Bastelprojekt: Melodie-Klingel

Melodien sind überall. Auf der Arbeit, in der Schule und auch zu Haus. Doch stört Sie nicht auch das ständige „Bim Bam und Ring Ring“ Ihrer Haustürklingel? Wollten Sie schon immer mal etwas neues? Etwas mit mehr Pep, das auch zu Ihnen passt? Dann ist der mufu.gong genau das richtige für Sie! In der Multifunktionsklingel mufu.gong treffen Hard- und Software auf Bastelfreude, um für Sie ein einmaliges, maßgeschneidertes Klingelerlebnis zu schaffen.

Die Melodie-Klingel der Station ist schon seit 20 Jahren im Einsatz und deswegen bauen wir eine neue Klingel. Dazu analysieren wir die Anforderungen (requirements analysis) und erstellen ein Lasten- und Pflichtenheft. Basierend darauf zerlegen wir die Klingel in funktionale Module und untersuchen Kombinationsmöglichkeiten (design space exploration), wobei wir unseren Ideen freien Lauf lassen. Danach entwickeln wir die Hardware für diese Module (design), z.B. durch Auswählen von Bauteilen und Erstellen von Schaltplänen. Die produzierten Prototypen werden während der Softwareentwicklung getestet und überarbeitet (prototyping). Nebenbei soll auch eine Dokumentation der Technik und des Projektverlaufs entstehen.

Projektbeschreibung in Englisch

Melodies are everywhere, whether at work, at school or at home. But aren't you fed up with the constant 'bim bam' and 'ring ring' of your doorbell? Have you ever wanted something new? Something with more verve, that also fits to you? Then the mufu.gong is the very thing for you! With the multifunctional bell mufu.gong, hardware and software encounter friends of handicraft work to create a tailored and unique ringing experience for you.

The melody doorbell of the Station junger Techniker, a youth club in a small german town, has been used since at least 20 years and so we are building a new one. Therefor we analyze the requirements and write a requirements specification. Based on this, we decompose the bell into functional modules and try out possible combinations—exploring the design space by letting our imagination run wild. Then, we develop the hardware for these designs, for example, through choosing electrical components and constructing circuit diagrams. The produced prototypes are tested and revised during the software development. Along the way, we document the technical aspects and the project's progress.

Expo Science International 2013 in Abu Dhabi

Die Expo Science International ist eine Wissenschafts- und Technikmesse für Kinder und Jugendliche. Sie wird alle zwei Jahre an wechselnden Orten von der MILSET Organisation ausgerichtet. Dieses Jahr (2013) war sie in Abu Dhabi/Vereinigte Emirate und 2014 wird sie in Brüssel/Belgien stattfinden.

Wir haben dieses Jahr wieder teilnehmen können. Mitgenommen haben wir unsere Ampelsteuerung samt Modell, die gerade fertig gewordene Melodieklingel, einen unserer Steckbrett-Arduinonachbauten, Projektposter und Infomaterial über die Station, Weißwasser und die Universität in Cottbus.

→ Weiterlesen...

Fotos von der Arbeit

Ziele und Ideen im Detail

Was soll die Klingel können? Irgendwie muss sie bei Tastendruck eine Melodie abspielen und wir müssen die Melodie austauschen können. Aber was könnte die Klingel sonst noch tun? Wir haben alle unsere Ideen gesammelt und aufgeschrieben:

Zeit- und Aufgabenplan

Die nächsten Aufgaben:

Projekt-Tagebuch

  • 16.10.2013: Randolf hatte sein kaputtes USB-Festplatten-Gerät mitgebracht. Nach einigem studieren des Aufbaus war klar, dass Reparatur der Elektronik nicht lohnt. Tobias fiel auf, dass das ein cooles Gehäuse für unsere Melodieklingel gibt, wenn wir die Abdeckung durch eine Plexiglasscheibe ersetzen. Andreas hat uns mit dem dazugehörigen Netzteil weitergeholfen. Es ist ein geregeltes Schaltnetzteil und liefert stabilisierte 5V und 12V mit je 2A direkt. So brauchen wir keinen Spannungsregler auf der Hauptplatine und können die Audioendstufe direkt mit 12V betreiben. Wir haben daher die Buchse des Netzteils auch mit aufgehoben. Der Kühlkörper des bisherigen Spannungsreglers ist zu hoch um in das Gehäuse zu passen, aber der wird ja nun nicht mehr benötigt. Wir müssen den Boden des Gehäuses (Alu) noch mit einer Folie oä isolieren. Sonst gibt es wieder Kurzschlüsse. Die 5er Pinbuchse für den Programmieradapter sollten wir senkrecht einbauen, damit man den Adapter drauf stecken kann, ohne die Klingel aus dem Gehäuse ausbauen zu müssen.
  • 26.10.2013: Maximilian und Randolf haben GEDA und gnucap als Simulationsplattform ausprobiert. Das scheiterte aber an Problemen mit der Bauteilbibliothek und dem Programm gwave zum Anschauen der Simulationsergebnisse. Letzteres funktionierte überhaupt nicht. Also werden wir doch bei LTSpice bleiben müssen. Aber wir sollten noch QUCS probieren! :)
  • 19.10.2013: Maximilian und Tobias haben den angefangen, den Verstärker in LtSpice zu simulieren. Erstmal nur ein FET zum Ausprobieren der Treiberstufe. Anfänglich war der Umschaltvorgang sehr langsam. Das lag aber daran, dass man bei gepulsten Spannungsquellen tatsächlich eine Rise und Fall Zeit >0s angeben muss. Naja, sonst kann er ja auch nichts sinnvolles simulieren…
  • 12.10.2013: Tobias und Randolf besprechen den Audioverstärker
  • 05.10.2013: Randolf und Max besprechen MOSFET basierten Audioverstärker
  • 28.09.2013: Recherche nach MOSFET Treiberstufen für den Audioverstärker
  • 12.-19.09.2013: Präsentation unserer Projekte auf der ESI 2013 in Abu Dhabi. Nebenbei haben wir die Software verbessert und die Probleme des Audioverstärkers verstanden. Jetzt wollen wir einen viel besseren bauen :)
  • 09.09.2013: Alle Platinen bestückt und gelötet. Dann haben wir die Software getestet und alles funktionierte gut genug.
  • 08.09.2013: Alle Platinen überarbeitet und gefräst und gebohrt
  • 03.08.2013: Max, Tobias und Randolf arbeiten an den Platinenlayouts. Microcontroller-Platine ist fertig entworfen und der SD-Adapter wurde angefangen. Tobias hat den SD-Kartenhalter ausgemessen, damit wir ein Footprint dafür erstellen können.
  • 27.07.2013: Pause und Fahrradfahren bei 35°C. Maximilian hat die Microcontroller-Platine angefangen.
  • 20.07.2013: Wir haben die Schaltpläne für alle Baugruppen fertig und in einzelne Schaltpläne zerlegt.
  • 13.07.2013: An den Schaltplänen gearbeitet.
  • 06.04.2013: Max und Randolf haben alle Komponenten-Ideen aufgeschrieben. Sigmar hat die AVR Application Note für Audio Recording gelesen.
  • 30.03.2013: Tobi und Randolf haben den Zeitplan mit Meilensteinen erstellt und dann das Lastenheft fertig geschrieben.
  • 23.03.2013: Max und Sigmar haben Rechtecksignal vom Arduino mit NF-Verstärker zum hören gebracht. Tobias hat das Lastenheft vorbereitet.
  • 16.03.2013: Max und Tobi arbeiten weitere Ideen aus und wie sie Arbeiten wollen
  • 09.03.2013: Max und Sigmar rechnen R2R DAC durch
  • 02.03.2013: Projektstart mit Teilnehmerfindung und Auswahl des Themas

Die alte Melodie-Klingel der Station

  • Basierte auf Schaltplänen und Software aus der Zeitschrift „Funkamateur“ vom April 1986, aber unser Nachbau ist etwas modifiziert worden.
  • Wurde gebaut von Herr Wolf? FIXME Wann? Den Zeichnungen nach müssen auch noch andere mitgearbeitet haben, z.B. S. Pusch(?).
  • U880D Microprozessor, NE555 Taktgenerator, ein EPROM als Programm- und Melodiespeicher
  • Digital-Analog-Wandler ist Monophon. Der Mikrocontroller erzeugt ein Rechtecksignal der gewünschten Frequenz und dieses wird digital verstärkt. Ein nachträglich hinzugefügter Kondensator parallel zum Lautsprecher soll das Signal wohl etwas glätten.