Dies ist die deutsche Version der Dokumentation für Lehrkräfte von PhyPiDAQ, einem Paket zur Aufnahme, Speicherung, Visualisierung und Auswertung von Messdaten mit dem Raspberry Pi.
Here is the English version.
In dieser Anleitung wird der gesamte Workflow von PhyPiDAQ, begonnen von der Installation bis hin zur Auswertung von Versuchen beschrieben.
- PhyPiDAQ Dokumentation (für Lehrkräfte)
- 1. Was ist PhyPiDAQ ?
- 2. Was brauche ich und wie baue ich das zusammen ?
- 3. Wie setze ich den Raspberry Pi auf und installiere PhyPiDAQ ?
- 4. Wie bediene ich die PhyPiDAQ Software ?
- 4.1 Starten und Startoberfälche
- 4.2 Konfigurationsdatei
- 4.3 Messung starten
- 5. Experimente mit PhyPiDAQ
- 6. Weitere Dokumentation und andere Projekte
PhyPiDAQ ist ein Projekt zur transparenten, einfach verständlichen Datenerfassung mit einem Raspberry Pi. Die Software enthält grundlegende Funktionen zur Datenaufnahme und -visualisierung wie Datenlogger, Balkendiagramm, XY- oder Oszilloskopanzeige und Datenaufzeichnung auf die Festplatte zur anschließenden Auswertung.
Die Bedienoberfläche ist so gestaltet, dass vorgefertigte Vorlagen für viele Sensoren benutzt werden können, um diese somit einfach und schnell auszulesen. Darüber hinaus bietet sie aber auch die Möglichkeit, die einzelnen Parameter wie Abtastrate, Intervall, Achsenbeschriftung, Differentieller Modus, Funktionen zur direkten Umrechnung und viele mehr zu verändern. Die Einstellungen lassen sich bequem abspeichern und wieder aufrufen, sodass ein Demonstrationsversuch schnell gezeigt werden kann.
Es wird bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren, wie verschiedene Analog-Digital-Wandler, Stromsensoren, Klimadatensensoren, Gammadetektoren etc. unterstützt. Hierbei wurde auf weit verbreitete und preiswerte Sensoren gesetzt, welche eine hohe Genauigkeit aufweisen, die für Schulversuche mehr als ausreichend ist.
Die Sensoren können einzeln mittels sogenannter Jumper-Kabeln mit dem Raspberry Pi verbunden werden, oder es kann die eigens für PhyPiDAQ entworfene Platine verwendet werden, auf welcher die Sensoren fest angebracht werden. Dadurch kann der Verkabelungsaufwand auf ein Mindestmaß reduziert werden und Versuche können auch schnell in der 5-Minuten-Pause aufgebaut werden. Mit maßgeschneiderten 3D-gedruckten Modellen kann alles geräumig in einem Organizer-Koffer befestigt werden.
Abb. 1: Darstellung der Zeitabhängigkeit von zwei Signalquellen
(Kondensatorspannung an Rechteckspannung) an einem AD-Wandler
Abb. 2: Messkoffer mit Raspberry Pi, Vorschaltplatine und eingebautem Display
Sensoren und Standardverstärker sind das Herzstück des PhyPiDAQ-Projekts.
Eine Reihe von analogen und digitalen Sensoren werden von der PhyPiDAQ-Software
unterstützt, die quelloffen ist und vom
PhyPiDAQ Github-Repository
heruntergeladen werden.
Die detaillierte Vorgehenswese zur Installation der Software ist
hier beschrieben.
Sensoren können direkt an die GPIO-Pins des Raspberry Pi angeschlossen werden, und ein ein externes Steckbrett kann verwendet werden, um schwache Signale zu verstärken, falls dies notwendig sein sollte.
Ein Vorschlag für einen Messkoffer, der einige der gängigsten Sensoren zur Messung von Spannungen und Strömen und eine Reihe von Standardverstärkern enthält, wird im Rahmen des PhyPiDAQ Projekts vorgeschlagen. Eine detaillierte Bauanleitung und eine Liste der empfohlenen Komponenten sind im Ordner MeasuringCase beschrieben, den Sie auch auf dem Github-Repository finden.
Falls sich bereits ein Betriebssystem auf dem Raspberry Pi befindet, können Sie direkt mit 3.2 fortfahren. Falls nicht, wird dieses nun aufgesetzt.
Laden Sie auf einem beliebigen Rechner mit SD Karten-Slot zunächst Raspberry Pi Imager von der offiziellen Seite https://www.raspberrypi.org/downloads/ herunter.
Installieren Sie den Raspberry Pi Imager, indem Sie die heruntergeladene Datei doppelklicken.
Abb. 3: Installation von Raspberry Pi Imager, Doppelklick auf die "Himbeere"
Es öffnet sich ein neues Fenster, in welchen Sie das zu installierende Betriebssystem auswählen können, sowie die SD-Karte. Wählen Sie bei Operating System "Raspberry Pi OS (other)" und dann "Raspberry Pi OS Full" aus.
Abb. 4: Auswahl des Betriebssystems
Abb. 5: Auswahl des Betriebssystems
Stecken Sie nun die SD-Karte in den Slot des Rechners. Vergessern Sie sich hierbei, dass sich die SD-Karte im beschreibbaren Modus befindet, indem Sie den kleinen Schieber am linken Rand des SD-Karten-Adapters nach oben schieben.
Abb. 6: SD-Karte beschreibbar machen, Schieber in obere Stellung bringen
Im Raspberry Pi Imager können Sie nun bei "SD Card" per Klick Ihre SD-Karte
auswählen.
Abb. 7: Auswahl der SD-Karte
Mit einem Klick auf "Write" und anschließendem bestätigen können Sie schließlich die SD-Karte bespielen, ggf. wird hierzu einmal nach dem Passwort gefragt. Dieser Vorgang kann nun einige Minuten in Anspruch nehmen.
Abb. 8: Beschreiben der SD-Karte
Wenn der Vorgang abgeschlossen ist befindet sich das Betriebssystem für den Raspberry Pi auf der SD-Karte und diese
kann in den Raspberry Pi eingesteckt werden. Falls Sie sich nicht für die Koffervariante mit Display entschieden
haben, verbinden Sie nun einen externen Monitor, und stellen Sie sicher, dass eine Maus und Tastatur angeschlossen ist.
Verbinden Sie weiter ein Ethernet-Kabel, falls Sie keine Wlan-Verbindung verfügbar haben. Anschließend können Sie den
Raspberry Pi mit dem Netzteil verbinden, er startet automatisch.
Es werden nun verschiedene Pakete automatisch installiert, was ebenfalls mehrere Minuten dauern kann. Ist das
erfolgreich geschenen, so öffnet sich ein Fenster, in welchem Sie grundlegende Systemeinstellungen wie Zeitzone, Land,
Tastaturlayout und Ihr Wlan-Netz einstellen, sofern das gewünscht ist. Das Aufsetzen des Pi ist damit abgeschlossen
und wir können mit dem Installieren von PhyPiDAQ fortfahren.
Das Betriebssystem des Raspberry Pi ist ein Linux-System, das von Hause aus schon viele Programme mitbringt. Zur Arbeitsweise unter Linux gehört es, häufig die Kommandozeile zu verwenden, die in vielen Belangen der "Kommandozeile" unter Windows gleicht. Als modernes Betriebssystem verfügt Linux natürlich auch über eine sehr komfortable grafische Oberfläche, in der Sie Anwendungen mit der Maus starten und steuern können. Die Programmnamen für gängige Anwendungen weichen bisweilen vom gewohnten ab. Eine Übersicht findet sich in der Liste unten.
Liste der wichtigsten Anwendungen unter Linux auf dem Raspberry Pi
| Programm | Beschreibung |
|---|---|
LXTerminal |
Linux-Konsole für Befehlseingabe |
leafpad |
einfacher Editor für Textdateien |
gedit |
Editor für Textdateien mit fortgeschrittenen Möglichkeiten (z. B. Syntax-Highlighting) |
qpdfview |
Anzeige von pdf-Dokumenten |
gpicview |
Bildbetrachter |
idle3 |
einfache Entwicklungsumgebung für python (vers. 3) |
Thonny |
Entwicklungsumgebung für Python-Programme mit Debugger und Einzelschritt |
libreoffice |
Textverarbeitung, Tabellenkalkulation und Präsentation |
chromium-browser |
Web-Browser |
Mathematica |
Computer-Algebra, sehr mächtig |
pi-packages |
grafischer Manager für Software-Pakete |
apg-get |
Kommandozeilen-Werkzeug zur Installation und zum Löschen von Softwarepaketen |
git |
Quellcode-Management System zum Herunterladen, Modifizieren und Veröffentlichen von Programmpaketen; üblicherweise verbunden mit einem Konto auf https://github.com |
Sollte eines der aufgeführten Programme nicht vorhanden sein, kann es leicht genau so
wie andere Programmpakete mit dem Befehl sudo apt-get install <name> auf der Kommandozeile
nachinstalliert werden. Fast alle der aufgeführten Programm können auch über die grafische
Bedienoberfläche des Raspberry Pi aus dem Programm-Menü gestartet werden.
Die am häufigsten verwendeten Befehle in der Konsole (LXTerminal, s. Liste oben) sind in
der Tabelle unten kurz beschrieben.
Liste der wichtigsten Befehle für die Kommandozeile
| Befehl | Beschreibung |
|---|---|
ls |
listet alle Dateien im aktuellen Verzeichnis auf |
cd Ordnername |
wechselt in den angegebenen Ordner |
cd |
wechselt ins Home-Verzeichnis |
pwd |
zeigt aktuelles (Arbeits-)Verzeichnis an |
cp Datei1 Datei2 |
kopiert Datei1 in (neue) Datei2 |
mv Dateiname1 Dateiname2 |
Datei mit Dateiname1 in Dateiname2 umbenennen |
mkdir Ordnername |
erzeugt einen Ordner mit namen Ordnername |
rmdir Ordnername |
Ordner Ordnername entfernen (muss leer sein) |
sudo nano Dateiname |
erstellt/öffnet neue Datei Dateiname |
rm Dateiname |
löscht die angegebene Datei |
pyhton3 Dateiname.py |
führt Datei Dateiname.py in python3 aus |
./Dateiname.py |
alternativ: führt Datei Dateiname.py aus |
cat Dateiname |
zeigt Inhalt der Datei mit Namen Dateiname an |
less Dateiname |
zeigt Inhalt einer Datei an (auf und ab mit Pfeiltasten, Ende mit q) |
man Befehl |
zeigt Hilfsinformation zum angegebenen Befehl an |
| Pfeiltaste hoch/runter | zeigt zuletzt benutzte Befehle an |
| Pfeiltaste rechts/links | Befehl editieren |
<Str> + <c> |
Beendet das im Terminal ausgeführte Programm |
<Str> + <z> |
Verschiebt das im Terminal laufende Programm in den Hintergrund |
bg |
führt in den Hingergrund verschobenes Programm weiter aus |
jobs |
zeigt alle im Termnal laufenden Prozese an |
kill %i |
stoppt Prozess mit Nummer i (siehe Befehl jobs) |
Befehl& |
führt Befehl als Hintergrundprozess aus |
date |
zeigt Datum und Uhrzeit an |
/ in Dateiangabe trennt Unterordner von Ordner- oder Dateinamen |
|
~/ in Dateiangabe steht für das Home-Verzeichnis |
|
* in Dateiname steht für beliebige Zeichenfolge |
|
? in Datei- oder Verzeichnisname steht für ein beliebiges Zeichen |
|
./ in Pfadangabe zu Datei steht für das aktuelle Verzeichnis |
|
Befehl > Dateiname |
Ausgabe von Befehl in Datei mit Namen Dateiname speichern |
Befehl1 | Befehl2 |
Ausgabe von Befehl1 als Eingabe an Befehl2 |
sudo Befehl |
führt Befehl als Administrator aus (mit "superuser-Rechten") |
sudo reboot |
System neu starten |
sudo halt |
System anhalten (kann danach ausgeschaltet werden) |
Beziehen des PhyPiDAQ Codes und einfache Installation
Bitte beachten Sie , dass Ihr Raspberry Pi für die folgenden Schritte mit dem Internet verbunden sein muss. Öffnen Sie das Terminal, welches Sie in der Systemleiste oben links finden.
Abb. 9: Terminal öffnen
Installieren Sie zunächst git, mit welchem sich alle Dateien des Pakets PhyPiDAQ* herunterladen lassen. Geben Sie hierzu folgendes in das Terminalfenster ein:
sudo apt-get install git
Abb. 10: Befehl im Terminal eingeben
Zur Installation von PhyPiDAQ geben Sie folgende Befehle ein. Kopieren Sie grundsätzlich Zeile für Zeile dieses Cods in das Terminal und bestätigen Sie jeden Befehl mit der Enter-Taste. Fügen Sie NICHT alle Zeilen auf einmal ein.
mkdir ~/git
cd ~/git
git clone https://github.com/PhyPiDAQ/PhyPiDAQ
cd ~/git/PhyPiDAQ
./installlibs.sh
Damit ist die Installation schon abgeschlossen und PhyPiDAQ ist bereit für den ersten Einsatz. Falls Sie später die installierte Version aktualisieren wollen geben Sie folgendes in das Terminal ein (nicht notwendig bei Erstinstallation, da bereits die aktuelle Version heruntergeladen ist):
cd ~/git/PhyPiDAQ
git pull
./installlibs.sh
In der alltäglichen Anwendung sollte man nicht mit den Dateien im Installationsverzeichnis arbeiten, sondern eine Kopie im Home-Verzeichnis des Nutzers erstellen. Diese Aufgabe erledigt das Script
./install_user.sh
Wichtige Konfigurationsdateien und Beispiele werden ins Verzeichnis PhyPi des Nutzers kopiert. Außerdem werden Icons auf dem Desktop angelegt, die man zum Start der grafischen Oberfläche einfach anklicken kann.
Zum Starten der Anwendung PhyPiDAQ, doppelklicken Sie auf dem Desktop auf das Icon PhyPi.
Abb. 11: PhyPiDAQ öffnen
Sie werden gefragt, wie Sie es öffnen möchten, wählen Sie hier "Ausführen" aus.
Es öffnen sich nun zwei Fenster: ein schwarzes Terminal Fenster, welches aktuelle Statusmeldungen und Log-Dateien
anzeigt. Für die einfache Bedienung können Sie dieses Fenster ignorieren. Wichtig wird es erst, wenn Fehler angezeigt
werden. In diesem Fall zeigt das Terminal-Fenster den Fehlercode und Hinweise, welche auf das Problem hinzeigen und
das Problem dadurch in der Regel schnell behoben werden kann.
Das wichtigere Fenster ist die Bedienoberfläche von PhyPiDAQ.
Abb. 12: Bedienoberfläche PhyPiDAQ
Im Reiter "Control", in welchem Sie sich nach dem Öffnen befinden, ist der Startreiter. Von hier aus kann eine Messung gestartet werden, indem der Button rechts unten "StartRun" geklickt wird, was aber erst später probiert werden soll. Weiter lässt sich in diesem Reiter das sogenannte Arbeitsverzeichnis auswählen. Hier können Sie bestimmen, wo der konfigurierte Versuch abgespeichert werden soll. Eine übersichtliche Ordnerstruktur ist essentiell, wenn PhyPiDAQ in mehrerern Schulklassen verwendet wird. Es wird daher sehr empfohlen, eine Struktur wie die Folgende zu verwenden:
Abb. 13: Ordnerstruktur
Sie können neue Ordner im Dateimanager erstellen (ähnlich wie Windows "Arbeitsplatz" oder Mac "Finder"), indem Sie mit der rechten Maustaste im Fenster auf "Neu"->"Ordner" klicken.
Abb. 15: neuen Ordner erstellen
Eine andere Möglichkeit ist die Eingabe des folgenden Befehls im Terminal, welcher den Unterordner "Klasse_12" im Ordner "Schule" erstellt.
mkdir /home/pi/PhyPi/Schule/Klasse_12Sie wählen also in der Bedienoberfläche von PhyPiDAQ in Feld "Work Dir:" aus, in welchem Ordner Sie das aktuelle
Projekt speichern möchten. Darunter, in "DAQ config" können Sie bereits gespeicherte Projekte öffnen. Das ist
besonders dann sinnvoll, wenn Sie bereits einen Versuch im Vorraus getestet haben und im Unterricht vorführen möchten.
Es wird dann das gespeicherte Projekt genauso wieder geöffnet und Sie können den Versuch sofort starten.
Darunter, im Feld "Name" können Sie den Namen des Versuchs eingeben. Dieser wird als Teil des Dateinamens erscheinen.
Wenn Sie auf "Save Config" klicken, speichern Sie die Konfigurationsdatei ab. Die Datei wird dann "default.daq"
heißen, falls Sie bei Name: "default" hingeschrieben haben. Bei jedem Starten durch "StartRun" wird eine
zusätzliche Datei erzeugt mit Name, Uhrzeit und Datum, welche in dem Verzeichnis abgespeichert wird, welches Sie bei
"Work Dir" angegeben haben, z.B. Schule / Klasse_12 / Photoeffekt.
Aufgabe: Erstellen Sie nun eine wie in Abb. 30 gezeigte Ordnerstruktur, mit Ihren Schulklassen. Erstellen Sie in
eine dieser Klassen einen Ordner mit dem Namen "Testversuch". Anschließend wechseln Sie zur Bedienoberfläche von
PhyPiDAQ und wählen in Work Dir den eben erstellten Testversuch aus.
Vergeben Sie nun den Name "Standardversuch" und speichern Sie das Projekt ab.
Verifizieren Sie anschließend im Dateimanager, dass sich das erstellte Projekt dort befindet.
Wir wollen uns nun mit dem zweiten Reiter, "Configuration", vertraut machen.
Klicken Sie auf den Reiter "Configuration".
Abb. 16: Konfiguration
Es ist nun ein Fenster zu sehen, in welchem sämtliche Parameter für den Versuch
eingestellt werden können, wie beispielsweise:
- welchen Sensor verwende ich (DeviceFile)?
- welche maximalen Werte sollen im Diagramm angezeigt werden (ChanLimits)?
- sollen die Werte des Sensors direkt umrechnet werden (ChanFormula)?
- welche Achsenbeschriftung soll angezeigt werden (ChanLabels)?
- welche Einheiten sollen angezeigt werden (ChanUnits)?
- wie oft soll abgetastet werden (Interval)?
und einige weitere ...
Lassen Sie sich hier nicht abschrecken ! Diese Parameter stellen Möglichkeiten dar, wie ein Versuch erweitert oder
perfektioniert werden kann. Es sind keinesfalls alle Parameter erforderlich - in der Regel reichen hierbei ungefähr
3-5 Zeilen aus. In der "default"-Config, welche in Abb. 32 zu sehen ist, sind lediglich alle Einstellmöglichkeiten
aufgezeigt und durch ein "#" am Anfang der jeweiligen Zeile auskommentiert.
Wenn Sie Änderungen an der dieser Konfiguration vornehmen möchten, so müssen Sie zunächst oben rechts den "Edit Mode"
aktivieren, indem Sie einmal daruf klicken.
Dass Sie nun in der Datei schreiben können, wird durch das Feld davor angezeigt. Sie können nun direkt in der
Oberfläche schreiben und auch hilfreiche, aus vielen anderen Programmen bekannte Tastenkombinationen wie
- Str+C für das Kopieren von ausgewählten Zeichen
- Str+V für das Einfügen der eben kopierten Zeichen
- Str+Z für Rückgängig machen
- Str+Shift+Z für erneutes Rückgängig machen
benutzen.
Beginnen Sie immer damit, dass Sie der Oberfälche mitteilen, welchen Sensor Sie auslesen möchten, indem Sie bei der entsprechenden Zeile am Anfang das "#" entfernen.
Wir wollen nun demonstrativ den Analog-Digital-Wandler ADS1115 auslesen und ändern daher die Zeile
#DeviceFile: config/ADS1115Config.yaml # 16 bit ADC, I2C busin
DeviceFile: config/ADS1115Config.yaml # 16 bit ADC, I2C busum. Alle weiteren Einstellungen hier können Sie unverändert lassen, da bereits automatisch für diesen Sensor passende Parameter gewählt werden. Für den Sensor müssen aber ggf. noch Änderungen vorgenommen werden, da dieser beispielsweise vier Eingänge besitzt, aber ja nach Projekt nicht alle ausgelesen werden müssen. Klicken Sie hierzu nun auf "reload device config", was Sie unten rechts finden. Es folgt eine Bestätigung, dass PhyPiDAQ nun den ausgewählten Sensor übernommen hat.
Klicken Sie nun oben auf den Reiter "Device Config". Es sind nun die Parameter des Sensors zu sehen.
Abb. 17: Konfiguration des Sensors
Hier ist die Syntax wieder die gleiche, das bedeutet:
- Zeilen, die mit "#" beginnen, sind auskommentiert und haben keinen Einfluss auf das Programm
- um Änderungen vorzunehmen müssen Sie in den "Edit-Mode" gehen, indem Sie oben rechts das Feld "Edit-Mode" anklicken.
Sie haben nun die Wahl, welche Kanäle Sie auslesen möchten, was in "ADCChannels" bestimmt wird. Möchten Sie nur den Kanal 1 auslesen, so lautet die Zeile
ADCChannels: [0]da bei null mit Zählen begonnen wird. Möchten Sie nur den Kanal 2 auslesen, so lautet die Zeile
ADCChannels: [1]Sie können mehrere Eingänge gleichzeitig auslesen, indem Sie die einzelnen Kanäle
durch Kommata trennen:
ADCChannels: [0, 1, 2, 3]Die anderen Parameter darunter können bei Bedarf genutzt werden, um zum Beispiel einen Eingang von einem anderen zu subtrahieren. Folgen Sie hierzu den Hinweisen in den entsprechenden Zeilen. Zu beachten ist, dass Sie, wenn Sie mehrere Kanäle auslesen wollen, auch die Parameter unten auf die jeweilige Anzahl an Kanälen angleichen müssen. Folgendes ist also nicht möglich und wird zu einer Fehlermeldung führen:
# example of a configuration file for ADC ADS1115
DAQModule: ADS1115Config
ADCChannels: [0, 1, 2, 3] # active ADC-Channels
DifModeChan: [false] # enable differential mode for Channels
Gain: [2/3] # programmable gain of ADC-Channel
sampleRate: 860 # programmable Sample Rate of ADS1115Korrekt ist:
# example of a configuration file for ADC ADS1115
DAQModule: ADS1115Config
ADCChannels: [0, 1, 2, 3] # active ADC-Channels
DifModeChan: [false, false, false, false] # enable differential mode for Channels
Gain: [2/3, 2/3, 2/3, 2/3] # programmable gain of ADC-Channel
sampleRate: 860 # programmable Sample Rate of ADS1115Wir haben nun also den Sensor ADS1115 mit vier Kanälen ausgewählt. Sie können nun einen Namen unten vergeben und die Konfiguration abspeichern.
Wenn Sie den Messkoffer verwenden, ist der Aanlog-Digital-Wandler bereite mit dem Raspberry Pi verbunden und der Aufbau ist messbereit. Falls Sie einen offenen Aufbau verwenden, verbinden Sie den Analog-Digital-Wandler mit dem Raspberry Pi mit vier Leitungen benötigt: GND und +5V für die Spannungsversorgung und SCL und SDA für die i2C-Verbindung, überwelche der Sensor Daten an den Pi übermittelt. Die genaue Verkabelung mit dem Breadbord ist dabei im Kurs digitale Messswerterfassung explizit erläutert.
Anschließend können Sie den Button "StartRun" klicken. Es öffnet sich ein Fenster mit dem Diagramm und Sie können unten links mit einem Klick auf "Run" die Messung starten. Herzlichen Glückwunsch, Sie haben Ihre erste Messung mit PhyPiDAQ getätigt !
Abb. 18: Auslesen von vier Kanälen mit einem Analog-Digital-Wandler
Es gibt nun zahlreiche Möglichkeiten, wie Sie PhyPiDAQ einsetzten können.
Wichtig ist hier zum Einen die Möglichkeit, aufgenommene Daten zu speichern, was mit "SaveData" geschieht. Die Werte
werden in dem im Arbeitsverzeichnis ("WorkDir") ausgewählten Ordner in dem zur Messung gehörenden Ordner
gespeichert.
Standardmäßig werden nur die ersten 12 Sekunden abgespeichert, was genau das Intervall ist, welches im Display zu
sehen ist. In der Konfiguration kann dies natürlich angepasst und verlängert werden, falls gewünscht. Das Datenformat
ist standardmäßig ".csv", was aber auch angepasst werden kann.
Für alle Buttons sind Tastaturkürzel definiert, die durch "_" im Button-Text angegeben sind.
Wir sind nun soweit, dass wir eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren auslesen, live im Monitor grafisch plotten und die Werte exportieren können. Das eröffnet unzählige Möglichkeiten, PhyPiDAQ im Unterricht einzusetzen.
Eine Einführung in die Grundlagen der digitalen Messtechnik für Schülerinnen und Schüler findet sich im Kurs digitale Messswerterfassung. Dort wird zunächst gezeigt, wie man grundsätzlich eine Spannung digitalisiert und mit Hilfe von Python-Code mit dem Rechner aufnimmt und weiter verarbeitet. Als interessantes erstes Projekt wird eine Hell-Dunkel-Schaltung realisiert. Es folgt eine etwas anspruchsvollere Aufgabe, die Kalibration eines temperaturabhängigen Widerstands und die anschließende Temperaturmessung mit diesem Sensor. Den Abschluss des vorgeschlagenen Kurses bildet der Bau eines Kraftmessers mit einer Wägezelle, wie sie auch in modernen Küchenwagen verwendet wird.
Einige anspruchsvollere Beispiele für Messungen aus verschiedenen Bereichen des Physikunterrichts werden in einzelnen Dokumenten beschrieben.
- Moritz Aupperle, "Konzeption und Gestaltung eines digitalen Messwerterfassungssystems für den Physikunterricht in der Schule", Masterarbeit Karlsruhe (2018)
- Dominik Braig, "Digitales Messsystem mit aktiver Messbereichserweiterung zum Einsatz in physikalischen Praktika", Bachelorarbeit, ETP 2020
- Philipp Eckerle, "Konzeption eines Telemetriesenders zum Übertragen von Beschleunigungsdaten im Rahmen von PhyPiDAQ" , Masterarbeit, ETP 2022
- Pierre Robert Lang, "Konzept zur Integration von digitaler Messtechnik in den Physikunterricht zur Thermodynamik", Masterarbeit ETP 2023
Aktuelle Präsentationen zum Projekt:
- Digitales Messen mit dem Raspberry Pi auf Basis von PhyPiDAQ,
Moritz Aupperle, Expose zur Masterarbeit - Digitale Messwerterfassung für den Physikunterricht mit dem Raspberry Pi, G. Quast, Tagung der deutschen Physikalsichen Gesellschaft Aachen (2019)
- [Digitales Messen im Physikunterricht](http://ekpwww.etp.kit.edu/~quast/Projects/ PhyPiDAQ/DigitalesMessen_GQuast_Pforzheim1902.pdf), G. Quast, Lehrerfortbildung Pforzheim (2019)
- Digitales Messen im Physikunterricht, Lehrerfortbildung Pforzheim (2020)
Andere Projekte:
M. Wong, Schülerprojekt Mint-Micro-Macro