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--- mexle2020:start1 [2020/11/14 21:58]
tfischer
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-<jumbotron>
-====== MEXLE? ======
-MEXLE steht für **M**ultimodale **EX**perimentier- und **LE**rnumgebung. \\ MEXLE soll alle MINT-Interessierte im Lernen unterstützen. \\ Auf verschiedenen Wegen soll das selbstständige Lernen angeregt werden. \\ Ein Teil davon ist dieses Wiki.
-<btn type="primary">[[#in Kürze]]</btn>
-<btn type="primary">[[#Vision]]</btn>
-</jumbotron>
-</WRAP>
-{{::mexle-logo-large.jpg?200|}}
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-====== In Kürze ======
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Mission </fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>
-=== Stelle Dir eine Welt vor in der jeder frei MINT lernen kann. ===
-<WRAP right> - frei nach [[https://en.wikipedia.org/wiki/Jimmy_Wales#Role|Jimmy Wales]] (Wikipedia Gründer)<\WRAP>
-</WRAP></WRAP>
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Vision</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>
-\\ Wir sind überzeugt davon, dass die Zukunft eigenständige und kreative Denker und Gestalter braucht. Dafür ist MI(N)Treißende Bildung ein wichtiger Baustein. Unsere Vision für ein MINT-Bildung 2030 wird durch drei Bausteine getragen:
-<WRAP group><WRAP column 15em>
-<panel title="Motivation und Förderung" no-body="true">
-<list-group>
-  * {{fa>paint-brush}} Spass am Lernen
-  * {{fa>arrows}} flexibel
-</list-group>
-<panel-body>Interessante und realitätsnahe Projekte</panel-body>
-</panel>
-</WRAP><WRAP column 15em>
-<panel title="Selbstbestimmung und Struktur" no-body="true">
-<list-group>
-  * {{fa>history}} zeitsouverän
-  * {{fa>map}} ortsunabhängig
-  * {{fa>search}} auffindbar
-</list-group>
-<panel-body>Lernen wann und wo man will. </panel-body>
-</panel>
-</WRAP><WRAP column 15em>
-<panel title="Offenheit und Diskretion" no-body="true">
-<list-group>
-  * {{fa>creative-commons}} Open Source, Open Educational Ressource
-  * {{fa>users}} Community-getrieben
-  * {{fa>life-ring}} vertraute und freundliche Lernumgebung
-</list-group>
-<panel-body>sich selbst weiterentwickelnde und freie Lernmittel.</panel-body>
-</panel>
-</WRAP></WRAP>
-</WRAP></WRAP>
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Was steckt dahinter?</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column half>
-\\ Der MEXLE Ansatz soll den lernenden und den begleitenden Partner zur schöpferischen Mitarbeit aktivieren.
-</WRAP></WRAP>
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Status Qou</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 50%>
-\\ test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te test test te
-</WRAP></WRAP>
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-====== Hardwarekonzept ======
-<WRAP right>
-<imgcaption pic01|Prototyp für Mexle 2020 Koffer mit 4x8 Modulträger>
-{{mexle2020:mexle_basisboard_im_koffer.png?400}}
-</imgcaption>
-</WRAP>
-Die Konzeption der Hardware trägt der Flexibilität des Einsatzortes Rechnung. Aus diesem Grund wird
-ein kleiner handlicher Koffer verwendet, der ganzflächig mit einem Modulträger bestückt ist (<imgref pic01>). Der Modulträger dient dabei sowohl als mechanischer Träger, wie auch zur elektrischen Verbindung der Module untereinander. Im Bild ist ein großer Modulträger für bis zu 4x8 Module zu sehen. Stromversorgung und Steuerbus werden durch die 6-poligen Stecker verteilt, welche jeweils unten auf den Modulpositionen zu sehen sind. Ein weiterer Signalpfad steht mit den Buchsen an den Ecken der Modulpositionen zur Verfügung
-Der Erstellung des Grundkonzepts liegen folgende Leitlinien zugrunde:
-  * Universelles System geeignet für alle Bereiche der Elektronik (Diskret, Analog, Digital, µC, DSP)
-  * Kombinationsmöglichkeit von diskreten (R, L, C) mit intelligenten Modulen auf einem Board
-  * Flexible Stromversorgung mit eigenständigen Modulen (nicht auf dem Grundboard integriert)
-  * System-Module für Steuerung und Messung (Oszilloskop, Funktionsgenerator, Multimeter, …)
-  * Basissysteme für unterschiedliche Anwendungen (Lab-in-a-Box, Handgerät, Mobiler Roboter, ..)
-  * Kostengünstige, mechanische stabile, haltbare Steckverbindungen
-  * Preisorientierung an studentischen Finanzen (Eigenerwerb erwünscht!)
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-<imgcaption pic02|Verschiedene Mexle 2020 Platinen (im Vordergrund) und kleiner 2x3 Modulträger>
-{{mexle2020:verschiedene_mexleplatinen_und_kleine_traegerplatine.png}}
-</imgcaption>
-</WRAP>
-Für die einzelnen Modulplatinen sind verschiedene Formate definiert. In <imgref pic02> ist auf einem kleineren Modulträger eine 1x1 Platine in Modulposition 3 eingesetzt; diese hat die Abmaße 1,0 Zoll Breite und 1,0 Zoll Höhe. Die auf der 1x1 Platine angebrachten schwarzen Buchsen (links und rechts) ermöglichen es weitere Hook-up-Platinen darauf zu setzen. Weiterhin ist die Platine mit dem Modulträger über den 6-poligen Anschluss für Stromversorgung und Steuerbus verbunden; unten auf der Platine sind die Lötpunkte der 6 Stecker zu sehen.
-Eine einfachere 1x1 Platine ohne Hook-up Buchsen und ohne Anschluss an Stromversorgung und Steuerbus des Modulträgers ist rechts im Bild zu sehen.
-Links im Bild ist eine 3x1 abgebildet. Diese nimmt mit den Maßen 3,2 Zoll Breite und 1 Zoll Höhe drei Modulpositionen auf dem Modulträger ein. Der 6-polige Anschluss an den Modulträger ist in diesem Fall rechts zu sehen.
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-<imgcaption pic03|Prototyp für Mexle 2020 Koffer mit Modulträger>
-{{mexle2020:mexle_modul_struktur_und_standard.png?400}}
-</imgcaption>
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-Prinzipiell sind verschiedene Größen für Module vorgesehen (<imgref pic03>). Kleine Module (0,25x1) können für einfache diskrete Elemente genutzt werden, z.B. Widerstände oder Dioden. Standard Module für Microcontroller-Platinen nehmen die Größe 1x1 ein. Für breitere Komponenten und Systeme, wie z.B. Displays oder die Filterstufen in <imgref pic02> können größere Module entwickelt werden.
-Als Basis für Grundplatinen sollte stets das 1x1 Format und die Anschlüsse der Microcontroller-Platine [[mexle2020:mmc_1x1_328pb|MMC 1x1 328PB]] dienen. Die Belegung der Anschluss-PINs (ADC, I2C, SPI etc.) richtet sich nach dieser Platine.
-<imgref pic04> zeigt verschiedene Platinen im Multi-Nutzen, welche in einem Semester entwickelt worden sind. Die längeren Platinen unten und rechts sind Teil einer Forschungsarbeit und nicht im Mexle System entwickelt worden. In der Slideshow rechts ist zunächst eine Motortreiberplatine im 2x1 Format auf einem Modulträger mit einer 328PB-Platine und einem Board zur Spannungsversorgung (oben links) zu sehen.
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-<imgcaption pic04|Unbestückte Platinen als Nutzen>
-{{mexle2020:mexle2020_multinutzen_ss19.jpg?350}}
-</imgcaption>
-</WRAP>
-<WRAP left ><carousel>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_motortreiber.jpg?700}}
-<caption>
-Beispielaufbau mit Stromversorgung (links oben), Microcontrollerplatine (links unten), Motortreiberplatine (rechts)
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_328_ledcube_zufall.gif}}
-<caption>
-LED cube in Aktion
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_328_ledcube.jpg?500}}
-<caption>
-LED cube entwickelt im 3. Semester Mechatronik und Robotik
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_328_ledcube_detail.jpg?600}}
-<caption>
-Elektronik des LED cube auf MEXLE2020 Basis (zwei ATmega328 zur Auswertung von Musiksignalen mit Eingangsfilter und FFT, sowie zur Ansteuerung des Würfels)
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_328_stromsensor.jpg?600}}
-<caption>
-Stromsensor zur berührungslosen Messung bis 3A als Hookup auf einem Board mit ATmega328
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_prototyp_mexleway_demonstrator.jpg?400}}
-<caption>
-erster Prototyp des Demonstratorsystems "MEXLEway" mit Basisboard und noch provisorischer Motorsteuerung (incl. Anbindung an Matlab)
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_32u4_display_bl.jpg?600}}
-<caption>
-MEXLE Microcontroller Board mit Bluetooth-Dongle und Display/Tasten Board
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_328_8x8_ws2812_minimatrix.jpg?600}}
-<caption>
-MEXLE Microcontroller Board mit selbst entwickeltem 8x8 Farb-LED Matrix (WS2812) auf 25x25mm²
-</caption>
-</slide>
-<slide>
-{{mexle2020:mexle2020_328_32u4.jpg?600}}
-<caption>
-zwei MEXLE Microcontroller Boards: eines mit ATmega328, ein weiteres mit USB-Anschluss an ATmega32U4.
-</caption>
-</slide>
-</carousel>
-</WRAP>
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-====== Software-Konzept ======
-Die für den Betrieb notwendige Software bezieht sich auf den Einsatz im Bereich Signalgenerierung und Messung. Zum einen wird ein für Ausbildung frei verfügbares Tool verwendet zum anderen wird das Benutzerinterface im Rahmen des Projekts selbst erstellt. Der Benutzer des „Lab-in-a-Box“ muss zur Verwendung keine Software selbst erstellen.
-====== Lernmaterialien ======
-Die grundlegenden Lernmaterialien werden in einem projektspezifischen Wiki zusammengefasst. Dieses Wiki dient auch als flexible Kommunikationsplattform zwischen Lehrenden und Studierenden sowie zum Austausch unter den Studierenden.
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-====== MEXLE Historie ======
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-<panel type="default" title="MiniMEXLE " subtitle="was bisher geschah">
-In der Fakultät T1 an der Hochschule Heilbronn wird seit über 15 Jahren ein Mikrocontroller-Lernsystem (MiniMEXLE) für die Lehre in Labor und Projekten im Bereich Informatik/Mikrocontroller mit großem Erfolg eingesetzt. Ein wichtiger Teil dieses Erfolgs war dem Umstand zu verdanken, dass die Studierenden das Lernsystem entweder selbst erwerben oder ausleihen konnten und damit auch am heimischen Schreibtisch arbeiten konnten. Neben dem MiniMEXLE-Board waren dazu nur eine kleine Stromversorgung und ein PC mit Entwicklungsumgebung notwendig. Die Entwicklung des MiniMEXLE und seine Verbreitung wurden mehrfach im Rahmen des Programms LARS unterstützt. Dem bisherigen Lernsystem fehlt aber eine breitgefächerte Modularisierung, um schnell und einfach elektronische Schaltungsbeispiele aufbauen zu können.
-</panel>
-<panel type="default" title="MEXLE2020 " subtitle="der nächste Schritt">
-MEXLE 2020 soll aus dem bisherig gelerntem einen fächerübergreifenden Baukasten entwickeln. Dazu werden - von Elektronik beginnend - Teilsysteme aufgebaut. Ab 2021 ist hierzu eine Verbreiterung des Systems geplant. Damit werden Bereiche wie Regelungstechnik, Mechanik und Motorentechnik mit eingebunden.
-</panel>
-</WRAP>
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-====== Förderungen ======
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>2018</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 50%>
-\\ [[https://www.hochschuldidaktik.net/wp-content/uploads/UEbersicht-Bewilligte-Projekte-2018.pdf|HUMUS]] ([[https://www.hochschuldidaktik.net/|GHD]]) ({{ ::2018-01-23-a_est_antrag_humus_wiki.pdf |Antrag}}, {{ :humus_projektabschluss_2018.pdf |Projektabschlussbericht}})
-</WRAP></WRAP>
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>2019</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 50%>
-\\ [[https://www.hochschuldidaktik.net/wp-content/uploads/UEbersicht-Bewilligte-Projekte-HUMUSplus-2019.pdf|HUMUS]] ([[https://www.hochschuldidaktik.net/|GHD]])
-</WRAP></WRAP>
-<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP left>[[https://www.stifterverband.org/wirkunghoch100/projekte|{{:s_logo_wh100_label_pos_rgb.jpg?100}}]]</WRAP><TEXT align="right"><fs x-large> 2020</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 50%>
-\\ [[https://www.stifterverband.org/wirkunghoch100/projekte|Wirkung hoch 100]] ([[https://www.stifterverband.org/|Stifterverband]])
-</WRAP></WRAP>
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-\\ \\ \\
-{{page>mexle2020:MEXLE Module&nofooter}}
-<WRAP info><fs xx-large>Die studentischen Dokumentationen sind unter [[mexle:projekte_im_elektro_labor]] zu finden</fs></WRAP>