In diesem Projekt geht es um ein Mini-Labor für den Microcontroller (Totem MiniLab von Totemmaker). Im Unterricht arbeiten wir in der Jahrgangstufe Q3 mit dem Microcontroller Arduino. Mit diesem programmieren wir verschiedene Codes und lernen, unser Wissen aus dem Elektrotechnikunterricht durch eigene Schaltungen praktisch anzuwenden.

Das MiniLab von Totem soll die Benutzung dieses Microcontrollers erleichtern und die Möglichkeiten erweitern. Dafür hat das MiniLab mehr Steckplätze, eine größere Auswahl an Bauteilen und auswechselbare Side-Panels mit verschiedenen Funktionen. Des Weiteren gibt es eine große Steckfläche um zusätzliche Elemente zu nutzen.

Das MiniLab besteht aus einem Hauptteil, das mit 3 verschiedenen Side-Panels ergänzt werden kann. Der Hauptteil des MiniLabs besteht aus einem standardmäßigen Microcontroller (Arduino UNO), der an ein Lab Board angeschlossen ist. Die Steckbretter und das Lab Board stehen auf einem schwarzen Plastikgestell. Auf dem Lab-Board hat man im Gegensatz zum Arduino UNO mehr Anschlussmöglichkeiten und kann zum Beispiel auch Spannungen anzeigen, für die man sonst externe Messgeräte benötigen würde.

Die Side-Panels kann man entweder an der Seite des Lab-Boards anbringen (höchstens 2) oder sie auf eigenen Gestellen neben dem Lab-Board platzieren. Diese kann man dann nach Belieben umstellen oder zur Seite legen, je nachdem was man gerade benötigt. Bis jetzt bietet Totemmaker 3 verschiedene Side Panels an.

Das erste ist das I/O Side-Panel. Dieses Side-Panel besteht aus grundlegenden Bauteilen wie verschiedenen Tastern und Potentiometern. Diese benötigt man häufig bei Schaltungen und durch das Side-Panel kann man sich so einigen Steckaufwand sparen.

Außerdem ist das Side Panel praktisch, da es ein Relais besitzt, das einen größeren Strom fließen lassen kann. Das heißt man könnte dadurch einen Motor oder eine Lampe an und aus schalten, auch wenn diese mehr Strom benötigen als der Microcontroller liefern könnte.

Des Weiteren gibt es auf dem Board eine mehrfarbige RGB-LED. Durch einen Code auf dem Arduino und einem Regler wie zum Beispiel dem Potentiometer könnte man diese in verschiedenen Farben einstellen und leuchten lassen.

Das zweite ist das Sensor Side-Panel. Ganz oben auf diesem Side-Panel ist ein Mikrofon mit Verstärker (Amplifier) eingebaut. Mit diesem kann man Töne aufzeichnen. Darunter liegt ein 128x64 OLED-Display auf dem man sich zum Beispiel Text, Symbole, Messwerte und vieles mehr anzeigen lassen kann. In Verbindung mit einem Funktionsgenerator kann man es auch als Oszilloskop verwenden.

Danach kommt ein Sensor, der die Feuchtigkeit im Raum messen kann. Gleich darunter liegt ein weiterer Sensor, der außerdem die Temperatur feststellt. Die Messwerte der beiden Sensoren können, dann zum Beispiel auf dem Display ausgegeben werden.

Links unten auf dem Side Panel ist ein Summer. Wenn man diesen an den Arduino anschließt, kann man durch das Ändern der Frequenz die Tonlage bestimmen und diese am Summer ausgeben. Dadurch kann man ohne Lautsprecher simple Lieder oder Aneinanderreihungen von Tönen ausgeben.

Außerdem ist unten rechts in der Ecke noch eine Steuerung für einen DC-Motor. Durch diese kann man einen Gleichspannungsmotor an den Arduino anschließen und bedienen.

Das dritte ist das Audio Side Panel. Am auffälligsten daran ist, dass es nicht nur wie das vorherige Side Panel einen simplen Summer besitzt, sondern einen richtigen Lautsprecher. Im Gegenteil zum Summer klingt dieser wesentlich besser und kann komplexer verwendet werden.

Direkt darunter ist eine 10 Balken LED leiste. Durch die Nutzung des Arduino kann man auf dieser Leiste die LEDs leuchten lassen. Dadurch kann man zum Beispiel die Lautstärke des Lautsprechers anzeigen aber auch einfache Muster programmieren.

Direkt darunter befindet sich ein Funktionsgenerator der verschiedene Kurven wie Sinus, Dreieck oder Rechteck ausgeben kann. Damit kann man zum Beispiel die Funktionalität des Lautsprechers testen. Mit dem Regler lässt sich außerdem die Amplitude ändern.

Als letztes befindet sich unten noch eine Möglichkeit, Filterbausteine zu realisieren (Hochpass, Tiefpass etc.). Damit kann man die Amplitude und die Phasenlage von elektrischen Signalen abhängig von der Frequenz verändern. Im praktischen Versuch könnte man die Grenzfrequenz des Lautsprechers ermitteln, indem man zusätzlich eine Spule oder einen Kondensator in den Filter einbaut und diesen an den Arduino, den Lautsprecher und den Funktionsgenerator anschließt. Außerdem könnte man sich auch dieses Ergebnis wieder auf dem Display auf Side Panel 2 anzeigen lassen.