Paper 6: E-textiles
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Paper 6: E-textiles Paper 6: E-textiles Document Transcript

  • Florencia Sepúlveda Camposano Paper 6: Fabric PCBs, electronic sequins and socket buttons: techniques for e-textile craft.Los investigadores de los e-textiles buscan integrar electrónica y elementos computacionalesen telas, y su mayor objetivo, es desarrollar tecnologías basadas completamente en estas.Sin embargo, hasta el día de hoy, los investigadores aún se ven forzados a incorporarelementos electrónicos tradicionales (como microcontroladores) en sus diseños.En este paper, se presentarán tres nuevas técnicas para conectar hardware electrónicos a e-textiles. Al explorar el tema, los autores han intentado limitarse a técnicas accesibles y amateriales de fácil acceso. Las tres técnicas a presentarse son: el diseño de textiles PCBs(printed circuit board) o circuitos planchado para conectar electrónicos directo a esta; el usode lentejuelas electrónicas para crear muestras portátiles y otros artefactos; y el uso debotones de enchufe para facilitar la conexión de dispositivos.El “wearable computing” explora tecnologías portables y llevadas sobre el cuerpo. Lainvestigación sobre los E-textiles se relaciona bastante con lo anterior, pero tiene un focoligeramente diferente, ya que busca investigar sobre tecnología electrónica y computacionalintegrada directamente en los textiles. Los investigadores de e textiles, buscan crear cosastan suaves y flexibles como los textiles tradicionales.La idea de los autores es crear artefactos que capturen la imaginación de la gente, ydesarrollar técnicas que les permitirán experimentar con e-textiles a ellos mismos, es decir,en formato DIY.Técnicas para artesanía de e-textiles1. PCBs textiles:Las placas de circuitos impresos permiten una ubicación precisa de los componentes enespacios pequeños. Se presenta una técnica análoga para crear PCBs en textiles usado telaconductiva y adhesivos de planchado.PCBs textiles cortados con láser: El primer paso es poner un adhesivo activado por calor a latela conductiva. Esta queda con una pieza de tela conductiva que tienen una capa deadhesivo cubierta con una capa de papel en un lado. Esta tela es ubicada con el lado delpapel hacia arriba, en un cortador láser, donde un patrón de un circuito es grabado en estatela. Una vez que el circuito está cortado, el papel de atrás es removido de la parte de abajodel circuito. Luego, el circuito es alineado cuidadosamente en su soporte textil y planchado.Finalmente, el circuito es separado del resto de la tela conductiva. Una vez creado este PCB,este puede ser soldado como un PCB tradicional.PCBs textiles cortados a mano: El proceso de estos es similar al anterior, pero es se ajustamás al concepto de DIY ya que no requiere de un equipo tan sofisticado. En primer lugar, sedebe poner el adhesivo planchable en una pieza de tela conductiva. Luego, se dibuja eldiseño en el papel del adhesivo, se corta el diseño con tijeras y se plancha en un soporte detela. Al igual que en el sistema anterior, los componentes electrónicos pueden ser luegosoldados o cosidos a estas marcas.Si bien estas técnicas son bastante sencillas y accesibles, al trabajar con PCBs se presentanciertos desafíos, especialmente a la hora de soldar. Dado que gran parte de las telas soninflamables, trabajar con calor es un tema complicado. Por esta razón, se debe elegir unatela de soporte con resistencia al calor. Otro desafío es la encapsulación de las unionessoldadas. En este campo, aún no existen soluciones especialmente eficientes o amigables,sin embargo, hay circuitos en los que no es necesario soldar, y/o en los que se pueden coserlos componentes.
  • Los materiales necesarios para este sistema son bastante accesibles, y relativamentebaratos. La tela conductiva, es el único elemento más sofisticado y de mayor precio, siembargo, en pequeñas cantidades su precio es razonable.2. Lentejuelas electrónicas:En los inicios de los e-textiles, había una falta enorme de paquetes electrónicos en formatosapropiados para ser cosidos o adheridos a textiles. Desde entonces, se ha hecho muchainvestigación para resolver este problema. En un principio, se intentó doblar las patas deLEDs tradicionales para luego poder coserlos. Sin embargo, esta técnica era poco atractivavisualmente, y las patas de los LEDS muy frágiles. Luego, se unieron cuentas de plata aLEDs de montaje de superficie. Estas “lentejuelas LED” , pueden ser cosidas con hiloconductivo de la misma forma que las lentejuelas tradicionales, y resisten el estrés de la telaflexible y el lavado.Este sistema puede ser usado para otros componentes electrónicos, como capacitares,resistores, sensores, baterías, y casi cualquier otro componente con dos patas. Por otraparte, las lentejuelas electrónicas han demostrado ser útiles, robustas, y versátiles, ya queofrecen gran variedad de usos.Todos los materiales que se necesitan para implementar esta técnica son baratos y fácilesde conseguir. El proceso es bastante simple, sin embargo, para jóvenes o principiantes,soldar puede intimidante, y probablemente, no serán capaces de obtener resultadosdelicados. En este caso, siempre está la técnica de doblado de patas para coser loscomponentes, hasta sentirse cómodos con el soldar.3. Botones enchufe:Si bien, los métodos anteriores son bastante útiles, dependiendo del proyecto existen ciertasnecesidades que estos no pueden satisfacer, y algunos desafíos como la necesidad deflexibilidad. Por esta razón, se ha desarrollado una técnica para conectar conectores IC(integrated circuit sockets), y por lo tanto, microcontroladores y otros componentes,directamente en la tela.Los conectores pueden ser cosidos en tela, tal como los botones, para crear lo que ha sidodenominado como “botones enchufes” (socket buttons). Cada hoyo del conector ouede secosido a una tela con hilo conductivo. Este hilo puede ser usado para continuar el trazo delcircuito, o para conectar el enchufe con el trazo existente. Cuando un microcontrolador, uotro dispositivo es conectado, este hace contacto con los trazos de textil, gracias al hiloconductivo con el cual ha sido cosido.Si bien esta técnica requiere de más tiempo, esta tiene una gran ventaja: permite al usuariocrear prototipos de e-textiles muy sofisticados, con tan solo aguja e hilo. Por lo demás, losmateriales para este sistema son baratos y de fácil acceso, además de no requerir mayorescapacidades técnicas.Aislantes:La naturaleza de uso de los textiles (flexibilidad y doblado), presenta un gran desafío para eldiseño de e-textiles, ya que partes del circuito pueden hacer contacto y generar un corte. Poresta razón, los circuitos en textiles deben ser aislados, y este aislante debe ser capaz demantener las características de la tela, es decir, debe seer suave, flexible, y elástico. Aquí seprofundizará en 3 métodos tipo DIY: coser, parches planchables, y pinturas para textiles.Una puntada “couching embroidery” puede ser usada para aislar trazos cosidos con hiloconductivo. Este tipo de punto cubre lo que está debajo de ella con una capa densa yzigzageante de hilo. La gracia de esta técnica, es que permite que el aislante sea parte de latela. Para camuflarlo, se puede utilizar el mismo color de hilo y género, o usarlo comoelemento decorativo del e-textile. Sin embargo, este método también tiene desventajas,como, por ejemplo, que no es 100% seguro, ya que al aplicar presión el hilo aislante puededespegarse del conductor. Por esta razón, no puede usarse en dos trazos con contactofrecuente. Por otra parte, este punto usa bastante espacio (3mm de ancho aprox), por lo que
  • no puede usarse en trazos muy apretados. Finalmente, si bien la mayoría de los materialesson accesibles, se requiere de una máquina de coser, que no se tienen en todas partes.Además, no todas las máquinas de coser hacen un buen couching stitch.El segundo método de aislamiento, es el uso de parches de tela no conductiva. Para esto, seplancha sobre el circuito una tela insulante. Esto no afecta la conductividad de los materialesen los que se aplica. Esta técnica es especialmente útil en los circuitos planchados. Unadesventaja de este método endurece el área donde es aplicado. Aún cuando estos parchesse irán ablandando con el uso, siempre serán menos flexibles que el resto de la tela. Por otraparte, al igual que los circuitos planchados, estos no pueden ser aplicados en telas elásticas.La tercera técnica, y probablemente la más útil, son las pinturas de tela gruesa. Este métodoes el mas robusto, y permite aislar varias capas. Este método, también puede ser usado paracubrir componentes electrónicos como lentejuelas y enchufes botón con una capa protectora.Esta técnica tampoco interfiere con la conductividad de los trazos, pero sí presenta ciertasdesventajas. Por ejemplo, la pintura puede cambiar la imagen y el color de la tela, para aislarcorrectamente el hilo debe estar completamente cubierto en pintura, la pintura deja unacabado poco atractivo, y esta endurece la tela. Por otra parte, los beneficios de estemétodo, son que es fácil de obtener, no tóxico, viene en muchos colores, y puede ser usadode forma decorativa.Artesanía de e-textiles: desarrollando herramientas y alentando a practicantes.Hacia e-textiles DIY: Una caja de herramientas para DIY e-textiles probablemente sería unalibrería de materiales y técnicas. Los materiales principales sería una gran gama de hilos ytelas conductivas. Además, otros materiales incluirían los hechos de fibra óptica, y otroscomo transistores en base a tela, baterías y celdas solares. En términos de técnicas, no solose incluirían los mencionados anterior mente, sino que también métodos desarrollados porotros investigadores. Estas técnicas incluyen, conectores de cinta de cable, PCBstradicionales que pueden ser enchufados y desenchufados del los textiles, y la creación detelas e-textiles, por medio de crochet y tejido.La gran mayoría de los materiales de esta kit de herramientas son baratos y bastanteaccesibles, al igual que las técnicas revisadas. Lo que se necesita es expandir esteconocimiento a un público más amplio. Para esto se han hecho una serie de talleres básicosde e-textiles, tanto con niños, como con adultos.E-textiles y tecnología educativa: Las técnicas introducidas en este documento forman partede un proyecto a largo plazo que busca desarrollar un sistema educacional basado en e-textiles. Entre otras cosas, esto permitiría a los niños crear y personalizar sus propiosdispositivos, en vez de comprar unos ya hechos. Además, la familiarización con los e-textilesaumentaría la accesibilidad a la electrónica y computación.Trabajo a futuro Se busca continuar con tres caminos de trabajo en e-textiles. En primer lugar, se seguiráncreando prototipos, y se espera que este trabajo resultará en el descubrimiento de nuevosmateriales y técnicas. En segundo lugar, se seguirán investigando formas de hacer que elcomponente de programación de las actividades relacionadas a los e-textiles sean másaccesibles. Finalmente, continuarán los talleres con el gol de lograr acercar las técnicas ymateriales de e-textiles a un público más amplio.