INOSpecs

the innovation of specs

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:

  1. Tauverhinderung ➔ Heizung
  2. Ein-/Aus Schalter bzw. Taster
  3. automatische Tauverhinderung ➔ Sensoren: Temperatur, Feuchtigkeit
  4. GPS ➔ Tracking
  5. 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.