Wissenschaftlichen Taschenrechner Selbst Bauen

Die BuFaTa ET möchte eine Alternative für die gebräuchlichen wissenschaftlichen Taschenrechner an Hochschulen entwickeln und zur Verfügung stellen.

Protokolle

Protokoll 80. BuFaTa in Ulm 2017

Protokoll 81. BuFaTa in München 2017

Protokoll 82. BuFaTa in Dresden 2018

Protokoll 83. BuFaTa in Aachen 2018

Protokoll 84. BuFaTa in Karlsruhe 2019

Protokoll 85. BuFaTa in Darmstadt 2019

Aktueller Stand

Tiva Board läuft mit Energia IDE

Software Eclipse MCU GNU Emulator wurde in Virtual Box aufgesetzt und funktioniert

zugehöriger Container steht bald auf Anfrage zur Verfügung

Die Anleitung für die VM ist hier zu finden: Protokoll Aachen

Zusammenfassung

es soll ein TR ersteinmal für angehende Ingenieure an Hochschulen selbst angefertigt werden

Open Source und Open Hardware, wo möglich

z.B. mit speziellen Engineering-Funktionen

möglichst für Schulen und auch andere Studiengänge dann später

Es wurden vor allem die Grundlagen der technischen Anforderungen und gewünschter Software Features festgelegt

rechtliche Rahmenbedingungen wurden im Ansatz angeschaut

ToDos wurden gesamelt

Suchen noch Mitarbeiter, bei Interesse Mail an robert@fsret.de

Es sollen Breakout-Prototypen bis zur nächsten BuFaTa entstehen

Interessenten: Maximilian (TU Chemnitz), Robert (Alumnus, TU Dresden), Christian (KIT), Daniel (TU Darmstadt)

"Konkurrenz" / ähnliche Projekte

https://www.numworks.com

Aufgaben

Open Source für TR Mathe suchen (Georg, David)

Library für Mathematik https://www.gnu.org/software/gsl/

Open Source für GUI suchen oder selbst schreiben

https://ugfx.io/

Features: https://ugfx.io/features

Unterstützte Hardware: https://ugfx.io/platforms

Wurde z.B. auch von der SHA2017 (Chaos Computer Club nahes Event) Badge verwendet: https://github.com/SHA2017-badge/ugfx (E-Paper Display)

Lizenz eher fragwürdig, da selbst geschrieben. Angeblich 100% Open Source. https://ugfx.io/license.html

Bieten auch eine Software an (ugfx-Studio), mit der man sich einfach die entsprechenden GUI Views klicken kann

STM GUI Tool https://www.st.com/content/st_com/en/stm32-graphic-user-interface.html

Eventuell µC mit LCD Treiber

TODO Evaluieren: Sinnvoll verwendbar ab welcher Displayauflösung?

Open Source für Display auf Dotmatrix suchen oder selbst schreiben

Display Controller? Falls ein zu ugfx kompatibler verwendet wird dann ist der Treiber dort schon enthalten

Mikrocontroller raussuchen

doch FPGA nehmen? → nur, wenn man einen ASIC bauen will

mal bei herkömmlichen TR gucken um MC Anforderungen „reverse zu engineeren“ ?

Tastenmultiplexing überlegen

Display raussuchen

84x48px Nokia 5110 3mA mit SPI Interface https://www.ebay.at/itm/LCD-Blau-Display-Screen-fur-Nokia-5110-LCD-Module-fur-Arduino-DIY-project-SPI-GE/182076317392 –> müsste größer sein, die höhe könnte passen, ist aber viel zu schmal (ist halt aus nem Nokia 5110 und ein Handy ist selten so breit wie ein Taschenrechner)

Casio FX 991 DE z.B. hat 192×63 Pixel

oder Display aus vorigem Protokoll mit HD44780 (4 Daten + 2 Controlpins) http://www.pollin.de/shop/dt/NTE0OTc4OTk-/Bauelemente_Bauteile/Aktive_Bauelemente/Displays/LCD_Modul_DATAVISION_DG_12232.html (ziemlich dick, aber gute Größe)

Akkuladeregler https://www.ebay.com/itm/2Pcs-1A-5V-TP4056-Lithium-Battery-Charging-Module-USB-Board-Electronic-Component/302255054546

Hardware Mainboard Layout

KiCad (Open Source PCB Design)

Toolchain

Projektmanagement/-hosting

GitHub

Alternative könnte GitLab bei Fachschaft werden, oder: https://gitlab.com

Tests für numerische Berechungen

Finanzierung

bei ST (µController) gibts vielleicht für studentische Projekte auch irgendeine Unterstützung (ST hat sich allerdings in der Vergangenheit bei der Unterstützung der bastelnden Menschen als sehr restriktiv herausgestellt)

z.B. vielleicht mit Werbennennung auf Gehäuse

Hardware

µC

STM32 Reihe STM32L4

https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32l4-series.html

Alternativ NXP Kinetis LCP45000

https://www.nxp.com/products/processors-and-microcontrollers/arm-based-processors-and-mcus/general-purpose-mcus/lpc54000-cortex-m4-:MC_1414576688124

Display

Graphic LCD-Modul DATAVISION DG-12232

Graphic LCD WCG12864B6FSDEWG

OLED

DisplayController, der mit der verwendeten GUI Software kompatible ist

Evtl. integrierter Controller in µC

Akku

https://de.aliexpress.com/item/wholesale-10pcs-1000mAh-lithium-polymer-lipo-Rechargeable-battery-3-7V-F-102050-KTV-household-wired-microphone/32804820802.html?spm=a2g0x.search0204.3.35.68d616dfXFgSkM&ws_ab_test=searchweb0_0,searchweb201602_9_10065_10068_10547_319_10546_317_10548_10696_10084_453_10083_454_10618_10304_10307_10820_537_536_10843_10059_10884_10887_321_322_10103,searchweb201603_52,ppcSwitch_0&algo_expid=7706ec13-bf30-402b-bd1a-500c95adb757-5&algo_pvid=7706ec13-bf30-402b-bd1a-500c95adb757&transAbTest=ae803_3

Lithium Ionen 3,7V mit Schutzschaltung

Annahme 10mA bei aktivem Gebrauch und 20% Sicherheitsreserve nach unten → ca 80h Benutzungszeit

Annahme 1mA bei Standby und 20% Sicherheitsreserve nach unten → ca 30 Tage Standby

Tastatur

Conduktive Rubber Keypad

https://www.instructables.com/id/DIY-6-Button-Silicone-Rubber-Keypad/

http://www.jw-electronic-components.de/pdf/Design%20guide%20for%20rubber%20keypads.pdf

Oder beim Chinesen machen lassen, je nach Stückzahl

Metal Key-Pad Dome Switch

https://www.pannam.com/blog/rubber-metal-dome-keypad/

https://www.digikey.de/de/product-highlight/k/keystone/metal-key-pad-dome-switches

Soft Tactile Buttons

https://www.exp-tech.de/zubehoer/tasterschalter/7719/soft-tactile-button-8-mm-10-stueck

3D Gedruckte Tasten

Wie beschriften?

Einfach als X/Y also X+Y Pins nötig

Gehäuse

Spritzguss (teure Form)

3D Druck (je nach Material sehr spröde, schwer überhange sauber hinzubekommen)

Erwartungen

Fertiges „Produkt“ in 12-18 Monaten.