Testbericht – KosmoBits

Kosmos, der bekannte Hersteller von hochwertigen und lehrreichen Experimentierkästen, hat kürzlich KosmoBits, einen Elektronikbaukasten für Kinder von 10 bis 15 Jahre, vorgestellt.

KosmoBits ist für junge Tüftler gedacht, die die ersten Schritte in der Programmierung erlernen möchten.

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Kosmos hat mir freundlicherweise ein KosmoBits-Set zum Test zur Verfügung gestellt.

Konzept
KosmoBits besteht aus einem Elektronik-Board in Form eines Gamepads. Das „Gehirn“ dieses Gamepads ist ein kleiner Minicomputer, der die Kommunikation mit einem Smartphone oder Tablet regelt. Über die App auf dem Smartphone kann der junge Tüftler in verschiedenen Spiel-Leveln die Programmierung des Minicomputers erlernen. Der Minicomputer ist ein Microcontroller-Board, KosmoDuino genannt, das auf dem bekannten Arduino basiert. Der KosmoDuino ist ein sogenannter Arduino-Clone, ein von Kosmos entwickeltes Arduino-Board, das mit der kostenlosen Arduino-Entwicklungsumgebung programmiert werden kann.

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Arduino
Das Arduino-Projekt wurde in Italien speziell für Schüler und Studenten entwickelt, um ihnen einen einfachen Einstieg in die Programmierung und die Elektronik zu ermöglichen. Mittlerweile hat sich das Arduino-Board zu einem weltweit verbreiteten, günstigen Elektronik-Board für Hobby-Anwender und Bastler entwickelt. Die Entwickler von Arduino haben das Projekt offen gelegt und so können erfahrene Bastler und Entwickler eigene Arduino-Board entwickeln. Diesen Umstand hat auch Kosmos genutzt und den KosmoDuino realisiert, der nun die Zentraleinheit und das Gehirn des KosmoBits-Baukastens ist.

Auspacken
Der KosmoBits-Experimentierkasten wir in einer stabilen Kartonbox ausgeliefert und enthält verschiedene Komponenten und Elektronik-Bauteile.

Zum Inhalt gehören:

  • ein Gamepad-Gehäuse
  • eine Grundplatine (Interaction Board)
  • ein KosmoDuino
  • ein Lipo-Akku
  • 4 Sensoren (die sogenannten Bots)
  • ein Steckbrett für Elektronik-Experimente
  • ein USB-Kabel
  • verschiedene elektronische Bauelemente
  • Anleitungsheft mit über 60 Seiten

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Nach dem Auspacken kann man anhand der Checkliste in der Anleitung die gelieferten Teile kennenlernen und gleichzeitig überprüfen ob das Set komplett ist.

Inbetriebnahme
Dank der ausführlichen Anleitung, die jeden Schritt des Zusammenbaus in Text und Bild erklärt, kann das KosmoBits-Gamepad auch von einem unerfahrenen Tüftler zusammengebaut werden. In einem zusätzlichem Quickstart-Guide werden alle nötigen Schritte in Stichworten aufgelistet. Ein zusätzliches Faltblatt mit Updates informiert den Anwender über Fehler und Änderungen, die nach dem Druck der Anleitung festgestellt beziehungsweise gemacht wurden. Die beiden grauen Gummi-Stempel, die an der Unterseite der Knöpfe aufgesteckt werden, sind in Materialliste im Anleitungsheft nämlich noch nicht aufgelistet.

Neben dem Zusammenbau des Gamepads und der Sensor-Bots muss auf dem Smartphone oder Tablet die KosmoBits-App installiert werden. Die App kann über den Google Play Store oder den Apple App Store kostenlos bezogen werden.

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Erste Schritte
Nach dem Zusammenbau kann die App gestartet und das Gamepad eingeschaltet werden. Über Bluetooth verbindet sich das Gamepad mit dem Smartphone oder Tablet. Der junge Bastler kann nun in verschiedenen Leveln kleine Code-Monster sammeln. Die Code-Monster sind stellvertretend für kleine Code-Schnippsel, die du in einem Computerterminals in der App in die Lücken einfüllen musst.

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Durch das Ergänzen der Code-Lücken lernt man die einzelnen Befehle und den Programmaufbau kennen.

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Programmierung
Die eigentliche Programmierung des KosmoDuino erfolgt über die Standard-Entwicklungsumgebung des Arduino-Projektes. Diese einfache Entwicklungsumgebung kann auch für andere Arduino-Boards verwendet werden. In der Entwicklungsumgebung wird der Programmcode geschrieben und anschliessend über ein USB-Kabeln in den KosmoDuino geladen.

Die Installation und die Erstellung der einzelnen Arduino-Programme ist im Anleitungsheft sehr ausführlich und gut verständlich beschrieben. Dank den verschiedenen Elektronik-Bauteilen wie Leuchtdiode, Tasten und   Lautsprecher (Buzzer), die direkt auf dem Grundboard (Interaction Board) platziert sind, kann man sofort mit der Programmierung der einzelnen Beispiele beginnen.

Das erste Programmbeispiel bei der Programmierung eines Arduino-Boards ist das Programm BLINK, das eine kleine Leuchtdiode zum Blinken bringt.

Das erste eigene Arduino-Programm ist ein Programmier-Highlight für den jungen Programmierer.

Dank den schrittweisen Erklärungen der einzelnen Beispiel-Programme versteht auch ein junger Tüftler ohne Programmierkenntnisse recht schnell die Zusammenhänge im Programmcode. Alle Beispiele und die notwendigen Software-Bibliotheken aus dem Anleitungsheft können von der KosmoBits-Website runtergeladen und in die Arduino-Entwicklungsumgebung kopiert werden.

Anwendungen
Nach dem ersten Hochladen von BLINK werden nun die einzelnen Elemente auf dem Interaction-Board und die Sensoren in einzelnen Programme, Sketche genannt, in Betrieb genommen. Der Temperatur-Sensor ist ein praktisches Modul für die Realisierung eines Thermometers.

Somit muss das Gamepad nach dem Durcharbeiten der einzelnen Beispiel-Programme nicht in die Ecke gelegt werden. Es kann für deine praktische Anwendung genutzt werden.

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Mit etwas Phantasie kann man die Beispielprojekte nach eigenen Wünschen erweitern und kombinieren.

Der Temperatursensor und die Neopixel-LED auf dem Board können beispielsweise zu einem Temperatur-Monitor ausgebaut werden, der die aktuelle Umgebungstemperatur in Form einer Farbe darstellt – von Blau für kalt bis Rot für heiss.

Mit dem im Set erhaltenen Steckbrett können grössere Schaltungen ohne Löten zusammengesteckt werden. Dazu kann der Tüftler weitere Bauteile und Komponenten im Elektronik-Fachhandel kaufen und einsetzen. Da bei KosmoBits handelsübliche Elektronik-Komponenten verwendet werden, die nicht auf spezielle Vorrichtungen oder Platten gelötet werden müssen, kann der Experimentierkasten auch für zukünftige Bastelprojekte des jungen Tüftlers weitergenutzt werden. Den KosmoDuino kann man auch direkt auf das Steckbrett stecken und für sein Projekt nutzen. Die Verbindung zu den zusätzlichen externen Bauteilen erfolgt mittels den mitgelieferten Jumperkabeln.

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Mit dem Sketch KosmoBits_App kann man jederzeit wieder in den Spielmodus umschalten und das KosmoBits-Game auf dem Tablet weiterspielen. Auch kann man mit diesem Programm die Aktionen auf dem Gamepad überprüfen.
Im seriellen Monitor werden Statusinformationen der Bedienelemente sowie Infos vom aufgesteckten Bot dargestellt. Das ist sehr nützlich wenn man einen Fehler sucht oder etwas neues austesten will.

Im Beispiel ist der Bewegungssensor aufgesteckt.

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Fazit
Der KosmoBits-Experimentierkasten ist ein modernes Hilfsmittel für die ersten Schritte in die Programmierung und die Elektronik. Dank dem Einsatz einer App für Smartphone oder Tablet kann man die jungen Tüftler auf einfache Weise animieren neben dem Spiel etwas zu lernen.

Für die ersten Schritte mit KosmoBits sollte ein Erwachsener das Kind begleiten und mit ihm gemeinsam die Erklärungen und Beispiele durcharbeiten. Mit den ersten Programmen kommen dann die Erfolge und der junge Bastler kann die nächsten Schritte und Projekte selber weiterführen.

Nach der Spielphase auf dem Tablet werden dann die richtigen Programme für den KosmoDuino am Rechner erstellt und die Komponenten auf dem Interaction Board oder auf dem Steckbrett aufgebaut. Kosmos warnt in der Anleitung, dass bei Kurzschlüssen Bauteile warm werden können. Darum lohnt es sich, dass ein Erwachsener zu Beginn die Verdrahtung prüft.

Leider hat bei meinem Testboard nach kurzer Spielzeit die Bluetooth-Kommunikation gestreikt. Der begleitende Junior hat das KosmoBits-Spiel darum direkt über das Tablet bedient. Hier wäre es ideal wenn in der App eine Testfunktion die korrekte Verbindung anzeigen würde. Auch ein Test-Sketch für den KosmoDuino würde in diesem Fall helfen.

Mechanisch machen das Gamepad und die Monsterbots einen guten und stabilen Eindruck. Die Mechanik des Encoders ist aber recht fest und für die Bedienung muss etwas Kraft angewendet werden.

Die Verbindung vom KosmoDuino und Interaction Board zum Rechner erfolgt über das mitgelieferte USB-Kabel. Durch die abgewinkelte Position des KosmoDuino auf dem Board kann das USB-Kabel nicht korrekt eingesteckt werden, wenn die Gamepad-Oberteile aufgesteckt sind.

Der Tester und sein Junior können den KosmoBits-Experimentierkasten jedem interessierten Tüftler ab 10 Jahren empfehlen. Dank der verwendeten Standardkomponenten bietet das Set eine gute Basis für den erfolgreichen Einstieg in die Programmierung und Elektronik.

 

 

LDR mit I2C-Anschluss

Der erste Prototyp von meinem neuen Sensorboard, ein LDR (Photowiderstand) mit I2C-Anschluss und Grove-Stecker ist aufgebaut und getestet.

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Vorankündigung

Mein neuestes Werk Sensoren im Einsatz mit Arduino beschreibt den praktischen Einsatz von verschiedenen Sensoren mit Arduino.

In praktische Projekten werden Lichtmesser, Infrarot-Empfänger, Bewegungsalarm, Strommesser, Candy-Schrankwächter, Wettermonitor und weitere Projekte beschrieben und erklärt.

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chirp! – the plant watering alarm

Work in progress

Testing the Chirp the I2C soil moisture sensor

Das Dragino LoRa Shield ist ein Transceiver-Board für Langstreckenanwendungen im 868 MHz-Bereich. In der Praxis wird die Technologie mit dem Begriff LoRa (Long Range) verwenden.

Freundlicherweise hat mir Christoph Schneeberger von der Firma Boxtec ein Testexemplar zur Verfügung gestellt. Vielen Dank dafür.

Das LoRa Shield des chinesischen Hersteller Dragino ist eine Erweiterungsplatine für Arduino. Das Shield hat den Standard-Arduino-Footprint und lässt sich auf den Arduino Uno, Leonardo und Mega aufstecken. Die aktuelle Boardversion ist Version 1.3.

Das Dragino LoRa Shield verwendet den RFM95W-Transceiver von HopeRF der in vielen LoRa-Anwendungen verwendet wird. Dieses Transceivermodul beinhaltet die komplette Sende-und Empfangslogik. Auf dem Shields selbst sind, ausser zwei Buffer-Bausteinen vom Typ 74HC125, keine weiteren Halbleiter notwendig. Die Buffer-Bausteine sind nötig, da der RFM95W nur mit maximal 3.7 V betrieben werden darf. Die interne Logik arbeitet mit 3.3V, die aus der internen 3.3V-Versorgung des Arduino-Board bezogen wird.

Neben dem Transceiver-Baustein ist der Antennen-Anschluss die zweite wichtige Komponente auf dem Shield.

Ab Version 1.2 besitzt das Dragino-Shield einen SMA-Antennenanschluss an welchen direkt eine SMA-Antenne angesteckt werden kann.

Der RFM95W Transceiver wird via SPI-Interface angesteuert. Dazu sind die Signale MOSI, MISO, SCK und SS nötig. Auf dem Dragino Shield werden die SPI-Signale von den Pins D10 bis D13 und über den 6-poligen ICSP-Anschluss auf dem Board geliefert. Mittels den Jumpern  mit der Bezeichnung SV2-SV4 kann zwischen den beiden Signalquellen umgeschaltet werden. In der Standardkonfiguration kommen die SPI-Signale vom ICSP-Stecker, der via Buchse auf der Unterseite mit dem untenliegenden Arduino-Board verbunden ist. Die Konfiguration dieser Jumper ist in der Shield-Dokumentation des Herstellers leider nicht erwähnt. Um diese Information zu bekommen, muss man einen Blick in den Stromlaufplan werfen, der auf der Wiki-Seite des Produkts zur Verfügung steht. Zusätzlich kann der Stromlaufplan, inkl. Boarddaten im Eagle-Format vom Github-Account von Dragino geladen werden.

Neben den SPI-Signalen besitzt der RFM95W digitale Signalleitungen (DIO0 bis DIO5) die auf eine Stifleiste herausgeführt sind. Zusätzlich sind die Signale DIO0, DIO1, DIO2 und DIO5 auf digitale Pins des Arduino-Boards geführt. DIO0 ist fix mit D2 verbunden. Die restlichen Signale können über die Jumper JP1-JP3 auf die Signale D6-D8 geführt werden.

Betrieb des LoRa Shields

Für den Betrieb benötigt man mindestens 2 Module, ein Sender und ein Empfänger. Für beide Module kann jeweils ein LoRa Shield auf ein Arduino Uno gesteckt werden.

In der Praxis verwendet man für den Sender oftmals ein kleineres Board mit einem RFM95W. Für meine eigenen Sensortests habe ich ein eigenes Sensor Board mit einem ATmega328 und einen RFM95W realisiert.

Im Bild ist das Sensor Board als batteriebetriebener Sensor Node in eine Plastik-Box für den Ausseinsatz verpackt.

Software

Für LoRa-Anwendungen mit dem RFM95W und dem LoRa Shield eigenet sich die Radiohead Library. Anwendungen mit LoRaWAN verwenden meist die LMIC-Library.

Ein praktische Beispiel zeigt der Aufbau eines Gateway für das LoRaWAN.

Testversuch

In einem Testversuch mit dem oben erwähnten Sensor Board als Sender, und dem LoRa Shield mit Arduino Uno als Empfänger, konnte ich in der Ortschaft über mehrere 100 Meter Sensordaten senden und empfangen.

Die Versuchsreihe ist noch nicht abgeschlossen. Versuche mit anderen Antennen und unterschiedlicher Positionierung des Empfängers folgen noch.

Fazit

Das LoRa Shield von Dragino ist ein praktisches Shield für Versuche mit der LoRa-Technologie. Mit einem Arduino Mega oder einem Raspberry Pi als Microcontroller-Board kann das LoRa Shield einfach als Single Channel LoRaWAN Gateway für das The Things Network eingesetzt werden.

Das LoRa Shield eigenet sich ideal für stationäre Empfänger oder Gateways. Bei Anwendungen als Sensor Node ist das Shield meist zu gross. Auch ist ein LoRa Shield mit einem Arduino Uno nicht optimal für Batteriebetrieb ausgelegt.

Dank der bereits verfügbaren Software ist der Einstieg in die LoRa-Technik mit dem LoRa Shield recht einfach und kostengünstig.

Gewinner der Buchverlosung

Der Gewinner der Buchverlosung ist ermittelt.

Der Zufallsgeneratur hat den Kommentar von Bernd als Sieger ermittelt.

Gratulation dem Gewinner und viel Spass beim Lesen.

Der mitp-Verlag verlost ein Rezensions-Exemplar des Titels Drohnen und Multicopter bauen von John Baichtal.

Das Buch richtet sich an Bastler die sich selbst ein solches Flugobjekt zusammenbauen wollen. Der Autor erklärt detailiert und mit vielen farbigen Abbildungen den Zusammenbau mehrerer Modelltypen.

Die Verlosung dauert bis zum 31.12.2015.

Für die Teilnahme reicht ein Kommentar in diesem Blog.

Sensor Board

Project in progress

Battery powered sensor board with ATmega328 and RFM12B transceiver. Sensor node with „Arduino-Power“

Massimo Banzi, CEO and co-founder of Arduino, announced that Adafruit is manufacturing Arduino’s for Arduino.cc in New York (USA).

(via Arduino Blog)




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