Hochschule Hof/ Münchberg
Interaction Design
Sandra Kauer
00089512
Betreut durch Prof. Michael Zöllner
Vorwort
1. Die Idee
1.1. Ideenfindung
1.2. Brainstorming
2. Recherche
2.1. Energieübertragung
2.2. Haushaltgeräte
2.3. Reaktionsmöglichkeiten
3. Studien
3.1. Lichtprojektion
3.2. 3D-Druck
3.3. Processing
4. Darstellungoptionen
4.1. Windrad
4.2. Energie
4.3. Energiesäule
4.4. Raum
5. Abhängigkeiten
5.1. Windrad
5.2. Bildschirm
5.3. Säule
5.4. Objekte
6. Anwendungen und Verwendungen
6.1. Processing
6.2. Arduino
6.3. Materialien
7. Informationsvisualisierung
7.1. Eigene Planung
7.2. Logo
7.3. Screen
7.4. Application
8. Programmierungscode
9.Umsetzung im Raum
Vorwort
- Im Rahmen des Studienfaches „Interaction Design“ befasste ich mich mit der Problematik von Stromverbrauch in deutschen Haushälten.
- Ich entschied mich für ein Projekt, welches dem Nutzer die selbstverständlche Nutzung des Stromes näher bringt, dennoch aber die Möglichkeit gibt, „freien“ Strom im eigenen Haushalt zu nutzen und dadurch wertzuschätzen. So bezieht der Nutzer so lange kostenfreien Strom, bis der gewonnene Vorrat aufgebraucht ist.
1. Die Idee
Im Projekt „Blue Connection“ geht es um Energie, die der Haushalt von einem Windrad geliefert bekommt. Das Windrad wird, wie sonst auch, von dem Wind angetrieben, sodass Energie entsteht. Diese Energie wird anschließend weiter zu einem Speicher im Haushalt weitergeleitet.
Dieser dient alt Stromverteiler für die Haushaltgeräte. Die via bluetooth verbundenen Haushaltsgeräte greifen somit zunächst auf dieses kostenlosen Strom zurück. Der jeweilige Stromverbrauch kann, direkt an den den einzelnen Stromverteilern/ Energiesäulen oder in der mobilen Variante abgefragt werden. Diese Säulen füllen sich täglich mit dem Strom der Windräder, was blau dargestellt wird. Beansprucht ein Haushaltsgerät diesen erzeugten Strom, nimmt die blaue Farbe in der Säule ab. Der Verbraucher sieht demnach ob noch Energie vorhanden ist, und welches Gerät wie viel Strom verbraucht hat.So nimmt die Säule bei Stromzufuhr zu und nimmt bei Stromverbrauch ab. Ist die Säule leer greift der Benutzer auf den regulären Strom zurück, welcher zahlungspflichtig ist.
1.1. Ideenfindung
Die Ausgangssituation ist wohl der Hamster im Laufrad, welcher wie ein Dynamo am Fahrrad, durch Rotation Strom erzeugt. Inspiriert wurde ich durch ein kleines Windrad im Garten, welches bei einem Verwandten immer zu Leuchten anfing,sobald es sich drehte. Ebenfalls ist dieses Prinzip der Stromerzeugung keine Neuheit mehr, und begegnet uns in sog. Windparks an Autobahnen und auf Feldern. Diese natürlichen Energiequellen sind auf der einen Seite ein großer Fortschritt um die Natur von Abgasen zu entlasten. Auf der anderen Seite sind diese auch Abhängig von ihren Lieferanten. Somit ist das Windrad abhängig von dem Wind, wie die Solaranlagen abhängig von den Wolken sind. Der Vorteil am Wind ist, dass es diesen auch gibt, wenn die Nacht eingebrochen ist.
1.2. Brainstorming
Folgende Abbildung erstellte ich mit der App „ SimpleMind+“. Sie zeigt die Ergebnisse des Sinnierens zum Thema Windenergie.
2. Recherche
2.1. Energieübertragung
Ich befasste mich mit der Frage, wie der Strom entsteht und wie er in den Haushalt kommt. Hierfür recherchierte ich auf Internetseiten wie : http://www.wind-energie.de/ .
Im Prinzip treibt der Wind die am Windrad montierten Rotorblätter an. Durch eine Blattverstellung kann die optimale Leistung erbracht werden, sodass das Getriebe durch Rotation, Strom im Generator erzeugt und diesen direkt an einen Speicher oder in die Stromleitung weiter leiten kann. So muss der Benutzer nun nur noch Stromverbräuchen um diesen zu beanspruchen.
2.2. Haushaltgeräte
Um eine Übersicht der häufig genutzten Haushaltsgeräte / Stromverbraucher zu bekommen, machte ich eine Umfrage, welche folgende Themen implizierte:
A. Welches sind die am häufigste genutzten Haushaltsgeräte
B. Wie oft wird es benutzt / am Strom angeschlossen
C. Wie lange ist das Gerät schon in Gebrauch
Hierbei ergaben sich folgende Ergebnisse:
– iPhone / einmal am Tag / 3 Jahre alt
– Fernseher / 5 Stunden am Tag / 8 Jahre
– Radio / 2 Stunden am Tag / 6 Jahre
– Computer/ 6 Stunden am Tag/ 2 Jahre
– Waschmaschine / 1,5 Stunden am tag/ 10 Jahre
– Herd / 4 Stunden am Tag/ 20 Jahre
– Kühlschrank/ ganzen Tag/ 1 Jahr
– Föhn/ 0,10 Stunden am Tag/ 7 Jahre
– Licht / 3 Stunden am Tag / 1 Jahr
– E-Gitarre/ 0,5 Stunden am Tag/ 10 Jahre
2.3. Reaktionsmöglichkeiten
Für die spätere Modifizierungen an dem Macbook recherchierte ich verschiedene Interactions-Möglichkeiten, die mit Programmen kooperieren können.
3. Studien
3.1. Lichtprojektion
Ein Teil der Säule wurde zunächst provisorisch mit Papier nachgebildet, um die passende Größe zu finden. Der Durchmesser der Säule steht in Abhängigkeit von dem sich darin befindenden Beamer. Dieser Beamer soll von der Innenseite eine Informationsoberfläche auf die Säule projizieren. Wichtig hierfür ist es einen bestimmten Abstand einzuhalten, damit das projizierte Bild scharf erscheint. War die Folie zu dick, konnte das Bild auf der Aussenseite der Säule nicht mehr gesehen werden. Auch musste das Bild gespiegelt werden, damit es leserlich ist. Mit einem Trapez Werkzeug wir das schräg erschienene Bild neu ausgerechnet und so angepasst, dass das Bild normal erscheint. Jedoch wurde diese Idee verworfen, da eine Halterung oben an der Säule zu schwer ist und somit eine sehr aufwändig gebaute Säule entstehen hätte müssen. Somit wurde die Säule auf eine Energieanzeige reduziert und die Visualisierung auf einen Bildschirm umgelegt.
3.2. 3D-Druck
Mit dem, in der Einrichtung zur Verfügung stehenden, 3-D Drucker, dem Programm „Makerware“ und der Einweisung eines Tutoren, erprobte ich einfache Drucke, wie das Drucken eines Cubes von der Platform „thingiverse.com“.
Nachdem ich die geeigneten Einstellungen herausgefunden habe, entscheide ich mich für den Druck der drei potentiell genutzen Haushaltsgeräte: das iPhone, der Fernseher, das Radio.
Vorgang: Auf der englischsprachigen Platform „thingiverse“ wird das gewünschte Produkt herausgesucht und im stl-Format heruntergeladen. Diese Datei wird in die Software „MakerWare“ importiert und anschließen als Druckauftrag an den 3D-Drucker gesendet. Dieser schmelzt ein PlA-Material der Stärke 1,75mm und kreiert das gewünschte Objekt.
3.3. Processing
Auch waren Studien mit „Processing“ notwendig um sich mit dem Programm vertraut zu machen:
1. Reaktion auf Maus
Bewegt man die Maus auf der x-Achse so färbt sich die Fläche des Viereckes schwarz(nach rechts) oder weiß (nach links) ein.
Bewegt man nun die Maus auf der y-Achse dreht sich ein Würfel nach ob und unter. Bewegt man die Maus auf der x-Achse dreht sich der Würfel nach links und recht und ändert seine Farbe.
2. Reaktion auf Klick
Das Programm wird nun so angelegt, dass bei einem Klick sich nun etwas Verändern soll.
In diesem Beispiel geht ein Lichtschalter an und aus:
-schwarzes Viereck :Licht im Raum aus
– weißer Kreis: Licht im Raum an
3. Reaktion auf Ton
Visualisierung von lauten und leisen Tönen
4. Lichteinstellung
Von der einzelnen Led-Lampe ausgehend ging es bis hin zur Reihenschaltung von 9 mal 2 Glühbirnen. Zunächst über die Nummern, wobei 0 hierbei „Alle Lampen aus“ heißt und die Zahl 9 „alle Lampen an“. Auch wurde eine Einzelschaltung berücksichtigt, bei der jedes Lampenpaar eine andere Nummer belegt und somit getestet wurde ob alle Lampen auf Kommando funktionieren.
Die Lampen werden jeweils mit einem Widerstand verlötet und mit einem Kabel mit dem Arduinoboard verbunden.
3.4. Touch
Ich beschäftigte mich mit verschiedenen Touch-Möglichkeiten, um die Objekte einscannen / erkennen lassen zu können.
Touchpen
Knete
Alufolie
Bei diesen drei Modellen werden die Elektronen der Haut über das Objekt auf den Bildschirm übertragen. Die Suche beschränkt sich auf eine Lösung bei der die Maschine keine Menschlichen Energien erkennt, sondern nur das Objekt. Es wurde auf ein Rfid zurück gegriffen.
4. Darstellungoptionen
4.1. Windrad
Folgende Möglichkeiten zog ich in Betracht bei der Darstellung eines Windrades:
4.2. Energie
Es gibt verschiedene Möglichkeiten Energie darzustellen; in diesem Projekt: den Wind, zu erzeugen.
Für das Finale Projekt wurde die Variante des „Pustens“ ausgewählt.
4.3. Energiesäule
Folgende Möglichkeiten wurden in Betracht gezogen, als eine Energiesäule zu fungieren.
4.4 Raum
Ideen für eine Raumkonzeptionierung:
Finale Umsetzung
5. Abhängigkeiten
Der Wind wird vom Benutzer erzeugt. Hierfür pustet er in ein Mikrofon, welches die Information- “laut, leise” an den Rechner weiterleitet. Vom Rechner aus wird die Information an 5.3 Die Energiesäule ,5.1. Das Windrad und dem 5.2. Bildschirm weitergeleitet. Von dort aus entstehen Visualisierungen, die dem Verständnis des Nutzers, hinsichtlich der Vorgänge, dienen. Hat der Nutzer die Energiesäule gefüllt, so kann er eines der 5.4.Dummies auf dem Diffusor platzieren. In diesem Vorgang wird der Stromverbrauch im Haushalt verbildlicht.
5.1. Windrad
Das Windrad ist zuständig damit sich die Energie-Licht-Säule füllt. Dies geschieht traditionell durch Windeinfluss, welches durch pusten simuliert wird. Das Windrad wurde zunächst bei Amazon gekauft, was jedoch letzt endlich durch eine abstrakte Visualisierung ersetzt wurde- und mit der Lichtsäule und dem Mikrofon verbunden.
5.2. Bildschirm
Auf dem Bildschirm werden die Objekte platziert, hierfür eignet sich ein Tablett besonders gut, da es “touch”- fähig ist und interagieren kann. Wird die Verbindung zwischen Objekt und Bildschirm hergestellt, wird das Objekt weiß von unten beleuchtet. Ebenfalls soll eine kurze Information rechts oder links vom Objekt auftauchen, die beinhaltet: Wie viel Strom wird in der Stunde verbraucht, wie oft wird es benutzt und Standort. Der Bildschirm sendet diese Informationen an die Lichtsäule, welche daraufhin an Helligkeit abnimmt.
5.3. Säule
Die Energiesäule zeigt durch einen vertikalen Lichtverlauf an, wie viel Strom für den Raum zur Verfügung steht.
Durch eine Spezielle Programmierung erkennt sie Geräte und kann somit den Strom des Gerätes berechnen und optisch von der gesamten Menge des vorhandenen Lichtstrahls differenzieren. Somit leert sich die Säule nach und nach, bei der Benutzung von Geräten.
Die Säule kann sich auch füllen, in dem man das Windrad antreibt, mit dem sie ebenfalls verbunden ist.
5.4. Objekte
Die Objekte sind alltägliche Gegenstände, die am häufigsten verwendeten Objekte sind: Fernseher, Radio und Handy. Diese Drei Objekte wurden mit dem 3-D-Drucker gedruckt. Die Vorlage der Dummies holte ich mir bei der Platform “thingivers”.Benutzt man diese Haushaltsgeräte (hier die Platzierung der Dummies auf dem Bildschirm) nimmt der Stromgehalt ab.
6. Anwendungen und Verwendungen
In diesem Absatz wird kurz erklärt, was benötigt wurde um dieses Projekt umzusetzen
6.1. Processing
Mit diesem Programm entwickelte ich die meisten Aktionen. Hier wurden alle Stationen mit einander Verknüpft und auf einander abgestimmt.
6.2. Arduino
Dieses Programm verbindet das Board mit dem iMac, sodass eine Kommunikation zwischen Aktionen und Reaktionen möglich ist. Verknüpft in dem Programm „Processing“ können viele kreationen und Kommunikationen entstehen
6.3. Materialien
Für dieses Projekt wurden folgende Materialien benötigt:
– Säule: Plastikfolie weiß, 18 Led-Lichter, Heißklebe(r)-Pistole, Augenmaß, Stromkabel, Lötgerät, Widerstände, Basisstation aus Holz, weißer Lack
– iMac, Arduino Board, die oben genannten gängigen Programme, Photoshop, Grafiktablett
Zuletzt wurde für das RFID-Gerät eine Ummantelung gedruckt(3dimensional), welches einen Schlitz für das Gerät besitzt. Hält man eines der Objekte in das Loch so wird es gescannt.
7. Informationsvisualisierung
7.1. Eigene Planung
Durch einen Zeitplan wurde festgelegt, wie in welchen Zeitabschnitten vorgegangen wird um das Projekt zu koordinieren.
– 2.12.- 8.12: Konstruieren einer Lichtsäule, ein Systementwickeln für Objekte, letzte 3D-Drucke vornehmen
– 9.12.-16.12: weitere Programmierungen
- Windrad in Bewegung setzen
- Lichtsäule manifestieren
- Dummies vorbereiten
- Lichterkette löten
-16.12-5.01.14: weitere Programmierungen ->Pusten/Wind/Windrad- Energiesäule (Lichter zunehmen); Objekt auf Tablett; Leuchten (plus Info); Tablett/Objekt: Licht bei Energiesäule
-06.01.-13.01: Kalibrierung der Programmierung und Testphasen, Aufbau
7.2. Logo
Das Logo trägt den Namen „Blue Connection“ und ist eine Abstraktion eines Windrades. Ebenfalls wurde eine Linie als Stromleitung mit in das Logo insziniert.
Die Kugel ist ein Symbol für den Strom-Kreislauf des Haushaltes, welcher alles miteinander Verbindet. Es wurde die Farbe blau gewählt, da der Himmel an sonnigen Tagen ebenfalls blau erscheint, und somit positives assoziiert wird.
Zuvor erfolgte eine Ideenfindung:
Endlogo:
7.3. Screen
Auf eine Programmierung der Schrift wurde verzichtet, stattdessen wurde eine PNG-Datei mit Photoshop estellt, welche beim Einscannen der Objekte erscheint.
7.4. Application
Die App bietet eine Möglichkeit den Verbrauch von ausserhalb des Hauses zu betrachten. Mann Soll somit schauen können, wieviel Energie sich im Speicher befindet und welche Geräte gerade Strom ziehen. Somit kann sich zum Beispiel während der 8-Stunden Arbeit der Stromspeicher zu Hause wieder aufladen, was man von der Arbeit aus verfolgen kann. Auch bietet die App, nach dem Verbinden mit der Stromspreichersäule im eigenen Heim, die Einstellungen der Geräte, die sich dem Strom der Säule bedienen sollen, zu registrieren und einen direkten Blick auf die Säule.
Zu einer Übersichtsseite aller Geräte gelangt man über den „Homebotton“ ( hier das Haus).
Die Geräte verbinden sich über Bluetooth mit der Säule. Wurde ein Gerät registriert erscheint es in einem Blauen Balken. Ist das Gerät noch nicht registriert, aber in ihrem Stromnetz, erscheint es in einem grauen Balken. Ist der Botton in der On/Off Spalte blau: zieht dieses Gerät aktuell Strom,ist der Botton grau: ist dieses Gerät gerade nicht in Verwendung und zieht keinen Strom von der Säule. Klickt mach auf ein gewünschtes Gerät erhält man einen Informationshinweis und die Möglichkeit, das Gerät zu deaktivieren oder das Gerät zu löschen.
Bei einer solchen App ist es wichtig die Privatsphäre zu schützen und zu berücksichtigen, ob eine Visualisierung von Stromziehen aus der Säule und Stromziehen vom Stromnetz statt finden soll.
8. Programmierungscode
In diesem Abschnitt wird kurz der Quellcode aufgeführt und erläutert:
9. Umsetzung im Raum
S.K. 