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Specialised paper
Information Technology / Computer S

University, School

Gymnasium Rostock

Grade, Teacher, Year

1, K.Mantau, 2016

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Text by Ferdinand C. ©
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Smartmirror Informationssysteme für das eigene Heim zum Selbstbau

Flugdrohen

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 2

1.1 Motivation 2

1.2 Zielstellung 2

2 Smartmirror 2

2.1 Definition 2

2.2 Betriebsideen 3


1Einleitung

1.1Motivation

Viele Menschen verbringen jeden Tag Zeit im Bad. Nachdem ich morgens im Bad war; schaue ich meist kurz in die Nachrichten und nach dem Wetter bevor ich in den Tag starte. Im Laufe der letzten Monate überlegte ich mir, ob und wie es möglich wäre, Nachrichten und Wetter gleich im Bad zu erfahren ohne das Smartphone dabei zu haben. Somit entsprang mir die Idee, ein derartiges System in Form eines Spiegels zu entwickeln, welches Nachrichten und Wetter aktuell anzeigen kann.

Ausbauen und konkretisieren

1.2Zielstellung

Ein Smartmirror könnte beispielsweise im Bad oder im Flur angebracht sein. Es ist eine schnelle Art, zum Beispiel beim Zähneputzen nebenbei die Nachrichten abzufragen und Kalendereinträge zu sehen. Außerdem sollen Informationen über das Wetter und Uhrzeit ausgegeben werden. Das System soll einfach und übersichtlich gestaltet sein, um eine schnelle Erfassung der Informationen zu ermöglichen.

So wäre man auch beim kurzen Vorbeigehen in der Lage Informationen, wie zum Beispiel das Wetter, zu erfassen. Damit aber eine gute Lesbarkeit garantiert ist, ist nicht nur die Übersichtlichkeit wichtig, sondern auch die Schriftgröße. Diese sollte allerdings in einem angemessenem Zusammenhang mit der Spiegelgröße stehen

Ausbauen und konkretisieren


2Smartmirror

2.1Definition

Ein Smartmirror ist ein System, das sich in sogenannte Smarthomes einbindet.

Der Begriff „smart“ kommt aus dem Englischen und heißt soviel wie intelligent oder mitdenkend. „Home“ ist ebenfalls ein englischer Begriff und bedeutet Zuhause. Ein Smarthome setzt sich zusammen aus vielen einzelnen Geräten und zielt auf das informations- und sensortechnisch aufgerüstete, in sich selbst und nach außen vernetzte Zuhause. Die einzelnen Geräte können untereinander kommunizieren und werden mit einer zentralen Steuerungseinheit bedient (beispielsweise Fernbedienung). Angestrebt wird eine Erhöhung der Lebens- und Wohnqualität, der Betriebs- und Einbruchsicherheit und der Energieeffizienz.

Der Begriff Smartmirror setzt sich aus den Wörtern „smart“ und „mirror“ zusammen. Mirror heißt übersetzt aus dem Englischen Spiegel. Übersetzt handelt es sich also um einen intelligenten bzw. mitdenkenden Spiegel.

Dieser Spiegel gibt aktuelle Informationen aus und kann in der Lage sein, mit Personen zu interagieren.

2.2Betriebsideen

.Anforderungen an das System

Primäre Anforderungen sind die Stabilität des Systems und die zuverlässige Aktualisierung der Informationen. Die Häufigkeit der Aktualisierungen ist einstellbar. Der optimale Rhythmus wird meines Erachtens bei 15 Minuten liegen, weil sich Nachrichten recht oft ändern können.


Weiterhin ist die klare Gliederung des Layouts wichtig. Die Schrift soll einfach und schnell lesbar sein. Es sollen Datum, Uhrzeit sowie aktuelle Kalendereinträge abgerufen werden. Darüber hinaus wird eine Wettervorhersage für den Tag angezeigt und aktuelle Nachrichten abgerufen.

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Die Optik des Systems sollte trotz dieser Komplexität unauffällig und schlicht sein. Die angezeigten Informationen sollen sich nur bei einer Aktualisierung der Anzeige verändern. Das einzige sich noch bewegende Element kann der Newsticker sein. Dieser sollte sich aber langsam und gleichmäßig bewegen, um keine Unruhe in das Bild zu bringen.

Marktanalyse

Die Idee, über einen Spiegel mehr Informationen zu empfangen als ausschließlich die Projektion des sich vor dem Spiegel befindlichen Bildes, ist offenbar nicht neu. Den Worten von Max Braun (Google-Ingenieur und Ideenentwickler im technischen Bereich) in seinem Artikel „My mirror is smarter than yours“1 vom 29.1.2016 [1] folgend, wird ein solches Produkt bisher nicht offiziell verkauft.

Auch ich konnte nach einiger Recherche keinen Anbieter finden.

Varianten der Unternehmen

Unternehmen wie Toshiba und LG zeigen auf Messen seit Jahren Konzeptstudien und Prototypen derartiger Geräte. Bisher haben diese es aber meist nicht aus den Entwicklungslabors in den Handel geschafft. Also sind alle bisherigen Lösungen offensichtlich selbstgebaut (wie beispielsweise von Max Braun).

Ich habe auch selbst nach Vertreibern, Herstellern und Patenten gesucht. Einer ersten Recherche zur Folge, gibt es auf solche Systeme noch keine Patente. In der Datenbank von Depatisnet-DPMA, einer öffentlich zugänglichen Datenbank des bundesdeutschen Patentamtes, fanden sich zu Schlagwörtern wie „Smartmirror“ [3] und „Mirror Infoscreen“ keine Einträge die meiner Idee entsprechen.

Möglicherweise ist es nicht unter dem Namen Smartmirror gelistet. Samsung bezog sich in einem seiner Patente auf sogenannte Smartmirrors, aber damit waren letztlich nur deren Spiegelhüllen für Smartphones gemeint.

Aber es kursieren mehrere Varianten und auch dazugehörigen Anleitungen von Hobbybastlern im Internet. Manche verbauen alte Android Geräte und haben Apps für sie programmiert und wieder andere nehmen kleine Rechner für die Anzeige. Dazu benötigt man unter anderem ein Display oder einzelne LED´s. Weiterhin gibt es Systeme, in denen das Display nahtlos in den Spiegel übergeht oder die LED´s in das Glas eingelassen wurden.

Aber auch einige, bei denen es hinter einen „durchsichtigen“ Spiegel gesetzt wurde.

Es wurden für die Darstellung verschiedene Programme genutzt. Bei den Android Geräten standen diese von einem privaten Anbieter im Google Play Store zur Verfügung. Dies ist eine Anwendung die hauptsächlich von Androidgeräten [2] genutzt wird. Dort kann man Anwendungen herunterladen und installieren. Bei PC und anderen Varianten gab es oft Vorgaben oder Anfänge aber nie das ganze Programm.

Aufbau

Funktionsweise

Das System soll auf der Basis eines Spionspiegels beruhen. Dies ist eine Glasscheibe mit einer speziellen Folie. Die Folie reflektiert in eine Seite wie ein Spiegel und ist von der anderen durchsichtig, allerdings verdunkelt. Von der durchsichtigen Seite wird ein Display befestigt, welches dann durch das Glas hindurch ein Bild übertragen wird. Das vom Display angezeigte Bild wird von einem kleinen Computer erstellt und besteht beispielsweise aus Temperatur- und Wetteranzeige.

Hardware

Mein Smartmirror soll mit einem Einplatinencomputer von Raspberry als Zentrum funktionieren. Als Anzeige soll kein besonderes Display dienen. Es muss ein sehr dunkles Schwarz anzeigen können damit der Spiegel nachts nicht von selbst leuchtet. Außerdem sollte es ein helles Display sein,

Dieses Display ist hinter einem sogenannten „Spionspiegel“ befestigt. Diese Art von Spiegel ist nur in eine Seite blickdurchlässig. Das System hat einen Lüfter, der durch einen Rahmen nach außen bläst, um das System zu kühlen. Ein Rahmen soll das ganze Gerät begrenzen und zusammenhalten. Es wäre auch möglich, das System wie einen Laptop zu gestalten. Somit könnte man bei einem Klappschrank die Klappe nur aus Glas und Display bestehen lassen und andere Komponenten extern in den Schrank verbauen.

Das heißt, dass Display und Glas physisch von der Recheneinheit getrennt sind. Somit kann eine Verbindung dieser beiden Komponenten über ein im Scharnier geführtes Kabel erfolgen.

Bauanordung - Energieversorgung


Abbildung 1: Energieversorungsschema


Aus der schematischen Darstellung ergeben sich folgende Schaltungsvarianten.


In der ersten Schaltung haben alle Geräte eine eigene Energiequelle. Wenn ein Gerät keine Energie bekommt, können die anderen Komponenten weiterhin funktionieren. Dies sorgt für erhöhte Sicherheit.


In der zweiten Schaltung nutzen die Lüftung und der PC (z.B. Raspberry) dieselbe Energiequelle. Allerdings könnte im Ausfall von der Energiequelle das Display weiterlaufen und Hitze erzeugen. Dann wäre der Lüfter aus und das System könnte sich überhitzen.


In Variante 3 nutzen Lüftungssystem, Rechner und Display eine gemeinsame Energiequelle.


Software

Der Rechner soll mit einem am Markt verfügbaren Betriebssystem ausgestattet werden. Aus lizenzrechtlichen und kommerziellen Gründen wird ein Linux-System angestrebt.

Für die Smartmirror-Applikation ist eine Software-Eigenentwicklung vorgesehen. Die Programmiersprache ist noch nicht festgelegt.

Die Applikation soll Informationen von festgelegten Webseiten beziehen und diese dann grafisch aufbereitet darstellen.

Die Visualisierung erfolgt monochrom in weißen Zeichen auf schwarzem Hintergrund. Dies soll der vorgesehenen dezenten Darstellung dienen.

Für einen ersten Prototypen sind Informationsdarstellungen zu Uhrzeit, Datum, Wetter und Nachrichten angedacht. Die Nachrichtenanzeige soll im Newsticker-Stil erfolgen.



Abbildung 5: Layout für Informationsanzeige



Vorteile und Nachteile gegenüber bestehenden Systemen

Wie bereits in § festgestellt sind kommerziell beziehbare Produkte am Markt nicht verfügbar. Stattdessen gibt es verschiedene technische Konzepte von begeisterten Entwicklern die im Internet präsentiert sind.

Unter den identifizierten Systemen sind Konzepte zu finden, die ebenfalls das Prinzip des Spionspiegels nutzen. Auch hier wird ein vollwertiger Spiegel mit einem dahinter montierten Display kombiniert. Die Fläche, die für das Display vorgesehen ist, kann als vollwertige Spiegelfläche genutzt werden.

Andere Bauweisen folgen dem Prinzip Spiegel oder Display. Der Spiegel bzw. die Spiegelfolie ist mit einem Ausschnitt versehen, in welchem das Display eingefügt ist. Die Spiegelfläche ist somit nicht durchgehend.

Wiederum andere Konzepte sehen die Einbindung von Touchscreens und Auswahl diverser Apps vor. Die häufige Spiegelglasberührung fordert den Nutzer jedoch zeitnahen Reinigung auf, um die eigentliche Funktion des Spiegels gewährleisten zu können.

In einigen Anwendungsideen wird die ganze Spiegeloberfläche als Display für Daten genutzt. Bei manchen Modellen läuft z.B. ein Video der „Aktuellen Tagesschau“ in der Mitte des Spiegels. Sofern der Spiegel tatsächlich für seinen ureigenen Zweck verwendet werden und das Spiegelbild nicht das Gesicht des Nachrichtensprechers sein soll, könnte ggf. eine Sichtbehinderung gegeben sein.

Außerdem bringt dies Unruhe in das Gesamtbild und kann meines Erachtens zur Reizüberflutung führen.

Ausblick

Im Rahmen dieser Facharbeit ist die Idee gereift, einen Smartmirror zu entwickeln. Eine erste umfangreiche Marktanalyse ließ erkennen, dass es einerseits bereit unterschiedliche Ideen zu einem solchen Produkt gibt, andererseits bislang offenbar kein Konzept die serielle Marktreife erlangt hat.

Keines der identifizierten Konzepte entsprach meinen Vorstellungen und somit erfolgt der Entschluss, ein eigenes System zu entwickeln.

Im Sinne einer strukturierte Produktentwicklung sind die folgend notwendigen Schritte zu kategorisieren und anschließend priorisieren. Zusammengefasst erfolgt dieses in kurzfristigen und langfristigen Aktionen.

Die kurzfristigen Aktionen dienen einem ersten Prototypen. Einfache Funktionen sollen realisiert werden, um die Wirkungen auf den Nutzer, den tatsächlichen Informationsbedarf des Anwenders und die komplexen Interaktionen im System zu erfassen.

  • Welches Datenlayout auf dem Display erweist sich als optimal?

  • Welche Informationen werden tatsächlich genutzt?

  • Wie häufig müssen die Informationen aktualisiert werden? (Wie lange verbringt man durchschnittlich Zeit vor den Spiegel?)

  • Welche Darstellung ist optisch geeignet?

  • Ist ein starres Layout ausreichend oder empfiehlt sich bedingt durch individuelle Nutzervorstellungen eine anwenderspezifische Konfiguration?

Funktionserweiterungen sollten langfristig berücksichtigt werden, selbst wenn bereits Ideen vorliegen.

So möchte ich in zukünftigen Varianten gern Musiksysteme integrieren. Man könnte also in ein solches System eine Bluetooth Box integrieren oder einen eigenen Player entwerfen. Diese Funktion könnte zum Beispiel über eine APP geschehen. Man könnte auch noch eine Funktion bieten, die anhand des Wetters festlegt, ob es ratsam ist mit dem Fahrrad zu fahren oder es lieber zu Hause zu lassen.




Quellenverzeichnis

#

Quelltitel

Referenz

[1]

Bastelprojekt:

Auf diesem Spiegel läuft Android

[2]

Android Smart Home Mirror

[3]

Trefferliste IKOFAX-Recherche

Suchanfrage:

Smartmirror

Abkürzungsverzeichnis

Abkürzung

Beschreibung



LED

Low Emission Diode

APP

Applikation (im Zusammenhang mit Smartphone Anwendungen)

PC

Personalcomputer

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Energieversorungsschema 5

Abbildung 2: Variante 1 – Rechner, Display und Lüftungssystem werden einzeln und unabhängig von einander versorgt 6

Abbildung 3: Variante 2 – Rechner und Lüftungssystem werden gemeinsam und unabhängig vom Display versorgt 6

Abbildung 4: Variante 3 – das gesamte System wird über eine gemeinsame Stromquelle versorgt 7

Abbildung 5: Layout für Informationsanzeige 8


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