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

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

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

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)

Rechtlichte Aspekte

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: 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

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