Datenbrille selbst gebaut: Jonathan Baschek überzeugt bei Jugend forscht

Kurz zusammengefasst

• Jonathan Baschek entwickelte eine eigene funktionsfähige Datenbrille.
• Die Idee entstand während einer langen Autofahrt.
• Sein Ziel: viele Funktionen bei möglichst geringen Kosten.
• Beim Regionalwettbewerb Koblenz gewann er damit im Fachgebiet „Arbeitswelt“.
• Herzstück der Brille ist ein Raspberry Pi Zero WH.
• Die Smart Glasses können unter anderem E-Mails schreiben und Fotos aufnehmen und anzeigen.
• Der zweite Prototyp kostete nach Jonathans Berechnung insgesamt rund 115 Euro.
• Weitere Funktionen sollten vor allem durch zusätzliche Programmierung hinzukommen.

Von der Autofahrt zur eigenen Datenbrille

Kurze Nachrichten lesen, ohne immer wieder das Smartphone aus der Tasche holen zu müssen: Dieser Wunsch brachte Jonathan Baschek auf seine Projektidee.

Der Schüler beschäftigte sich intensiv mit Datenbrillen und Smart Glasses. Ihr Grundprinzip faszinierte ihn: Informationen, Widgets und Benachrichtigungen erscheinen vor dem Auge.

Doch entsprechende Geräte können teuer sein. Deshalb stellte sich Jonathan Baschek eine besondere Aufgabe: Er wollte eine eigene Datenbrille mit möglichst vielen Funktionen zu möglichst geringen Kosten entwickeln.

Der erste Prototyp: Wie funktioniert die Projektion?

Bevor eine komplette Datenbrille entstehen konnte, musste Jonathan Baschek zunächst herausfinden, ob sein optisches Konzept funktioniert.

In der Forscher-AG seiner Schule experimentierte er dafür mit einer vorhandenen Strahlenleiterplatte, einem sogenannten „Beamsplitter“, seinem Smartphone und einem Spiegel.

Was macht der Beamsplitter?

Vereinfacht dargestellt führt das Bauteil zwei Bilder für das Auge zusammen: Licht aus der Umgebung und Licht vom Display.

Zusätzlich setzte Jonathan Baschek einen Polarisationsfilter ein. Dieser sollte Doppelreflexionen verhindern und damit für ein klareres Bild sorgen.

So entstand der erste Prototyp mit Display und Raspberry-Pi-Microcontroller. Die Kosten lagen laut Jonathan Baschek bei etwa 26 Euro.

Prototyp 2: Aus dem Experiment wird eine funktionsfähige Datenbrille

Nach dem erfolgreichen ersten Versuch wollte Jonathan Baschek mehr Funktionen integrieren. Dabei ging es ihm ausdrücklich nicht darum, eine Augmented-Reality-Brille zu entwickeln. Sein Ziel waren Smart Glasses beziehungsweise eine Datenbrille.

Mit der Software Fusion 360 entwarf er sein eigenes Design und fertigte es anschließend mit seinem 3D-Drucker.

Für die Technik verwendete er unter anderem:

• einen Raspberry Pi Zero WH,
• eine Kamera,
• einen Spezialspiegel in einem selbst gebauten Brillenglas,
• einen Kondensator,
• weitere elektronische Komponenten und
• eine Powerbank als Stromversorgung.

Bei der Entwicklung musste Jonathan Baschek auch berücksichtigen, wie das Auge das projizierte Bild wahrnimmt. Neben der Hardware spielte deshalb die Programmierung eine entscheidende Rolle.

Was kann die selbst entwickelte Datenbrille?

Der zweite Prototyp ist funktionsfähig und beherrscht mehrere Anwendungen.

Mit der Datenbrille lassen sich:

• E-Mails schreiben,
• Fotos aufnehmen und
• aufgenommene Bilder anzeigen.

Ein aufgenommenes Foto wird außerdem automatisch per E-Mail an Jonathan Baschek geschickt.

Bei der Auswahl der Technik achtete er darauf, Spielraum für zusätzliche Funktionen zu lassen. Dadurch kann die Software weiterentwickelt werden, ohne für jede neue Funktion die Hardware verändern zu müssen.

Rund 115 Euro für den zweiten Prototyp

Auch beim zweiten Modell spielten die Kosten eine wichtige Rolle.

Jonathan Baschek bezifferte sie auf:

• 10 Euro für das Filament der 3D-Drucke,
• 10 Euro für die optischen Komponenten und
• 95 Euro für die Technik.

Insgesamt kam der Prototyp damit auf rund 115 Euro. Die eigene Arbeitszeit ist darin nicht berücksichtigt.

So wird die Datenbrille bedient

Für seine Datenbrille programmierte Jonathan Baschek eine grafische Benutzeroberfläche. Ausgangspunkt war ein erstes Programm mit vergleichsweise einfachen Funktionen.

Die Bedienung erfolgt über mehrere Tasten. Nach dem Einschalten zeigt die Brille im Normalzustand die Uhrzeit an. Über einen „Weiter“-Knopf lässt sich durch das Menü navigieren. Hinzu kommen eine Enter- sowie eine Escape-Taste.

Ein Projekt mit viel Zeit und Ausdauer

Der Wettbewerb war für Jonathan Baschek kein Neuland. Zum beschriebenen Zeitpunkt nahm er bereits zum fünften Mal an „Schüler experimentieren“ teil und besuchte zur Unterstützung die Forscher-AG seiner Schule.

In der intensiven Entwicklungsphase reichten die zwei wöchentlichen AG-Stunden nicht aus. Ab Anfang Dezember 2022 arbeitete er nach eigenen Angaben zwei Monate lang täglich mehr als zwei bis drei Stunden an seinem Projekt.

Die Arbeit zahlte sich aus: Beim Regionalwettbewerb in Koblenz erreichte er mit seiner Datenbrille den ersten Platz im Fachgebiet „Arbeitswelt“.

Welche Funktionen plante Jonathan Baschek als Nächstes?

Nach dem Regionalwettbewerb war die Entwicklung für ihn noch nicht beendet. Sein Schwerpunkt für die weitere Arbeit lag auf der Software.

Für die Weiterentwicklung plante er unter anderem:

• die Bluetooth-Verbindung auszubauen,
• Telefonate zu ermöglichen,
• Sprachaufnahmen zu integrieren,
• den Sprachassistenten des Smartphones nutzbar zu machen und
• eine Sprachsteuerung einzubauen.

Auch die Bedienung wollte er weiterentwickeln. Eine seiner Ideen war ein Gyroskop, das Kopfbewegungen erkennt. Alternativ beschäftigte er sich mit der Möglichkeit, das Schließen eines Auges zu erkennen und damit Eingaben auszulösen.

Einen konkreten Berufswunsch hatte Jonathan Baschek zum damaligen Zeitpunkt noch nicht. Die Arbeit an solchen technischen Projekten machte ihm aber so viel Spaß, dass er sich Forschung in einem verwandten Gebiet für seine Zukunft vorstellen konnte.

Fazit

Von einer Idee während einer Autofahrt bis zum ersten Platz beim Regionalwettbewerb: Das Projekt von Jonathan Baschek zeigt, wie aus Neugier eine konkrete technische Lösung entstehen kann.

Besonders bemerkenswert ist dabei die Verbindung von Optik, Elektronik, 3D-Druck und eigener Programmierung. Statt ein bestehendes Produkt lediglich nachzubauen, entwickelte der Schüler sein Konzept Schritt für Schritt weiter und behielt dabei sein ursprüngliches Ziel im Blick: eine funktionsfähige Datenbrille zu vergleichsweise geringen