Details
Diese Idee steckt hinter INOSpecs
Hinter INOSpecs steckt die Idee einer beheizbaren Skibrille, womit etwas Neues und Innovatives geschaffen werden
sollte.
Durch unzählige Beschwerden und Kritiken über das Problem der Sichteinschränkung durch Taubildung von
vielen ProfisportlerInnen, welches zum Abbruch eines Rennens - speziell im Skirennsport - führen oder
sogar die eigene Sicherheit gefährden kann, sowie durch eigene Erfahrungen, wurde die Idee geboren.
Lösungswege
Um die Wahl eines Lösungsweges zu vereinfachen, wurden gewisse Prioritäten festgelegt, welche das Projekt beinhalten soll:
- Tauverhinderung ➔ Heizung
- Ein-/Aus Schalter bzw. Taster
- automatische Tauverhinderung ➔ Sensoren: Temperatur, Feuchtigkeit
- GPS ➔ Tracking
- Datenübertragung ➔ Kabel, Funk
Anhand dieser Liste konnte nun der beste Lösungsweg bestimmt werden. Die Wahl fiel auf eine Heizfolie mit dazu passender Sensorik und Aktorik.
Versuche/ Vergleiche
Inbetriebnahme der Heizfolie
Ein Stück Heizfolie von den Maßen 3 x 10 cm weist einen Widerstand von ca. 33 Ω auf. Zum Testen dieser, wurde sie an den beiden Enden in zwei Kupferplatten eingespannt (Abbildung: Heizfolie) und mit 5 V versorgt. Die Messung ergab, dass ein Strom von 300 mA benötigt wird.
Abbildung: Heizfolie
Mit und ohne Heizfolie
Die Brille wurde mittels Kühl-Akku abgekühlt und mit Wasserdampf beschlagen. Nachdem dies erfolgte,
wurde die Heizfolie auf der Innenseite angebracht und in Betrieb genommen.
Das Ergebnis war eindeutig:
Mit der Folie dauerte es ca. 20 sec bis sich der Beschlag aufgelöst hat!
Ohne Folie hingegen, dauerte es hier ca. 1 min bis zu einer freien Sicht.
Die Heizfolie spielt also eine bedeutende Rolle!
Messung des Stromverbrauchs unter Kälteeinfluss
Um den Stromverbrauch unter Kälteeinfluss festzustellen, wurde eine Messung unter Einfluss eines
Kältesprays durchgeführt. Das Spray machte es möglich, die Heizfolie auf ca. -40 °C
herunter zu kühlen. (nachstehende Abbildung)
Vor der Abkühlung floss ein Strom von 300 mA; während der Abkühlung (bzw. danach) stieg
der Strom um ca. 50% (d.h. auf ca. 450 mA).
Bei der Messung bzw. beim Anschließen muss berücksichtigt werden, dass die Heizfolie nur auf
einer Seite leitend ist!
Tauentfernung:
Kältespray ohne Heizfolie = ca. 2 min 5 sec
Kältespray mit Heizfolie = ca. 50 sec
Abbildung: Heizfolie unter Kälteeinfluss
Schaltung
Der Schaltungsentwurf erfolgte Schritt für Schritt. Als erstes musste eine Auswahl der Bauelemente getroffen
werden, was sich nicht ganz so einfach darstellte.
Stromversorgung
Zur Stromversorgung der Folie und in Folge dessen der gesamten Schaltung fiel die Wahl schlussendlich
auf einen Low-Side-Switch, nachdem Messungen mit Transistor und MOSFet zwar erfolgreich waren, jedoch
nicht zielführend.
Die Schaltung wurde dadurch enorm vereinfacht; d.h. alle Schaltungselemente können über
diesen zusammmen geschlossen werden.
Der Mikroprozessor, der das eigentliche Herzstück der Schaltung ist, wird über den
Low-Side-Switch mit Masse versorgt und bildet dadurch eine mikroprozessor-gesteuerte
Selbsthalteschaltung. Sobald der LSS mit einer Spannung von 5 V versorgt wird, wird ebenso der
Mikroprozessor in Gang gesetzt und die automatische Messung kann beginnen.
Taupunktbestimmung
Für die Messung der Temperatur wurde ein PT1000 gewählt, welcher mittels H-Brücke und
Instrumentenverstärker vom PIC ausgewertet wird. Die Feuchtigkeit wird ebenfalls mittels PIC
eingelesen und dazu dient, den Taupunkt zu berechnen.
Wenn der Temperatursensor der "Außenmessung" die gleiche Temperatur ergibt wie die vom PIC
ermittelte Taupunkttemperatur, soll die Heizfolie eingeschalten werden.
Projektaufwand
Jeder Beteiligte hat insgesamt einen Projektaufwand (nur) in der Freizeit von ca. 180 Std. geleistet. Nicht zu vergessen sind die Stunden die in der Schule absolviert wurden. Diese betragen jeweils um 160 Std.
Schlussfolgerung
Das Projekt ist zwar bis dato noch nicht fertiggestellt, dennoch kann man sagen, dass es funktionieren wird, da die Versuche mit der Heizfolie geklappt haben und diese nur noch angesteuert werden muss.