Vor zwei Jahren habe ich angefangen, über mein Abschlussprojekt nachzudenken. Ich wollte etwas machen, was mit meinen beiden Fächern zu tun hat: Physik und Informatik. Ferner sollte es etwas sein, was einen gewissen Nachhaltigkeitseffekt für meine spätere Arbeit haben kann. So kam ich auf die Idee, mich mit Microcontrollern wie dem Arduino und Einplatinen-Computern wie dem Raspberry Pi als Datenlogger für Experimente zu beschäftigen.

Wahl der Plattform

Preislich gibt es schon einen Unterschied, während Arduino-Klons wenige Euros kosten (vor allem, wenn man größere Stückzahlen kauft), kommt ein Pi mit nötiger Input-/Output-Hardware kommt so um die 50 Euro. Da ich die Geräte auch gern für Schülerexperimente einsetzen würde und Schulbudgets begrenzt sind, fiel meine Wahl auf den kostengünstigeren Arduino.

Das Containment- und Darstellungs-Problem

Diese Wahl hatte jedoch zwei Probleme zur Folge: Wie sollte der Datenexport funktionieren? Und wie macht man Arduino-Aufbauten „schülersicher“?

Zum zweiten Problem zuerst: Üblicherweise werden Arduino-Aufbauten auf Breadboards gesteckt (siehe z.B. der Aufbau zu „Funktionen laufen„). So lassen sich Aufbauten zwar schnell realisieren und Sensoren gut wiederverwenden, aber diese Aufbauten sind eher zum Prototyping gedacht, nicht zum ernsthaften Einsatz. Dadurch sind die Verdrahtungen sehr anfällig auf mechanische Einwirkungen, wodurch es leicht zu Wackelkontakten kommen kann. In der Praxis kann es so zu Verzögerungen im Unterrichtsablauf kommen (nicht, dass diese von vielen Schüler*innen diese nicht begrüßen würden). Aber aus Lehrendensicht ist dies sicher nicht gewollt. Deswegen müssen die Mikrocontroller und Sensoren einerseits gut verbaut sein, was die Verlötung von Leitungen einschließt. Andererseits sollten Mikrocontroller aber auch in einer Vielzahl von Experimenten wiederverwendet werden können. Dies hat automatisch zur Folge, dass man die Arduinos in Kisten einbaut, diese mit Buchsen versieht und die Sensoren mit entsprechenden Steckern hinzufügt. Das Thema Steckerwahl ist ein eigenes, da kommt sicher noch ein Post.

Nun zum zweiten Thema: Datensexport und -darstellung. Dazu braucht man einen Computer, da ich im Laufe des Studiums schon Erfahrungen mit Python zur Darstellung von Daten Erfahrungen gesammelt habe, fiel die Wahl logischerweise auf diese Plattform. Mehr dazu in weiteren Posts.

Eigene Projekthomepage

Die Entwicklung will ich auf einer eigenen Webseite dokumentieren. Sie ist schon online: aripe.de

Aripe steht für Arduino and Raspberry Pi in Physics Education. Eigentlich wollte ich Science statt Physics nehmen, aber dann hätte die URL zu sehr nach Kirche oder Hybris geklungen.