Protokoll Wissenschaftliche Taschenrechner selbst bauen

80. BuFaTa SoSe17 Ulm

Teilnehmer: Robert Niebsch (Alumnus, TU Dresden), \Martin Barth(OTH Regensburg)\, Christian Krämer (KIT), Markus Lindner (TU Dresden), Daniel Stein (TU Darmstadt), Georg John(Hochschule München), Björn Bellmann (HS Karlsruhe), Thomas Priebe(FH Lübeck)

• Am besten ein Modell für Schule und Uni gemeinsam entwickeln
• OpenSource wodurch Zertifizierbarkeit ermöglicht wird
• evtl. max 20€ Kostenrahmen
• Klausurtauglichkeit muss gewährleistet sein
• Nützlichkeit für Klausuren soll gewährleistet sein (z.B. speziell schnell bedienbare Engineeringfunktionen)
• evtl. outsurcen des Zusammenbauens an „Projekt“ im Studienverlauf
• optional: Fairtrade

• mehrzeilige Punktmatrix für Matritzen oder Brüche bzw. Formeleingabe
• kein Touch
• Dotmatrix Display mit integriertem Controller (Bsp: http://www.pollin.de/shop/dt/NTE0OTc4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Displays/LCD_Modul_DATAVISION_DG_12232.html)
• 1-händig bedienbar
• sehr großer Verlaufsspeicher
• optional: Export des Verlaufs an z.B. PC / Datenträger
  • Vorschlag: QR Code dafür nutzen
• kein Datenimport ohne Gehäusöffnung
• Solarzelle + Stützbatterie (inkl. Spannungs-anzeige/überwachung)
• optional: Verifikation über RFID Tag
• Viele bunte Tasten
• Shortcuts (Selbst belegbare Tasten - wahlweise mit Salami oder Käse)
• Plastikgehäuse (ist zu öffnen)
  • 3D Druck ca. 10€ und 1-2h Druckzeit
  • Tiefziehen, Laser ausschneiden
  • Spritzguss aus China
• oder Papier/Papp-Hülle
• oder Metall (AlMg-Legierung)
• schnell genug, so dass keine Eingabe verschluckt wird
• passiv gekühlt
• Tasten groß genug und weit genug auseinander
• (Barrierefrei (Taste 5 markiert) – optional), Ausgabe müsste für Blinde gewährleistet sein
• optional: Displaybeleuchtung
• IP55
• Diskussion Mikrocontroller
  • Beispiel: NXP Kinetis ca. 50 cent
  • vorhandene C++ Mikrocontroller portieren
  • Fließkommmagenauigkeit muss gewährleistet werden.
  • eigener ASIC mit OpenCores → viel billiger? – nur auf Masse.
  • 32Bit FPU
  • „Single“ Genauigkeit
  • Geschwindigkeit von Microcontroller wahrscheinlich immer ausreichend
• Simple Mode Schaltung / Knopf für Klausuren
• Umflashbare Features für Klausuren / Studiengänge
  • Flash-Interface für Dozenten im Gehäuse
• PCB ca. <1€
• optional: haltbare, gute Tasten
• Scrollbar Navigation
• große Navigationsebene
• Anfang + Ende
• Pageweise navigieren
• Rekursive Navigation

• Numerische Lösung von z.B. Gleichungen Lösen
• Tabellen ausrechnen
• Zahlensysteme (umrechnen dazwischen auch, HEX, BIN, OCT)
• Lineare Algebra (Matritzen schubsen)
• Nützliche Applets
  • Transmission Lines
  • Widerstandsfarbcode
• Naturkonstanten (Liste auf Display, Verknüpfung mit Tasten)
• RPN Reverse Polnish Notation
• DFT Discrete Fourier Transformation
• Sinnvolle Algebra Extensions
• Komplexe Zahlen (Kartesisch und Polar)
  • Umschalten zwischen i, j, s
  • Komplexes Radizieren
• Koordinatensysteme (Zylinder-, Polar-, Kugelkoordinaten)
• (Integraltabellen)
• Trigonometrie
  • sin, arcsin (nicht sin^-1)
  • cosh, arccosh
• Zufallszahlengenerator
• optional WXX App (W6, W12, W24 Würfel)
• Primzahlenfaktorisierung
• Summen
• Integrale
• Grundrechenarten
• Dezibel

• Open Source auf GitHub
• Open Hardware auf GitHub
• KiCad oder Altium fürs Platinenlayouten
• makefile basierendes Bauen
• Plattformunabhängig
• Programmiersprache: Hochsprache, eher kein Assembler

• Website: https://www.calliope.cc/
• „Lernplatine“ (ähnlich rasberry, stark vereinfacht) für schulen mit sehr weitem Lern-/Anwendungsspektrum (ab 3. Klasse)
• Alle Materialien (Hardware, Software und begleitende Materialien) werden unter der OER-freundlichen cc-by-sa Lizenz veröffentlicht.
• Gemeinnützige GmbH welche von einer Reihe bekannter IT-Firmen wie Microsoft und Google, aber auch dem Schulbuchverlag Cornelsen und dem Wirtschaftsministerium unterstützt wird
• Sehr gutes resultat (https://www.golem.de/news/calliope-mini-im-test-neuland-lernt-programmieren-1705-127835.html)

• Altgeräteentsorgung
• CE / FCC
• RoHS Stoffverbote – Sollte kein Problem sein, mittlerweile ist (fast) alles RoHS
• Patente
• Firmwareverifikation ermöglichen
• andere Studiengänge in software requirements mit einbeziehen
• Zulassungsrichtlinien Abiturprüfungen https://education.ti.com/sites/DEUTSCHLAND/downloads/pdf/Zulassungsrichtlinien%20September2011.pdf
• Zulassungsrichtlinien für das Bundesland Bayern: https://www.isb.bayern.de/download/11880/regelungen_zur_verwendung_von_taschenrechnern_als_hilfsmittel_bei_leistungsnachweisen.pdf
• Zulassungsrichtlinien für das Bundesland Sachsen: https://www.schule.sachsen.de/18935.htm
  • Alt:(http://www.schule.sachsen.de/download/2015_06_25_Taschenrechner_FAQ_mit_BGy_FOS.pdf)
• Zulassungsrichtlinen für Baden-Württemberg:
  • http://www.km-bw.de/Taschenrechner+in+Abschlusspruefungen+BW
  • http://www.km-bw.de/Taschenrechner+in+Pruefungen

• Open Source für TR Mathe suchen
• Open Source für GUI suchen oder selbst schreiben
• Open Source für Display auf Dotmatrix suchen oder selbst schreiben
• Mikrocontroller raussuchen
• Tastenmultiplexing überlegen
• Display raussuchen
  • Hardware BOM
  • Hardware Mainboard Layout
• Toolchain
• Finanzierung