des Stoffes zu finden.Anders verhält es sich beim Maschinennähen. In diesem Fall liegt das leitfähige Garn tatsächlich jeweils nur auf einer Seite. Damit lassen sich Schaltungen realisieren, um zum Beispiel eine LED-Matrix zu steuern. Die Masse-Anschl¨¹sse laufen dabei auf der R¨¹ckseite des Stoffes, die Signalleitungen mit den LEDs auf der Vorderseite.Eher fortgeschrittene Fähigkeiten erfordern Multilayer-Layouts mit Stoff. Eine Variante besteht darin, das Garn horizontal durch dicken Filz zu f¨¹hren, so dass es weder an der Vorder- noch R¨¹ckseite sichtbar ist. Oder es wird ein Teil des Schaltkreises mit etwas Stoff und normalem Garn durch ¨¹bernähen abgedeckt. Dar¨¹ber wird eine weitere Stofflage als Basis f¨¹r einen Schaltkreis verwendet.Garn ist nicht nur kein Draht, es hat auch keine Isolierungsschicht. Das hat in der Anwendung zwei Folgen: Nähte d¨¹rfen nicht zu eng nebeneinander stehen, und an "normalen", handels¨¹blichen Bauelementen wird es fummelig.
Wer mit einer Lupe einen Blick auf das leitfähige Garn wirft, wird sehen, dass von ihm kleinste Faser-Enden abstehen. Das ist nichts Spezielles und trifft f¨¹r praktisch alle Garne zu, schließlich bestehen Garne und Gewebe aus einer Vielzahl kurzer, miteinander verwobener Fasern.Das bedeutet aber, dass zwei nebeneinanderliegende leitfähige Garne miteinander Kontakt haben können, auch wenn das nicht sofort mit bloßem Auge ersichtlich ist. Tatsächlich konnten wir sogar Kurzschl¨¹sse mit kleinen Lichtbögen beobachten, die uns einen Schreck einjagten.Spätestens hier wird klar, warum die Anschl¨¹sse der Lilypad-Bauelemente keine klassischen Raster-Abmaße aufweisen.Kritisch wird es dann mit normalen Bauelementen - wir probierten hier Neopixel-Elemente, deren Anschl¨¹sse im 2,54-mm-Raster lagen. Es war nicht einfach, diese Elemente so anzunähen, dass sie zum einen fest mit dem Stoff verbunden waren, zum anderen die Nähte - und Knoten - nicht miteinander in Kontakt kamen.Auch wenn es primär um Wearables geht, f¨¹r unsere ersten Experimente wollten wir keine Kleidung opfern. Nur ein St¨¹ck Stoff zu zeigen, war uns aber zu wenig. Deswegen entschieden wir uns f¨¹r ein interaktives Kissen.
Lilypad Cat sollte auf Benutzer-Aktionen reagieren: mit Miauen und funkelnden Augen, wenn das Kissen bewegt, geworfen oder an den Körper gedr¨¹ckt wird. So entstand unser erster Prototyp auf Stoff, der LEDs, Sensoren und einen Piezo-Lautsprecher nutzte. Damit sammelten wir die oben geschilderten Erfahrungen und f¨¹hrten diverse Tests durch.Nachdem uns die Schwierigkeiten schmerzlich bewusstgeworden waren, entschieden wir uns bei der finalen Kissenvariante f¨¹r einen deutlich abgespeckten Entwurf, um das Projekt zeitlich nicht ausufern zu lassen: Es kamen nur noch drei einfache LEDs und ein Beschleunigungssensor zusammen mit dem Lilypad zum Einsatz.Das Lilypad selbst, der Beschleunigungssensor und die Stromversorgung nähten wir auf der Seite des Stoffes, welche im Kissen nach innen zeigt. Die LEDs kamen auf die nach außen zeigende Seite. Auf diese Weise ist einerseits die Elektronik besser gesch¨¹tzt, andererseits kann das Kissen dadurch immer noch als Kopfkissen verwendet werden, da keine kleinen Bauteile durch den Stoff dr¨¹cken.Die Programmierung erfolgte ¨¹ber die Arduino-IDE und stellte keine große Aufgabe dar. Periodisch werden die Werte des Beschleunigungssensors eingelesen. Abhängig vom Erreichen bestimmter Grenzwerte blinken die LEDs mit unterschiedlicher Frequenz.
Elektronische Klamotten und Textilien werden mit aktueller Technik tatsächlich alltagstauglich. Dem ersten Real-Life-Towelie steht nichts mehr im Weg. Allerdings sollte Towelie nicht das erste Projekt eines Bastlers sein, denn an die handwerklichen Fähigkeiten im Umgang mit Nadel, Faden und Stoffen sind hohe Anforderungen gestellt - und gestandene Elektronikt¨¹ftler und Hobbymaschinenbauer d¨¹rften sich schnell wie Anfänger f¨¹hlen. Selbst zwei, drei leuchtende LEDs auf einem T-Shirt sind schon ein großes Erfolgserlebnis, dem einige Misserfolge vorangegangen sein können.Das Medion Akoya P2212T kombiniert Tablet und Ultrabook: Ab dem 7. April verkauft Aldi-Nord das Detachable mit Windows 8.1 f¨¹r 400 Euro. Es bietet ein 11,6-Display mit 1080p, ac-WLAN, 564 GByte MMC- sowie HDD-Speicher basierend auf Intels Bay-Trail-Plattform.Aldi-Nord verkauft ab dem 7. April ein Detachable mit 11,6 Zoll messendem 1080p-Display und Windows 8.1 f¨¹r g¨¹nstige 400 Euro. Die meisten Tablet-Notebook-Hybriden mit dieser Auflösung sind deutlich teurer, da im hochauflösenden Touchbildschirm ein flotter ULV-Prozessor steckt. Das Medion Akoya P2212T hingegen nutzt einen Chip aus Intels Bay-Trail-Familie.
Der Celeron N2920 bietet vier Silvermont-Kerne mit bis zu 2 GHz, die integrierte HD Graphics erreicht maximal 844 MHz. Dem SoC stehen 4 GByte nicht näher spezifizierter Arbeitsspeicher zur Verf¨¹gung, hinter dem Display stecken zudem 64 GByte Flashspeicher.Das IPS-Panel löst mit 1.920 x 1.080 Bildpunkten auf und misst 11,6 Zoll in der Diagonalen. Neben einem SD-Kartenleser hat Medion je einen USB-2.0- und einen USB-3.0-Anschluss verbaut, ein Micro-HDMI-Ausgang ermöglicht den Anschluss an Monitore oder Fernsehgeräte. Eine Frontkamera und ein Mikrofon runden die Ausstattung ab, das moderne AC-3160-Modul im Akoya P2212T bietet zudem Bluetooth 4.0 und ac-WLAN.Das Tastaturdock samt Touchpad verf¨¹gt ¨¹ber zwei USB-2.0-Ports und einen zweiten Li-Polymer-Akku, zudem hat Medion in die Basiseinheit eine 500 GByte fassende Festplatte integriert. Das Betriebssystem Windows 8.1 ist wie die 30-Tage-Testversion von Office 365 auf den 64 GByte im Tablet installiert, weswegen die HDD als Datengrab dient. Medion gibt eine Akkulaufzeit von zehn Stunden an - daf¨¹r ist das Gerät mit 1,7 Kilogramm sehr schwer.
F¨¹r 10 oder 20 US-Dollar lassen sich einfache Roboter f¨¹r den Schulunterricht bauen. Zwei Teams aus den USA waren mit ihren Bildungsrobotern bei einem Designwettbewerb erfolgreich.Einen "Roboter f¨¹r die Ausbildung, der um eine Zehnerpotenz weniger kostet als erhältliche Produkte" zu konstruieren, war die Vorgabe des Afron-Designwettbewerbs. Gewinner in den Kategorien Hardware und Curriculum ist der MIT SEG, ein Roboter f¨¹r knapp ¨¹ber 20 US-Dollar.Genauer gesagt 20,27 US-Dollar kostet es, diesen Roboter zu bauen. Er besteht aus einigen Kunststoffteilen, die mit dem Laser oder notfalls mit einer Schere ausgeschnitten und dann zu einem Chassis und zwei Rädern gefaltet werden.Hinzu kommen zwei Servomotoren, die die beiden Räder antreiben. Als Steuereinheit dient ein Arduino. Außerdem werden einige elektronische Bauteile benötigt: eine Leiterplatte, eine Leuchtdiode (LED) und die Fotozelle sowie ein Akku. Die Leiterplatte kann sogar ersetzt werden - dann wird der Roboter noch einmal 2,50 US-Dollar g¨¹nstiger.Gesteuert wird der Roboter mit Hilfe der LED und der Fotozelle: Er kann darauf programmiert werden, weißen, grauen oder schwarzen Markierungen zu folgen oder je nach Farbe, die er sieht, die Geschwindigkeit zu ändern. Gedacht ist der MIT SEG dazu, Kinder fr¨¹h mit Robotern vertraut zu machen. Daf¨¹r haben die Entwickler ein eigenes Curriculum entwickelt, f¨¹r das sie ebenfalls einen ersten Preis erhalten haben.