Im Rahmen der Projekttage 2002 am Carlo-Schmid-Gymnasium habe ich auch ein Projekt "Mikrocontroller" angeboten.

Herr Schmid und Hanna beim Aufbau

Unser Projekt begann am Mittwoch, den 17. Juli 2002. Am Vortreffen, das bereits am Montag stattgefunden hatte, war ausgemacht worden, das man sich um 9:00 Uhr trifft, um mit dem Aufbau der Testboards zu beginnen. Nach einleitenden Worten von Herrn Schmid fingen wir an, die Testboards aufzubauen. Das Ganze sollte anhand einer PowerPoint-Präsentation durchgeführt werden, die mit Hilfe eines Beamers vorne gezeigt wurde.

Leider war das Päckchen mit dem größten Teil der Bauteile bis dato nicht eingetroffen, so dass wir den Schritten der Präsentation nicht exakt folgen konnten. Wir übersprangen einfach die Schritte, zu denen wir keine Bauteile hatten, um sie später nachzuholen, wenn die Teile dann gekommen sind. Gegen 12 Uhr legten wir dann eine Mittagspause von einer halben Stunde ein, um uns etwas zu stärken. Anschließend wurde noch bis ca. 14 Uhr weitergebaut, bis dann schließlich alle bis dahin vorhandenen Bauteile an ihren Plätzen auf den Platinen saßen. Nach einer kleinen abschließenden Besprechung, in der wir den weiteren Verlauf des Projektes festlegten, gingen wir auseinander, um uns am Donnerstag wieder zu treffen.

Tobias erklärt den Aufbau

Herr Schmid hatte den Vormittag damit verbracht, heraus zu finden, wo unsere Bauteile verblieben waren. Die Firma Reichelt, welche uns mit den Bauteilen unterstützen wollte, hatte uns versprochen, dass die Bauteile am Montag das Haus mit der Post verlassen würden, damit sie bis Mittwoch rechtzeitig eintreffen. Da aber noch ein Teil im Paket fehlte, hielt die Poststelle das Paket irrtümlicherweise bis Mittwoch fest. Auf einen Anruf von Herrn Schmid schickten sie es dann doch noch am Mittwochmorgen los.

Alle sind eifrig am löten

Am Donnerstag trafen wir uns erst um 10 Uhr, weil wir ja frühestens anfangen konnten, wenn das heiß ersehnte Paket eingetroffen war. Das Postauto brachte lediglich eine große Enttäuschung: Das Paket war nicht dabei. Also mussten wir kurzfristig umdisponieren. Der für Freitag geplante Software-Vortrag wurde vorgezogen. Wir holten uns aus dem Informatikraum einige Computer und schlossen diese mit unseren Programmier-Platinen und den schon fertig aufgebauten Muster-Testboards an den Computer an. So hatten wir 4 Arbeitsplätze, an denen wir experimentieren konnten. Den Tag verbrachten wir damit, das wir mit Hilfe des PCs Programme erarbeiteten, die mit dem Beamer an die Wand projeziert wurden, und diese dann auf unseren Boards laufen ließen und wir schauten, ob das passierte, was wir beabsichtigt hatten. Bis 15 Uhr hatten wir dann Tastereingabe, Ausgaben auf dem LED-Balken, Lauflichter und LCD-Tests abgeschlossen und konnten uns bis Freitag verabschieden.

Gemeinsames Kalibrieren

Freitagmorgen trafen wir uns um 9:30 Uhr. Das Paket war eingetroffen, so dass wir im Akkord begannen, die Platinen zusammen zu löten. Bis ca. 12 Uhr waren dann alle fertig aufgebaut. Der nächste Schritt war, die darauf enthaltenen Temperatursensoren zu kalibrieren. Dieser Aufgabe hatte sich Herr Roggatz gewidmet. Jeder der Teilnehmer musste seinen Sensor in drei Flüssigkeiten halten und dann die abfallende Spannung sowie die dazugehörige Temperatur notieren. Die erste Flüssigkeit war auf -20 °C gebracht worden. Anschließend wurde in Flüssigkeiten mit Zimmertemperatur und mit 45 °C gemessen. Mit Hilfe dieser drei Messwerte ließ sich eine Funktion aufstellen, mit der sich Temperaturwerte berechnen ließen. Anschließend wurde noch die Betriebsspannung der Platine gemessen, da diese auch Auswirkungen auf die Ergebnisse hat. Mit Hilfe der Funktion und der Betriebsspannung wurde nun am PC eine Wertetabelle für alle möglichen Spannungswerte, die der AD-Wandler liefern konnte, erstellt. Diese wurde anschließend zusammen mit der Temperatursoftware in den Mikrocontroller gebrannt. Am Anfang zeigten einige Thermometer einige Grad unter der Zimmertemperatur an. Dieser Softwarefehler ließ sich nach einiger Zeit finden und beheben. Anschließend gingen alle Thermometer fast einwandfrei. Alle zeigten aber etwas zu hohe Temperaturen an. Durch einiges Überlegen kamen wir darauf, dass es vielleicht daran lag, dass wir die Eichung in Flüssigkeiten vorgenommen hatten, die Messung aber in Luft durchführten. Und siehe da, sobald wir das Thermometer in Flüssigkeiten hielten, zeigte es die richtige Temperatur an. Die Erklärung war, dass das Wasser die entstandene Wärme im Temperatursensor schneller ableiten konnte und dieser daher nicht so warm wurde. Herr Roggatz entwickelte auf die Schnelle noch eine kleine Korrektur in der Funktion, so dass die Thermometer nun auch in Luft einigermaßen genau funktionierten. Man einigte sich aber darauf, nach den Ferien die Kalibrierung in Gasen nachzuholen. Um 14:30 Uhr waren wir dann endlich fertig. Alle Testboards liefen mit der Temperatursoftware und ich glaube sagen zu können, dass es allen Spaß gemacht hat.

Endergebnis

Unser Dank geht an folgende Firmen, die das Projekt unterstützt haben:

Ruwel für das Herstellen unserer Testboards, Reichelt für eine Menge Bauteile, Herrn Wachendörfer für einen Alublock zum Eichen der Temperatursensoren und Atmel für 5 Atmel-CPUs.