Lux: Die Lichtschranke für den Sport- und Physikunterricht

Hio.
Ich möchte hier mein erstes größeres Projekt vorstellen. Es handelt sich um eine Art Lichtschranke mit einem Sharp GP2D12. Die Idee entstand als wir in der 11. Klasse gerade die grundlegenden Ideen der Mechanik von letztem Jahr wiederholten. Wir haben da Beschleunigungen und sowas in der Art ausgerechnet. Nur ging das bis jetzt ( :) ) immer nur sehr ungenau, weil wir das mit Stoppuhren gemacht haben. Ich kam dann auf die Idee das man da schnell was bauen könnte. Das schnell hab ich dann im nachhhinein wieder gestrichen ;). Im Laufe der Planung kam dann die Idee, das ganze im Sportunterricht zu verwenden. Irgendwann hab ich dann mal das Datenblatt gelesen und gesehen, dass der GP2D12 viel zu lange für eine Messung braucht und deswegen war der Einsatz im Physikunterricht fast nicht mehr möglich, weil bei den meisten Versuchen viel zu kleine Dunkelzeiten zu messen sind. Deswegen ist das ganze schlussendlich eher für den Sportunterricht gedacht.

So um was handelt es sich genau. Auf dem ersten Foto (hab völlig verpennt (im wortwörtlichem Sinne) bessere Fotos von dem Gerät zu machen, sorry) sieht man den groben Aufbau (auf diesem Foto, wars noch nicht ganz fertig, die Nacht hatte dafür gerade erst angefangen ;) ). Oben auf dem kleinen "Stativ" ist der GP2D12 an gebracht. Im oberen Kasten ist die ganze Elektronik drin. Ein Mega16 mit 8 MHz Takt, einem LCD-Display mit 2x20 Zeichen (danke dir nochmal Kalle für das LCD) und ein paar Tastern mit dem das ganze bedient wird. Was man auf dem Foto nicht sehen kann, ist eine kleine Aussparung für eine 9V-Batterie als Stromquelle. Unten am Kasten ist eine Cinchbuchse angebracht (für was die ist, kommt gleich).
Im unteren Kasten ist keine Elektronik nur ein dicker Stein, damit das gute Stück fest steht.

So von der Elektronik zur eigentlichen Anwendung. Man kann das Teil z.B. zum stoppen von 100-Meter-Läufen verwenden. Dazu wird das Gerät an der Ziellinie positioniert. Unten am Gerät wird über die Cinchbuchse die Startklappe angeschlossen (Bild zwei und drei). Die Startklappe ist nichts anderes als ein großer Taster und hat an dem Kabelende einen Kontakt, der schließt, wenn die Klappe zusammengeschlagen wird. Damit weiß der Mikrocontroller, dass es jetzt los geht. Der Mega16 zählt nun mit einem Timer hoch und lies kontinuierlich den Sharp aus. Überschreitet die gemessene Spannung einen gewisse Grenzspannung (für 50 cm z.B. 0,61V) wird die Stoppuhr angehalten. Das ganze wird, wie schon gesagt, über die Taster gesteuert. Auf dem Display wird dann ähnlich einem (älteren) Handy in der oberen Reihe irgendeine Info ausgegeben und in der unteren Reihe steht, was z.B. das Drücken des Tasters A bewirkt.
Das Gerät kann aber nicht nur x-Meter-Läufe stoppen sondern noch einiges mehr. Und zwar kann es Stoßdauern (z.B. schwere Metallkugel auf einen schweren Hammer) messen. Die sind ziemlich kurz (bewegen sich im µs-Bereich, in Beispiel natürlich abhängig von der Masse der Kugel). Dann kannd das Gerät auch Runden- und Zwischenzeiten und Dunkelzeiten messen.

Das Aufwendigste war das Gehäuse. Alles (wie auch die Elektronik) ist nicht fest miteinander verbunden, sondern trennbar. Das Gehäuse oben z.B. kann man aufschrauben (u.a. deswegen auch so aufwendig). Ohne Hilfe meines Vaters hätte ich das nie hinbekommen (bin halt einer vom Gymi, die können nur im Kopf hantieren ;) ). Dafür wurde es am Schluß gar nicht so schlecht. Was noch fehlte, war eine anständige Lackierung, aber dafür war leider (wie so oft) keine Zeit mehr da.


Grüße
Lutz