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m-pool:start [18 April 2022 18:26] – created knaak@iqo.uni-hannover.dem-pool:start [21 April 2024 18:34] (current) – [4. Messkampagne] rechtschreib knaak@iqo.uni-hannover.de
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 ====== M-Pool ====== ====== M-Pool ======
-{{ :c_elehre:e-pool:e-pool_20201104_leon_kasperek.jpg?400|}} +/* {{ :c_elehre:e-pool:e-pool_20201104_leon_kasperek.jpg?400|}} */ 
-Das E-Pool unterscheidet sich von den Versuchen, die Sie bisher im  +Der M-Pool ist ähnlich aufgebaut wie der [[e-pool:start|E-Pool]], den Sie im  
-PhysikPraktikum kennengelernt haben. Statt einer ausführlichen Anleitung für einem +Wintersemester kennengelernt haben. Beim M-Pool steht speziell das Messen mit digitalen  
-bestimmten Versuch erhalten Sie hier sehr kurz gefasste Aufgaben, die eher ein Thema +Messmitteln im Vordergrund. Der [[WP>Arduino_Nano|Arduino Nano]] dient dabei als digitale 
-umreißen. Aus diesen Themen wählen Sie sich eines aus, das Sie während eines  +Basis. 
-Experimentier-Nachmittag selbständig bearbeiten. Dabei gilt die Randbedingung, dass +
-jedes Thema am jeweiligen Nachmittag von maximal einer Gruppe bearbeitet wird.+
  
-Vor Ort haben Sie dafür Zugriff auf alle [[c_elehre:katalog:start|Komponenten und Geräte]], die bei  +Sie wählen sich aus unserem [[katalog:start|Katalog der Komponenten]] ein Objekt  
-Elektronik-Versuchen im Physikpraktikum üblicherweise zum Einsatz kommen. Welche  +und eine dort noch nicht erfasste Eigenschaft aus.((Es ist auch "erlaubt", mehrere  
-dieser Geräte Sie nutzen, entscheiden Sie.  +Eigenschaften des Objekts zu messen)) 
- +Dazu entwerfen Sie einen Messaufbau und schreiben für den Arduino ein Programm, mit dem Sie 
-Am [[e-pool_ws21_22:start#themenwahl|Ende dieser Seite]] finden Sie Links zu  +am Versuchsnachmittag die Eigenschaft so genau wie möglich erfassen. Diese Messung werten  
-Formularen, auf denen Sie ein Thema für sich auswählen. +Sie nach allen Regeln der Messkunst aus. Das Ergebnis Ihrer Messung wird dauerhaft in  
 +den Katalog der Komponenten übernommen.
  
 ====== Ablauf ====== ====== Ablauf ======
  
-==== 1. Themenwahl ==== +==== 1. Wahl von Messobjekt und Eigenschaft ==== 
-Unten auf dieser Seite finden Sie einen Katalog mit möglichen Themen. Wählen Sie sich das Thema aus, das Sie am Praktikumsnachmittag bearbeiten möchten. Für die Auswahl finden Sie unten auf dieser Seite einen Link zu einem an Doodle angelehnten Formular. Dabei gilt die Randbedingung, dass jedes Thema an einem Termin nur von maximal einer Gruppe bearbeitet wird.+Wählen Sie aus dem [[katalog:start|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 [[.:m-pool-wahl:start|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 E-Pools erfolgen.+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.
  
-<note important>Letzter Zeitpunkt für die Auswahl des Themas ist Dienstag 14:00 Uhr.+<note important>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>). </note> 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>). </note>
  
  
 +==== 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.
  
-==== 2. Messfrage ==== +Entwerfen Sie ein Programm für den Arduino, mit dem Sie Ihre Messung durchführen werden.  
-Formulieren Sie zu ihrem Thema eine Frage, die sie während des Praktikumsnachmittags beantworten. Die Messfrage sollte so gestellt sein, dass die Antwort der Wert einer quantitativen physikalischen Größe ist. Dabei soll sich Ihre Frage von denen unterscheiden, die in diesem Semester andere Gruppen vor Ihnen bearbeitet haben.+Verwenden Sie [[wpde>pseudocode|Pseudocode]], um den Ablauf ohne Bindung an eine konkrete 
 +Programmiersprache deutlich zu machen.
  
-Ihre Messfrage sollte die folgenden drei Komponenten enthalten: +Welche Fehlerquellen erwarten Sie für ihre Messung? Schätzen Sie ab, in welcher Größenordnung 
-  - eine ausformulierte Frage, die typischerweise mit einem Fragezeichen endet, +die Unsicherheit ihrer Messergebnisse liegen wird. Berücksichtigen Sie dabei die Auflösung  
-  - eine physikalische Größe, deren Wert die Antwort auf die ausformulierte Frage liefert, +des [[WP>Analog-Digital-Umsetzer|A/D-Wandlers]] des Arduinos.
-  - die Einheit der physikalischen Größe.+
  
-Überlegen Sie sich ein Messprogramm für die physikalische Größe, die ihre Messfrage beantwortet. Schätzen Sie ab, in welcher Größenordnung sich der Wert wahrscheinlich bewegen wird.  +==== 3. Vorstellung des Vorhabens ==== 
- +Am Praktikumsnachmittag, ab 14:00 Uhr stellen Sie Ihren Kommilitonen Ihr Messvorhaben in  
-Beispiele:  +einer kurzen Präsentation vor. Für Skizzen und Stichworte steht Ihnen ein Smartboard  
-  * "Wie groß ist die maximale Frequenz, mit der die Schaltung zufriedenstellend funktioniert?", Physikalische Größe: $f_\text{max}$, Einheit: Hz +oder ein Flip-Chart zur Verfügung.
-  * "Wie groß ist die Abweichung zwischen berechneter und tatsächlich gemessener Ausgangsspannung?", Physikalische Größe: $V = U_\text{rech} / U_\text{mess}$, Einheit: einheitenloses Verhältnis von Spannungen" +
-  * "Wie groß ist der Proportionalitätsfaktor, mit dem der Wert des Widerstands R3 in die Verstärkung eingeht?", Physikalische Größe: $V_\text{R}$, Einheit: $1/\Omega$ +
- +
-<note> <fs larger>Ihre Messfrage muss sich von den Messfragen von Vorgängergruppen unterscheiden.</fs></note> +
- +
-==== 3. Vorbereitung ==== +
-Skizzieren Sie einen Schaltplan, mit dem Sie das gewählte Thema angehen möchten. Welche +
-Komponenten benötigen Sie? Wie wirken die Komponenten in der Schaltung zusammen? Machen +
-Sie sich bei Widerständen und Kondensatoren Gedanken zu sinnvollen Größenordnungen des  +
-Werts. Zum Beispiel: Benötigen Sie an Stelle X einen Widerstand von 1 Ω oder einen 10 kΩ ? +
- +
-Nutzen Sie  [[ltspice:start]], um sich von der Funktion Ihrer Schaltung zu überzeugen.  +
- +
-==== 4. Vorstellung ==== +
-Am Praktikumsnachmittag, ab 14:00 Uhr stellen Sie Ihren Kommilitonen Ihre +
-Messfrage in einer kurzen Präsentation vor. Für Skizzen und +
-Stichworte steht Ihnen ein Smartboard zur Verfügung.+
   * Notieren Sie auf der Tafel ihre Gruppennummer und ihre Themenwahl.   * Notieren Sie auf der Tafel ihre Gruppennummer und ihre Themenwahl.
-  * Erklären Sie, wie die von Ihnen eingeplante Schaltung funktioniert.((Wenn Sie mehrere Schaltungen aufbauen, können sie alle vorstellen oder nur die "interssanteste".)) +  * Schreiben Sie das Messvorhaben ausformuliert an die Tafel. 
-  * Schreiben Sie Ihre Messfrage 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 physikalische Größe Sie messen werden.
   * Geben Sie an, welche Einheit die physikalische Größe hat.   * Geben Sie an, welche Einheit die physikalische Größe hat.
Line 66: Line 54:
 Die Präsentation sollte nicht länger als etwa 4 Minuten sein -- also wirklich kurz.  Die Präsentation sollte nicht länger als etwa 4 Minuten sein -- also wirklich kurz. 
  
-==== 5. Aufbau und Messung ==== +==== 4. Messkampagne ==== 
-Zwischen etwa 14:45 Uhr und 18:00 Uhr haben Sie Gelegenheit, zu ihrem Thema Schaltungen aufzubauen und Messungen durchzuführen.+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 Sie jeweils einen Arbeitsplatz mit Desktop-Computer und Bildschirm zur Verfügung. Auf den Computern ist die Arduino-Entwicklungsumgebung installiert.
  
-==== 6. Bericht ==== +=== 4.1 Digitales Aufwärmen === 
-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 E-Pool sind die Themen so offen formuliert, dass sich die Inhalte von Gruppe zu Gruppe deutlich unterscheiden.+Überzeugen Sie sich davon, dass die digitale Seite Ihres Aufbaus funktioniert, indem Sie die LED des Arduinos blinken lassen.
  
-====== Zu allen Themen ====== +=== 4.2 Programmieren und Messen === 
-  * 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"). +Erstellen Sie das von Ihnen skizzierte Messprogramm. Nehmen Sie einen oder mehr Datensätze auf. Speichern Sie die Messergebnisse auf einem USB-Stick.
-  * Messgeräte messen in Bezug auf ein Referenzpotential. Wenn ihr Eingang eine Schirmung hat, dann dient das Potential der Schirmung als Bezug. Es ist fast immer sinnvoll, die Schirmung mit der Masse der Schaltung zusammenzulegen. +
-  * In gleicher Weise bezieht sich der Ausgang von Spannungsquellen auf ein Referenzpotential. Das gilt für Funktionsgeneratoren genauso wie für Netzgeräte. +
-  * Bei unseren BNC-zu-Banane-Adaptern ist der Anschluss mit dem Fähnchen und der schwarzen Buchse verbunden mit der Schirmung. +
-  * Eingänge von integrierten Schaltungen (Opamps, Logik-Gatter) brauchen für korrekte Funktion jederzeit ein klar definiertes Spannungsniveau. +
-  * Für Signale, die von der Zeit abhängen, ist meist ein Oszilloskop das beste Messgerät. +
-  * Für Signale, die sich nicht schnell wiederholen, ist ein Speicheroszilloskop überlegen gegenüber einem Analog-Oszilloskop. +
-  * Unsere Speicheroszilloskope können Ergebnisse auf USB-Stick speichern. Als Format für die Speicherung empfiehlt sich "CSV", nicht die Standardeinstellung "Waveform". Es gibt Leih-USB-Sticks. Die Rückgabe erfolgt mit der Abgabe des Versuchsberichts.+
  
-====== Themen ======+=== 4.3. Prüfen und Bestätigen === 
 +Suchen Sie sich im [[katalog:start|Katalog der Komponenten]] eine bereits vermessene Eigenschaft aus.((Das ist natürlich erst möglich, wenn das Semester so weit fortgeschritten ist, dass Versuchsberichte zum M-Pool abgegeben wurden. Dafür sind die ersten Gruppen Pioniere, die die sicher auftretenden Anfangshürden überwinden.)) 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. 
  
-===== Dreiecksgenerator mit zwei Opamps ===== +==== 5. Bericht ==== 
-Bauen Sie einen Dreiecksgenerator aus zwei Operationsverstärkern auf. +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.
-  * Zur Vorbereitung: Simulieren Sie ihre Schaltung mit [[ltspice:start]] ((Die Vorbereitung mit LTspice ist etwas aufwändiger als bei anderen Versuchen. Im Gegenzug werden Sie am Praktikumsnachmittag zügig voran kommen.))  +
-  * Erklären Sie das Schaltungsprinzip +
-  * Woraus ergibt sich die Frequenz des erzeugten Signals?+
  
-== Bereits beanwortete Messfragen == +====== 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. 
-===== Analoges Rechnen ===== +  * 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"). 
-Mit Hilfe von Operationsverstärkern kann man analog Rechnen. Addieren, +  * 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.
-Subtrahieren aber auch Differenzieren und Integrieren sind durch einfache +
-Schaltungen möglich. Überprüfen, demonstrieren, erklären Sie die Funktion +
-solcher Schaltungen. Nutzen Sie dazu Funktionsgeneratoren und Oszilloskope. +
-  * Vorbereitung: Simulieren Sie Ihre Schaltungen mit [[ltspice:start]] +
- +
-  * a(t) + b(t) +
-  * a(t) - b(t) +
-  * Stammfunktion von a(t) +
-  * Ableitung von a(t) +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * Wie genau (ed: im Sinne von Genauigkeit) kann man mit einem Operationsverstärker rechnen? +
- +
- +
-===== Höhere Mathematik mit Opamps ===== +
-Operationsverstärker können mit der Mathematik der zehnten Schulklasse mithalten. +
-Demonstrieren Sie, dass Opamps fortgeschrittene Funktionen bilden können. +
-Ermitteln Sie quantitativ, wie nahe Ihr Aufbau dem mathematischen Ideal kommt. +
-  * Vorbereitung: Simulieren Sie Ihre Schaltungen mit [[ltspice:start]] +
- +
-  * Zum Aufwärmen: Bauen Sie eine Multiplikation mit dem festen Faktor 11. +
-  * Exponentialfunktion → exp(a(t)) +
-  * Logarithmus → log(a(t)) +
-  * Multiplikation → a(t) * b(t) +
-  * Division → a(t) / b(t) +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * Inwiefern gilt die ideale Gleichung? +
- +
-===== Optische Signalübertragung ===== +
-Demonstrieren Sie eine optische Signalübertragung. Nutzen Sie hierzu: +
-  * Funktionsgenerator +
-  * LED +
-  * Photodiodenverstärker aus Operationsverstärkern aufgebaut +
-  * Oszilloskop +
-Eignet sich Ihr Aufbau für die Übertragung digitaler Signale? Wie sieht es mit analogen Signalen aus? +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * ... +
- +
-===== Auf Flip folgt Flop ===== +
-Bauen Sie verschiedene Typen von Flip-Flops aus NAND-Gattern auf. +
-  * Vorbereitung: Simulieren Sie Ihre NAND-Schaltungen mit [[ltspice:start]]. +
-  * Nutzen Sie das im E-Pool vorhandene Material wie Schalter, LEDs, Funktionsgeneratoren und Oszilloskope, um die Funktion Ihrer Schaltungen nachzuweisen. +
-  * Testen Sie die Grenzen (einer) ihrer Schaltungen aus. +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * ... +
- +
-===== Auf Tick folgt Tack ===== +
-Bauen Sie einen digitalen Taktgenerator +
-  * Vorbereitung: Entscheiden Sie sich für eine Schaltung aus NANDs, Kondensatoren und Widerständen. +
-  * Vorbereitung: Simulieren Sie die Schaltung in [[ltspice:start]]. +
-  * Bauen Sie die Schaltung mit den im Praktikum verfügbaren Komponenten auf +
-  * Vergleichen Sie die Eigenschaften Ihres Taktgenerators mit dem Rechteck-Signal eines der im Praktikum vorhandenen Funktionsgeneratoren +
-  * Bauen Sie einen weiteren Taktgenerator mit nominell den gleichen Bauteilen. Untersuchen Sie, wie identisch dessen Funktion ist. +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * ... +
- +
-===== Spulen, Kondensatoren und Schalter ===== +
-Spule und Kondensator bilden einen Schwingkreis. Untersuchen Sie das Verhalten des +
-Schwingkreises beim Schalten. +
-  * Zur Vorbereitung: Simulieren Sie die Schaltung in [[ltspice:start]]. Auf der Seite [[ltspice:schalter-beispiel:start|dieser Seite]] finden Sie ein Beispiel für die Umsetzung von (idealen) Schaltern in einer LTspice-Simulation. +
-  * Zum Aufwärmen: Nehmen Sie eine Entladungskurve des Kondensators auf. +
-  * Aufgewärmt: Nutzen Sie einen Schalter, um die im Kondensator gespeicherte Ladung schlagartig durch die Spule fließen zu lassen. +
-  * Auf Touren: Ziehen Sie ihr Messprogramm durch. +
-Im E-Pool vorhandenes Material: +
-  * Kondensatoren mit Werten zwischen 10 pF und 1000 µF +
-  * Widerstände mit Werten zwischen 1 Ω und 1 MΩ +
-  * zwei große Luftspulen mit etwa 1 m Durchmesser +
-  * [[c_elehre:katalog:start#spule_fuer_hall-effekt|"Didaktische" Spulen]] mit einer Induktivität von 15 mH und einem Innenwiderstand von 3 Ω, die auch beim Versuch zum [[wpde>Hall-Effekt|Hall-Effekt]] zum Einsatz kommen. +
-  * Joche aus Weicheisen für die "didaktischen" Spulen, die deren Induktivität erhöhen +
-  * eine Sammlung von Induktivitäten aus dem Elektronik-Bedarf. +
-Tipps: +
-  * Beachten Sie, dass ein Umschalter zwischen den Schaltstellungen kurzzeitig keinen Anschluss verbindet. +
-  * Schätzen Sie die zu erwartende Schwingfrequenz ab, um "passende" Parameter für das Oszilloskop zu finden. +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * ... +
- +
- +
-===== Spannungsverdopplung ===== +
-Mit Hilfe von Dioden und Kondensatoren kann man aus einer Wechselspannung eine Gleichspannung erhalten. Mit einer geeigneten Kombination der Bauteile kann dabei die Gleichspannung größer als der Mittelwert der Wechselspannung ausfallen. Bauen Sie eine Schaltung auf, bei der die Ausgangsspannung deutlich oberhalb der Eingansspannung liegt. +
-  * Zur Vorbereitung: Simulieren Sie die Verdoppler-Schaltung mit [[ltspice:start]]. +
-  * Zum Aufwärmen: Einen [[wpde>Brückengleichrichter]] aus einzelnen Dioden aufbauen und ausprobieren. +
-  * Aufgewärmt: Eine Schaltung, an deren Ausgang die doppelte Spannung anliegt wie beim Gleichrichter. +
-  * Auf Touren: Lässt sich ihre Schaltung zu noch höheren Spannungen erweitern? (Beachten Sie, dass Sie dabei im Bereich berührsicherer Gleichspannung von < 60 V bleiben) +
-  * Erklären Sie die Funktionsweise ihrer Schaltung. +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * Verhältnis zwischen verdoppelter Spannung und Spannugn aus einem einfachen Gleichrichter +
-  * In welchem Verhältnis steht die Ausgangsspannung zu der Anzahl der verbauten Kaskaden? +
- +
- +
- +
-===== LED-Blitzlicht ===== +
-Bauen Sie eine Schaltung auf, die beim Druck auf einen Taster einen einzelnen Lichtpuls abgibt. Gemeint ist hier wirklich ein einzelner Lichtpuls, also keine Folge von Pulsen, kein Blinklicht.  +
- +
-Entwurf Ihrer Schaltung: +
-  * Nutzen Sie für Ihre Schaltung die [[wpde>NAND-Gatter|NAND-Gatter]] [[c_elehre:katalog:start#logik-steckbrett|unserer Logik-Steckbretter]].  +
-  * Verzögern und invertieren Sie ein digitales Signal.  +
-  * Kombinieren Sie das verzögerte, digitale Signal mit dem Original-Signal, so dass sich ein kurzer Puls ergibt.  +
-  * Nutzen Sie einen [[c_elehre:katalog:start#transistoren|MOSFET]], um mit dem Puls eine LED aufleuchten zu lassen. +
-  * Simulieren Sie Ihre Schaltung [[ltspice:start|mit LTspice]]. Auf der Seite [[ltspice:schalter-beispiel:start|dieser Seite]] finden Sie ein Beispiel für die Umsetzung von Schaltern in einer LTspice-Simulation. +
- +
-Konkrete Durchführung: +
-  * Zerlegen Sie ihre Schaltung in getrennte Module mit klar definierter Funktion. Testen Sie die Module einzeln mit Hilfe von [[c_elehre:katalog:start#funktionsgenerator|Funktionsgenerator]] und [[c_elehre:katalog:start#digital-oszilloskop|Oszilloskop]]. +
-  * Erzeugen Sie unterschiedliche Pulslängen. +
-  * Erklären und dokumentieren Sie in der Auswertung die Funktionsweise ihrer Schaltung. +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * Proportionalitätsfaktor zwischen Widerstand und Impulslänge +
- +
-===== Körperschallgeschwindigkeit ===== +
-Bestimmen Sie die Schallgeschwindigkeit in den Arbeitischen des Praktikums oder in geeigneten anderen Objekten Ihrer Wahl. Nutzen Sie dazu  +
-  * Körperschall-Mikrofone zur Signalaufnahme, +
-  * Aus Operationsverstärkern aufgebaute Komparatoren zur Signal-Erkennung, +
-  * Logik-Bausteine zur Erzeugung eines Puls, dessen Länge proportional zur Schallgeschwindigkeit ist. +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * ... +
- +
-===== Schalten und Prellen ===== +
-Kurz nachdem mit einem mechanischen Schalter ein elektrische Stromkreis erstmalig geschlossen wurde, geht der elektrische Kontakt kurzzeitig wieder verloren. Dieses [[wpde>Prellen|Prellen]] des Schalters kann sich mehrfach wiederholen, bevor der Stromkreis stabil geschlossen bleibt. +
-  * Charakterisieren Sie das Prellen von im Praktikum vorhandenen Schaltern. +
-  * Ergänzen Sie den Schalter um eine Kombination aus [[wpde>Tiefpass|Tiefpass]] und NAND-Gatter, hinter der das Prellen nicht mehr sichtbar ist. +
- +
-== Bereits beanwortete Messfragen == +
-  * Wie wirkt sich die Größe von Kapazität/Widerstand (bei jeweils fester Kapazität/Widerstand) des anderen Teils des RC-Glieds in einer Tiefpass/NAND-Schaltung auf die Einschaltdauer aus? +
- +
- +
-===== Tiefer Tiefpass ===== +
-RC-Tiefpass, genau hingeschaut. +
-  * Vorbereitung: Simulieren Sie einen [[wpde>Tiefpass#Tiefpass_1._Ordnung|RC-Tiefpass erster Ordnung]] mit [[ltspice:start]]. Wählen Sie dafür die Werte von Widerstand und Kondensator als "glatte" Zehnerpotenzen.((Die Bauteilwerte in glatten Zehnerpotenzen haben den Vorteil, dass sie im Praktikum als vorgefertigte Steck-Komponente vorhanden sind.)) Der Widerstand sollte dabei nicht kleiner als 1 kΩ und nicht größer als 1 MΩ ausfallen. Der Wert des Kondensators sollte zwischen 1 nF und 1 µF liegen. +
  
-  * Bauen Sie einen Tiefpass erster Ordnung aus Kondensator und Widerstand. +Es gibt Leih-USB-Sticks. Die Rückgabe erfolgt mit der Abgabe des Versuchsberichts.
-  * Bestimmen Sie die Frequenz, bei der am Ausgang des Tiefpass nur die Hälfte des Eingangssignals zu sehen ist +
-  * Pflicht: Nehmen Sie den [[wpde>Phasengang|Phasengang]] und den [[wpde>Amplitudengang|Amplitudengang]] des Tiefpass auf. Nutzen Sie dafür ein Speicheroszilloskop und die Möglichkeit des Signalgenerators automatisch die Frequenz zu verfahren. Erstellen Sie im Versuchsbericht daraus ein [[wpde>Bode-Diagramm|Bode-Diagramm]]. Gibt es Abweichungen zwischen analytischen Formeln, Simulation und Messung? +
-  * Kür: Passen Sie die Werte von Widerstand und Kondensator durch Parallel- und Reehenschaltung so an, dass die charakteristische Frequenz des Tiefpass der letzten Ziffer ihrer Gruppennummer in kHz entspricht.  +
-  * Kür2: Schalten Sie zwei oder mehr gleiche Tiefpässe hintereinander und nehmen erneut den Phasen- und Amplitudengang auf. Entspricht das gemessene Ergebnis Ihrer Erwartung? +
-===== Gleiche Richter ===== +
-Dioden eignen sich, um aus einer das Vorzeichen wechselnden Wechselspannung eine ständig positive Spannung zu machen. +
-  * Vorbereitung: Simulieren Sie Ihre Schaltungen [[ltspice:start|mit LTspice]]. +
-  * zum Aufwärmen: Gleichrichtung eines Signals mit einer einzelnen Diode. +
-  * aufgewärmt: Gleichrichtung eines Signals mit einem [[wpde>Brückengleichrichter|Brückengleichrichter]] +
-  * voll in Schwung: aktiver Gleichrichter mit zwei Opamps (siehe Seite 17 des [[https://www.microchip.com/content/dam/mchp/documents/APID/ProductDocuments/DataSheets/20001810G.pdf|Datenblatts von MCP6271]])+
  
-== Bereits beanwortete Messfragen == +===== M-Joker ===== 
-  * "Totzeit" zwischen zwei positiven Peaks bei dem einfachen Diodengleichrichter. +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.
-  * Wie groß ist der Gleichwert einer Gleichrichterbrücke mit Glättungskondensator?+
  
-===== Joker ===== +== Im SS 2022 gezogene M-Joker == 
-Sie haben eine Idee für einen Aufbau, der sich mit den Mitteln des E-Pools umsetzen lässt?+  * (noch kein M-Joker)
  
-== Im WS 19/20 gezogene Joker == +===== EM-Joker ===== 
-  * PID-Regler. Messfrage: Wie klein ist das kleinste erreichbare Verhältnis $V_\text{min}$ von geregelter Stellgröße $A_\text{reg}$ zu ungeregelter Stellgröße $A_\text{unreg}$ unter dem Einfluss einer Störung? Physikalische Größe: $V_\text{min} = A_\text{reg} / A_\text{unreg}$. Einheit: einheitenloses Verhältnis von Spannungen +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. 
-  * Zusammengeschaltete Widerstände. Messfrage: Wie gut stimmt der gemessene Gesamtwiderstand bei Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen mit den Werten überein, die sich aus dem Ohmschen Gesetz und den Kirchhoffschen Regeln ergeben? Physikalische Größe: $R_\text{Mess} / R_\text{Formel}$ Einheit: einheitenloses Verhältnis.((Auch eine vom Aufbau und Theorie leicht erscheinendes Aufgabe kann ein gutes Thema für den E-Pool sein. Dann verlagert sich der Schwerpunkt auf eine saubere Durchführung und Dokumentation mit korrekter Betrachtung der relevanten Unsicherheiten.))+
  
-====== Themenwahl ====== +== Im SS 2022 gezogene EM-Joker == 
-{{page>e-pool_ws21_22:themenwahl:start}}+ * (noch kein EM-Joker)
  
 ====== Wieso, Weshalb, Warum? ====== ====== Wieso, Weshalb, Warum? ======
-[[e-pool_ws21_22:wieso-weshalb-warum:start|Hintergründe]] +[[m-pool:wieso-weshalb-warum:start|Hintergründe]] 
  
  
-{{indexmenu_n>150}} /* im Index nach oben sortiert */+{{indexmenu_n>160}} /* im Index nach oben sortiert */