Nuove wearable shield

Le due nuove wearable shield progettate in collaborazione con emotionwear.tech sono in fase di realizzazione:

i wearable sono quella zona di confine tra elettronica, tessuti e corpo umano, il mondo in cui un circuito smette di essere un oggetto da posare su una scrivania e diventa qualcosa che si indossa, si cuce, si indossa.

Oggi ti racconto di un progetto che ho realizzato grazie a due collaborazioni:  PCBWay ed emotionwear.tech

Le due nuove schede con marchio emotionwear.tech sono state progettate da inizio maggio 2026 con l’obiettivo di essere il cuore di futuri abiti intelligenti, abiti interattivi e installazioni indossabili.

L’ispirazione dichiarata è la storica LilyPad Arduino, quella scheda rotonda e colorata che SparkFun e Leah Buechley lanciarono anni fa e che rivoluzionò il modo di pensare l’e-textile permettendo l’incontro tra tecnologia e moda.

Le due nuove board fondono quell’ispirazione col concetto di microcontrollori moderni, ciascuna con caratteristiche specifiche:

• una punta sulla famiglia Arduino Nano (la variante ATmega328P nella versione ABX00027)
• l’altra sull’XIAO ESP32-C3 di Seeed Studio con WiFi e Bluetooth integrati.

Due filosofie, due target, un’unica forma.

Analizziamole una per una, partendo dagli schematici per arrivare al render 3D finale.

Wearable shield – il cerchio come scelta progettuale

Prima di entrare nel dettaglio tecnico vorrei soffermarmi sulla scelta estetica e funzionale: entrambe le schede sono circolari.

Dalla mia esperienza, e dagli studi condotti sulle scelte simili eseguite da SparkFun e Leah Buechley, nel wearable gli angoli sono nemici:

• strappano i tessuti
• creano punti di pressione scomodi a contatto con la pelle
• si impigliano nei fili conduttivi che vengono cuciti attorno.

Il cerchio elimina tutto questo.

Ed è proprio quello che fa la LilyPad originale ed è quello che fanno anche queste due nuove board.

Intorno alla circonferenza di entrambe le schede trovi i pad di connessione a forma di goccia, progettati per essere cuciti con filo conduttivo o collegati con clip a coccodrillo.

Ogni pad ha un foro passante centrale che facilita il passaggio del filo e una superficie di contatto generosa, che garantisce una buona conduttività.

Entrambe le schede sono state progettate con KiCad ed è stata la mia prima esperienza con il software open-source per la progettazione di circuiti e PCB: con fierezza posso dire che è uno strumento davvero fenomenale e che ti consigli di studiare se vuoi realizzare PCB per i tuoi progetti.

Entriamo adesso nel dettaglio tecnico delle due schede.

Wearable XIAO ESP32-C3

Lo schematico

Guardando lo schematico della versione adatta alla famiglia XIAO, la prima cosa che ti colpisce è la sua essenzialità ragionata:

Il cuore della scheda è la XIAO-ESP32-C3 ( tuttavia è compatibile con il form factor di tutta la famiglia XIAO): tale micro controllore è già completo di antenna WiFi, Bluetooth 5.0 LE, flash da 4MB e tutto il power management interno, inclusa la gestione di carica della batteria.

Una scelta intelligente per una scheda wearable, perché esternalizza la complessità e riduce il numero di componenti sulla shield:

Il circuito si compone di:

• J1: connettore JST 2mm per batteria LiPo ( lo standard de facto nel wearable per le sue dimensioni compatte e la sicurezza del connettore polarizzato )
• SW1: interruttore SPDT tipo 312, piccolo e affidabile, che interrompe la linea batteria prima che raggiunga il pin VBAT dello XIAO, in questo modo quando lo switch è aperto, la board è completamente spenta, senza consumi;
• le tre linee di alimentazione principale:

+BATT: direttamente dalla batteria; 

VBUS: USB 5V dal connector dello XIAO;

+3V3: uscita regolata interna allo XIAO;

sono state distribuite sui pad perimetrali.

Il pinout esposto verso l’esterno ti mette a disposizione il maggior numero di pin/segnali disponibili sulla XIAO e che potrebbero servirti per la realizzazione di un progetto Wearable.

Questa scheda wearable apre a scenari come la raccolta dati da sensori, la trasmissione wireless allo smartphone, o il controllo di LED addressable.

Il layout PCB

Le immagini del layout KiCad mostrano il frutto di un lavoro di routing che ti permette di avere le tracce su una board dalla forma circolare mantenendo le distanze di sicurezza tra le piste e rispettando i design rule richieste da PCBWay ( sponsor di questo progetto ).

Nella vista del layer anteriore (rosso) si distingue chiaramente la posizione centrale dello XIAO, con le due file di pad di montaggio allineate verticalmente.

Il connettore JST e lo switch occupano la zona inferiore della board: una posizione scelta per mantenere il connettore di alimentazione accessibile quando la scheda è cucita su un abito.

Avrai notato che le tracce di alimentazione (+BATT, VBUS, +3V3) possiedono larghezze maggiorate rispetto alle tracce segnale: questa scelta pratica ti permette di gestire le correnti di picco che uno XIAO in trasmissione WiFi può richiedere (fino a 270mA nel picco di trasmissione 802.11b).

Passiamo alla seconda shield per wearable.

Wearable shield arduino nano

Lo schema

La versione Arduino Nano è decisamente più articolata a livello circuitale, e lo schematico lo conferma:

Qui non c’è un modulo che fa tutto alcune funzioni sono implementate con componenti discreti scelti uno per uno.

Il microcontrollore è lintera famiglia Arduino Nano con form factor ABX00027 in modo da permetterti di attingere alla community vastissima di arduino e le sue migliaia di librerie.

Il caricabatterie è l’MCP7383L, un integrato single-cell LiPo charger con ingresso USB.

Una delle caratteristiche interessanti per un’applicazione wearable è la carica con corrente programmabile, in questo caso la scelta della resistenza da 10kΩ imposta la corrente di carica a circa 100mA.

Tale scelta conservativa è più sicura se utilizzi batterie piccole. L’MCP7383L ha un pin STAT per segnalare lo stato della carica ed include protezione termica.

Il LED di stato segnala visivamente quando la batteria è in carica.

Il regolatore di tensione: MIC5219 di Microchip è un LDO da 500mA con dropout bassissimo.

Converte la tensione della batteria LiPo (3.7-4.2V nominali) in un’uscita stabile a 3.3V per alimentare l’arduino Nano ed i sensori collegati.

Il connettore QWIIC è forse la scelta più interessante: si tratta di un connettore JST-SH 4 pin dello standard QWIIC/Stemma QT porta SCL, SDA, VCC e GND che permette di collegare con un semplice cavo compatibile QWIIC qualsiasi sensore del vasto ecosistema I²C di SparkFun e Adafruit, senza saldature.

Per un prototipo wearable è un vantaggio enorme: puoi collegare un accelerometro, un sensore di frequenza cardiaca, un sensore di temperatura cutanea, senza saldatore.

La batteria è anche qui connessa tramite JST-2 (JP1), con l’interruttore SWITCH_SPDT sulla linea V_BATT prima del caricabatterie.

Il PCB più denso

Il layout della versione Nano è visibilmente più denso rispetto a quello visto per la versione con XIAO:

L’Arduino Nano occupa la posizione centrale attorno cui trovano posto i componenti del power management, visti nello schematico, il connettore QWIIC, i condensatori di bypass e il LED di stato.

Guardando il PCB avrai notato che è stata mantenuta la simmetria circolare nonostante la maggiore complessità: i pad perimetrali rimangono equamente distribuiti intorno alla circonferenza, i componenti SMD sono tutti concentrati nella zona centrale.

I pad perimetrali hanno la stessa forma a goccia della versione XIAO, garantendo la stessa facilità di cucitura e di connessione.

I pin, sia relativi ai segnali digitali: D3, D5, D6, D9, D10, D11 sul lato destro; sia quelli relativi ai segnali di tipo analogico o con funzioni speciali ( I2C): A2, A3, A4/SDA, A5/SCL, A6, 3V3, VBUS, GND sul lato sinistro; coprono un set molto ricco per le applicazioni wearable.

Confronto tra le due wearable shield

Vediamo a confronto le caratteristiche delle due shield per il wearable:

Per chi sono pensate?

Entrambe le versioni: XIAO ESP32 e Arduino Nano sono adatte sia a progetti con connettività wireless sia a progetti che gestiscono ed elaborano le informaxioni direttamente sul micro controllore.

La connettività wireless ti permette ad esempio di realizzare progetti come:

• un braccialetto che invia i dati del sensore di battito cardiaco allo smartphone via BLE;
• un giubbotto che cambia colore dei LED in risposta ai messaggi ricevuti;
• una maschera scenica che si sincronizza via WiFi con un sistema di controllo palco;

sono solo alcuni scenari.

Avrai compreso che la versione Arduino Nano è più adatta a chi viene dal mondo dell’Arduino classico ed è abituato a ritrovare il comfort di un ecosistema familiare in formato wearable.

La versione Arduino Nano ti mette a disposizione il connettore QWIIC rendendola interessante per la ricerca ed i laboratori educativi: collegare sensori certificati a un indumento senza saldature abbassa enormemente la barriera di ingresso per chi non ha esperienza di elettronica pratica.

Il caricabatterie integrato con LED di stato è un plus non trascurabile in un contesto didattico o sperimentale.

Conclusioni

Questo progetto pensato da emotionwear.tech aggiorna il concetto già percorso dalle LilyPad adeguando la tecnologia ad un aspetto più moderno senza tradire la filosofia originale.

I pad cucibili, la forma circolare, l’attenzione alla gestione della batteria sono tutti gli elementi che rendono una board adatta al wearable.

La realizzazione di queste due board evidenza un progetto maturo, nato dall’esperienza diretta con i problemi reali dell’e-textile.

In questo momento sono in produzione presso PCBWay ( sponsor del progetto ) e presto leggerai gli approfondimenti ed i test di la robustezza appena saranno pronte.

Se nel frattempo sei curioso di saperne di più: emotionwear.tech è il riferimento da seguire.

Hai un progetto wearable in mente?

Lascia un commento qui sotto e mi piacerebbe sapere per quale applicazione useresti queste shield.