Unterschiede

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--- mexle2020:start1 [2020/11/14 22:02] – tfischer
+++ mexle2020:start1 [2021/05/09 11:14] (aktuell) – Externe Bearbeitung 127.0.0.1
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 <btn type="primary">[[#in Kürze]]</btn>
-<btn type="primary">[[#Vision]]</btn>
+<btn type="primary">[[#etwas mehr Details]]</btn>
+<btn type="primary">[[#Hardwarekonzept]]</btn>
+<btn type="primary">[[#MEXLE Historie]]</btn>
+<btn type="primary">[[#Förderungen]]</btn>
 </jumbotron>
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 <panel title="Motivation und Förderung" no-body="true">
 <list-group>
-  * {{fa>paint-brush}} Spass am Lernen
+  * {{fa>paint-brush}} spielerisch
   * {{fa>arrows}} flexibel
+  * {{fa>star}} Feedback-gebend
 </list-group>
-<panel-body>Interessante und realitätsnahe Projekte</panel-body>
+<panel-body>Interessante und realitätsnahe Projekte. \\ </panel-body>
 </panel>
 </WRAP><WRAP column 17em>
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   * {{fa>search}} auffindbar
 </list-group>
-<panel-body>Lernen wann und wo man will. </panel-body>
+<panel-body>Lernen wann und wo man will. \\ (nbsp) </panel-body>
 </panel>
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   * {{fa>life-ring}} freundliche Lernumgebung
 </list-group>
-<panel-body>sich selbst weiterentwickelnde und freie Lernmittel.</panel-body>
+<panel-body>Sich selbst weiterentwickelnde und freie Lernmittel.</panel-body>
 </panel>
 </WRAP></WRAP>
 </WRAP></WRAP>
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Was steckt dahinter?</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column half>
-\\ Der MEXLE Ansatz soll den lernenden und den begleitenden Partner zur schöpferischen Mitarbeit aktivieren.
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+====== etwas mehr Details ======
+<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Was steckt dahinter?</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>
+\\ Der MEXLE Ansatz soll den lernenden und den begleitenden Partner zur schöpferischen Mitarbeit aktivieren. Ein Baukasten aus Code, elektronischen und mechanischen Module, sowie Lern- und Basteleinheiten soll Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik begreifbar machen.
+<WRAP right> {{youtube>kKTPeq454YQ?size=368x240&autoplay=1&rel=0}}</WRAP>
+Die Module sind leicht über einen **Modulträger** miteinander verknüpfbar. Dieser ermöglicht Energieversorgung und Datenaustausch.
+Module können direkt auf den Modulträger gesteckt werden oder als **Hook-up** auf andere Module. Module können verschiedene Funktionen beinhalten (Sensor, Aktor, Verarbeitung in einem Microcontroller).
+Simulation am Rechner
 </WRAP></WRAP>
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Status Qou</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 50%>
+<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Status Quo</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>
-\\ test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te
+\\ In den letzten 5 Semestern wurde mit den Studierenden des Studiengangs "Mechatronik und Robotik" die elektronische Umsetzung verfeinert. Die Studierenden konnten ein Projektziel frei definieren. Einzige Randbedingung war, dass das Projekt mit einem Microcontroller und Elektronik umgesetzt wird. Nach einer Einführung in Microcontrollertechnik und Platinen-Entwicklung wurden die Team nach Bedarf gecoacht.
 </WRAP></WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right>
+{{mexle2020:mexle2020_sensoraktorhookup_sketch.jpg?100}} \\
+{{mexle2020:mexle2020_sensoraktor_sketch.jpg?100}}
+</WRAP> </WRAP><WRAP column 65%>
+Dadurch wurden diverse Konzepte und Komponenten entwickelt:
+<WRAP group><WRAP column third>
+  * Pulsoximeter (Sauerstoffsättigungsmessgerät)
+  * verschiedene Motorsteuerungen für Kleinstfahrzeuge
+  * Gewächshausüberwachung mit "Gesundheitsanzeige" der Pflanzen
+</WRAP><WRAP column third>
+  * unterschiedliche Spielekonsolen-Klassiker
+  * Analyseboard für Muskel- und Gehirnströme
+  * ein Kartenbezahlsystem auf RFID-Basis
+</WRAP><WRAP column third>
+  * verschiedene Akustik-Filter
+  * Ansteuerung von bionischen Händen
+  * Bluetooth und WLAN Anbindung
+  * [[mexle2020:MEXLE Module|und vieles mehr]]
+</WRAP></WRAP>
+</WRAP></WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right>
+{{mexle2020:mexle2020_328_sketch.jpg?100}}
+</WRAP> </WRAP><WRAP column 65%>
+Der verwendete Microcontrollertyp, welcher als "digitales Gehirn" verwendet wird, ist aus anderen Plattformen wie Android bekannt: Die ATMEL ATMega-Reihe. Diese ermöglicht einen einfachen Einstieg und Kompatibilität. MEXLE ist auch mit der bekannten Arduino-Software programmierbar.
+</WRAP></WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right>
+{{mexle2020:mexle2020_widerstand_sketch.jpg?70}}
+</WRAP> </WRAP><WRAP column 65%>
+Im Gegensatz zu den bisherigen Plattformen deckt MEXLE den Bereich von einfachen Widerständen bis zu komplexen Sensormodulen als steckbare Module ab. Das vereinfacht die Konzeptionierung, vermeidet Wackelkontakte und ermöglicht ein "One-Size-Fits-All" System.
+</WRAP></WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Was ist noch zu tun?</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>
+\\ Sehr viel!
+</WRAP></WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%><TEXT align="right"><fs large>//Konzeption des \\ Lab-in-a-Box Koffers//</fs></TEXT>
+<WRAP group><WRAP column 40%>(nbsp)</WRAP><WRAP 30% right>
+<progress> <bar value="45" striped="true"  type="info" animate="true"></bar></progress>
+</WRAP></WRAP>
+</WRAP>
+<WRAP column 65%>
+\\
+Aus den vorhandenen Modulen muss ein sinnvolles und getestetes Set erstellt werden. Dieses soll erschwinglich und kompakt sein. Außerdem soll es bereits verschiedene Experimente ermöglichen. Zusätzlich werden verschiedene Messgeräte benötigt. Aktuell ist ein Hand-"Universal"-Messgerät in Entwicklung. Ein Funktionsgenerator und diverse Sensoren sind prototypisch vorhanden. Eine Erweiterung für logische Schaltungen muss noch entwickelt werden. Für mechanische Systeme existiert eine Anbindung, aber auch hier bietet sich eine erneute Konzeptphase an.
+</WRAP></WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%><TEXT align="right"><fs large>//Online-Plattform \\ und Lernprojekte//</fs></TEXT>
+<WRAP group><WRAP column 40%>(nbsp)</WRAP><WRAP 30% right>
+<progress> <bar value="20" striped="true"  type="info" animate="true"></bar></progress>
+</WRAP></WRAP>
+</WRAP>
+<WRAP column 65%>
+\\ Aktuell sind auf diesem Wiki alle Skripte der Kurse "Elektrotechnik" bis "Elektronik" offen zugänglich. Diese ermöglichen teilweise bereits ein Selbstlernen mit Quizzes und interaktiven Beispielen. Jedoch fehlen Lernprojekte und eine Verbindung zum Lab-in-a-Box Koffer. Es bietet sich eine engere Anbindung an diverse andere Projekte an (z.B. [[https://www.simulide.com/|SimulIDE]], [[https://www.hackster.io/|Hackster.io]], [[https://phyphox.org/|PhyPhox]]).
+</WRAP></WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%><TEXT align="right"><fs large>//Community//</fs></TEXT>
+<WRAP group><WRAP column 40%>(nbsp)</WRAP><WRAP 30% right>
+<progress> <bar value="10" striped="true"  type="info" animate="true"></bar></progress>
+</WRAP></WRAP>
+</WRAP>
+<WRAP column 65%>
+\\ Bisher besteht MEXLE2020 aus vielen Einzelteilen, die durch 2 Professoren, einem Labormeister und einige Studierende zusammengehalten werden. Das System scheint aber inzwischen soweit gewachsen zu sein, dass weitere Interessierte es weiterbringen können.
+</WRAP></WRAP>
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 ====== Hardwarekonzept ======
-<WRAP right>
-<imgcaption pic01|Prototyp für Mexle 2020 Koffer mit 4x8 Modulträger>
-{{mexle2020:mexle_basisboard_im_koffer.png?400}}
-</imgcaption>
-</WRAP>
+<WRAP group><WRAP column 28%>
+<TEXT align="right"><fs x-large>Der Koffer</fs></TEXT>
+<WRAP right>{{mexle2020:mexle_basisboard_im_koffer.png?300}}</WRAP>
+</WRAP><WRAP column 65%> \\
 Die Konzeption der Hardware trägt der Flexibilität des Einsatzortes Rechnung. Aus diesem Grund wird
-ein kleiner handlicher Koffer verwendet, der ganzflächig mit einem Modulträger bestückt ist (<imgref pic01>). Der Modulträger dient dabei sowohl als mechanischer Träger, wie auch zur elektrischen Verbindung der Module untereinander. Im Bild ist ein großer Modulträger für bis zu 4x8 Module zu sehen. Stromversorgung und Steuerbus werden durch die 6-poligen Stecker verteilt, welche jeweils unten auf den Modulpositionen zu sehen sind. Ein weiterer Signalpfad steht mit den Buchsen an den Ecken der Modulpositionen zur Verfügung
+ein kleiner handlicher Koffer verwendet, der ganzflächig mit einem Modulträger bestückt ist. Der Modulträger dient dabei sowohl als mechanischer Träger, wie auch zur elektrischen Verbindung der Module untereinander. Im Bild ist ein großer Modulträger für bis zu 4x8 Module zu sehen. Stromversorgung und Steuerbus werden durch die 6-poligen Stecker verteilt, welche jeweils unten auf den Modulpositionen zu sehen sind. Ein weiterer Signalpfad steht mit den Buchsen an den Ecken der Modulpositionen zur Verfügung
 Der Erstellung des Grundkonzepts liegen folgende Leitlinien zugrunde:
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   * Kostengünstige, mechanische stabile, haltbare Steckverbindungen
   * Preisorientierung an studentischen Finanzen (Eigenerwerb erwünscht!)
+</WRAP></WRAP>
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-<WRAP right>
-<imgcaption pic02|Verschiedene Mexle 2020 Platinen (im Vordergrund) und kleiner 2x3 Modulträger>
-{{mexle2020:verschiedene_mexleplatinen_und_kleine_traegerplatine.png}}
-</imgcaption>
-</WRAP>
-Für die einzelnen Modulplatinen sind verschiedene Formate definiert. In <imgref pic02> ist auf einem kleineren Modulträger eine 1x1 Platine in Modulposition 3 eingesetzt; diese hat die Abmaße 1,0 Zoll Breite und 1,0 Zoll Höhe. Die auf der 1x1 Platine angebrachten schwarzen Buchsen (links und rechts) ermöglichen es weitere Hook-up-Platinen darauf zu setzen. Weiterhin ist die Platine mit dem Modulträger über den 6-poligen Anschluss für Stromversorgung und Steuerbus verbunden; unten auf der Platine sind die Lötpunkte der 6 Stecker zu sehen.
+<WRAP group><WRAP column 28%>
+<TEXT align="right"><fs x-large>Die Module</fs></TEXT>
+<WRAP right>{{mexle2020:verschiedene_mexleplatinen_und_kleine_traegerplatine.png?300}}</WRAP>
+</WRAP><WRAP column 65%> \\
+Für die einzelnen Modulplatinen sind verschiedene Formate definiert. Im Bild links ist auf einem kleineren Modulträger eine 1x1 Platine in Modulposition 3 eingesetzt; diese hat die Abmaße 1,0 Zoll Breite und 1,0 Zoll Höhe. Die auf der 1x1 Platine angebrachten schwarzen Buchsen (links und rechts) ermöglichen es weitere Hook-up-Platinen darauf zu setzen. Weiterhin ist die Platine mit dem Modulträger über den 6-poligen Anschluss für Stromversorgung und Steuerbus verbunden; unten auf der Platine sind die Lötpunkte der 6 Stecker zu sehen.
 Eine einfachere 1x1 Platine ohne Hook-up Buchsen und ohne Anschluss an Stromversorgung und Steuerbus des Modulträgers ist rechts im Bild zu sehen.
 Links im Bild ist eine 3x1 abgebildet. Diese nimmt mit den Maßen 3,2 Zoll Breite und 1 Zoll Höhe drei Modulpositionen auf dem Modulträger ein. Der 6-polige Anschluss an den Modulträger ist in diesem Fall rechts zu sehen.
+</WRAP></WRAP>
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-<WRAP right>
+<WRAP group><WRAP column 28%>
-<imgcaption pic03|Prototyp für Mexle 2020 Koffer mit Modulträger>
+<TEXT align="right"><fs x-large>Modularisierung</fs></TEXT>
-{{mexle2020:mexle_modul_struktur_und_standard.png?400}}
+<WRAP right>{{mexle2020:mexle_modul_struktur_und_standard.png?200}}
-</imgcaption>
 </WRAP>
+<WRAP right> {{mexle2020:mexle2020_multinutzen_ss19.jpg?300}}
-Prinzipiell sind verschiedene Größen für Module vorgesehen (<imgref pic03>). Kleine Module (0,25x1) können für einfache diskrete Elemente genutzt werden, z.B. Widerstände oder Dioden. Standard Module für Microcontroller-Platinen nehmen die Größe 1x1 ein. Für breitere Komponenten und Systeme, wie z.B. Displays oder die Filterstufen in <imgref pic02> können größere Module entwickelt werden.
+</WRAP>
+</WRAP><WRAP column 65%> \\
+Prinzipiell sind verschiedene Größen für Module vorgesehen. Kleine Module (0,25x1) können für einfache diskrete Elemente genutzt werden, z.B. Widerstände oder Dioden. Standard Module für Microcontroller-Platinen nehmen die Größe 1x1 ein. Für breitere Komponenten und Systeme, wie z.B. Displays oder Filterstufen können größere Module entwickelt werden.
 Als Basis für Grundplatinen sollte stets das 1x1 Format und die Anschlüsse der Microcontroller-Platine [[mexle2020:mmc_1x1_328pb|MMC 1x1 328PB]] dienen. Die Belegung der Anschluss-PINs (ADC, I2C, SPI etc.) richtet sich nach dieser Platine.
-<imgref pic04> zeigt verschiedene Platinen im Multi-Nutzen, welche in einem Semester entwickelt worden sind. Die längeren Platinen unten und rechts sind Teil einer Forschungsarbeit und nicht im Mexle System entwickelt worden. In der Slideshow rechts ist zunächst eine Motortreiberplatine im 2x1 Format auf einem Modulträger mit einer 328PB-Platine und einem Board zur Spannungsversorgung (oben links) zu sehen.
+Links sind verschiedene Platinen im Multi-Nutzen zu sehen, welche in einem Semester entwickelt worden sind. Die längeren Platinen unten und rechts sind Teil einer Forschungsarbeit und nicht im Mexle System entwickelt worden. Die folgende Slideshow zeigt zunächst eine Motortreiberplatine im 2x1 Format auf einem Modulträger mit einer 328PB-Platine und einem Board zur Spannungsversorgung (oben links).
+</WRAP></WRAP>
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-<WRAP right>
-<imgcaption pic04|Unbestückte Platinen als Nutzen>
-{{mexle2020:mexle2020_multinutzen_ss19.jpg?350}}
-</imgcaption>
-</WRAP>
-<WRAP left ><carousel>
+<WRAP right><carousel>
 <slide>
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 {{mexle2020:mexle2020_328_ledcube_detail.jpg?600}}
 <caption>
-Elektronik des LED cube auf MEXLE2020 Basis (zwei ATmega328 zur Auswertung von Musiksignalen mit Eingangsfilter und FFT, sowie zur Ansteuerung des Würfels)
+Elektronik des LED cube auf MEXLE2020 Basis (zwei ATMega328 zur Auswertung von Musiksignalen mit Eingangsfilter und FFT, sowie zur Ansteuerung des Würfels)
 </caption>
 </slide>
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 {{mexle2020:mexle2020_328_stromsensor.jpg?600}}
 <caption>
-Stromsensor zur berührungslosen Messung bis 3A als Hookup auf einem Board mit ATmega328
+Stromsensor zur berührungslosen Messung bis 3A als Hookup auf einem Board mit ATMega328
 </caption>
 </slide>
@@ Zeile 176: / Zeile 276: @@
 {{mexle2020:mexle2020_328_32u4.jpg?600}}
 <caption>
-zwei MEXLE Microcontroller Boards: eines mit ATmega328, ein weiteres mit USB-Anschluss an ATmega32U4.
+zwei MEXLE Microcontroller Boards: eines mit ATMega328, ein weiteres mit USB-Anschluss an ATMega32U4.
 </caption>
 </slide>
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-====== Software-Konzept ======
+====== Softwarekonzept ======
-Die für den Betrieb notwendige Software bezieht sich auf den Einsatz im Bereich Signalgenerierung und Messung. Zum einen wird ein für Ausbildung frei verfügbares Tool verwendet zum anderen wird das Benutzerinterface im Rahmen des Projekts selbst erstellt. Der Benutzer des „Lab-in-a-Box“ muss zur Verwendung keine Software selbst erstellen.
-====== Lernmaterialien ======
+<WRAP group><WRAP column 28%>   </WRAP><WRAP column 65%>
-Die grundlegenden Lernmaterialien werden in einem projektspezifischen Wiki zusammengefasst. Dieses Wiki dient auch als flexible Kommunikationsplattform zwischen Lehrenden und Studierenden sowie zum Austausch unter den Studierenden.
+Die notwendige Software für die Microcontroller-Module wurde und wird in Bibliotheken entwickelt. Damit fällt „Lab-in-a-Box“ Nutzern die ersten Schritte in Informatik und Technik leicht. Eine Anbindung an PCs oder Mobiltelefonen ist per USB oder WLAN möglich. Für den Test eigener Software wird das frei verfügbare Tool [[https://www.simulide.com/|SimulIDE]] verwendet.
+</WRAP></WRAP>
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-\\ \\ \\
-{{page>mexle2020:MEXLE Module&nofooter}}
-<WRAP info><fs xx-large>Die studentischen Dokumentationen sind unter [[mexle:projekte_im_elektro_labor]] zu finden</fs></WRAP>