MiniLab

Über dieses Projekt

OpenTronics ist ein Opensource Elektronik-Baukasten entwickelt von Mitgliedern des Labors. Mit Hilfe des Baukastens soll vor Allem Kindern Wissen über Elektronik vermittelt werden.

Mit seinen zahlreichen Experimenten und günstigen Anschaffungskosten (Selbstkostenpreis) ist der Baukasten eine attraktive Alternative zu herkömmlichen Produkten. Dadurch, das Schaltpläne und Anleitungen in einem offenen System zur Dokumentation zusammengefasst werden, kann jeder seine eigenen Schaltpläne und Erweiterungen hinzufügen und Schaltpläne diskutieren. Über lange Zeit gesehen soll dabei eine Plattform entstehen, über die sich Anfänger und Fortgeschrittene austauschen können.

Ansprechpartner für dieses Projekt ist Benutzer:Marcus und Benutzer:Soeren.

Motivation

Elektronikbaukästen von Kosmos bieten einen ersten Einstieg in die Welt der Eletronik und Mikroelektronik. Leider sind diese Baukästen sehr teuer (von 20 EUR bis 150 EUR. Der Grund dafür ist sicher nicht der Materialwert, der sich mit ein paar Euro in Grenzen hält, sondern die das Know-How: Die Abstimmung der Komponenten aufeinander und die Experimentieranleitungen. Dies ist aber Software, und es sollte daher möglich sein, im Geiste der Freien Software eine kostengünstige, partizipatorische, freie Alternative zu den kommerziellen Produkten anzubieten. Das Projekt OpenTronics ist eine erste Machbarkeitsstudie. Es soll erarbeitet werden, ob und wie ein solcher freier Experimentierbaukasten realisiert werden kann.

Vorstellung des Projekts

Die Kernelemente des Projekts sind:

• Zusammenstellung kostengünstiger elektronischer und mikroelektronischer Bauteile zu einem Basis-Set und mehrerer Erweiterungs-Sets.
• Erstellung von Anleitungen mit vielfältigen Experimenten, die mit diesen Sets durchgeführt werden können.
• Erstellung einer Plattform für alle, mitzumachen und Ergebnisse sowie eigene Ideen hinzuzufügen.
• Herantragen des Projekts an Schüler in Physik-Klassen.

aktueller Zustand

• 20080729: Domain opentronics.org reserviert
• 20080711: Erstes informelles Treffen.
• 20080920: MiniLab 0.0 durch Marcus bei Reichelt bestellt. Allerdings fast ohne Bauteile, da noch keine Schaltungen vorliegen und somit keine sinnvolle Auswahl getroffen werden kann.

Preisabschätzung

Preise von 20080716:

Ohne Bauteile:

• Experimentier-Steckboard 640/200 Kontakte (2.75 EUR) sollte wohl ausreichen. 640 Kontakte für Bauelemente, und 200 Kontakte oben und unten für Stromversorgung.
• Halter für 3 Mignonzellen (AA), Druckknopf (0.36 EUR) liefert 4.5V, womit ein Mikroprozessor betrieben werden kann (Benutzer:Soeren schlägt 6V vor). Der Formfaktor "Druckknopf" erlaubt auch ggf. die Ersetzung durch eine 9V Blockbatterie.
• Batterieclip für 9-Volt-Block, vertikal (0.092 EUR). Passt der Anschlussdraht in das Steckboard?
• Litze, 2x 0,14mm², rot/weiß, 5m-Ring (1.15 EUR). Die Beschreibung sagt Litze, aber im Katalog steht Klingeldraht. Etwas überdimensioniert, aber der günstigste Draht bei Reichelt? Passt er in das Steckboard? Kann zum Beispiel über eine Klopapierrolle gerollt in gleichmässige Stücke geschnitten werden (eine Abisolierzange wäre nützlich aber teuer, einfaches Verfahren, viel Draht abzuisolieren?)

Summe: 4.35 EUR

• Alternative Stromversorgung durch Netzteil (Vorschlag von Benutzer:Soeren): Stecker-Netzgerät, stabilisiert, 500mA (4.65 EUR). Dies ist das günstigste stabilisierte Netzteil bei Reichelt. Vorteil: Kein giftiger Batteriemüll. Betreibt auch andere Geräte. Nachteil: Mit Steckdose, also 220V, betrieben, daher potentielles Sicherheitsrisiko. Muss eingestellt werden, was eine zusätzliche Fehlerquelle darstellt (oder auch eine Lernquelle).

Werkzeug:

• Drahtschneider (im Haushalt), Abisolierzange (optional)
• Klebeband zur Befestigung des Batteriehalters (im Haushalt)
• Mini-Multimeter (6.30 EUR). Der preisgünstigste Multimeter bei Reichelt. Kennt jemand noch etwas günstigeres?
• Klopapierrolle zur Drahtstücke-Herstellung (im Haushalt)
• Biegelehre zum Abknicken von Bauteilen (0.72 EUR). Stimmt der Formfaktor? Ist dies nützlich? Gibt es evtl. Gegenstände im Haushalt, die dem gleichen Zweck dienen können? (Standardisiert, Steckboard-Kompatibel)

Summe: 7.02 EUR

Bauteile:

• Ein Kohleschichtwiderstand (1/4 Watt, +-5%) kostet einzeln 0.10 EUR, 10 Stück von der gleichen Sorte kosten 0.33 EUR.
• Kondensatoren
• Transistoren
• Dioden
• ...

Interaktive Bauteile:

• LED, 5mm, Low Cost, rot (0.051 EUR), auch in gelb und grün erhältlich (blau ist teurer).
• Fotowiderstand oder -transistor. Zwischen 0.30 und 0.50 EUR etwa.
• Drehpotentiometer und passender Drehknopf.
• Taster. (3D Joystick? Formfaktor?). Notbehelf könnte Drahtbrücke sein.
• ...
• Robotikerweiterungen (z.B. Vorschlag von Benutzer:Bg Motorsteuerung)

Mikroprozessor Erweiterung

• ATtiny (2-3 EUR). Muss allerdings über Parport (hat keiner mehr) oder USB (zu kompliziert) initialisiert werden. Lösungsvorschläge?

Grobe Einteilung

Der "Baukasten" soll modular aufgebaut werden. Hier eine grobe Gliederung:

Anfänger Kasten Hier lernt der Nutzer den Umgang Strom und Spannung. Es werden ein paar praktische Schaltungen gezeigt - z.B. Wechselschaltung, Reihenschaltung von Glühbirnen.

Fortgeschrittenen Kasten Hier werden Widerstände, Kondensatoren, Dioden, LEDs und Transistoren eingeführt und erklärt.

Microcontroller Kasten In diesem Bausatz werden Microcontroller, Z-Dioden, Quartze und weitere Bauteile eingeführt.

Timeline/Termine

Noch keine. Nächstes Treffen?

Kostensenkungsideen

• Gruppenbestellungen, klar.
• Kleine Bauteile in grossen Stueckzahlen kaufen durch Spenden und dann an frankierte Rückumschläge verschenken. Z.B.: 8 * 1000 Widerstände = 40 EUR. 8 Widerstände einzeln: 0.80 EUR (* 1000 = 800 EUR). Portokosten 1.10 EUR, ergo lohnt es sich erst bei über 8 Widerständen oder mit zusätzlich anderen Bauteilen.

verwandte Projekte

Erstmal keine. Evtl das Laborboard.

Ressourcen und weitere Hinweise

[1]

Problemstellungen

• Gesucht ist ein Programm, mit dem man möglichst einfach Breadboard-Layouts zusammenstellen kann

• Bauteile die noch gefunden werden müssen - Für alle Bauteile gilt: Robuste Kontakte müssen sie haben - sie werden schliesslich oft eingesteckt und rausgezogen! Ausserdem sollten sie bedrahtet sein. Vorausssetzung für die Nutzung des Baukastens sollte eigentlich NICHT der Gebrauch des Lötkolbens sein.
  • Breadboard-kompatible Wechselschalter & Taster
  • Glühbirnchen oder Fassungen die bedrahtet sind
  • Potentiometer

• Bootstrap Problem beim Microcontroller

Die Microcontroller sind von Haus aus ja bekanntlich unprogrammiert. Nun gibt es zwei Alternativen: Entweder man kauft sich ein teures Programmiergerät schon fertig, oder lötet sich was zusammen. Es ist hier angedacht, die Microcontroller selbst-reproduzierbar zu programmieren. Will heissen: Beim Starten misst der Controller den ADC-Wert an einem bestimmten Ausgang (oder mehreren). Wenn die Werte in einem definierten Bereich liegen, kopiert der Microcontroller seinen Flash via ISP Schnittstelle zu einem anderen Controller.

Wie kann ich mithelfen?

• Schlage geeignete Lösungen zu o.g. Problemstellungen vor
• Wir brauchen jemanden, der ein Logo und grobes Webseiten-Layout erstellt
• Wir brauchen Leute, die sich Schaltungen ausdenken, Anleitungen und Erklrungen schreiben.

Links

Reichelt, die Konkurrenz bei Kosmos, etc.