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Genauere Informationen zu unserem Jugend-Forscht-Projekt "Taschenmeter"

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Willkommen!

Über uns

Wir, Benjamin Graf (links) (13 Jahre alt) und Nils Pfeiffer (rechts) (14 Jahre alt), sind Schüler am Hochfrankengymnasium Naila. Benjamin war schon einmal bei Jugend forscht dabei und holte den 2. Preis im Regionalwettbewerb, Nils jedoch noch nie. Bei der Entwicklung unseres Taschenmeters übernahm Nils den handwerklichen Teil und Benjamin den technischen.

Benjamin Graf, 13 Jahre

Nils Pfeiffer, 14 Jahre

Was ist ein micro:bit?

Wie haben wir ihn programmiert?

Was ist ein micro:bit?

Ein micro:bit ist zunächst einmal ein kleines Board mit zwei Tastern, einem 5x5-LED-Display, 5 sogenannten Pins und vielen Sensoren. Mit der grafischen Programmierumgebung makecode for micro:bit lässt sich am PC auch ohne Kenntnis einer Programmiersprache schnell ein Programm für den micro:bit schreiben, welches über ein USB-Kabel an den micro:bit übertragen werden kann.
Für unseren Taschenmeter verwendeten wir zusätzlich ein extra für den micro:bit ausgelegtes Display von waveshare. Dafür ließ sich in makecode for micro:bit eine sogenannte "Erweiterung" laden, zusätzliche Befehle, die die Ansteuerung des Displays deutlich vereinfachten.

Wie haben wir ihn programmiert?

Das Programm ist sehr groß, deshalb möchten wir hier keine einzelnen Befehle erläutern. Es basiert auf verschiedenen Modi, der aktuelle Modus wird immer in einer Variable gespeichert. Passiert etwas, wird z.B. eine Taste gedrückt, soll der micro:bit in den verschiedenen Modi verschiedene Sachen machen. Wird beispielsweise die Taste A gedrückt, während die Entfernung für den Entfernungsmodus eingestellt wird, soll er die Anzahl der Meter um 1 erhöhen und anschließend den Inhalt des Displays aktualisieren. Für die automatische Schrittzählung empfängt der micro:bit zur Steuerung vom micro:bit im ->Elektronik-kasten für jeden Schritt die Zahl 2 über die eingebaute Bluetooth-Antenne. Soll eine Ultraschallmessung durchgeführt werden, sendet er die Nachricht "Ultraschall" und wartet auf die Antwort.
Das Programm schrieben wir ohne fremde Hilfe, benutzten dafür aber die online zugängliche Erweiterung (siehe "Was ist ein micro:bit?") zur Steuerung des Displays.

Wie haben wir den Kasten erstellt?

Was enthält er?

Wie haben wir den Kasten erstellt?

Den Kasten haben wir mit dem für 3D-Einsteiger geeigneten Online-Programm Tinkercad entworfen und ließen ihn mit dem 3D-Drucker unseres Projektbetreuers Stefan Wirth drucken. In den Deckel machten wir Löcher für den Ultraschallsensor und in den Kasten selber ließen wir kleine Stützen drucken, die den auf der Unterseite nicht ganz ebenen micro:bit stabilisieren sollen. Für die Batterie erstellten wir eine kleine Vertiefung, die wir dann doch nicht nutzen konnten, weil sie den Magnetkraftsensor beeinflusste, mit dem der Magnet aufgespürt werden sollte.
Tinkercad konnte uns auch den micro:bit, den Ultraschallsensor und die Batterie anzeigen, sodass wir die Maße exakt anpassen konnten. Um diese Ansicht zu sehen, bewegen Sie die Maus auf das Bild.

3d-Ansicht

Was enthält er?

Um im Kasten Reparaturen vornehmen zu können, bauten wir einen Teil der Elektronik in den Kasten selber, den anderen auf den Deckel. Als Verbindungen zwischen den beiden Teilen wählten wir Dupont-Stecker, die sich leicht öffnen lassen, aber wahrscheinlich nicht selber aufgehen.
In den Kasten selber bauten wir die 3V-Knopfzelle zur Stromversorgung des micro:bits und den micro:bit. Für den Schalter bohrten wir in die Wand des 3D-gedruckten Kastens einige Löcher.
Da der Ultraschallsensor 5V benötigt, der micro:bit aber 3V, schalteten wir eine zusätzliche 1,5V Knopfzelle mit der anderen in Reihe. Diese wurde zusammen mit dem Ultraschallsensor und einem Pegelwandler, der die 3V-Signale auf 5V hochschaltete und umgekehrt, auf dem Deckel befestigt.

Die Bänder bestehen aus Gummi mit Klettverschlüssen am Ende, damit sie besonders fest sitzen. Für die Befestigung des Elektronikkastens verwendeten wir Gürtelschnallen, die wir hinten an ihn klebten. Die Bänder werden durch ein ausziehbares Ausweisjojo, wie manche es vielleicht vom Skifahren kennen, verbunden. Dieses haben wir gekürzt, sodass die größtmöglichste Schrittlänge 89cm beträgt.