M-Pool

Das M-Pool ist ähnlich aufgebaut wie der E-Pool, den Sie im Wintersemester kennengelernt haben. Beim M-Pool steht speziell das Messen mit digitalen Messmitteln im Vordergrund. Der Arduino Nano dient dabei als digitale Basis.

Sie wählen sich aus unserem Katalog der Komponenten ein Objekt und eine dort noch nicht erfasste Eigenschaft aus.1) Es ist auch “erlaubt”, mehrere Eigenschaften des Objekts zu messen Dazu entwerfen Sie einen Messaufbau und schreiben für den Arduino ein Programm, mit dem Sie am Versuchsnachmittag die Eigenschaft so genau wie möglich erfassen. Diese Messung werten Sie nach allen Regeln der Messkunst aus. Das Ergebnis Ihrer Messung wird dauerhaft in den Katalog der Komponenten übernommen.

Ablauf

1. Wahl von Messobjekt und Eigenschaft

Wählen Sie aus dem Katalog eine Komponente und dazu eine Eigenschaft, die Sie am Versuchsnachmittag bestimmen möchten. Dabei gilt die Randbedingung, dass jedes Paar von Messobjekt und Eigenschaft von maximal einer Gruppe bearbeitet wird. Ihre Wahl tragen Sie in die zu Ihrem Versuchstermin passende der hier vorbereiteten Tabellen ein.

Damit wir Versuchsleiter sicher stellen können, dass es zu keinen Engpässen beim Material kommt, muss die Auswahl bis spätestens 24 Stunden vor Beginn des Versuchsnachmittags erfolgen.

Letzter Zeitpunkt für die Auswahl des Messobjekts ist Sonntag 14:00 Uhr.Wer dies aus welchen Gründen auch immer verpasst, meldet sich bei Kai-Martin Knaak um eine alternative Lösung zu finden (knaak@iqo.uni-hannover.de).

2. Schaltplan, Pseudocode und Unsicherheiten

Skizzieren Sie einen Aufbau, mit dem Sie ihre Messung durchführen möchten. Da der Ardunio letztlich elektrische Spannungen misst, sollte ihre Skizze die Form eines Schaltplans haben.

Entwerfen Sie ein Programm für den Arduino, mit dem Sie Ihre Messung durchführen werden. Verwenden Sie Pseudocode, um den Ablauf ohne Bindung an eine konkrete Programmiersprache deutlich zu machen.

Welche Fehlerquellen erwarten Sie für ihre Messung? Schätzen Sie ab, in welcher Größenordnung die Unsicherheit ihrer Messergebnisse liegen wird. Berücksichtigen Sie dabei die Auflösung des A/D-Wandlers des Arduinos.

3. Vorstellung des Vorhabens

Am Praktikumsnachmittag, ab 14:00 Uhr stellen Sie Ihren Kommilitonen Ihr Messvorhaben in einer kurzen Präsentation vor. Für Skizzen und Stichworte steht Ihnen ein Smartboard oder ein Flip-Chart zur Verfügung.

Notieren Sie auf der Tafel ihre Gruppennummer und ihre Themenwahl.

Schreiben Sie das Messvorhaben ausformuliert an die Tafel.

Erklären Sie, wie der von Ihnen geplante Messaufbau funktioniert.

Geben Sie an, welche physikalische Größe Sie messen werden.

Geben Sie an, welche Einheit die physikalische Größe hat.

Geben Sie einen Wertebereich an, in dem Sie das Ergebnis ihrer Messung erwarten.

Die Präsentation sollte nicht länger als etwa 4 Minuten sein – also wirklich kurz.

4. Messkampagne

Zwischen etwa 14:45 Uhr und 18:00 Uhr haben Sie Gelegenheit, ihren Messaufbau zu erstellen, den Arduino zu programmieren und Messungen durchzuführen. Dabei haben Sei jeweils einen Arbeitsplatz mit Desktop-Computer und Bildschirm zur Verfügung. Auf den Computern ist die Arduino-Entwicklungsumgebung installiert.

4.1 Digitales Aufwärmen

Überzeugen Sie sich davon, dass die digitale Seite Ihres Aufbaus funktioniert, indem Sie die LED des Arduinos blinken lassen.

4.2 Programmieren und Messen

Erstellen Sie das von Ihnen skizzierte Messprogramm. Nehmen Sie einen oder mehr Datensätze auf. Speichern Sie die Messergebnisse auf einem USB-Stick.

4.3. Prüfen und Bestätigen

Suchen Sie sich im Katalog der Komponenten eine bereits vermessene Eigenschaft aus.2) Das ist natürlich erst möglich, wenn das Semester so weit fortgeschritten ist, dass Versuchsberichte zum M-Pool abgegeben wurden. Im Gegenzug sind die ersten Gruppen Pioniere, die den Überprüfen Sie die dort angegebenen Werte mit einer eigenen Messung. Diese Überprüfungen dienen der Qualitätskontrolle der “Datenblätter”, die im Laufe der Zeit im Katalog entstehen werden.

5. Bericht

Eine Woche nach dem Versuchsnachmittag geben Sie in ILIAS einen Versuchsbericht ab. Dabei ist es noch wichtiger als bei Berichten zu “normalen” Versuchen, dass der Text für sich stehend verständlich ist. Denn beim M-Pool sorgen die Randedingeungen dafür, dass sich die Messungen von Gruppe zu Gruppe deutlich unterscheiden.

Allgemein zu möglichen Aufbauten

Sie können für ihre Messung alle Geräte und Komponenten verwenden, die Sie bereits im E-Pool kennengelernt haben. Das gilt insbesondere für Funktionsgeneratoren, Labornetzteile und Steckbretter.

Unsere Komponenten-Bar enthält von fast allem mehr als typischerweise an einem Experimentier-Nachmittag gleichzeitig benutzt wird. Das Glit insbesondere auch für die Arduinos. Wenn es Ihre Messung beschleunigt oder sonstwie erleichtert, könnenen Sie also durchaus zwei oder mehr dieser Mikroprozessoren einsetzen.

Elektrische Schaltungen brauchen üblicherweise eine gemeinsame Masse, auf das sich Signale beziehen. Ein Bereich, der ausdrücklich für die Masse reserviert ist, macht Ihren Aufbau übersichtlich (“Masseschiene”).

Messgeräte messen Spannungen in Bezug auf ein Referenzpotential. Das trifft auch auf den Arduino zu. Er braucht also immer zwei Anschlüsse, um eine Spannung zu messen.

Es gibt Leih-USB-Sticks. Die Rückgabe erfolgt mit der Abgabe des Versuchsberichts.

M-Joker

Sie haben eine Idee für eine Arduino-Messung, die sich mit den Mitteln des E-Pools umsetzen lässt, aber den Rahmen des Komponenten-Katalogs sprengt? Diese Idee können Sie als “Joker-Messung” an Stelle einer Wahl aus dem Katalog umsetzen. Bitte schreiben Sie kurze Email an Kai-Martin Knaak (knaak@iqo.uni-hannover.de) mit ihrem Vorhaben.

Im SS 2022 gezogene M-Joker

(noch kein M-Joker)

EM-Joker

Ihnen haben die Aufgaben im E-Pool gefallen und bedauern, dass Sie nicht mehr E-Pool-Versuche hatten? Dann können Sie den “EM-Joker” ziehen, indem Sie eine der E-Pool-Aufgaben so bearbeiten, dass der Arduino eine wesentliche Rolle spielt. Auch bei diesem Joker ist im Vorfeld eine kurze Email an Kai-Martin Knaak (knaak@iqo.uni-hannover.de) sinnvoll.

Im SS 2022 gezogene EM-Joker

* (noch kein EM-Joker)

Wieso, Weshalb, Warum?

Hintergründe