Diplomarbeit < von Malte Licht 2013/14
Konzept

Drehzahl statt Geschwindigkeit.

Die Messung des elektrischen Hautwiderstandes gibt Auskunft über das Befinden unseres K?rpers und sollte die Uhrzeit, welche oft gekoppelt mit den Erwartungen von au?en auftritt, als wichtigste Anzeige abl?sen.

 

In Japan kennt man es als “Karoshi”.

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Als ein 21-j?hriger Student im Sommer 2013 an den Folgen der überarbeitung w?hrend seines Praktikums bei der Bank of America starb, rückte das Thema auch in Europa n?her ins Bewusstsein.

 

“The magic roundabaout”, vom “magischen Karussell” sprechen die Taxifahrer in London, welche die jungen Angestellten früh morgens zu ihren Wohnungen fahren und davor auf sie warten, w?hrend diese duschen und die Kleidung wechseln, um sie anschlie?end direkt zurück zur Arbeit zu bringen. Nach und nach verlieren wir die sozialen Errungenschaften des letzten Jahrhunderts. Nachdem in der Nachkriegszeit mit dem Aufkommen derGewerkschaften mühsam die 40-Stunden-Woche und geregelte Pausen erk?mpft wurden, steigt heute, laut dem Handelsblatt, die Zahl der Selbstst?ndigen, welche nicht dem Arbeitszeitgesetz verpflichtet sind, auf ein Rekordhoch. Ebenso antworteten über ein Viertel der Erwerbst?tigen in einer Umfrage des BIBB auf die Frage, ob bei ihnen Pausen h?ufig ausfallen, mit ja. Dabei ist dies gar kein neues oder gar ein Luxus-Problem. Alle der drei gro?en Religionen erkl?ren einen Tag in der Woche zum arbeitsfreien Tag. Wodurch deutlich wird, dass ein gem??igter Umgang mit Arbeit bereits in den frühesten Kulturentwürfen als notwendig für die Menschen erachtet wurde.

 

Die Messung der Zeit hat natürlich nicht direkt etwas mit zu eng gepackten Terminen zu tun. Jedoch ist die Uhr ein Werkzeug, um sich in einer komplexen Gesellschaft abzustimmen. Durch dieses sich aufeinander beziehen, die Erwartungshaltung der anderen und der sich dadurch ?ndernde eigene Anspruch entsteht oftmals ein Gefühl der Rastlosigkeit.

 

So soll es auch nicht um eine generelle Abschaffung der Zeit sondern vielmehr um eine ?nderung des Focus hin zur Wahrnehmung gehen.

 

Die Armbanduhr, welche uns so eng und viel begleitet wie kein anderes unserer Produkte, eignet sich dafür hervorragend. Schlie?lich schauen wir, wenn wir nach der Uhrzeit sehen, auf unseren eigenen K?rper und sehen dabei oft hindurch. Warum also nicht bei dieser Gelegenheit auf die k?rpereigene “Drehzahl” schauen, die uns sagt, ob wir am Limit laufen und eine Pause brauchen. Denn diese Anzeige fragt nicht danach, ob man sich eine Pause gerade zeitlich leisten kann, sondern nur wie es unserem K?rper ergeht.

 

“Wer in der Arbeit blo? einen reinen Kostenfaktor sieht, dessen Preis so weit wie m?glich gedrückt werden muss, der hantiert mit sozialem Sprengstoff, der rüttelt an den Grundfesten unserer Zivilisation.” Johannes Rau (SPD, 1999 bis 2004 Dt. Bundespr?s.)

 

“Zwei M?nner spalteten den ganzen Tag lang Holz. Der eine arbeitete ohne Pausen durch und hatte am Abend einen ansehnlichen Sto? Scheite beisammen. Der andere hackte 50 Minuten und ruhte sich dann jeweils zehn Minuten aus und trotzdem war sein Sto? am Abend viel gr??er. ?Wieso hast du mehr als ich?‘, fragte der erste. Da antwortete sein Kollege: ?Weil ich bei jeder Pause nicht nur ausgeruht, sondern auch meine Axt gesch?rft habe.‘”

 

 Thomas B. Welch Jr.

Hautwiderstand

Der Hautwiderstand ist der Kehrwert der Hautleitf?higkeit. Diese ?ndert sich durch die Aktivit?t der Schwei?drüsen, welche durch das vegetative Nervensystem gesteuert werden. Da dies sich nicht bewusst steuern l?sst, liefert der Wert einen objektiven Zusammenhang zwischen Psyche und Physe bei Erregungszust?nden durch Emotionen wie z. B. Stress.

 

Der Basiswiderstand der Haut ist von Person zu Person unterschiedlich und ?ndert sich nur über Stunden. Er ist von vielen individuellen Faktoren abh?ngig und l?sst keinen direkten Vergleich zwischen Personen in der Aussage ihres psychischen Erregungszustandes zu. Er muss erst individuell eingepegelt werden, um ihn anschlie?end im Bezug darauf vergleichend messen zu k?nnen.

 

Diese Tatsache musste ich auch in der Konzipierung meiner Messskala (Seite 47, Display) berücksichtigen. Jedoch wird dieser Basiswiderstand von schnellen, sich in Sekunden und Minuten ?ndernden Schwankungen überlagert. Nach einer Latenz von ca. 2 Sekunden reagieren die Schwei?drüsen der Haut über den Sympathikotonus bei emotional-affektiven Reaktionen. Der Sympathikus ist ein Teil des vegetativen Nervensystems. Dabei steuert er die glatte Muskulatur, Blutgef??e sowie Drüsen und bewirkt insgesamt eine Leistungssteigerung des Organismus (Ergotropie), salopp “Angriff oder Flucht”.

 

Ausgel?st wir dies durch emotionale Reize wie Stress. Dieser sogenannte Féré-Effekt ist keine blo?e Korrelation, sondern medizinisch aus unterschiedlichen Perspektiven erforscht. Der Grund warum z. B. Lügendetektoren, welche sich unter anderem der Messung des Hautwiderstandes bedienen, in Deutschland vor Gericht nicht zul?ssig sind, liegt daran, dass die gemessene Schwankung in der Leitf?higkeit der Haut nicht eindeutig einem psychischen Reiz zugeschrieben werden kann. So kann es sein, dass sich bei einer gestellten Frage der Erregungszustand ?ndert, weil man in seiner Antwort lügt oder weil man von der Frage peinlich berührt ist. Dies l?sst sich zwar durch Erfahrung in der Fragestellung und Beobachtung der “micro-expressions” weitestgehend zuweisen (siehe Professor Paul Ekman), jedoch bietet es kein objektives Ergebnis im Zusammenhang zwischen physischem Wert und Ursache der Erregung.

Da es sich bei meiner Messung um ein Werkzeug der Selbstkontrolle handelt, ist die Ursache vorerst zweitrangig. Wichtig ist, dass das Ergebnis dasselbe ist. Zu lange bei zu hoher “Drehzahl” zerst?rt unseren “Motor”. Denn gleichzeitig steigert der Sympathikus den Blutdruck, die Herzfrequenz und den Stoffwechsel und verlangsamt für die unmittelbare Aktivit?t nicht unbedingt erforderliche Vorg?nge, wie z. B. die Darmt?tigkeit.

Schaltplan

Die Schaltung übertr?gt die Schwankung des Hautwiderstandes in eine Schwankung der Spannung (gemessen in mV). Diese kann anschlie?end von einem Drehspulinstrument proportional als Zeigerausschlag dargestellt werden.

 

Das Hauptbauteil der Schaltung ist ein (bzw. zwei) Operationsverst?rker (OPV). Sie sind elektronische Verst?rker und k?nnen je nach Art der Schaltung linear verst?rken, logarithmieren oder integrieren, mehrere Signale als Komparator vergleichen, addieren, subtrahieren oder als Schwellenwertschalter dienen. In diesem Fall beginnt die Schaltung mit einem invertierenden Verst?rker. Dieser steuert seinen Ausgang so, dass die Differenz seiner beiden Eing?nge gleich Null ist. Durch einen Spannungsteiler (zwei in Reihe geschaltete Widerst?nde zwischen der Versorgungsspannung) legen wir an den einen Eingang eine Spannung von 0V an.

 

Daraufhin wird der OPV seinen Ausgang so w?hlen, dass an seinem 2. Eingang ebenfalls 0V anliegen.

 

Da R1 (in unserem Fall der Hautwiderstand) zwischen der Eingangsspannung und dem Eingang des OPVs liegt und R2 (unser einstellbares Potenzometer) zwischen der Ausgangsspannung und dem Eingang des OPVs, bestimmt ihr Verh?ltnis die Verst?rkung.

 

Der erste Operationsverst?rker hat nun aus einer Widerstandsschwankung eine Spannungsschwankung gemacht. Allerdings ist die k?rperabh?ngige Schwankung noch sehr gering im Vergleich zum ausgegebenen Wert. Z. B. messen wir, wie auf Seite 10 zu sehen, 1100mV mit einer durchschnittlichen Schwankung, in Abh?ngigkeit des Hautwiderstandes, von 5mV. Das bedeutet, dass der Zeiger sp?ter maximal um 0,46 % seiner Skalenl?nge ausschl?gt. Allerdings h?tten wir gerne einen vollen Zeigerausschlag beim maximal gemessenen Hautwiderstand. Dazu subtrahieren wir mit dem 2. OPV zuerst einen von uns einstellbaren Wert. Z. B. 1080mV. Dadurch haben wir ein Ergebnis von 20mV, welches um 5mV schwankt. Dieses verst?rken wir mit dem 2. OPV z. B. um den Faktor (frei w?hlbar) 50 und erhalten ein Ergebnis von 1000mV, welches um 250mV schwankt.

Dabei ?hnelt die Arbeitsweise und die Schaltung des2. OPVs sehr der des ersten. Ein Unterschied, welcher für die Subtraktion unserer Spannung zust?ndig ist, ist, dass wir an den nicht invertierenden Eingang des OPVs dieses mal nicht 0V anlegen, sondern die Spannung, die wir subtrahieren m?chten. Dies erreichen wir ebenfalls durch einen Spannungsteiler wie in der ersten OPV-Schaltung. Jedoch mit dem Unterschied, dass wir dieses Mal die Widerst?nde nicht gleich w?hlen sondern durch einen Poti ersetzen, so dass unsere Spannung von 0V abweicht.

 

Nach der folgenden Formel ergibt sich daraufhin die Verst?rkung des 2. OPVs, wobei UE+ für unseren Subtraktionswert steht.

 

Das Drehspulmesswerk kann eine Stromst?rke oder Spannung als Zeigerausschlag darstellen. In Fachkreisen gelten Sie als veraltet und werden nur noch von wenigen Herstellern produziert. Digitale Anzeigen haben den Markt übernommen. Doch analog hat Charme.

 

Die digitalen Anzeigen sind kleiner, günstiger und pr?ziser. Nach und nach verdr?ngen sie analoge Anzeigen, welche immer seltener zu finden sind. Dabei haben analoge Anzeigen Vorteile. Statt eindimensional eine Zahl anzuzeigen sind sie 2D. Sie haben einen Anfang und ein Ende, sie zeigen eine Bewegung, ein Verh?ltnis und eine Beschleunigung.

 

Das haben auch die Designer der Automobil-Branche erkannt und beginnen analoge Anzeigen digital zu kopieren. In einem Workshop zusammen mit ID5 Professor Burkhard Schmitz und der VW-Konzernforschung erinnerte man sich wehmütig von Seiten VWs an Kindertage, in denen man in Sportwagen auf die analoge Anzeige und die darauf zu erkennende H?chstgeschwindigkeit schaute. Es w?re schade, wenn dieses optische Ph?nomen verloren ginge.

 

Dementsprechend schwer war es ein passendes kleines Drehspulmesswerk für die Gr??e einer Armbanduhr zu finden. Nach langem Suchen und der sich wiederholenden Auskunft, dass so etwas heute nicht mehr gefertigt würde, fand ich auf einer Modellbau-Seite die Auskunft, dass Drehspulen, um kleine Ma?stabsmodelle gro?er Maschinen nachzubauen, in Batterie-Testger?ten verbaut w?ren (Bild n?chste Seite). Mit eben diesen Drehspulen begann ich meine ersten Experimente. Jedoch hatten auch sie einen Durchmesser von 20 mm.

 

Drehspulmesswerk

 

Selber bauen...

Oft werden Drehspuleninstrumente in Konsolen verbaut, in denen sie viel Platz in der Tiefe haben, weshalb selbst die kleinsten unter ihnen relativ dick sind. Um in ein Uhrengeh?use zu passen, müssen sie m?glichst flach sein. Meine L?sung: Die Halte-Zustellung kommt aus der Aufnahme.

 

 

 

 

 

 

Wie hier schematisch dargestellt muss die drehbare Achse, auf der die Spule, der Zeiger und die Rückstellfedern liegen, von beiden Seiten mit Justierschrauben gehalten werden.

 

 

 

 

 

 

Dazu werden meistens Madenschrauben mit Hohlspitze verwendet, welche in der Dicke des Aufbaues sehr auftragen. Sie müssen einstellbar sein, um zum einen die Drehachse ohne Spiel zu halten. Andererseits dürfen sie nicht zu fest angezogen werden, damit die Achse sich ohne gro?en Reibungsverlust am Dauermagneten orientieren kann. Um dieses Bauteil zu umgehen, aber trotzdem den Haltedruck auf die Achse einstellen zu k?nnen, besitzt mein Spulenhalter einen flexiblen Mittelteil (linkes Bild, Nr. 4), der über Schrauben (Nr.5) einstellbar ist.

 

Aufnahme
Kupferspule

Auch die Kupferspule, welche das magnetische Feld erzeugt, musste flacher werden. Die L?sung : mit 3D-Drucker und N?hmaschine zur Marke-Eigenbau.

 

Um einen 0,05 mm dünnen Kupferlackdraht, welcher so dünn wie ein Haar ist aber wesentlich schneller rei?t, auf eine 2,5x4x7 mm-Spule zu wickeln bedurfte einiger Anl?ufe. Dabei erwies sich die Unterfaden-Umspule der N?hmaschine als recht nützlich. Durch das Fu?pedal hat man beide H?nde frei und kann ein ruckhaftes Anfahren, bei dem der Draht oft rei?t, besser kontrollieren. Dank dem 3D-Drucker konnte ich wenige Minuten nach der Idee mit einer Halterung für die Spule, welche sich direkt auf die N?hmaschine aufstecken lie? (rechtes Bild, Nr.3), weiter arbeiten. Jedoch war hier zu beachten, dass sich bei ?nderung der Wicklungszahl und des Spulendurchmessers auch das Drehmoment ?ndert.

 

Dafür gilt folgende Gleichung:

 

 

Dabei ist ML das Drehmoment, FL die Lorenzkraft, r der Spulendurchmesser (Minimalzylinder), n die Anzahl der Wicklungen, L die Spulenh?he, I die elektrische Stromst?rke und B die magnetische Flussdichte.

 

 Als Referenz dient mir der Drehspulenanzeiger aus den Batterietestern, auf den ich meinen Schaltplan und die Platine ausgerichtet habe. Da ich den Durchmesser der Spule im Vergleich halbierte, halbierte dies laut der Gleichung auch meinen Drehmoment. Jedoch ist der von mir verwendete Neodymmagnet nach meiner eigenen Messeinheit BK (gehaltene BüroKlammern gegen die Erdbeschleunigung) ca. 20-mal so stark und erh?ht somit die Empfindlichkeit meiner Anzeige. H?her darf der Wert dabei durchaus sein. Dies l?sst sich anschlie?end durch einen Vorwiderstand anpassen.

 

 

Um abzusch?tzen, ob die Windungs-Anzahl ann?hernd der meiner Referenz-Batterietester-Drehspule entsprach, wog ich den Anteil des Kupfers und rechnete ihn auf die neue Spulengeometrie um. Auch mein anf?ngliches Vorhaben, auf eine saubere orthozyklische oder Tr?ufel-Wicklung zu achten, lief bei Verwendung der Finger und einer N?hmaschine immer wieder auf eine wilde Wicklung hinaus. Alle daraus entstandenen Schw?chungen im Magnetfeld durch nicht parallel laufende Wicklungen wurden ebenfalls vom wesentlich st?rkeren Magneten kompensiert.

 

Feder & Zeiger

Eine Feder bildet die Gegenkraft zur sich im Magnetfeld ausrichtenden Spule, die andere arbeitet als Rückstell-Feder. Die Federn bilden auch den Kontakt für den Stromfluss von au?en durch die Spule.

 

Die Spitzen für die Aufnahme der Spule, die daran befestigten Federn und der Zeiger übernahm ich aus den zuvor gezeigten Batterietestern. Sie besa?en eine gro?e Auflagefl?che und wurden zusammen mit einer isolierenden Papierschicht wie im Originalaufbau einfach aufgeklebt. Anschlie?end verl?tete ich mit Hilfe von Alex aus dem L?tlabor der TU die Drahtenden der Spule mit den inneren Enden der Rückstellfedern.

 

Magnet

“...ich suche einen Magneten. M?glichst flach, m?glichst stark und - ach ja - diametral! ...”

 

Die g?ngigste Polungsart bei Ring- oder Zylindermagneten ist die Axiale. Sie bietet sich für Magnettafeln, Kühlschrankmagneten oder Magnethalter an. Diese lassen sich zudem problemlos zu einem “Turm” stapelnd aneinander heften (linkes Bild, unten Mitte). Für die Anwendung in dem Drehspuleninstrument ben?tigt man jedoch einen diametral polarisierten Magneten.

 

Dies ist notwendig, damit das in der strom-durchflossenen Spule enstandene Magnetfeld in seiner Rotation sich vom Nord- zum Südpol des Permanentmagneten ausrichten kann. Wie zuvor erw?hnt brauchte ich mir keine Gedanken um ein eventuell schw?cheres Magnetfeld bei Verwendung eines kleineren Magnetes machen, da dieser aus Neodym gefertigt und damit ein vielfach st?rkeres Magnetfeld als der im Batterietester verwendete Hartferrit-Magnet besitzt.

 

Geh?use

“Gutes Design macht ein Produkt verst?ndlich. Gutes Design ist ehrlich. Gutes Design ist unaufdringlich. Gutes Design ist konsequent bis ins letzte Detail und gutes Design ist so wenig Design wie m?glich.” Dieter Rahms

 

Mein Entwurf basiert auf zwei grundlegenden Konzepten.

 

1.

Er bedient sich bereits existierender Idealtypen und Sinnbilder, um sich klar und leicht verst?ndlich in einen Kontext und eine Anwendung zu fügen. Dies ist n?tig, da das Konzept eines Elektro-dermalen-Messinstrumentes als Armbandger?t noch keine Vorerfahrung und Anwendungs-Sinnbilder in den K?pfen der Konsumenten mitbringt. Diese Sinnbilder, derer ich mich bediene, sind z. B. unsere Vorstellung einer typischen Uhr. Sie macht deutlich, wo und wie das Produkt getragen wird und wohin es uns begleitet. Der Halbkreistacho kommuniziert auf Grund unserer Vorerfahrung, dass es sich nicht um eine zyklisch endlose Abwicklung einer Messung sondern um einen an- und absteigenden Messwert handelt.

 

2.

Der zweite und für mein Gestalten wichtigere Punkt ist das Gestalten in Kausal-Ketten. Das Material, das Fertigungsverfahren und das Zusammenbringen der einzelnen Bauteile, ein Berücksichtigen der Montage und der Anwendung, eine Anpassung auf die Anatomie sowie Berücksichtigung der physikalischen Notwendigkeiten definieren bereits den gr??ten Teil einer Gestaltung und Formsprache. Genau wie Jonathan Ive denke ich, dass, wenn ein Produkt nach diesen Kriterien gestaltet wird und Formen nicht willkürlich gew?hlt sind, oft so wirkt als w?re es nicht “designed”, als w?re die Gestaltung banal und selbstverst?ndlich.

 

Aber genau das ist der britische Butler, von dem Dieter Rahms spricht, welcher sich nicht aufdr?ngt und dezent dient. Die Anpassung der Idee einer Form auf Funktion, Fertigung und Effizienz ist meiner Meinung das, was das Industriedesign von der Kunst unterscheidet.

Dabei muss ich mit einem Schmunzeln zustimmen, wenn ich die Begeisterung in den Augen von Jonathan Ive sehe, wenn er davon spricht, dass das MacBook Geh?use seine wahre Sch?nheit von innen zeigt, weil dies für die Sorgfalt seiner Arbeit steht.

 

Das in meinem Entwurf terassef?rmig angelegte Innenleben, das Hinterschnitt freie und auf konkav, konvexe Formen verzichtende Design entstand in der Anpassung auf das 2 1/2 Achs-Aluminium-Fr?sverfahren.

 

Auch die an das Delorean- oder Lamborghini-Heck erinnernden Stufen der ?rmchen entstanden w?hrend des Schrupp-Vorganges beim Fr?sen und wurden als ?stetisch wertvoll übernommen.

 

Die Fr?sprozedur war von mir als Wendedatei angelegt und wurde insgesamt zweimal umgespannt. Rechts zu sehen, der erste Teil der Prozedur. Nachdem eine Tasche gefr?st war, in die ich das Teil gedreht einsetzen konnte, lie?en sich die zweite Oberfl?che und der Durchbruch für das Display und die Scheibe fr?sen. Anschlie?end wurde das dafür von au?en gehaltene Teil erneut umgespannt und durch die ?ffnung im Display fixiert (linkes Bild). Der Fr?ser war daraufhin in der Lage den zweiten Teil der Au?enkontur und der Beinchen fertig zu stellen. Der durch die Wendeoperation entstandene leichte Versatz lie? sich zusammen mit dem Fr?sbild einfach verschleifen. Da beim Galvanisieren noch einmal ca. 1/10mm abgetragen wurde, gl?ttete sich die Oberfl?che und letzte Unebenheiten verschwanden. Durch eine spezielle, gut zu fr?sende Aluminiumlegierung AlCu4PbMn und entsprechender Fr?ser, war das Ergebnis auch ohne Kühlschmierung wesentlich überzeugender als vergangene Versuche.

Die Eloxal Firma Pohl und Wernicke beriet mich sehr ausführlich und - trotz des nicht lukrativen Einzelteils - sehr entgegenkommend zum Thema Eloxieren. Da das mein recht kleines Geh?use beim Einspannen für das elektrische Eloxieren besch?digt worden w?re, kam dies nicht in Frage. Stattdessen bot man mir als Prototyp ein schemisches Eloxieren per Hand an. Die Farbpalette begrenzte sich dadurch auf Grauton-Abstufungen plus einen aus dem Material kommenden türkis-petrol Stich.

Da dies passenderweise genau meiner Vorstellung entsprach erhielt ich mein Teil innerhalb von 24 Stunden fertig eloxiert und verdichtet.

Gewindehülsen

Platzsparendes Konstruktionsdetail - einklebbare Gewindehülsen.

 

Die zur Befestigung der Bodenplatte n?tigen Schrauben brauchen dementsprechend ihren Gegenspieler, die Gewindebohrung im Geh?use. Diese h?tte man wie bei Nr. 4 (linkes Bild) als Ausbuchtung direkt beim Fr?sen mit stehen lassen k?nnen. In diesem Fall w?ren sie aber durchgehend gewesen (Nr. 3, linkes Bild), da der Fr?ser nicht hinterschnittig arbeiten kann. Um den Platz darunter dennoch für Display, Platine und vor allem Batterie nutzen zu k?nnen, sind in der Fr?sdatei lediglich Taschen bzw. Ausbuchtungen angelegt, die sp?ter zur Positionierung der eingeklebten, gedrehten Gewindehülsen dienten.

Blechstanzteile

Blechstanzteile für die Batteriehalterung, die Hautkontakte und die Drehspulen-Halterungs-Endkappen.

 

Ausgangspunkt war der Anspruch, das Drehspuleninstrument so flach wie m?glich zu bauen. Nachdem sich der Spulendurchmesser halbieren lie?, war der n?chste Schritt die Madenschrauben, die der Aufnahme der Drehspulenspitzen dienten, zu ersetzen. Das 0,3 mm dünne Blech trug nicht zu sehr auf und durch das Pressen in die Stanzform und die so entstandene Versickung brachte es auch die n?tige Stabilit?t (2a).

 

Die entstandenen Teile waren ohne die eingeschlagene K?rnerspitze auch ideal für die Verwendung als Hautelektroden geeignet. Dies zum einen, da sie aus Kupfer und somit leitf?hig waren, aber auch weil sich über die Stanzform ihre genaue H?he einstellen lie?. Dadurch konnte definiert werden, wie stark sie aus der Bodenplatte zum Erstellen des Hautkontaktes heraus traten. Nach demselben Verfahren und aus dem Grund der Leitf?higkeit entstanden die Kontakte (1a) der Batterieaufnahme (1).

 

 

Elektroden

Die ideale Hautstelle für eine Messung des elektrischen Hautwiderstandes sind die Hornhautfl?chen wie Handinnenfl?che, Finger und Fu?sohle.

 

Die in einem Online-Praktikum des Geschwister-Scholl-Gymnasiums Lebach verwendeten Elektroden sind herk?mmliche selbstklebende Elektroden, wie sie für Reizstrom-Ger?te zur Muskelaktivierung und für EKG-Messungen verwendet werden. Die besten Stellen für eine pr?zise und aussagekr?ftige Messung sind die Finger mit der sogenannten Leistenhaut. Die Einbu?en durch das Verzichten auf Gelpads und die wesentlich kleineren Kupferelektroden lassen sich wie im Kapitel Schaltplan beschrieben durch den zweiten OPV anschlie?end wieder aufpolieren und verst?rken.

Batteriehalter

Der Batteriehalter.

Ein Laser-Wende-Teil mit nachtr?glich abbrechbarer Positionier- und Montier-Hilfe.

 

 Der Batteriehalter hat die Aufgabe die Batterie so zu positionieren, dass sie im Geh?use kein Spiel hat und nicht in das Drehspulinstrument rutscht. Die beiden Kupferblech-Stanzteile (Nr. 2) bilden eine Tasche, in der die Batterie (Nr. 3) fest eingeschoben werden kann. Sie nehmen zugleich die beiden Pole zur Stromversorgung der Platine und der Displaybeleuchtung ab. Damit sich die beiden Kupferteile nicht berühren und kurzschlie?en, liegt zwischen ihnen ein gelaserter Acrylglas Abstandshalter (Nr. 1). Dieser sorgt au?erdem dafür, dass die Batterie in der richtigen Position auf seiner Ablage-Terrasse im Geh?use sitzt. Da das Acrylglas eigentlich aus zwei sehr feinen Teilen besteht, sind diese vor der Montage mit einem Halterungs- und Positionier-Steg (Nr. 4) miteinander verbunden. Nach dem Verkleben der Kupferstanzteile und dem Acrylglas-Distanzhalter l?sst dieser sich einfach abbrechen.

 

Display

Viele Experimente, doch das Testteil zum Einrichten der Laserdatei macht den besten Eindruck.

 

Manchmal stellt man fest, dass der erste Versuch der beste war. Nach vielen Experimenten mit Materialien von Kupfer, Aluminium, Edelstahl über Furniere und gesch?pfte Papiere hin zu rückseitig lackierten Acrylgl?sern mit Metallic-Autolacken sowie normalen Farbt?nen war es das schwarz lackierte Acrylglas, ursprünglich nur zum Testen der Laserdatei vorgesehen, welches zusammen mit dem eloxierten Alugeh?use den besten Eindruck machte.

 

Indem man transparente Acrylgl?ser rückseitig lackiert, erh?lt man ein perfektes Erbebnis, da die Oberfl?che der Lackierung nicht von der Sauberheit der Lackierung selbst abh?ngt sondern durch das Acrylglas betrachtet von der Oberfl?che der Scheibe. Nun kann man zus?tzlich in die Rückseite einen Schriftzug oder in diesem Fall eine Skala eingravieren. Lackiert man anschlie?end die Scheibe ein zweites Mal wird die Farbe an den Stellen sichtbar, an denen der Laser zuvor die schwarze Farbe weggraviert hat.

 

Weiterhin w?re es m?glich, die Scheibe von der Kante zu beleuchten. ?hnlich wie in einem Glasfaser-Kabel wird das Licht in die Scheibe geführt und bricht sich nur an den eingravierten Stellen. Diese beginnen daraufhin zu leuchten. Die verwendeten Leucht-Dioden sind nicht die kleinsten, die es zu kaufen gibt, jedoch war diese Gr??e mindestens n?tig um sie einigerma?en verbauen zu k?nnen. Sie laufen bereits mit 3 Volt und ben?tigen bei der von mir benutzten Batterie keinen Vorwiderstand. Dabei sind sie beeindruckend leuchtstark.

 

Auf der rechten Seite im ersten Bild sieht man wie klein die LED im Vergleich zur Pinzette ist. Auch hierbei ben?tigte es einiger Anl?ufe diese an zwei Kupfer-Lack-Dr?hte an zu l?ten. Anschlie?end wurden sie auf die Kante des Displays aufgeklebt.

 

Die folgende Seite zeigt die Evolution meiner Entwürfe für die Grafik des Displays. Die zwei Ergebnisse sind auf der darauf folgenden Seite zu sehen. Eine Version mit erl?uternden Piktogrammen und eine zweite dezentere. Die Piktogramme zeigen die beiden Extremzust?nde der aus dem elektrischen Hautwiderstand zu lesenden Erregungszust?nde. Von einem Zustand des Schlafens oder der nahezu vollst?ndigen Sedierung hin zu einem Zustand, bei dem man Gefahr l?uft seinem K?rper zu schaden. Dargestellt durch das Symbol des Herzinfarktes. Dabei ist die Skala so aufgebaut, dass sie ihren Orientierungspunkt in der Mitte hat, von dem aus Abweichungen abgelesen werden k?nnen. Dieser muss individuell in einer ruhigen Minute eingestellt werden.

 

Platine

Vom Schaltplan zur Platine und Siebdruck plus Pizzaofen anstatt zu l?ten.

 

Mit dem Programm EAGLE lie?en sich sowohl der Schaltplan wie auch die Platine erstellen. Da direkt unter der Platine die kreisrunde Batterie liegt, bot es sich an die Anschlüsse (Nr. 4) an den Rand der Platine zu legen. Die verbauten SMD-Bauteile sind maximal einen Millimeter dick und werden nicht gesteckt und per Hand angel?tet, sondern aufgelegt. Durch eine Schablone (das rechteckige Metallblech im linken Bild) wird ?hnlich wie beim Siebdruck eine Art L?tpaste aufgetragen. Anschlie?end werden die SMD-Bauteile aufgelegt. Durch die leicht klebende Paste werden sie für den Transport vorerst vor dem Verrutschen gesichert. Anschlie?end legt man die Platine mit den Bauteilen in einen umgebauten Pizzaofen und backt sie bei ca. 200° C. Nach etwa 4 Minute beginnt das L?tzinn zu verlaufen und verbindet die Bauteile mit den Kontakten der Platine.

 

Armband

Das Uhren-Armband aus Echtleder. Das Schnittmuster wird nach dem Lasern gefaltet und verklebt.

 

Leder l?sst sich bereits mit geringer Leistung sehr sauber mit dem Lasercutter schneiden. Da jedoch Leder ein tierisches Produkt ist, wie Horn oder Fell, entsteht beim Lasern ein bei?ender Geruch, wie man ihn beim Verbrennen von Haaren kennt. Dieser h?lt sich an der Schnittkante, l?sst sich jedoch mit einem Schwamm und etwas Seife abwaschen und auslüften.

 

Damit sowohl von innen wie auch von au?en die glatte Seite des Leders zu sehen ist und eine Lage zu dünn für ein Armband w?ren, ist das Schnittmuster so angelegt, dass es sich zusammenfalten und verkleben l?sst. Die Fügekante verschwindet dabei im oberen Teil der Innenseite. Die durch das Falten entstandenen Schlaufen an den Enden des Armbandes dienen zudem für die Aufnahme des Verschlusses und der Haltestifte, um es mit dem Geh?use zu verbinden.

 

Armband-Stifte

Ein Loblied auf den 3D-Druck und pr?zisen Werkzeugbau.

 

Dieses Detail scheint von au?en betrachtet nicht unbedingt einer Erw?hnung würdig. Aber ich habe mich sehr darüber gefreut und kann an diesem Beispiel sch?n erkl?ren, worin ich die Vorteile der aktuellen 3D-Drucker sehe. Pers?nlich reizt mich die grobe Haptik und das Erscheinungsbild von 3D-Drucken nicht besonders, um sie als Endprodukte zu verwenden. Allerdings lassen sich damit sehr schnell Werkzeuge, Schablonen und Formstudien fertigen. Wie in diesem Fall. Da die Beinchen der Uhr gleich lang sind, müssen die Bohrungen für die Armband-Stifte leicht schr?g angesetzt werden. Sind sie zu schr?g, laufen die federnd gelagerten Armband-Stifte Gefahr sich  bei einer Zugbelastung zusammenzudrücken und auszuspringen. Ist der Winkel jedoch zu klein, besch?digt der Bohrer die Kante des anderen Beinchens. Mit der 3D-gedruckten Bohrschablone wurden die L?cher zur Aufnahme der Stifte sehr sauber und pr?zise.

Uhren Deckel

Der Abschluss der Uhr.

 

Der Deckel bzw. der Boden der Uhr liegt auf der obersten Terrasse des Geh?uses auf und wird mit M1,6 Feingewinde-Schrauben befestigt. Er dient zudem als Halterung für die gestanzten Kupferelektroden, welche den Hautwiderstand abnehmen. Daher darf die Platte nicht aus Metall sein, weil diese ansonsten unter Umst?nden die Elektroden mit einander kurzschlie?t.

 

Weitere überlegungen

Wie jedes Projekt l?sst sich auch dieses weiter entwickeln und verbessern.

 

Nachdem ich bereits einige Wochen an dem Thema gearbeitet hatte, wurde ich immer sensibler für die Themen die mein Konzept eines Elektro-dermalen-Messinstrumentes als Armbandger?t streiften.

 

Mit der angekündigten iWatch und dem Nike Fuelband ergibt sich die M?glichkeit von Messung des Blutzuckers und Schlafrythmen über Kalorienz?hler bis hin zum Erkennen von Lügen. So fügt sich scheinbar auch mein Konzept in eine brandt aktuelle Bewegung der Selbstüberwachung und Optimierung.

Jedoch war der Grundgedanke dabei ganz anderer Art. Meine Anzeige sollte ganz bewusst keine Messdaten sammeln oder sie gar mit anderen vergleichbar machen. Es geht vielmehr um eine Sensibiliesierung auf die Zeichen und Bedürfnisse des K?rpers, als um eine Optimierung und ein dahinter stehender Leistungsgedanke.

 

 

 

Eine ganz andere und berechtigte überlegung l?sst sich als blinder Fleck beschreiben.

Der Grund warum wir gerade in stressigen Situationen nicht auf unseren K?rper h?ren ist, dass wir ihn gerade in diesen Momenten nicht wahrnehmen. So hilft zwar die Entscheidung solch ein Messger?t zu tragen generell dabei sich für das Thema zu sensibilisieren und bewusster auf den Zeigerstand zu achten, jedoch dr?ngt es sich nicht gerade auf.

Interessant w?re hierbei die Frage wie k?nnte man in stressigen Situationen den Eigenen Zustand ins Bewusstsein rufen ohne damit nur noch mehr Stress auszul?sen.

Ein erster Gedanke w?re dabei den bereits beleuchteten Display beim überschreiten eines Schwellenwertes von blau zu einem warnenden rot wechseln zu lassen.

Darauf hin folgte die überlegung, dass es von Nachteil sein k?nnte wenn mein Gegenüber ebenfalls meinen Zustand ablesen k?nnte. Da man damit einen Teil von sich Preis gibt.

 

Daher w?re ein dezenter, pers?nlicher Hinweils wie ein vibrieren unter Umst?nden Sinnvoller.

Oder eine Verknüpfung mit dem iPhone, welches einem wiederum darauf aufmerksam macht.

Von der Pr?zession der Messdaten bis hin zu grundlegenden, konzeptionellen Fragen l?sst das Thema viel Raum um weiter daran zu arbeiten.

 

Danksagungen

Ich m?chte mit dieser Ver?ffentlichung auch die Gelegenheit nutzen einigen Menschen zu danken, die mich auf ganz unterschiedliche Weise w?hrend meines Diploms, der letzten Jahre, oder schon mein ganzes Leben lang begleitet und unterstützt haben.

Zuerst m?chte ich meiner Freundin Evi und meinen Eltern danken, welche  mich finanziell und moralisch unterstützt haben.

Evi stand mir w?hrend aller Momente zur Seite und ermutigte mich ohne Unterlass in  Momenten von Schwermut. Sie half mir die wichtigen Dinge zu sehen, welche nicht  innerhalb meiner Scheuklappen lagen.

Dank der Geduld und Offenheit meiner Eltern hatte ich die M?glichkeit einen Beruf nach den Kriterien Begeisterung und Leidenschaft zu w?hlen, mich dabei auszuprobieren und ein Stück kindlicher Neugier und dem Drang Neues zu entdecken zu behalten.

Meinem Bruder Hauke danke ich für alle Gespr?che und seinem scharfen Blick, welcher die Dinge greifen kann, denen man nicht mit S?ge und Hammer bei kommen kann. Er half mir besonders bei meinem Einstieg in das Thema Macht und der Subjekt-Objekt-Beziehung.

Seiner Mitarbeit ist der Definitions-Baum zur Bedeutung des Machtbegriffes zu verdanken.

 

Au?erdem Danke ich Marco für seine Freundschaft und sein Wissen, welches er mit mir teilt. Sein Rat liegt mir sehr am Herzen und ohne sein Zutun w?re das Alugeh?use nicht entstanden.

 

Ein weiterer gro?er Dank geht an Alex und Micha, die Tutoren aus dem L?tlabor der TU. Sie sind die engagiertesten Tutoren, die ich kennen lernen durfte und sehr angenehme Zeitgenossen.

 

Ein ganz anderer Dank geht an Robert Scheipner und Axel Kufus. Sie lie?en sich sehr auf meine Art und meine Arbeit ein - was nicht selbstverst?ndlich ist - und hatten stets eine angenehme Art mich an den Stelen zu fordern, an denen ich die gr??ten Baustellen besa?.

 

Auch danke ich Stephanie Jasny die mir riet wagemutiger zu sein, wodurch ich mehr Spa? an meinem Diplom hatte als  wenn ich den sichereren Weg betreten h?tte.

 

Zuletzt danke ich noch Uli und Lukas und freue mich sowohl über unser letztes gemeinsames Jahr wie auch auf alle Kommenden.

Quellenverzeichnis

http://www.tagesschau.de/wirtschaft/banker112.html

 

http://www.spiegel.de/wirtschaft/soziales/selbstaendigkeit-zahl-der-freiberufler-steigt-auf-rekordhoch-a-837658.html

 

http://www.baua.de/de/Informationen-fuer-die-Praxis/Statistiken/Arbeitsbedingungen/pdf/Factsheet-04.pdf?__blob=publicationFile&v=3

 

http://www.pm-magazin.de/a/lügt-er-lügt-er-nicht

 

http://www.gsglebach.de/fileadmin/Dokumente_und_Grafiken/MINT/Hautpraktikum_Station_7_2007_neu.pdf

 

http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/psycho/3965

 

 

 

Dieter Rahms und Jonathan Ive:

 

http://www.youtube.com/watch?v=zaLMOSWAwdw

 

http://sz-magazin.sueddeutsche.de/texte/anzeigen/38803/Mein-Garten-ist-Therapie

 

 

 

Paul Ekman:

 

http://www.sueddeutsche.de/wissen/ein-luegenexperte-im-interview-mir-entgeht-kein-gesichtsausdruck-1.471158

 

Lügendetector Bild:

 

http://www.focus.de/politik/ausland/usa/bespitzelung-aus-privatem-interesse-nsa-mitarbeiter-spaehten-auch-ihre-ex-freundinnen-aus_aid_1114107.html

Foto: Roland Scheidemann/Symbol

 

Féré-Effekt:

 

http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/psycho/3965

 

Operationsverst?rker:

 

http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst?rker

 

Zitate:

 

http://www.zitate.de/autor/Rau%2C+Johannes

 

http://www.zitate.de/autor/Welch,+Thomas+B.+jr.