Competition of Students in Microsystems Applications  

Team Eyevolution 

Das Team


von links: Michael Kosubek, Tom Kremers, Oksana Kim, Florian Franitza, Pierre Mann

 

Die Idee

 

Viele Menschen, die eine Brille tragen, kennen das Problem. Besonders in den Wintermonaten verliert man oft durch eine beschlagene Brille den Durchblick. Die kalte Luft lässt die Brillengläser tiefe Temperaturen annehmen. Betritt man nun einen warmen Raum, beschlägt die Brille sofort. Das stört und die Brille muss geputzt werden. So ist die Idee entstanden, eine Brille zu entwickeln, die genau in solchen Situationen klare Sicht ermöglicht. Um den Beschlag zu entfernen, werden - wie bei der beheizbaren Heckscheibe am Auto - die Brillengläser beheizt. Das Heizen wird durch einen Mikrocontroller, der eine Temperaturänderung mithilfe eines Temperatursensors detektiert, ausgelöst.

 

Die Umsetzung

Ein Heizleiter auf der Vorderseite ist notwendig, um das Brillenglas zu beheizen. Die Herausforderung dabei ist, die Sicht des Brillenträgers aufgrund der Leiterbahnen nicht zu beeinträchtigen. Dafür verwenden wir eine dünne Goldschicht, die mit Hilfe von Lithographie- und Ätzprozessen strukturiert wird. Es entstehen im Abstand von 750 µm parallel angeordnete, 30 µm breite Heizleiter, die die Sicht nicht einschränken. Die Breite der Leiterbahnen entspricht etwa dem halben Durchmesser eines menschlichen Haares. Dabei tritt die Schwierigkeit auf, dass Brillengläser im Normalfall eine konvexe Oberfläche aufweisen, die die üblichen Lithographieprozesse, wie sie beispielsweise bei der CMOS Technologie verwendet werden, erschweren.

Zur Detektion eines möglichen Beschlags wird eine Mikrocontrollerschaltung eingesetzt, die mit einem Temperatursensor Temperaturschwankungen erkennt. Daraufhin werden die Heizleiter durch kurzzeitiges Anlegen einer Spannung aufgeheizt und der Beschlag verdunstet. Unsere Brille ist sehr energieeffizient, da sie nicht kontinuierlich heizt, sondern lediglich in den Situationen, bei denen es nötig ist. So wird in der Stand-by Zeit eine Leistung von 15 mW verbraucht, wohingegen während des Heizvorgangs kurzzeitig eine Leistung von 8 W abgegeben wird.

 

Die Brille

Technische Daten:

  • Mikrocontroller: ATtiny13
  • Temperatursensor: NTC-Keramik
  • Spannungsversorgung: 2  LiPo Akkus (je 4 V; 160 mAh)
  •  max. Entladestrom: 25 C (entspricht 4 A)
  • Versorgungsspannung Mikrocontroller: 5 V über Festspannungswandler 7805
  • Stand-by Leistung: ca. 15 mW
  • Stand-by Zeit: ca. 53,3 h
  • Leistungsaufnahme Heizvorgang: ca. 8W

 


Brille mit einen beschlagenen Glas (rechts)
und einen unbeschlagenen, beheizten Glas (links)

 


Temperaturverlauf auf den Brillengläsern
nach einen Temperatursprung von -12°C auf 20°C
bei einer Heizdauer von 120s

 
 
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