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mexleadmin
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 ====== MEXLE? ====== ====== 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.+MEXLE steht für **M**ultimodale **EX**perimentier- und **LE**rnumgebung. \\ MEXLE soll alle MINT-Interessierte im Lernen unterstützen. \\ Auf verschiedenen Wegen soll das selbstständige und selbstwirksame Lernen angeregt werden. \\ Ein Teil davon ist dieses Wiki. \\ \\
  
-<btn type="primary">[[#in Kürze]]</btn> +<btn type="primary" icon="fa fa-comment">[[#in Kürze]]</btn> 
-<btn type="primary">[[#etwas mehr Details]]</btn> +<btn type="primary" icon="fa fa-book">[[#etwas mehr Details]]</btn> 
-<btn type="primary">[[#Hardwarekonzept]]</btn> +<btn type="primary" icon="fa fa-microchip">[[#Hardwarekonzept]]</btn> 
-<btn type="primary">[[#MEXLE Historie]]</btn> +<btn type="primary" icon="fa fa-history">[[#MEXLE Historie]]</btn> 
-<btn type="primary">[[#Förderungen]]</btn>+<btn type="primary" icon="fa fa-trophy">[[#Förderungen]]</btn>
  
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 ====== In Kürze ====== ====== In Kürze ======
  
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Mission </fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%> +<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right><fs x-large>Leitsatz</fs></WRAP> </WRAP><WRAP column 67%> 
-=== Stelle Dir eine Welt vor in der jeder frei MINT lernen kann. ===+<lead> Stelle Dir eine Welt vor in der jeder frei MINT lernen kann. </lead>
 <WRAP right> - frei nach [[https://en.wikipedia.org/wiki/Jimmy_Wales#Role|Jimmy Wales]] (Wikipedia Gründer)</WRAP> <WRAP right> - frei nach [[https://en.wikipedia.org/wiki/Jimmy_Wales#Role|Jimmy Wales]] (Wikipedia Gründer)</WRAP>
 </WRAP></WRAP> </WRAP></WRAP>
  
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Vision</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>+<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right><fs x-large>Vision</fs></WRAP> </WRAP><WRAP column 67%>
 \\ Wir sind überzeugt davon, dass die Zukunft eigenständige und kreative Denker und Gestalter braucht. Dafür ist MI(N)Treißende Bildung ein wichtiger Baustein.  \\ 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: Unsere Vision für ein MINT-Bildung 2030 wird durch drei Bausteine getragen:
  
-<WRAP group><WRAP column 15em>+<WRAP group><WRAP column 16em>
 <panel title="Motivation und Förderung" no-body="true"> <panel title="Motivation und Förderung" no-body="true">
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-<panel-body>Interessante und realitätsnahe Projekte. \\ </panel-body>+<panel-body>Lerne realitätsnahe was dich interessiert. \\ </panel-body>
 </panel> </panel>
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   * {{fa>search}} auffindbar   * {{fa>search}} auffindbar
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-<panel-body>Lernen wann und wo man will. \\ (nbsp) </panel-body>+<panel-body>Lerne wann und wo du willst. \\ (nbsp) </panel-body>
 </panel> </panel>
  
-</WRAP><WRAP column 16em>+</WRAP><WRAP column 17em>
 <panel title="Offenheit und Diskretion" no-body="true"> <panel title="Offenheit und Diskretion" no-body="true">
 <list-group> <list-group>
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   * {{fa>life-ring}} freundliche Lernumgebung    * {{fa>life-ring}} freundliche Lernumgebung 
 </list-group> </list-group>
-<panel-body>Sich selbst weiterentwickelnde und freie Lernmittel.</panel-body>+<panel-body>Lerne andere beim Lernen zu helfen.</panel-body>
 </panel> </panel>
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 +<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right><fs x-large>Zielgruppe</fs></WRAP> </WRAP><WRAP column 67%>
 +\\ Die Zielgruppe für MEXLE 2020 sind 
 +  * MINT-Lernende
 +    * Schüler der Sekundarstufe II (Gymnasien, Berufsfach- und -oberschulen, Duale Ausbildung)
 +    * Studenten in MINT-Fächern
 +  * Multiplikatoren 
 +    * Lehrer und Professoren der obengenannten Bereiche
 +    * Schülerlabore 
 +    * Makerspaces
 +
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 ====== etwas mehr Details ====== ====== etwas mehr Details ======
  
-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Was steckt dahinter?</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>+<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right><fs x-large>Was steckt dahinter?</fs></WRAP> </WRAP><WRAP column 67%>
  
 +Ob ein (Weiter)bildungssystem im Jahr 2050 angesichts der Digitalisierung für alle Elemente des Lernens noch Lehrer, Professoren und Gebäude benötigt, ist angesichts der Digitalisierung nicht abzusehen. Lernen durch ein Be"greifen" von Komponenten wird aber auch in Zukunft in den MINT Fächern noch wichtig sein
  
-\\ Der MEXLE Ansatz soll den lernenden und den begleitenden Partner zur schöpferischen Mitarbeit aktivieren. Ein Baukasten aus Code, elektronischen und mechanischen Module, sowie Lern- und Basteleinheiten soll Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik begreifbar machen. +Der MEXLE Ansatz hierbei soll den lernenden und den begleitenden Partner zur schöpferischen Mitarbeit aktivieren. Ein Baukasten aus Code, elektronischen und mechanischen Module, sowie Lern- und Basteleinheiten soll Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik begreifbar machen. 
  
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 Die Module sind leicht über einen **Modulträger** miteinander verknüpfbar. Dieser ermöglicht Energieversorgung und Datenaustausch. Die Module sind leicht über einen **Modulträger** miteinander verknüpfbar. Dieser ermöglicht Energieversorgung und Datenaustausch.
  
 Module können direkt auf den Modulträger gesteckt werden oder als **Hook-up** auf andere Module. Module können verschiedene Funktionen beinhalten (Sensor, Aktor, Verarbeitung in einem Microcontroller). Module können direkt auf den Modulträger gesteckt werden oder als **Hook-up** auf andere Module. Module können verschiedene Funktionen beinhalten (Sensor, Aktor, Verarbeitung in einem Microcontroller).
  
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-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Status Quo</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>+<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right><fs x-large>Status Quo</fs></WRAP> </WRAP><WRAP column 67%>
 \\ In den letzten 5 Semestern wurde mit den Studierenden des Studiengangs "Mechatronik und Robotik" die elektronische Umsetzung verfeinert. Die Studierenden konnten ein Projektziel frei definieren. Einzige Randbedingung war, dass das Projekt mit einem Microcontroller und Elektronik umgesetzt wird. Nach einer Einführung in Microcontrollertechnik und Platinen-Entwicklung wurden die Team nach Bedarf gecoacht.  \\ In den letzten 5 Semestern wurde mit den Studierenden des Studiengangs "Mechatronik und Robotik" die elektronische Umsetzung verfeinert. Die Studierenden konnten ein Projektziel frei definieren. Einzige Randbedingung war, dass das Projekt mit einem Microcontroller und Elektronik umgesetzt wird. Nach einer Einführung in Microcontrollertechnik und Platinen-Entwicklung wurden die Team nach Bedarf gecoacht. 
    
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 {{mexle2020:mexle2020_sensoraktorhookup_sketch.jpg?100}} \\ {{mexle2020:mexle2020_sensoraktorhookup_sketch.jpg?100}} \\
 {{mexle2020:mexle2020_sensoraktor_sketch.jpg?100}} {{mexle2020:mexle2020_sensoraktor_sketch.jpg?100}}
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 Dadurch wurden diverse Konzepte und Komponenten entwickelt:  Dadurch wurden diverse Konzepte und Komponenten entwickelt: 
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 {{mexle2020:mexle2020_328_sketch.jpg?100}} {{mexle2020:mexle2020_328_sketch.jpg?100}}
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 Der verwendete Microcontrollertyp, welcher als "digitales Gehirn" verwendet wird, ist aus anderen Plattformen wie Android bekannt: Die ATMEL ATMega-Reihe. Diese ermöglicht einen einfachen Einstieg und Kompatibilität. MEXLE ist auch mit der bekannten Arduino-Software programmierbar. Der verwendete Microcontrollertyp, welcher als "digitales Gehirn" verwendet wird, ist aus anderen Plattformen wie Android bekannt: Die ATMEL ATMega-Reihe. Diese ermöglicht einen einfachen Einstieg und Kompatibilität. MEXLE ist auch mit der bekannten Arduino-Software programmierbar.
  
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 {{mexle2020:mexle2020_widerstand_sketch.jpg?70}} {{mexle2020:mexle2020_widerstand_sketch.jpg?70}}
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 Im Gegensatz zu den bisherigen Plattformen deckt MEXLE den Bereich von einfachen Widerständen bis zu komplexen Sensormodulen als steckbare Module ab. Das vereinfacht die Konzeptionierung, vermeidet Wackelkontakte und ermöglicht ein "One-Size-Fits-All" System. Im Gegensatz zu den bisherigen Plattformen deckt MEXLE den Bereich von einfachen Widerständen bis zu komplexen Sensormodulen als steckbare Module ab. Das vereinfacht die Konzeptionierung, vermeidet Wackelkontakte und ermöglicht ein "One-Size-Fits-All" System.
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-<WRAP group><WRAP column 28%> <TEXT align="right"><fs x-large>Was ist noch zu tun?</fs></TEXT> </WRAP><WRAP column 65%>+<WRAP group><WRAP column 28%> <WRAP right><fs x-large>Was ist noch zu tun?</fs></WRAP> </WRAP><WRAP column 67%>
 \\ Sehr viel!  \\ Sehr viel! 
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-<WRAP group><WRAP column 28%><TEXT align="right"><fs large>//Konzeption des \\ Lab-in-a-Box Koffers//</fs></TEXT>  +<WRAP group><WRAP column 28%><WRAP right><fs large>//Konzeption des \\ Lab-in-a-Box Koffers//</fs></WRAP>  
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 Aus den vorhandenen Modulen muss ein sinnvolles und getestetes Set erstellt werden. Dieses soll erschwinglich und kompakt sein. Außerdem soll es bereits verschiedene Experimente ermöglichen. Zusätzlich werden verschiedene Messgeräte benötigt. Aktuell ist ein Hand-"Universal"-Messgerät in Entwicklung. Ein Funktionsgenerator und diverse Sensoren sind prototypisch vorhanden. Eine Erweiterung für logische Schaltungen muss noch entwickelt werden. Für mechanische Systeme existiert eine Anbindung, aber auch hier bietet sich eine erneute Konzeptphase an. Aus den vorhandenen Modulen muss ein sinnvolles und getestetes Set erstellt werden. Dieses soll erschwinglich und kompakt sein. Außerdem soll es bereits verschiedene Experimente ermöglichen. Zusätzlich werden verschiedene Messgeräte benötigt. Aktuell ist ein Hand-"Universal"-Messgerät in Entwicklung. Ein Funktionsgenerator und diverse Sensoren sind prototypisch vorhanden. Eine Erweiterung für logische Schaltungen muss noch entwickelt werden. Für mechanische Systeme existiert eine Anbindung, aber auch hier bietet sich eine erneute Konzeptphase an.
  
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-<WRAP group><WRAP column 28%><TEXT align="right"><fs large>//Online-Plattform \\ und Lernprojekte//</fs></TEXT>  +<WRAP group><WRAP column 28%><WRAP right><fs large>//Online-Plattform \\ und Lernprojekte//</fs></WRAP>  
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-<WRAP column 65%> +<WRAP column 67%> 
-\\ Aktuell sind auf diesem Wiki alle Skripte der Kurse "Elektrotechnik" bis "Elektronik" offen zugänglich. Diese ermöglichen teilweise bereits ein Selbstlernen mit Quizzes und interaktiven Beispielen. Jedoch fehlen Lernprojekte und eine Verbindung zum Lab-in-a-Box Koffer. Es bietet sich eine engere Anbindung an diverse andere Projekte an (z.B. [[https://www.simulide.com/|SimulIDE]], [[https://www.hackster.io/|Hackster.io]], [[https://phyphox.org/|PhyPhox]]). +Aktuell sind auf diesem Wiki [[:start|alle Skripte]] der Kurse "[[elektrotechnik_1:start|Elektrotechnik]]" bis "[[microcontrollertechnik:start|Microcontrollertechnik]]" offen zugänglich. Diese ermöglichen teilweise bereits ein Selbstlernen mit Quizzes und interaktiven Beispielen. Jedoch fehlen Lernprojekte und eine Verbindung zum Lab-in-a-Box Koffer. Es bietet sich eine engere Anbindung an diverse andere Projekte an (z.B. [[https://www.simulide.com/|SimulIDE]], [[https://www.hackster.io/|Hackster.io]], [[https://phyphox.org/|phyphox]]). 
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-\\ Bisher besteht MEXLE2020 aus vielen Einzelteilen, die durch 2 Professoren, einem Labormeister und einige Studierende zusammengehalten und -getragen werden. Das System ist aber inzwischen soweit gewachsen, dass weitere Interessierte es weiterbringen können. +Bisher besteht MEXLE2020 aus vielen Einzelteilen, die durch 2 Professoren, einem Labormeister und einige Studierende zusammengehalten und -getragen werden. Das System ist aber inzwischen soweit gewachsen, dass weitere Interessierte es weiterbringen können. 
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 ====== Hardwarekonzept ====== ====== Hardwarekonzept ======
  
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-<TEXT align="right"><fs x-large>Der Koffer</fs></TEXT> +<WRAP right><fs x-large>Der Koffer</fs></WRAP> \\
 <WRAP right>{{mexle2020:mexle_basisboard_im_koffer.png?300}}</WRAP> <WRAP right>{{mexle2020:mexle_basisboard_im_koffer.png?300}}</WRAP>
  
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-Die Konzeption der Hardware trägt der Flexibilität des Einsatzortes Rechnung. Aus diesem Grund wird+\\ 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. 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 ein kleiner handlicher Koffer verwendet, der ganzflächig mit einem Modulträger bestückt ist. 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
  
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-<TEXT align="right"><fs x-large>Die Module</fs></TEXT>  +<WRAP right><fs x-large>Die Module</fs></WRAP> \\ 
-<WRAP right>{{mexle2020:verschiedene_mexleplatinen_und_kleine_traegerplatine.png?300}}</WRAP>+<WRAP right>{{mexle2020:verschiedene_mexleplatinen_und_kleine_traegerplatine.jpg?300}} 
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-</WRAP><WRAP column 65%> \\+</WRAP><WRAP column 67%> \\
 Für die einzelnen Modulplatinen sind verschiedene Formate definiert. Im Bild links 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. Für die einzelnen Modulplatinen sind verschiedene Formate definiert. Im Bild links 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.  Eine einfachere 1x1 Platine ohne Hook-up Buchsen und ohne Anschluss an Stromversorgung und Steuerbus des Modulträgers ist rechts im Bild zu sehen. 
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-<TEXT align="right"><fs x-large>Modularisierung</fs></TEXT> +<WRAP right><fs x-large>Modularisierung</fs></WRAP> \\
 <WRAP right>{{mexle2020:mexle_modul_struktur_und_standard.png?200}} <WRAP right>{{mexle2020:mexle_modul_struktur_und_standard.png?200}}
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 Prinzipiell sind verschiedene Größen für Module vorgesehen. 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 Filterstufen können größere Module entwickelt werden. Prinzipiell sind verschiedene Größen für Module vorgesehen. 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 Filterstufen können größere Module entwickelt werden.
  
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-Links sind verschiedene Platinen im Multi-Nutzen zu sehen, welche in einem Semester entwickelt worden sind.((Die längeren Platinen unten und rechts sind Teil einer Forschungsarbeit und nicht im Mexle System entwickelt worden.)) Die folgende Slideshow zeigt zunächst eine Motortreiberplatine im 2x1 Format auf einem Modulträger mit einer 328PB-Platine und einem Board zur Spannungsversorgung (oben links).+Links sind verschiedene Platinen im Multi-Nutzen zu sehen, welche in einem Semester entwickelt worden sind.<tooltip title="Die längeren Platinen unten und rechts sind Teil einer Forschungsarbeit und nicht im Mexle System entwickelt worden.">*)</tooltip> Die folgende Slideshow zeigt zunächst eine Motortreiberplatine im 2x1 Format auf einem Modulträger mit einer 328PB-Platine und einem Board zur Spannungsversorgung (oben links).
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 +<WRAP right><fs x-large>Vergleich mit anderen Produkten </fs></WRAP> 
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 +Im Gegensatz zu anderen Produkten wie Arduino, Calliope mini, Raspberry Pi, Bricks'R'Knowledge gibt es folgende Vorteile:
 +  * **Skalierbarkeit - von klassischen Elektrobaukasten bis zum Multi-Prozessor-System**: \\ Das MEXLE 2020 System bietet - wie Bricks'R'Knowledge - einerseits die Möglichkeit einfache Schaltungen der Elektrotechnik selbst zusammenzustecken: Dabei können Netzwerke aus Widerständen, Kondensatoren, Dioden, Transistoren, logischen Operatoren, Operationsverstärkern, mehreren Spannungsquellen, analogen Sensoren und Aktoren (z.B. Motoren) und vielem mehr aufgebaut werden. \\ Andererseits können die elektronischen Schaltungen mit Microcontrollern verbunden werden. Dies ermöglicht die Anbindung an PC oder Mobiltelefon. Zusätzlich ist ein Aufbau mit mehreren Microcontrollern leicht und ohne Kabeln möglich.
 +  * **Flexibilität und Kompatibilität - auf unterschiedliche Microprozessoren ausgelegt**: \\ Das MEXLE 2020 System ist mit der Arduino-Entwicklungsumgebung kompatibel. Damit ist zum Start in die digitale Welt auch die Verwendung von Scratch oder Snap möglich. Andererseits eröffnet die niedrige (Digital)Versorgungsspannung von 3,3V die Welt von performanteren Prozessoren. Prozessoren mit ARM-Kern wie bei Arduino Due oder System-on-a-Chip wie beim Calliope mini oder Raspberry Pi können im gleichen System verwendet werden. So ist auch die Verwendung der Microcontrollerfamilien PIC, SAM, STM32, MSP430 oder 8051 möglich.
 +  * **Kompakt und steckbar - Etwas Großes ist die Summe von vielen Kleinen **: \\ Einfache MEXLE Module sind 1 Zoll mal 1 Zoll groß, also etwa 25 x 25 mm². Damit sind die Module etwa halb so groß wie ein Arduino Nano. Im Gegensatz zu Arduino wird bewusst auf das klassische Steckbrett für das Microcontrollerboard verzichtet. Warum? Wer länger mit Microcontrollerboards und dem Steckbrett gearbeitet hat, weiß, dass nach einigem Umstecken der Steckkontakt wackelt und nicht mehr zuverlässig verbindet. Bei MEXLE 2020 ermöglicht der eigene Modulträger das Stecken und Verbinden von Modulen - im Gegensatz zu anderen Produkten (z.b. MikroElektronika) ist dieser Aufbau sehr günstig und flexibel. Durch den Modulträger wird auch einem Kabel-Wirrwarr vorgebeugt. Daneben sind die vorhandenen Modulträger so angepasst, dass diese bündig in verfügbare Gehäuse und Koffer passen.
 +  * ** Schnittstellen und Optionen - Module neben- und übereinander **: \\ Wie die anderen Produkte auch werden die seriellen Schnittstellen I2C und SPI unterstützt. I2C ist dabei auch die Schnittstelle zwischen den einzelnen Modulen. Damit werden komplexere Systeme mit mehreren Microcontrollern (z.B. je einen für Eingabe, für Verarbeitung, für Ausgabe) möglich. Über die I2C Schnittstelle können auch andere Sensoren verknüpft werden. Die schnellere SPI-Schnittstelle ermöglicht zusätzlich zur Kommunikation mit Hookups. Aktoren wie Motoren, (programmierbare) LEDs, Displays, Lautsprecher und Sensoren für Licht, Näherung, Kraft, Lage, Magnetfeld und vieles mehr können so einfach aufgesteckt werden.
 +  * ** Offenheit und Preiswertigkeit **: \\ Dem MEXLE 2020 fehlen bewusst die Modulgehäuse. Damit bleibt für den Nutzer der Kontakt zu der Elektronik bestehen und die Kosten sinken. Dem lötinteressierten Sparfuchs wird zudem auch eine Variante zum Selbstlöten angeboten. 
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 </caption> </caption>
 </slide> </slide>
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 +<slide>
 +{{mexle2020:mexle2020_prototyp_hand.jpg?400}}
 +<caption>
 +erster Prototyp eines Demonstratorsystems "Hand" mit Basisboard und noch provisorischer (Servo-)Motorsteuerung
 +</caption>
 +</slide>
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 <slide> <slide>
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 ====== Softwarekonzept ======  ====== Softwarekonzept ====== 
  
-<WRAP group><WRAP column 28%>  (nbsp)  </WRAP><WRAP column 65%>+<WRAP group><WRAP column 28%>  (nbsp)  </WRAP><WRAP column 67%>
  
 Die notwendige Software für die Microcontroller-Module wurde und wird in Bibliotheken entwickelt. Damit fällt „Lab-in-a-Box“ Nutzern die ersten Schritte in Informatik und Technik leicht. Eine Anbindung an PCs oder Mobiltelefonen ist per USB oder WLAN möglich.  Die notwendige Software für die Microcontroller-Module wurde und wird in Bibliotheken entwickelt. Damit fällt „Lab-in-a-Box“ Nutzern die ersten Schritte in Informatik und Technik leicht. Eine Anbindung an PCs oder Mobiltelefonen ist per USB oder WLAN möglich. 
  
 Für den Test eigener Software wird das frei verfügbare Tool [[https://www.simulide.com/|SimulIDE]] verwendet. Diese Software kann auch genutzt werden, um die Module zu testen, bevor diese aufgebaut sind. Für den Test eigener Software wird das frei verfügbare Tool [[https://www.simulide.com/|SimulIDE]] verwendet. Diese Software kann auch genutzt werden, um die Module zu testen, bevor diese aufgebaut sind.
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 +<WRAP group><WRAP column 28%> Elektronische Simulation / interaktives Skript </WRAP><WRAP column 67%>
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 +Neben der Simulation von Microcontrollern, gibt es noch weitere Verwendung von Open-Source Software. 
 +Im Online-Skript zu den Vorlesungen ist eine Schaltungssimulation eingebaut. Diese soll es dem Studierenden ermöglichen verschiedene logische, elektrotechnische und elektronische Situationen leicht zu erfassen und zu verändern. Das Skript soll die praktische Übung mit den Lab-in-a-Box ergänzen.
  
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 +<button collapse="Beispiel">Beispiel (zum öffnen anklicken)</button> 
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 +<collapse id="Beispiel" collapsed="true"><well> 
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 +<panel type="info" title="Aufgabe 9.9.9 Batterie unter Last"> <WRAP group><WRAP column 2%>{{fa>pencil?32}}</WRAP><WRAP column 92%> 
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 +Die <imgref BildNr85> zeigt ein Simulation eines Stromkreises. \\ ++ Tipp, falls die Simulation zu klein dargestellt wird : | \\ Im Menü ''Bearbeiten >> Schaltung zentrieren'' anklicken, vergrößert die Schaltung ++ 
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 +Teil des Stromkreises ist eine Batterie. Außerdem befinden sich zwei Schalter $S_1$ und $S_2$, sowie ein Last-Widerstand $R_L$ im Stromkreis. Zusätzlich wird die Spannung $U$ an der Batterie und der fließende Strom $I$ mit Farben visualisiert und als Zahlenwert dargestellt. 
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 +Im unteren Teil der Simulation ist eine Diagramm zu sehen, welches die aktuelle Batteriespannung $U$ auf der x-Achse und den Strom $I$ auf der y-Achse darstellt. \\ Dieses Diagramm ist die Strom-Spannungs-Kennlinie. Der aktuelle Punkt $(U,I)$ heißt Arbeitspunkt. 
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 +<WRAP> 
 +<imgcaption BildNr85| Batterie unter Last> 
 +</imgcaption> \\ 
 +{{url>https://www.falstad.com/circuit/circuitjs.html?ctz=CQAgjCAMB0l3AWAnC1b0DYrQOwGYAOJSAVg0iSL0gxIjyzGhJATwChoQAhAQwBd+AUwBOATyjgQAJhkgAOgAcpkSQFpJqiACUhAZwCWe-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 700,400}} 
 +</WRAP> 
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 +Aufgaben: 
 +  - Verändern Sie den Arbeitspunkt durch Schalten der Schalter (Doppelklick). Welcher maximale Strom $I_{max}$ und welche maximale Spannung $U_{max}$ lässt sich ablesen? \\ \\ 
 +  - Der Wert des Last-Widerstand $R_L$ lässt sich doch Doppelklick auf den Widerstand ändern. Außerdem befindet sich rechts neben der Simulation ein Schieberegler (Slider) ''Widerstand RL''. Mit diesem ist der Wert kontinuierlich veränderbar. \\ Welcher Verlauf ergibt sich, wenn der Widerstandswert geändert wird? \\ \\ 
 +  - Die Ausgangsspannung der Batterie ändert sich also, abhängig vom äußeren Widerstand. Dies lässt sich durch einen Spannungsabfall am einem gedachten Innenwiderstand $R_i$ der Batterie beschreiben. \\ Nun sollen Sie versuchen die Größe dieses Innenwiderstands anhand der Kenntnisse des Kapitels [[:elektrotechnik_1:einfache_gleichstromkreise#der_unbelastete_spannungsteiler|Einfache Gleichstromkreise - Der unbelastete Spannungsteiler]] herzuleiten. \\ \\ ++Tipp 1:| Wir wissen, dass bei einem Spannungsteiler mit gleich großen Widerständen $R_1 = R_2$ die Spannungen $U_1$ und $U_2$ gerade gleich groß sind ++ \\ ++Tipp 2| Der Innenwiderstand $R_i$ bildet mit dem äußeren Widerstand $R_L$ einen Spannungsteiler ++ \\ \\ 
 +  - Betrachten Sie die Ergebnisse aus den Aufgaben 1. und 3. . Wie lässt sich aus dem maximaler Strom $I_{max}$ und der maximalen Spannung $U_{max}$ der Wert des Innenwiderstands $R_i$ bestimmen? 
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 ====== MEXLE Historie ====== ====== MEXLE Historie ======
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 <panel type="default" title="MiniMEXLE " subtitle="was bisher geschah"> <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.+Schon vor der Entwicklung von Arduino wurde in der Fakultät T1 an der Hochschule Heilbronn Mikrocontroller-Lernsysteme 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 Lernsysteme wie dem MiniMEXLE entweder selbst erwerben oder ausleihen und damit auch am heimischen Schreibtisch arbeiten konnten. Neben dem MiniMEXLE-Board waren dazu nur eine kleine Stromversorgung und ein PC mit Entwicklungsumgebung notwendig.  
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 +Die Entwicklung des MiniMEXLE und seine Verbreitung wurden mehrfach im Rahmen des Programms LARS unterstützt. Diesem Lernsystem fehlte aber eine breitgefächerte Modularisierung, um schnell und einfach elektronische Schaltungsbeispiele aufbauen zu können.
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 <panel type="default" title="MEXLE2020 " subtitle="der nächste Schritt"> <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. +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 Logik, Regelungstechnik, Mechanik und Motorentechnik mit eingebunden. 
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-====== Förderungen ====== +
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-<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]]) +
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-<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]]) +
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