Konzeption und Entwicklung eines Mikrocontroller-Anwendungsbaukastens in Verbindung mit 3-D-gedruckten Komponenten für Schülerinnen und Schüler: Unterschied zwischen den Versionen

Aus HSHL Mechatronik
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[[Kategorie:HowTo]]


'''Autoren:''' [[Benutzer:Alexander Gossen], [[Benutzer:Alexander Gossen]
'''Autor:''' Alexander Gossen <br>
'''Studiengang:''' Business and Systems Engineering <br>
'''Betreuer:''' Prof. Dr.-Ing. Mirek Göbel & Prof. Dr.-Ing Petra Rolfes-Gehrmann<br>
'''Kategorie:''' Masterarbeit <br>
'''Projektlaufzeit:''' SoSe 21 - WiSe 21


<!-- Dies hier wird nicht angezeigt -->
[[Datei: Werbeplakat_Wiki.png|600px|thumb|right|Absatz|Werbeplakat: Mikrocontroller-Anwenderbaukasten]]<br><br><br><br><br><br><br><br>




== Einleitung ==
== Einleitung ==
Dieser Artikel ist eine Vorlage für einen Wiki-Artikel. Tipp: Kopieren Sie den gesamten Quelltext und ändern Sie ihn so, dass er Ihr Projekt beschreibt.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Mikrocontroller-Baukasten für Schülerinnen und Schüler ab der Sekundarstufe entworfen, damit diese
einen Eindruck dafür bekommen, wie einfach spannende Projekte umgesetzt werden können. Die Entwicklungsarbeit richtet sich nach dem typischen Ablauf des V-Modells. Zu den Aufgaben zählen die Auswahl einer geeigneten
Mikrocontroller-Platine sowie die Auswahl von elektronischen Bauteilen und Komponenten wie Sensoren und Aktoren. Darüber hinaus werden
Potentiale der zur Verfügung stehenden Technik analysiert und in die Entwicklung eingebunden. Die Konzeption von interessanten Projekten
ist ein weiterer wichtiger Bestandteil dieser Arbeit. Dafür sollen Projekte entwickelt werden, die einen Einblick in unterschiedliche Bereiche geben. Die Entwicklung der Projekte wird durch 3D-gedruckte Komponenten erweitert.


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== Inhalt ==
Die Gliederung des Inhalts hängt stark von Ihrem individuellen Projekt ab. Benutzen Sie einen leicht nachvollziehbaren roten Faden und gliedern Sie nach gesundem Menschenverstand!


== Entwicklung ==
[[Datei:V_Modell.PNG|rechts|mini|400px|Abb. 1: Klassische Vorgehensweise bei der Produktentwicklung nach dem V-Modell. ]]
In diesem Abschnitt wird die Entwicklungsarbeit bei der Konzeption des Mikrocontroller-Anwenderbaukastens <br>
erläutert. Das Rahmenwerk für die Arbeit stellt das V-Modell dar. Die Entwicklung folgt gemäß den einzelnen Bausteinen des Modells. <br><br><br><br><br><br><br><br><br><br>




=== Unterabschnitt ===
# Nutzen Sie Aufzählungen
#* mit verschiedenen Schachtelungen
#* und so weiter
# zweite Ebene
#* mit erneuter Unterebene


=== Bilder ===
=== Anforderungen ===
Bauen Sie Bilder ein, am Besten mit darin gekennzeichneten Stellen, die Sie dann im Text erklären. Referenzieren Sie Bilder und Tabellen konsequent im Text. Zitieren Sie ggf. die Bildurheber.
Im ersten Schritt werden die Anforderungen definiert. Die Anforderungen werden in zwingend erforderliche und wünschenswerte Anforderungen aufgeteilt. Eine Liste aller Anforderungen findet sich in der nachfolgenden Tabelle.
[[Datei:RetroGameStation_HSHL_Messe.jpg|rechts|mini|Abb 1: Beispielbild mit Quelle  <ref>© Mirek Göbel - Eigenes Werk</ref>]]


==== Bilder in den Text einbetten ====
{| class="mw-datatable" style = "text-align:center"
Wenn Sie Bilder anzeigen möchten, ohne dass der Artikel links oder rechts weiter läuft, können Sie den Textfluss mit dem Befehl <nowiki><br clear=all></nowiki> stoppen (vgl. Abb. 2).
! style="font-weight: bold;" | ID
! style="font-weight: bold;" | Kategorie
! style="font-weight: bold;" | Bezeichnung
! style="font-weight: bold;" | Definition
! style="font-weight: bold;" | Kommentar
! style="font-weight: bold;" | Genehmigung


[[Datei:Sps steuerung cpu313c.jpg|left|mini|300px|Abb 2: Beispiel <nowiki><br clear=all></nowiki>]]
|+ style = "text-align:left"|Tabelle 1: Anforderungsliste
<br clear=all>
|-
| 01
| muss
| Preis
| Der Kasten muss möglichst günstig sein um ihn für Schulen oder einkommenschwächere Menschen finanzierbar zu machen und somit einer breiteren Masse den Zugang zu ermöglichen
|
| Genehmigt
|-
| 02
| muss
| Komponentenzahl
| Es müssen, neben den Komponenten für die mitgelieferten Projekte, weitere Standard-Bauteile enthalten sein
|
| Genehmigt
|-
| 03
| muss
| Kompatbilität mit der Arduino IDE
|
|
| Genehmigt
|-
| 04
| muss
| Verfügbarkeit
| Der Mikrocontroller und die Bauteile müssen über längere Zeit lieferbar sein
|
| Genehmigt
|-
| 05
| muss
| Händler
| Mindestens zwei verschiedene Händler, bestenfalls deutsch (verkürzte Lieferzeiten), müssen über ausgewählte Sortiment verfügen
|
| Genehmigt
|-
| 06
| soll
| Gewicht und Optik
| Das Gewicht des Baukastens sollte nicht zu hoch ausfallen sein und durch ein ansprechendes Design auffallen
|
| Genehmigt
|-
| 07
| muss
| Sicherheit
| Von den einzelnen Bestanteilen des Baukastens darf keine Gefahr ausgehen und es dürfen keine Projekte mit hohen Strömen und/oder Stromstärken entwickelt werden
|
| Genehmigt
|-
| 08
| soll
| Geometrie
| Der Baukasten-Koffer sollte eine angenehme Größe aufweisen
|
| Genehmigt
|-
| 09
| muss
| Schwierigkeitsgrad 1
| Die Gestaltung der Beispielprojekte darf nicht zu komplex sein und bei der Auswahl der Komponenten müssen möglichst komfortable Bauteile ausgewählt werden
|
| Genehmigt
|-
| 10
| muss
| Schwierigkeitsgrad 2
| Umfangreichere Projekte müssen mit den ausgewählten Bauteilen ermöglicht werden
|
| Genehmigt
|-
| 11
| muss
| Zeitgemäß
| Um die Begeisterungsfähigkeit zu steigern müssen die Projekte aktuelle verbreitete Technologien ansprechen
|
| Genehmigt
|-
| 12
| muss
| Software 1
| Der Programmcode darf nicht zu umfangreich sein
|
| Genehmigt
|-
| 13
| muss
| Software 2
| Die Funktionen des Programmcodes müssen veränderbar sein um zu zeigen wie bereits wenige Änderungen das Projekt nach den eigenen Vorstellungen beeinflussen können
|
| Genehmigt
|-
| 14
| soll
| Programmiersprachen
| Der Mikrocontroller sollte neben der Arduino IDE weitere Sprachen untersützen können
|
| Genehmigt
|}
 
=== Funktionaler/technischer Systementwurf ===
Im nächsten Schritt wird ein Entwurf des Systems ausgelegt. Der Baukasten zielt darauf ab, eine breite Palette von jungen Menschen für das Thema Mikrocontrolling zu begeistern. Im ersten des Entwurfs werden daher unterschiedliche Fachbereiche ausgesucht, in den Mikrocontroller eingesetzt werden. Diese Bereiche unterscheiden sich stark vom fachlichen Standpunkt, vereinen jedoch allesamt das Thema Mikrocontrolling und geben den jungen Menschen somit einen Einblick in die Allgegenwärtigkeit von hardwarenaher Programmierung und Elektronik.


Alternativ können Sie das Bild in einer "wikitable" anzeigen lassen. Dadurch wird das Bild auch auf Bildschirmen mit einer anderen Auflösung in der richtigen Darstellungsart angezeigt (vgl. Abb. 3).
Ausgehend von der Literaturrecherche werden folgende Fachbereiche definiert um ein breites Spektrum von jugendlichen abzudecken:
{| class="wikitable"
# Gaming / Gesellschaft
| [[Datei:Sps steuerung cpu313c.jpg|left|mini|300px|Abb 3: Beispiel wikitable]]
# Medizin
|}
# Musik
Hier geht es weiter mit dem Text.
# Robotik
# Umwelt
# Internet
 
Nach der Auswahl der Fachbereiche stellt sich die Frage, wie ein Projekt in diesen Kategorien möglichst einfach und ohne Frustration umgesetzt werden kann. Aufgrund einer vorhegenden Recherche und Analyse etablierter deutscher (Hobby-)Elektronik-Händler im Bezug auf das Sortiment und die Möglichkeiten werden folgende Richtlinien festgelegt:
# Einsatz von Breakout-Out Boards bei der Verwendung von elektronischen Bauteilen um den Schaltungsaufbau zu vereinfachen
# Einhaltung einer allgemeingültigen Farbcodierung bei der Verkabelung
#* Maximal fünf bis sechs verschiedenfarbige Jumperkabel
#* Rot = vcc, schwarz = gnd, blau = digital I/O, orange = analog, grün/gelb = sda/scl + alle weiteren Verbindungen
#Kompliziertere Schaltungen auf mehrere Breadboards aufteilen bzw. modular arbeiten (große Schaltung aufteilen)
#Vereinfachte Funktionen zum ansprechen üblicher Arduino-Komponenten entwickeln
#Arduino IDE samt eigener Bibliotheken, ArduBlock (Blocksprache), Fritzing, Processing auf einem USB-Stick installieren um jegliche Vorbereitungen zu eliminieren
 
=== Komponentenspezifikation ===
Nach der Auswahl in der Projekt- und Bauteilkategorien wird in diesem Schritt festgelegt, welche Projekte aus den festgelegten Kategorien konkret umgesetzt werden.
# Gaming / Gesellschaft &rarr; Buzzerspiel mit drei LED's und sechs Tastern (mit bunten Kappen) und 3D-gedruckten Tasterhalterungen.
# Medizin &rarr; Pulsmessung mit einem Pulssensor, einer LED zur visuellen Wiedergabe des Pulses und ein LCD-Bildschirm (16x2).
# Musik &rarr; Musik-Aufnahmetool. Mehrere taster, ein Lautsprecher, ein Poteniometer, ein LCD-Bildschirm und entweder ein mp3-Modul zum speichern der Melodien oder ein ISD1820 Sprachrekorder-Modul zur Aufnahme und Wiedergabe der Melodie.
# Robotik &rarr; Ein vollständig 3D-druckbares Fahrzeug mit zwei Rädern, kontinuierlichen Servos. Der Roboter / das Fahrzeug modul erweitert werden. Eine 3D-gedruckte Halterung für einen standard HC-SR04 Ultraschallsensor wird bereits im Baukasten enthalten sein. Das Projekt wird durch eine in eigenarbeit entwickelte App über ein Bluetooth-Modul (HC-06) gesteuert, die mithilfe von MIT App Inventor programmiert wird.
# Umwelt &rarr; Eine Wetter- bzw. Umweltstation mit mit handelsüblichen Sensoren wie TMP 36, DHT 11, LDR, MQ5-Gassensor. Die Daten werden über Bluetooth live an eine eigens entwickelte App gesendet und grafisch in Echtzeit dargestellt. Für dieses wird ein 3D-gedrucktes Gehäuse z.b. in Form eines kleines Häuschens erstellt.
# Internet &rarr; Ein Webserver zur Programmierung einer eigenen Seite, die die Möglichkeit bietet, Bauteile zu steuern.
 
=== Bauteilliste ===
Die nachfolgende Liste enthält alle notwendigen Bauteile, um die im nächsten Kapitel dargestellten Projekte nachbauen zu können.


=== Tabellen ===
{| class="mw-datatable" style = "text-align: center"
Tabelle 1 zeigt ein schönes Beispiel.
! style="font-weight: bold;" | Bauteil
{| class="mw-datatable"
! style="font-weight: bold;" | Bild
! style="font-weight: bold;" | Spalte 1
! style="font-weight: bold;" | Preis [€]
! style="font-weight: bold;" | Spalte 2
! style="font-weight: bold;" | Anzahl
! style="font-weight: bold;" | Spalte 3
! style="font-weight: bold;" | Lieferant
|+ style = "text-align: left"|Tabelle 1: Beispieltabelle
|+ style = "text-align: center"|Tabelle 1: Bauteile Gaming / Gesellschaft
|-
|-
| blabla
| Seeeduino 4.2
| sowieso
| [[Datei:Seeeduino_4_2.png|center|mini|100px|<ref> Alexander Gossen - Eigene Aufnahme</ref>]]
| sowieso
| 12,95
| x1
| [https://www.reichelt.de/seeeduino-v4-2-seeeduino-v4-2-p243397.html?search=seeeduino/ Reichelt]
|-
| Breadboard
| [[Datei:breadboard-steckbrett-mit-830-kontakten-fuer-arduino.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50325134</ref>]]
| 2,10
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50325134/ Funduino]
|-
| Breadboard klein
| [[Datei:STECKBOARD_Klein.png|center|mini|100px|<ref> https://www.reichelt.de/experimentier-slide-steckboard-300-100-kontakte-steckboard-s4-p177331.html?&trstct=vrt_pdn&nbc=1</ref>]]
| 4,85
| x1
| [https://www.reichelt.de/experimentier-slide-steckboard-300-100-kontakte-steckboard-s4-p177331.html?&trstct=vrt_pdn&nbc=1/ Reichelt]
|-
| Breadboardkabel
| [[Datei:Breadboard_kabel.png|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=54598879</ref>]]
| 3,49
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=54598879/ Funduino]
|-
| Leuchtdioden
| [[Datei:led_gruen_gelb_blau_rot_weiss_5mm.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1</ref>]]
| 1,90
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/sec4c919c7ff2/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-8-4/ Funduino]
|-
| Widerstände
| [[Datei:Widerstaende_100_stk.png|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-2-3</ref>]]
| 0,99
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-2-3/ Funduino]
|-
| Taster eckig
| [[Datei:Taster-Knopf-Arduino.png|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-KT-13</ref>]]
| 0,19
| x8
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-KT-13/ Funduino]
|-
| Tasterkappen
| [[Datei:Kappen-taster-arduino.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/KT-43/SubProducts/R12-KT-39</ref>]]
| 0,19
| x6
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/KT-43/SubProducts/R12-KT-39/ Funduino]
|-
| Krokodilklemmen
| [[Datei:Krokodilklemmen.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R13-A-2-3</ref>]]
| 1,43
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R13-A-2-3 Funduino]
|-
| Passiver Lautsprecher
| [[Datei:passiver_buzzer.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1</ref>]]
| 0,76
| x2
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/sec4c919c7ff2/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-C-6-1/ Funduino]
|-
| Pulssensor KY-039
| [[Datei:ky-039-sensor-fuer-pulsmessung.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=155566047</ref>]]
| 0,95
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=155566047/ Funduino]
|-
| LCD-Bildschirm I2C
| [[Datei:i2c_1602_display.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-5-3</ref>]]
| 3,20
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-5-3/ Funduino]
|-
| DHT 11 Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor
| [[Datei:dht11_temperatursensor_luftfeuchtigkeitssensor.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-1-3</ref>]]
| 1,90
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/B-6-1/ Funduino]
|-
| Fotowiderstand
| [[Datei:LDR.png|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1</ref>]]
| 0,76
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1/ Funduino]
|-
| MQ-5 Luftqualitätssensor
| [[Datei:mq5_sensor_lpg_rauch_front.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1</ref>]]
| 1,90
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/sec4c919c7ff2/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R13-C-5-3/ Funduino]
|-
| Bluetooth-Modul HC-06
| [[Datei:bluetooth_modul_slave_hc06.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=63805768</ref>]]
| 5,90
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=63805768/ Funduino]
|-
| Drehpotentiometer
| [[Datei:drehpotentiometer_auf_breakoutboard-rv1.png|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R11-A-6-3</ref>]]
| 1,19
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R11-A-6-3/ Funduino]
|-
| ISD 1820-Sprachrekorder
| [[Datei:isd1820-sprachrekorder-playback-modul-mit-lautsprecher.png|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=128600755</ref>]]
| 2,40
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=128600755/ Funduino]
|-
| ESP 8266
| [[Datei:ESP8266_nodemcu.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-7-4</ref>]]
| 4,90
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-7-4/ Funduino]
|-
| Servomotor
| [[Datei:Towerpro_servo.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50325133</ref>]]
| 2,30
| x2
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50325133/ Funduino]
|-
| Ultraschallsensor SR-04
| [[Datei:ultraschallsensor_hc-sr04_arduino.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50294801</ref>]]
| 1,90
| x1
| [https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50294801/ Funduino]
|-
| Klettband
| [[Datei:Klettband_Reichelt.jpg|center|mini|100px|<ref> https://www.reichelt.de/klettband-auf-rolle-1-m-x-19-mm-schwarz-klett-1000-p63381.html?&trstct=pos_0&nbc=1</ref>]]
| 1,22
| x1
| [https://www.reichelt.de/klettband-auf-rolle-1-m-x-19-mm-schwarz-klett-1000-p63381.html?&trstct=pos_0&nbc=1/ Funduino]
|-
| USB-Stick
| [[Datei:USB_Stick_8gb.png|center|mini|100px|<ref> https://www.reichelt.de/usb-stick-usb-2-0-8-gb-swivel-mr-908-p305328.html?&trstct=pol_2&nbc=1</ref>]]
| 2,90
| x1
| [https://www.reichelt.de/usb-stick-usb-2-0-8-gb-swivel-mr-908-p305328.html?&trstct=pol_2&nbc=1/ Funduino]
|-
|-
| test
| sowieso
| test1
|}
|}


=== Formeln ===
===Schaltpläne===
Für Formeln nutzen Sie die <nowiki><math></nowiki>-Umgebung.
Um den Projektaufbau leichter vertstehen zu können, wurden Schaltpläne mit der Open-Source Software Fritzing erstellt. Diese ist durch die vereinfachte bildliche und farbenfrohe Darstellung der Bauteile gut für die junge Zielgruppe dieser Arbeit geeignet. Die Schaltpläne können in diesem Abschnitt betrachtet und heruntergeladen werden.<br/><br/>
Anmerkung: Für das Projekt 'Keyboard' fehlt das ISD 1820-Sprachwiedergabemodul in der Darstellung. Wie das Modul mit dem Mikrocontroller verbunden wird ist in den PDF-Anleitungen erläutert.
 
[[Medium:MA_Buzzerspiel_Fritzing.png]]<br/>
[[Medium:MA_Pulsmessung_Fritzing.png]]<br/>
[[Medium:MA_Keyboard_Fritzing.png]]<br/>
[[Medium:MA_Wetterstation_Fritzing.png]]<br/>
[[Medium:MA_Webserver_Fritzing.png]]<br/>
[[Medium:MA_Roboter_Fritzing.png]]<br/>
 
=== Implementierung ===
Für die Implementierung der Projekte werden elektronische Bauteile in der Breakout-Variante verwendet. Zusammengehörige Kabelstränge werden mit einfachem Klettband verbunden um eine gute Übersicht zu gewährleisten. Der Softwareteil der Entwicklung wird mithilfe der Arduino IDE umgesetzt. Diese Entscheidung wurde getroffen da sich diese Programmierumgebung aufgrund der Möglichkeit auf einfachstem Wege eine enorme Anzahl von elektronischen Komponenten anzusteuern. Darüber hinaus gibt es bereits eine sehr große und gut dokumentierte Anzahl von Projektideen für die Arduino IDE, an denen sich Neueinsteiger orientieren und inspirieren können. Der volständige Arduino-Programmcode kann unter den folgenden Links heruntergeladen werden.<br/>
 
[[Datei:MA_Buzzerspiel_Software.zip]]<br/>
[[Datei:MA_Pulsmessung_Software.zip]]<br/>
[[Datei:MA_Keyboard_Software.zip]]<br/>
[[Datei:MA_Juno_Roboter_Software.zip]]<br/>
[[Datei:MA_Webserver_Software.zip]]<br/>
[[Datei:MA_Wetterstation_Software.zip]]<br/>


Dieser Quelltext


<code type="latex">
<nowiki><math></nowiki> y = \int\limits_0^2 {\sin \frac{x}{2}dx}<nowiki></math></nowiki>
</code>


wird dann so dargestellt
Bei der Entwicklung der Projekte werden je nach Potential und Gestaltung der Projekte 3D-gedruckte Komponenten konstruiert und gedruckt um die Projekte sinnvoll zu erweitern. Eine Ausnahme bildet hierbei der Juno-Roboter, welcher vollständig gedruckt werden muss um dieses Projekt realisieren zu können. Die für den 3D-Druck notwendigen STL-Dateien werden in folgendem zur Verfügung gestellt.
<math>
y = \int\limits_0^2 {\sin \frac{x}{2}dx}
</math>.


Eine Übersicht über die Befehle findet sich z. B. hier: [https://latex-kurs.de/fragen/Gleichungen_Basic.html Gleichungen in math].
[[Datei:Baukasten_Prototyp.zip]]<br/>
[[Datei:Buzzerspiel_Tasterhalterungen.zip]]<br/>
[[Datei:Kassettenrekorder.zip]]<br/>
[[Datei:Wetterhäuschen.zip]]<br/>
[[Datei:Roboterprojekt.zip]]<br/>




=== Sonderzeichen ===
Um Neueinsteigern, wie Schülerinnen und Schülern in der Sekundarstufe, den Einstieg zu erleichtern, wurden Anleitungen im PDF-Format entwickelt. Diese Anleitungen sind interaktiv, d.h. dass Sie abspielbare Videos enthalten, die den Aufbau der Projekte vereinfachen sollen oder Sprachaufzeichnungen, die Hilfestellungen beispielsweise beim Schaltplan geben. Die Anleitungen wurden zunächst mit Powerpoint erstellt und dann mithilfe der Adobe Creative Cloud in interaktive PDF's konvertiert. Um die Anleitungen zu nutzen reicht dabei bereits die kostenlose Version des Adobe Readers DC, welcher unter folgendem Link heruntergeladen werden falls dieser noch nicht vorhanden ist:<br/>
Sonderzeichen setzen Sie einfach über [Alt]+ANSI Code z.B. [Alt]+0177: ±


Übersicht der [https://www.chip.de/news/ANSI-Code-Tabelle-Sonderzeichen-schnell-finden_132459812.html ANSI-Code Sonderzeichen]
Kostenloser PDF-Reader: https://www.adobe.com/de/acrobat/pdf-reader.html<br/>


Alternativ kann der [https://www.vioma.de/de/wiki/tools/html-sonderzeichen/#HTML-Sonderzeichen:%20Dingbats%20Zahlen Unicode] eingegeben werden z.B. <nowiki>&#10102;</nowiki> für &#10102;.
Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Anwenderbaukastens ist ein Datenträger, auf welchem bereits jegliche Software vorinstalliert ist. Dadurch entfällt der Download und die Installation der Softwares, Bibliotheken und anderen notwendigen Schritten, um mit dem Projektaufbau möglichst ohne Voraufwand starten zu können. Das nachfolgende Bild verdeutlicht den Inhalt des Datenrägers:<br/>


=== Formatierung ===
[[Datei: USB_Stick_Inhalt.png|500px|thumb|left|Absatz|Inhalt des Datenträgers]]<br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/>
Nutzen Sie zur Formatierung Beispiele, z. B. aus dem weltbekannten Wikipedia selbst (das ist die gleiche Syntax!) oder anderer Hilfeseiten wie z. B. <ref> [http://meta.wikimedia.org/wiki/Help:Editing/de Hilfeseite des Wikimedia-Projekts] </ref>.


=== Quelltext ===
Für zwei der Projekte, die Wetterstation und den Juno-Roboter, wurden Anwendungen für Androidfähige Geräte entwickelt. Die Entwicklung erfolgte mit dem MIT App Inventor. Die Apps können unter folgenden Links heruntergeladen und installiert werden: <br/>
Anleitung und Beispiele zum Einbinden von Quelltext finden Sie hier: [[Quelltext_einbinden]].
Juno-Roboter Joystick-App: https://drive.google.com/file/d/19cVToI1hUWh08tcjWkE1XD0PS5aklJOA/view?usp=sharing <br/>
<!-- 27.02.2021 derzeit defekt
Wetterstation Datenübertragung: https://drive.google.com/file/d/19cVToI1hUWh08tcjWkE1XD0PS5aklJOA/view?usp=sharing <br/>
Bei lang= muss die richtige Sprache eingetragen werden (matlab, c,...).


<source line lang="matlab" style="font-size:small">  
Die Implementierung und Funktionsweise der Projekte kann in den folgenden Videos betrachtet werden:<br/>
for i=1:10
Anmerkung: Die Qualität der Videos wurde aufgrund der Größenbeschränkung von Dateien herunterskaliert um die Dateien zur Verfügung stellen zu können.<br/>
%    try
%        image = CAMERA_DumpFrame(s);     
%    catch err
%        error('MATLAB:RWTHMindstormsNXT:Sensor:unknown', 'An unknown Error occured while fetching the image. Please check that the Camera is connected and try again');
%    end
    image = CAMERA_GetImage(com);
    handle = imshow(image);
    %pause(0.1)
    currTime(i) = toc(startTime);
    disp(['Aktuelle Zeit: ',num2str(currTime(i))])
    %imwrite(image,sprintf('NXTCamImage%03d.png',i));
    %imwrite(img,fullfile(workingDir,sprintf('HexBug%03d.png',n)));
    % ca. alle 4.8 Sekunden ein Bild
end;
</source>
-->


=== Zitieren ===
[[Datei: Buzzerspiel_Implementierung_Wiki.mp4]]
Fremdquellen sollten Sie auf jeden Fall zitieren. Internetquellen können Sie einfach verlinken. Literatur zitieren Sie bitte nach [[Zitieren_nach_DIN1505|DIN ISO 690:2013-10]].
[[Datei: Pulsmessung_Implementierung_Wiki.mp4]]
[[Datei: Keyboard_Implementierung_Wiki.mp4]]
[[Datei: Wetterstation_Implementierung_Wiki.mp4]]
[[Datei: Webserver_Implementierung_Wiki.mp4]]
[[Datei: Juno_Implementierung_Wiki.mp4]]


== Zusammenfassung ==
== Zusammenfassung und Ausblick ==
Was ist das Ergbnis?
Es wurden sechs verschiedene Projekte auf der Grundlage einer Literaturrecherche entwickelt. Für zwei der Projekte wurden Anroid-Anwendungen mithilfe des MIT App-Inventors erstellt. Weiterhin wurde ein Baukasten-Prototyp mit einem 3D-Drucker kontruiert, welcher die Vorteile von auf dem Markt verfügbaren Projekten vereint und eine Richtung für zukünftige Entwicklungen gibt.
Das Ergebnis dieses Artikels ist eine Vorlage, mit der Nutzer des Wikis schnell und leicht eigene Artikel verwirklichen können. Diese Vorlage ist Bestandteil der Anleitungen aus [http://193.175.248.171/wiki/index.php/Kategorie:HowTo den How-To's].


Die Validierung der entwickelten Projekte anhand einer geeigneten Zielgruppe ist nicht Teil dieser Arbeit und muss in weiteren Arbeiten durchgeführt werden. Da der Preis eines der entscheidensten Kriterien dieser Entwicklungsarbeit darstellt, empiehlt es einige der Projekte zu überarbeiten oder die Anzahl für einen späteren Anwenderbaukasten zu reduzieren.


== Ausblick ==
Das Projekt 'Pulsmessung' funktioniert mit dem ausgewählten Sensor nur mit einigen Komplikationen. Trotz der Softwareseitigen Verbesserungsversuche zum Beispiel mit einem arithmetischem Filter wird der ausgegebene Puls nur selten korrekt dargestellt. Zudem reagiert er sehr empfindlich auf die Umgebungseinflüsse. Hier empfiehlt es weitere Maßnahmen zu ergreifen um die Effizienz des Sensors zu steigern oder gänzlich auf einen anderen auszuweichen.
Was kann/muss noch verbessert werden?


Beim Projekt 'Wetterstation' werden für den Solarbetrieben Einsatz weitere sehr Kostenintensive Bauteile benötigt weshalb Sie nicht in der Bauteilliste Erwähnung finden. Statt des Solarmodul empfiehlt es sich eine herkömmliche Stromquelle zu nutzen um den Preis des Anwenderbaukastens erheblich zu reduzieren.


== Literaturverzeichnis ==
== Literatur- und Quellenverzeichnis ==
<references />
<references />

Aktuelle Version vom 4. Januar 2022, 03:28 Uhr


Autor: Alexander Gossen
Studiengang: Business and Systems Engineering
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Mirek Göbel & Prof. Dr.-Ing Petra Rolfes-Gehrmann
Kategorie: Masterarbeit
Projektlaufzeit: SoSe 21 - WiSe 21

Werbeplakat: Mikrocontroller-Anwenderbaukasten










Einleitung

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Mikrocontroller-Baukasten für Schülerinnen und Schüler ab der Sekundarstufe entworfen, damit diese einen Eindruck dafür bekommen, wie einfach spannende Projekte umgesetzt werden können. Die Entwicklungsarbeit richtet sich nach dem typischen Ablauf des V-Modells. Zu den Aufgaben zählen die Auswahl einer geeigneten Mikrocontroller-Platine sowie die Auswahl von elektronischen Bauteilen und Komponenten wie Sensoren und Aktoren. Darüber hinaus werden Potentiale der zur Verfügung stehenden Technik analysiert und in die Entwicklung eingebunden. Die Konzeption von interessanten Projekten ist ein weiterer wichtiger Bestandteil dieser Arbeit. Dafür sollen Projekte entwickelt werden, die einen Einblick in unterschiedliche Bereiche geben. Die Entwicklung der Projekte wird durch 3D-gedruckte Komponenten erweitert.


Entwicklung

Abb. 1: Klassische Vorgehensweise bei der Produktentwicklung nach dem V-Modell.

In diesem Abschnitt wird die Entwicklungsarbeit bei der Konzeption des Mikrocontroller-Anwenderbaukastens
erläutert. Das Rahmenwerk für die Arbeit stellt das V-Modell dar. Die Entwicklung folgt gemäß den einzelnen Bausteinen des Modells.










Anforderungen

Im ersten Schritt werden die Anforderungen definiert. Die Anforderungen werden in zwingend erforderliche und wünschenswerte Anforderungen aufgeteilt. Eine Liste aller Anforderungen findet sich in der nachfolgenden Tabelle.

ID Kategorie Bezeichnung Definition Kommentar Genehmigung
Tabelle 1: Anforderungsliste
01 muss Preis Der Kasten muss möglichst günstig sein um ihn für Schulen oder einkommenschwächere Menschen finanzierbar zu machen und somit einer breiteren Masse den Zugang zu ermöglichen Genehmigt
02 muss Komponentenzahl Es müssen, neben den Komponenten für die mitgelieferten Projekte, weitere Standard-Bauteile enthalten sein Genehmigt
03 muss Kompatbilität mit der Arduino IDE Genehmigt
04 muss Verfügbarkeit Der Mikrocontroller und die Bauteile müssen über längere Zeit lieferbar sein Genehmigt
05 muss Händler Mindestens zwei verschiedene Händler, bestenfalls deutsch (verkürzte Lieferzeiten), müssen über ausgewählte Sortiment verfügen Genehmigt
06 soll Gewicht und Optik Das Gewicht des Baukastens sollte nicht zu hoch ausfallen sein und durch ein ansprechendes Design auffallen Genehmigt
07 muss Sicherheit Von den einzelnen Bestanteilen des Baukastens darf keine Gefahr ausgehen und es dürfen keine Projekte mit hohen Strömen und/oder Stromstärken entwickelt werden Genehmigt
08 soll Geometrie Der Baukasten-Koffer sollte eine angenehme Größe aufweisen Genehmigt
09 muss Schwierigkeitsgrad 1 Die Gestaltung der Beispielprojekte darf nicht zu komplex sein und bei der Auswahl der Komponenten müssen möglichst komfortable Bauteile ausgewählt werden Genehmigt
10 muss Schwierigkeitsgrad 2 Umfangreichere Projekte müssen mit den ausgewählten Bauteilen ermöglicht werden Genehmigt
11 muss Zeitgemäß Um die Begeisterungsfähigkeit zu steigern müssen die Projekte aktuelle verbreitete Technologien ansprechen Genehmigt
12 muss Software 1 Der Programmcode darf nicht zu umfangreich sein Genehmigt
13 muss Software 2 Die Funktionen des Programmcodes müssen veränderbar sein um zu zeigen wie bereits wenige Änderungen das Projekt nach den eigenen Vorstellungen beeinflussen können Genehmigt
14 soll Programmiersprachen Der Mikrocontroller sollte neben der Arduino IDE weitere Sprachen untersützen können Genehmigt

Funktionaler/technischer Systementwurf

Im nächsten Schritt wird ein Entwurf des Systems ausgelegt. Der Baukasten zielt darauf ab, eine breite Palette von jungen Menschen für das Thema Mikrocontrolling zu begeistern. Im ersten des Entwurfs werden daher unterschiedliche Fachbereiche ausgesucht, in den Mikrocontroller eingesetzt werden. Diese Bereiche unterscheiden sich stark vom fachlichen Standpunkt, vereinen jedoch allesamt das Thema Mikrocontrolling und geben den jungen Menschen somit einen Einblick in die Allgegenwärtigkeit von hardwarenaher Programmierung und Elektronik.

Ausgehend von der Literaturrecherche werden folgende Fachbereiche definiert um ein breites Spektrum von jugendlichen abzudecken:

  1. Gaming / Gesellschaft
  2. Medizin
  3. Musik
  4. Robotik
  5. Umwelt
  6. Internet

Nach der Auswahl der Fachbereiche stellt sich die Frage, wie ein Projekt in diesen Kategorien möglichst einfach und ohne Frustration umgesetzt werden kann. Aufgrund einer vorhegenden Recherche und Analyse etablierter deutscher (Hobby-)Elektronik-Händler im Bezug auf das Sortiment und die Möglichkeiten werden folgende Richtlinien festgelegt:

  1. Einsatz von Breakout-Out Boards bei der Verwendung von elektronischen Bauteilen um den Schaltungsaufbau zu vereinfachen
  2. Einhaltung einer allgemeingültigen Farbcodierung bei der Verkabelung
    • Maximal fünf bis sechs verschiedenfarbige Jumperkabel
    • Rot = vcc, schwarz = gnd, blau = digital I/O, orange = analog, grün/gelb = sda/scl + alle weiteren Verbindungen
  3. Kompliziertere Schaltungen auf mehrere Breadboards aufteilen bzw. modular arbeiten (große Schaltung aufteilen)
  4. Vereinfachte Funktionen zum ansprechen üblicher Arduino-Komponenten entwickeln
  5. Arduino IDE samt eigener Bibliotheken, ArduBlock (Blocksprache), Fritzing, Processing auf einem USB-Stick installieren um jegliche Vorbereitungen zu eliminieren

Komponentenspezifikation

Nach der Auswahl in der Projekt- und Bauteilkategorien wird in diesem Schritt festgelegt, welche Projekte aus den festgelegten Kategorien konkret umgesetzt werden.

  1. Gaming / Gesellschaft → Buzzerspiel mit drei LED's und sechs Tastern (mit bunten Kappen) und 3D-gedruckten Tasterhalterungen.
  2. Medizin → Pulsmessung mit einem Pulssensor, einer LED zur visuellen Wiedergabe des Pulses und ein LCD-Bildschirm (16x2).
  3. Musik → Musik-Aufnahmetool. Mehrere taster, ein Lautsprecher, ein Poteniometer, ein LCD-Bildschirm und entweder ein mp3-Modul zum speichern der Melodien oder ein ISD1820 Sprachrekorder-Modul zur Aufnahme und Wiedergabe der Melodie.
  4. Robotik → Ein vollständig 3D-druckbares Fahrzeug mit zwei Rädern, kontinuierlichen Servos. Der Roboter / das Fahrzeug modul erweitert werden. Eine 3D-gedruckte Halterung für einen standard HC-SR04 Ultraschallsensor wird bereits im Baukasten enthalten sein. Das Projekt wird durch eine in eigenarbeit entwickelte App über ein Bluetooth-Modul (HC-06) gesteuert, die mithilfe von MIT App Inventor programmiert wird.
  5. Umwelt → Eine Wetter- bzw. Umweltstation mit mit handelsüblichen Sensoren wie TMP 36, DHT 11, LDR, MQ5-Gassensor. Die Daten werden über Bluetooth live an eine eigens entwickelte App gesendet und grafisch in Echtzeit dargestellt. Für dieses wird ein 3D-gedrucktes Gehäuse z.b. in Form eines kleines Häuschens erstellt.
  6. Internet → Ein Webserver zur Programmierung einer eigenen Seite, die die Möglichkeit bietet, Bauteile zu steuern.

Bauteilliste

Die nachfolgende Liste enthält alle notwendigen Bauteile, um die im nächsten Kapitel dargestellten Projekte nachbauen zu können.

Bauteil Bild Preis [€] Anzahl Lieferant
Tabelle 1: Bauteile Gaming / Gesellschaft
Seeeduino 4.2
[1]
 12,95 x1 Reichelt
Breadboard
[2]
 2,10 x1 Funduino
Breadboard klein
[3]
 4,85 x1 Reichelt
Breadboardkabel
[4]
 3,49 x1 Funduino
Leuchtdioden
[5]
 1,90 x1 Funduino
Widerstände
[6]
 0,99 x1 Funduino
Taster eckig
[7]
 0,19 x8 Funduino
Tasterkappen
[8]
 0,19 x6 Funduino
Krokodilklemmen
[9]
 1,43 x1 Funduino
Passiver Lautsprecher
[10]
 0,76 x2 Funduino
Pulssensor KY-039
[11]
 0,95 x1 Funduino
LCD-Bildschirm I2C
[12]
 3,20 x1 Funduino
DHT 11 Temperatur- und Luftfeuchtigkeitssensor
[13]
 1,90 x1 Funduino
Fotowiderstand
[14]
 0,76 x1 Funduino
MQ-5 Luftqualitätssensor
[15]
 1,90 x1 Funduino
Bluetooth-Modul HC-06
[16]
 5,90 x1 Funduino
Drehpotentiometer
[17]
 1,19 x1 Funduino
ISD 1820-Sprachrekorder
[18]
 2,40 x1 Funduino
ESP 8266
[19]
 4,90 x1 Funduino
Servomotor
[20]
 2,30 x2 Funduino
Ultraschallsensor SR-04
[21]
 1,90 x1 Funduino
Klettband
[22]
 1,22 x1 Funduino
USB-Stick
[23]
 2,90 x1 Funduino

Schaltpläne

Um den Projektaufbau leichter vertstehen zu können, wurden Schaltpläne mit der Open-Source Software Fritzing erstellt. Diese ist durch die vereinfachte bildliche und farbenfrohe Darstellung der Bauteile gut für die junge Zielgruppe dieser Arbeit geeignet. Die Schaltpläne können in diesem Abschnitt betrachtet und heruntergeladen werden.

Anmerkung: Für das Projekt 'Keyboard' fehlt das ISD 1820-Sprachwiedergabemodul in der Darstellung. Wie das Modul mit dem Mikrocontroller verbunden wird ist in den PDF-Anleitungen erläutert.

Medium:MA_Buzzerspiel_Fritzing.png
Medium:MA_Pulsmessung_Fritzing.png
Medium:MA_Keyboard_Fritzing.png
Medium:MA_Wetterstation_Fritzing.png
Medium:MA_Webserver_Fritzing.png
Medium:MA_Roboter_Fritzing.png

Implementierung

Für die Implementierung der Projekte werden elektronische Bauteile in der Breakout-Variante verwendet. Zusammengehörige Kabelstränge werden mit einfachem Klettband verbunden um eine gute Übersicht zu gewährleisten. Der Softwareteil der Entwicklung wird mithilfe der Arduino IDE umgesetzt. Diese Entscheidung wurde getroffen da sich diese Programmierumgebung aufgrund der Möglichkeit auf einfachstem Wege eine enorme Anzahl von elektronischen Komponenten anzusteuern. Darüber hinaus gibt es bereits eine sehr große und gut dokumentierte Anzahl von Projektideen für die Arduino IDE, an denen sich Neueinsteiger orientieren und inspirieren können. Der volständige Arduino-Programmcode kann unter den folgenden Links heruntergeladen werden.

Datei:MA Buzzerspiel Software.zip
Datei:MA Pulsmessung Software.zip
Datei:MA Keyboard Software.zip
Datei:MA Juno Roboter Software.zip
Datei:MA Webserver Software.zip
Datei:MA Wetterstation Software.zip


Bei der Entwicklung der Projekte werden je nach Potential und Gestaltung der Projekte 3D-gedruckte Komponenten konstruiert und gedruckt um die Projekte sinnvoll zu erweitern. Eine Ausnahme bildet hierbei der Juno-Roboter, welcher vollständig gedruckt werden muss um dieses Projekt realisieren zu können. Die für den 3D-Druck notwendigen STL-Dateien werden in folgendem zur Verfügung gestellt.

Datei:Baukasten Prototyp.zip
Datei:Buzzerspiel Tasterhalterungen.zip
Datei:Kassettenrekorder.zip
Datei:Wetterhäuschen.zip
Datei:Roboterprojekt.zip


Um Neueinsteigern, wie Schülerinnen und Schülern in der Sekundarstufe, den Einstieg zu erleichtern, wurden Anleitungen im PDF-Format entwickelt. Diese Anleitungen sind interaktiv, d.h. dass Sie abspielbare Videos enthalten, die den Aufbau der Projekte vereinfachen sollen oder Sprachaufzeichnungen, die Hilfestellungen beispielsweise beim Schaltplan geben. Die Anleitungen wurden zunächst mit Powerpoint erstellt und dann mithilfe der Adobe Creative Cloud in interaktive PDF's konvertiert. Um die Anleitungen zu nutzen reicht dabei bereits die kostenlose Version des Adobe Readers DC, welcher unter folgendem Link heruntergeladen werden falls dieser noch nicht vorhanden ist:

Kostenloser PDF-Reader: https://www.adobe.com/de/acrobat/pdf-reader.html

Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Anwenderbaukastens ist ein Datenträger, auf welchem bereits jegliche Software vorinstalliert ist. Dadurch entfällt der Download und die Installation der Softwares, Bibliotheken und anderen notwendigen Schritten, um mit dem Projektaufbau möglichst ohne Voraufwand starten zu können. Das nachfolgende Bild verdeutlicht den Inhalt des Datenrägers:

Inhalt des Datenträgers











Für zwei der Projekte, die Wetterstation und den Juno-Roboter, wurden Anwendungen für Androidfähige Geräte entwickelt. Die Entwicklung erfolgte mit dem MIT App Inventor. Die Apps können unter folgenden Links heruntergeladen und installiert werden:
Juno-Roboter Joystick-App: https://drive.google.com/file/d/19cVToI1hUWh08tcjWkE1XD0PS5aklJOA/view?usp=sharing
Wetterstation Datenübertragung: https://drive.google.com/file/d/19cVToI1hUWh08tcjWkE1XD0PS5aklJOA/view?usp=sharing

Die Implementierung und Funktionsweise der Projekte kann in den folgenden Videos betrachtet werden:
Anmerkung: Die Qualität der Videos wurde aufgrund der Größenbeschränkung von Dateien herunterskaliert um die Dateien zur Verfügung stellen zu können.

Zusammenfassung und Ausblick

Es wurden sechs verschiedene Projekte auf der Grundlage einer Literaturrecherche entwickelt. Für zwei der Projekte wurden Anroid-Anwendungen mithilfe des MIT App-Inventors erstellt. Weiterhin wurde ein Baukasten-Prototyp mit einem 3D-Drucker kontruiert, welcher die Vorteile von auf dem Markt verfügbaren Projekten vereint und eine Richtung für zukünftige Entwicklungen gibt.

Die Validierung der entwickelten Projekte anhand einer geeigneten Zielgruppe ist nicht Teil dieser Arbeit und muss in weiteren Arbeiten durchgeführt werden. Da der Preis eines der entscheidensten Kriterien dieser Entwicklungsarbeit darstellt, empiehlt es einige der Projekte zu überarbeiten oder die Anzahl für einen späteren Anwenderbaukasten zu reduzieren.

Das Projekt 'Pulsmessung' funktioniert mit dem ausgewählten Sensor nur mit einigen Komplikationen. Trotz der Softwareseitigen Verbesserungsversuche zum Beispiel mit einem arithmetischem Filter wird der ausgegebene Puls nur selten korrekt dargestellt. Zudem reagiert er sehr empfindlich auf die Umgebungseinflüsse. Hier empfiehlt es weitere Maßnahmen zu ergreifen um die Effizienz des Sensors zu steigern oder gänzlich auf einen anderen auszuweichen.

Beim Projekt 'Wetterstation' werden für den Solarbetrieben Einsatz weitere sehr Kostenintensive Bauteile benötigt weshalb Sie nicht in der Bauteilliste Erwähnung finden. Statt des Solarmodul empfiehlt es sich eine herkömmliche Stromquelle zu nutzen um den Preis des Anwenderbaukastens erheblich zu reduzieren.

Literatur- und Quellenverzeichnis

  1. ↑ Alexander Gossen - Eigene Aufnahme
  2. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50325134
  3. ↑ https://www.reichelt.de/experimentier-slide-steckboard-300-100-kontakte-steckboard-s4-p177331.html?&trstct=vrt_pdn&nbc=1
  4. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=54598879
  5. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1
  6. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-2-3
  7. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-KT-13
  8. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/KT-43/SubProducts/R12-KT-39
  9. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R13-A-2-3
  10. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1
  11. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=155566047
  12. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-5-3
  13. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-1-3
  14. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1
  15. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/seceeef5e3c95/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-B-3-1
  16. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=63805768
  17. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R11-A-6-3
  18. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=128600755
  19. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/78096195/Products/R12-A-7-4
  20. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50325133
  21. ↑ https://www.funduinoshop.com/epages/78096195.sf/de_DE/?ObjectID=50294801
  22. ↑ https://www.reichelt.de/klettband-auf-rolle-1-m-x-19-mm-schwarz-klett-1000-p63381.html?&trstct=pos_0&nbc=1
  23. ↑ https://www.reichelt.de/usb-stick-usb-2-0-8-gb-swivel-mr-908-p305328.html?&trstct=pol_2&nbc=1
Abgerufen von „https://wiki.hshl.de/wiki/index.php?title=Konzeption_und_Entwicklung_eines_Mikrocontroller-Anwendungsbaukastens_in_Verbindung_mit_3-D-gedruckten_Komponenten_für_Schülerinnen_und_Schüler&oldid=82230“