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arbeitskreise:wissenschaftlichen-taschenrechner-selbst-bauen:protokoll_ulm2017

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)

Generelles Brainstorming

  • 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

Technische Anforderungen

  • mehrzeilige Punktmatrix für Matritzen oder Brüche bzw. Formeleingabe
  • kein Touch
  • 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

Software Anforderungen

  • 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

Toolchaining - Durchführung

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

Organisatorisches Vorbild: Calliope Mini

  • „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

Rechtlichte Aspekte

TODO

  • 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


Die hier im BuFaTa ET Wiki dargestellten Arbeitsdokumente sind Einzelbeiträge der jeweiligen Autoren und i.d.R. nicht repräsentativ für die BuFaTa ET als Organisation. Veröffentlichte Beschlüsse und Stellungnahmen der BuFaTa ET befinden sich ausschließlich auf der offiziellen Homepage.
arbeitskreise/wissenschaftlichen-taschenrechner-selbst-bauen/protokoll_ulm2017.txt · Zuletzt geändert: 18.05.2018 18:18 von Peter Hartebrodt