Diplomarbeit < von Malte Licht 2013/14
Konzept

Drehzahl statt Geschwindigkeit.

Die Messung des elektrischen Hautwiderstandes gibt Auskunft über das Befinden unseres Körpers und sollte die Uhrzeit, welche oft gekoppelt mit den Erwartungen von außen auftritt, als wichtigste Anzeige ablösen.

 

In Japan kennt man es als “Karoshi”.

Als ein 21-jähriger Student im Sommer 2013 an den Folgen der Überarbeitung während seines Praktikums bei der Bank of America starb, rückte das Thema auch in Europa näher 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, während diese duschen und die Kleidung wechseln, um sie anschließend 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 erkämpft wurden, steigt heute, laut dem Handelsblatt, die Zahl der Selbstständigen, welche nicht dem Arbeitszeitgesetz verpflichtet sind, auf ein Rekordhoch. Ebenso antworteten über ein Viertel der Erwerbstätigen in einer Umfrage des BIBB auf die Frage, ob bei ihnen Pausen häufig ausfallen, mit ja. Dabei ist dies gar kein neues oder gar ein Luxus-Problem. Alle der drei großen Religionen erklären einen Tag in der Woche zum arbeitsfreien Tag. Wodurch deutlich wird, dass ein gemäßigter 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 ändernde eigene Anspruch entsteht oftmals ein Gefühl der Rastlosigkeit.

 

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

 

Die Armbanduhr, welche uns so eng und viel begleitet wie kein anderes unserer Produkte, eignet sich dafür hervorragend. Schließlich schauen wir, wenn wir nach der Uhrzeit sehen, auf unseren eigenen Körper und sehen dabei oft hindurch. Warum also nicht bei dieser Gelegenheit auf die körpereigene “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 Körper ergeht.

 

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

 

“Zwei Männer spalteten den ganzen Tag lang Holz. Der eine arbeitete ohne Pausen durch und hatte am Abend einen ansehnlichen Stoß Scheite beisammen. Der andere hackte 50 Minuten und ruhte sich dann jeweils zehn Minuten aus und trotzdem war sein Stoß am Abend viel größer. ‚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 geschärft habe.‘”

 

 Thomas B. Welch Jr.

Hautwiderstand

Der Hautwiderstand ist der Kehrwert der Hautleitfähigkeit. Diese ändert sich durch die Aktivität der Schweißdrüsen, welche durch das vegetative Nervensystem gesteuert werden. Da dies sich nicht bewusst steuern lässt, liefert der Wert einen objektiven Zusammenhang zwischen Psyche und Physe bei Erregungszuständen durch Emotionen wie z. B. Stress.

 

Der Basiswiderstand der Haut ist von Person zu Person unterschiedlich und ändert sich nur über Stunden. Er ist von vielen individuellen Faktoren abhängig und lässt keinen direkten Vergleich zwischen Personen in der Aussage ihres psychischen Erregungszustandes zu. Er muss erst individuell eingepegelt werden, um ihn anschließend im Bezug darauf vergleichend messen zu können.

 

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 ändernden Schwankungen überlagert. Nach einer Latenz von ca. 2 Sekunden reagieren die Schweißdrüsen der Haut über den Sympathikotonus bei emotional-affektiven Reaktionen. Der Sympathikus ist ein Teil des vegetativen Nervensystems. Dabei steuert er die glatte Muskulatur, Blutgefäße sowie Drüsen und bewirkt insgesamt eine Leistungssteigerung des Organismus (Ergotropie), salopp “Angriff oder Flucht”.

 

Ausgelöst wir dies durch emotionale Reize wie Stress. Dieser sogenannte Féré-Effekt ist keine bloße 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 zulässig sind, liegt daran, dass die gemessene Schwankung in der Leitfähigkeit der Haut nicht eindeutig einem psychischen Reiz zugeschrieben werden kann. So kann es sein, dass sich bei einer gestellten Frage der Erregungszustand ändert, weil man in seiner Antwort lügt oder weil man von der Frage peinlich berührt ist. Dies lässt 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” zerstört unseren “Motor”. Denn gleichzeitig steigert der Sympathikus den Blutdruck, die Herzfrequenz und den Stoffwechsel und verlangsamt für die unmittelbare Aktivität nicht unbedingt erforderliche Vorgänge, wie z. B. die Darmtätigkeit.

Schaltplan

Die Schaltung überträgt die Schwankung des Hautwiderstandes in eine Schwankung der Spannung (gemessen in mV). Diese kann anschließend von einem Drehspulinstrument proportional als Zeigerausschlag dargestellt werden.

 

Das Hauptbauteil der Schaltung ist ein (bzw. zwei) Operationsverstärker (OPV). Sie sind elektronische Verstärker und können je nach Art der Schaltung linear verstärken, logarithmieren oder integrieren, mehrere Signale als Komparator vergleichen, addieren, subtrahieren oder als Schwellenwertschalter dienen. In diesem Fall beginnt die Schaltung mit einem invertierenden Verstärker. Dieser steuert seinen Ausgang so, dass die Differenz seiner beiden Eingänge gleich Null ist. Durch einen Spannungsteiler (zwei in Reihe geschaltete Widerstände zwischen der Versorgungsspannung) legen wir an den einen Eingang eine Spannung von 0V an.

 

Daraufhin wird der OPV seinen Ausgang so wählen, 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 Verhältnis die Verstärkung.

 

Der erste Operationsverstärker hat nun aus einer Widerstandsschwankung eine Spannungsschwankung gemacht. Allerdings ist die körperabhängige 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 Abhängigkeit des Hautwiderstandes, von 5mV. Das bedeutet, dass der Zeiger später maximal um 0,46 % seiner Skalenlänge ausschlägt. Allerdings hätten 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 verstärken wir mit dem 2. OPV z. B. um den Faktor (frei wählbar) 50 und erhalten ein Ergebnis von 1000mV, welches um 250mV schwankt.

Dabei ähnelt die Arbeitsweise und die Schaltung des2. OPVs sehr der des ersten. Ein Unterschied, welcher für die Subtraktion unserer Spannung zuständig ist, ist, dass wir an den nicht invertierenden Eingang des OPVs dieses mal nicht 0V anlegen, sondern die Spannung, die wir subtrahieren möchten. Dies erreichen wir ebenfalls durch einen Spannungsteiler wie in der ersten OPV-Schaltung. Jedoch mit dem Unterschied, dass wir dieses Mal die Widerstände nicht gleich wählen sondern durch einen Poti ersetzen, so dass unsere Spannung von 0V abweicht.

 

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

 

Das Drehspulmesswerk kann eine Stromstärke 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 präziser. Nach und nach verdrängen 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 Verhältnis 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 Höchstgeschwindigkeit schaute. Es wäre schade, wenn dieses optische Phänomen verloren ginge.

 

Dementsprechend schwer war es ein passendes kleines Drehspulmesswerk für die Größe 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 Maßstabsmodelle großer Maschinen nachzubauen, in Batterie-Testgeräten verbaut wären (Bild nächste 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 Uhrengehäuse zu passen, müssen sie möglichst flach sein. Meine Lösung: 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 großen Reibungsverlust am Dauermagneten orientieren kann. Um dieses Bauteil zu umgehen, aber trotzdem den Haltedruck auf die Achse einstellen zu können, 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 Lösung : mit 3D-Drucker und Nähmaschine zur Marke-Eigenbau.

 

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

 

Dafür gilt folgende Gleichung:

 

 

Dabei ist ML das Drehmoment, FL die Lorenzkraft, r der Spulendurchmesser (Minimalzylinder), n die Anzahl der Wicklungen, L die Spulenhöhe, I die elektrische Stromstärke 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 erhöht somit die Empfindlichkeit meiner Anzeige. Höher darf der Wert dabei durchaus sein. Dies lässt sich anschließend durch einen Vorwiderstand anpassen.

 

 

Um abzuschätzen, ob die Windungs-Anzahl annähernd der meiner Referenz-Batterietester-Drehspule entsprach, wog ich den Anteil des Kupfers und rechnete ihn auf die neue Spulengeometrie um. Auch mein anfängliches Vorhaben, auf eine saubere orthozyklische oder Träufel-Wicklung zu achten, lief bei Verwendung der Finger und einer Nähmaschine immer wieder auf eine wilde Wicklung hinaus. Alle daraus entstandenen Schwächungen im Magnetfeld durch nicht parallel laufende Wicklungen wurden ebenfalls vom wesentlich stärkeren 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 außen 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 besaßen eine große Auflagefläche und wurden zusammen mit einer isolierenden Papierschicht wie im Originalaufbau einfach aufgeklebt. Anschließend verlötete ich mit Hilfe von Alex aus dem Lötlabor der TU die Drahtenden der Spule mit den inneren Enden der Rückstellfedern.

 

Magnet

“...ich suche einen Magneten. Möglichst flach, möglichst stark und - ach ja - diametral! ...”

 

Die gängigste 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 benötigt 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 erwähnt brauchte ich mir keine Gedanken um ein eventuell schwächeres Magnetfeld bei Verwendung eines kleineren Magnetes machen, da dieser aus Neodym gefertigt und damit ein vielfach stärkeres Magnetfeld als der im Batterietester verwendete Hartferrit-Magnet besitzt.

 

Gehäuse

“Gutes Design macht ein Produkt verständlich. Gutes Design ist ehrlich. Gutes Design ist unaufdringlich. Gutes Design ist konsequent bis ins letzte Detail und gutes Design ist so wenig Design wie möglich.” Dieter Rahms

 

Mein Entwurf basiert auf zwei grundlegenden Konzepten.

 

1.

Er bedient sich bereits existierender Idealtypen und Sinnbilder, um sich klar und leicht verständlich in einen Kontext und eine Anwendung zu fügen. Dies ist nötig, da das Konzept eines Elektro-dermalen-Messinstrumentes als Armbandgerät noch keine Vorerfahrung und Anwendungs-Sinnbilder in den Köpfen 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 größten Teil einer Gestaltung und Formsprache. Genau wie Jonathan Ive denke ich, dass, wenn ein Produkt nach diesen Kriterien gestaltet wird und Formen nicht willkürlich gewählt sind, oft so wirkt als wäre es nicht “designed”, als wäre die Gestaltung banal und selbstverständlich.

 

Aber genau das ist der britische Butler, von dem Dieter Rahms spricht, welcher sich nicht aufdrängt 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 Gehäuse seine wahre Schönheit von innen zeigt, weil dies für die Sorgfalt seiner Arbeit steht.

 

Das in meinem Entwurf terasseförmig angelegte Innenleben, das Hinterschnitt freie und auf konkav, konvexe Formen verzichtende Design entstand in der Anpassung auf das 2 1/2 Achs-Aluminium-Fräsverfahren.

 

Auch die an das Delorean- oder Lamborghini-Heck erinnernden Stufen der Ärmchen entstanden während des Schrupp-Vorganges beim Fräsen und wurden als ästetisch wertvoll übernommen.

 

Die Fräsprozedur war von mir als Wendedatei angelegt und wurde insgesamt zweimal umgespannt. Rechts zu sehen, der erste Teil der Prozedur. Nachdem eine Tasche gefräst war, in die ich das Teil gedreht einsetzen konnte, ließen sich die zweite Oberfläche und der Durchbruch für das Display und die Scheibe fräsen. Anschließend wurde das dafür von außen gehaltene Teil erneut umgespannt und durch die Öffnung im Display fixiert (linkes Bild). Der Fräser war daraufhin in der Lage den zweiten Teil der Außenkontur und der Beinchen fertig zu stellen. Der durch die Wendeoperation entstandene leichte Versatz ließ sich zusammen mit dem Fräsbild einfach verschleifen. Da beim Galvanisieren noch einmal ca. 1/10mm abgetragen wurde, glättete sich die Oberfläche und letzte Unebenheiten verschwanden. Durch eine spezielle, gut zu fräsende Aluminiumlegierung AlCu4PbMn und entsprechender Fräser, 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 Gehäuse beim Einspannen für das elektrische Eloxieren beschädigt worden wäre, 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 nötigen Schrauben brauchen dementsprechend ihren Gegenspieler, die Gewindebohrung im Gehäuse. Diese hätte man wie bei Nr. 4 (linkes Bild) als Ausbuchtung direkt beim Fräsen mit stehen lassen können. In diesem Fall wären sie aber durchgehend gewesen (Nr. 3, linkes Bild), da der Fräser nicht hinterschnittig arbeiten kann. Um den Platz darunter dennoch für Display, Platine und vor allem Batterie nutzen zu können, sind in der Fräsdatei lediglich Taschen bzw. Ausbuchtungen angelegt, die später 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 möglich zu bauen. Nachdem sich der Spulendurchmesser halbieren ließ, war der nächste 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 nötige Stabilität (2a).

 

Die entstandenen Teile waren ohne die eingeschlagene Körnerspitze auch ideal für die Verwendung als Hautelektroden geeignet. Dies zum einen, da sie aus Kupfer und somit leitfähig waren, aber auch weil sich über die Stanzform ihre genaue Höhe einstellen ließ. Dadurch konnte definiert werden, wie stark sie aus der Bodenplatte zum Erstellen des Hautkontaktes heraus traten. Nach demselben Verfahren und aus dem Grund der Leitfähigkeit entstanden die Kontakte (1a) der Batterieaufnahme (1).

 

 

Elektroden

Die ideale Hautstelle für eine Messung des elektrischen Hautwiderstandes sind die Hornhautflächen wie Handinnenfläche, Finger und Fußsohle.

 

Die in einem Online-Praktikum des Geschwister-Scholl-Gymnasiums Lebach verwendeten Elektroden sind herkömmliche selbstklebende Elektroden, wie sie für Reizstrom-Geräte zur Muskelaktivierung und für EKG-Messungen verwendet werden. Die besten Stellen für eine präzise und aussagekräftige Messung sind die Finger mit der sogenannten Leistenhaut. Die Einbußen durch das Verzichten auf Gelpads und die wesentlich kleineren Kupferelektroden lassen sich wie im Kapitel Schaltplan beschrieben durch den zweiten OPV anschließend wieder aufpolieren und verstärken.

Batteriehalter

Der Batteriehalter.

Ein Laser-Wende-Teil mit nachträglich abbrechbarer Positionier- und Montier-Hilfe.

 

 Der Batteriehalter hat die Aufgabe die Batterie so zu positionieren, dass sie im Gehäuse 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 kurzschließen, liegt zwischen ihnen ein gelaserter Acrylglas Abstandshalter (Nr. 1). Dieser sorgt außerdem dafür, dass die Batterie in der richtigen Position auf seiner Ablage-Terrasse im Gehäuse 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 lässt 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 geschöpfte Papiere hin zu rückseitig lackierten Acrylgläsern mit Metallic-Autolacken sowie normalen Farbtönen war es das schwarz lackierte Acrylglas, ursprünglich nur zum Testen der Laserdatei vorgesehen, welches zusammen mit dem eloxierten Alugehäuse den besten Eindruck machte.

 

Indem man transparente Acrylgläser rückseitig lackiert, erhält man ein perfektes Erbebnis, da die Oberfläche der Lackierung nicht von der Sauberheit der Lackierung selbst abhängt sondern durch das Acrylglas betrachtet von der Oberfläche der Scheibe. Nun kann man zusätzlich in die Rückseite einen Schriftzug oder in diesem Fall eine Skala eingravieren. Lackiert man anschließend die Scheibe ein zweites Mal wird die Farbe an den Stellen sichtbar, an denen der Laser zuvor die schwarze Farbe weggraviert hat.

 

Weiterhin wäre es möglich, die Scheibe von der Kante zu beleuchten. Ähnlich 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 Größe mindestens nötig um sie einigermaßen verbauen zu können. Sie laufen bereits mit 3 Volt und benötigen 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 benötigte es einiger Anläufe diese an zwei Kupfer-Lack-Drähte an zu löten. Anschließend 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 erläuternden Piktogrammen und eine zweite dezentere. Die Piktogramme zeigen die beiden Extremzustände der aus dem elektrischen Hautwiderstand zu lesenden Erregungszustände. Von einem Zustand des Schlafens oder der nahezu vollständigen Sedierung hin zu einem Zustand, bei dem man Gefahr läuft seinem Körper 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 können. Dieser muss individuell in einer ruhigen Minute eingestellt werden.

 

Platine

Vom Schaltplan zur Platine und Siebdruck plus Pizzaofen anstatt zu löten.

 

Mit dem Programm EAGLE ließen 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 angelötet, sondern aufgelegt. Durch eine Schablone (das rechteckige Metallblech im linken Bild) wird ähnlich wie beim Siebdruck eine Art Lötpaste aufgetragen. Anschließend werden die SMD-Bauteile aufgelegt. Durch die leicht klebende Paste werden sie für den Transport vorerst vor dem Verrutschen gesichert. Anschließend legt man die Platine mit den Bauteilen in einen umgebauten Pizzaofen und backt sie bei ca. 200° C. Nach etwa 4 Minute beginnt das Lötzinn 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 lässt 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 beißender Geruch, wie man ihn beim Verbrennen von Haaren kennt. Dieser hält sich an der Schnittkante, lässt sich jedoch mit einem Schwamm und etwas Seife abwaschen und auslüften.

 

Damit sowohl von innen wie auch von außen die glatte Seite des Leders zu sehen ist und eine Lage zu dünn für ein Armband wären, ist das Schnittmuster so angelegt, dass es sich zusammenfalten und verkleben lässt. 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 Gehäuse zu verbinden.

 

Armband-Stifte

Ein Loblied auf den 3D-Druck und präzisen Werkzeugbau.

 

Dieses Detail scheint von außen betrachtet nicht unbedingt einer Erwähnung würdig. Aber ich habe mich sehr darüber gefreut und kann an diesem Beispiel schön erklären, worin ich die Vorteile der aktuellen 3D-Drucker sehe. Persönlich 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 schräg angesetzt werden. Sind sie zu schräg, laufen die federnd gelagerten Armband-Stifte Gefahr sich  bei einer Zugbelastung zusammenzudrücken und auszuspringen. Ist der Winkel jedoch zu klein, beschädigt der Bohrer die Kante des anderen Beinchens. Mit der 3D-gedruckten Bohrschablone wurden die Löcher zur Aufnahme der Stifte sehr sauber und präzise.

Uhren Deckel

Der Abschluss der Uhr.

 

Der Deckel bzw. der Boden der Uhr liegt auf der obersten Terrasse des Gehäuses 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 Umständen die Elektroden mit einander kurzschließt.

 

Weitere Überlegungen

Wie jedes Projekt lässt 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 Armbandgerät streiften.

 

Mit der angekündigten iWatch und dem Nike Fuelband ergibt sich die Möglichkeit von Messung des Blutzuckers und Schlafrythmen über Kalorienzähler 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 Körpers, als um eine Optimierung und ein dahinter stehender Leistungsgedanke.

 

 

 

Eine ganz andere und berechtigte Überlegung lässt sich als blinder Fleck beschreiben.

Der Grund warum wir gerade in stressigen Situationen nicht auf unseren Körper hören ist, dass wir ihn gerade in diesen Momenten nicht wahrnehmen. So hilft zwar die Entscheidung solch ein Messgerät zu tragen generell dabei sich für das Thema zu sensibilisieren und bewusster auf den Zeigerstand zu achten, jedoch drängt es sich nicht gerade auf.

Interessant wäre hierbei die Frage wie könnte man in stressigen Situationen den Eigenen Zustand ins Bewusstsein rufen ohne damit nur noch mehr Stress auszulösen.

Ein erster Gedanke wäre 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 könnte wenn mein Gegenüber ebenfalls meinen Zustand ablesen könnte. Da man damit einen Teil von sich Preis gibt.

 

Daher wäre ein dezenter, persönlicher Hinweils wie ein vibrieren unter Umständen Sinnvoller.

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

Von der Präzession der Messdaten bis hin zu grundlegenden, konzeptionellen Fragen lässt das Thema viel Raum um weiter daran zu arbeiten.

 

Danksagungen

Ich möchte mit dieser Veröffentlichung auch die Gelegenheit nutzen einigen Menschen zu danken, die mich auf ganz unterschiedliche Weise während meines Diploms, der letzten Jahre, oder schon mein ganzes Leben lang begleitet und unterstützt haben.

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

Evi stand mir während 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 Möglichkeit einen Beruf nach den Kriterien Begeisterung und Leidenschaft zu wählen, mich dabei auszuprobieren und ein Stück kindlicher Neugier und dem Drang Neues zu entdecken zu behalten.

Meinem Bruder Hauke danke ich für alle Gespräche und seinem scharfen Blick, welcher die Dinge greifen kann, denen man nicht mit Säge 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.

 

Außerdem 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 wäre das Alugehäuse nicht entstanden.

 

Ein weiterer großer Dank geht an Alex und Micha, die Tutoren aus dem Lötlabor 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 ließen sich sehr auf meine Art und meine Arbeit ein - was nicht selbstverständlich ist - und hatten stets eine angenehme Art mich an den Stelen zu fordern, an denen ich die größten Baustellen besaß.

 

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

 

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

 

Operationsverstärker:

 

http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker

 

Zitate:

 

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

 

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