Hardware-Hacking mit dem Tiptoi Stift von Ravensburger

Lilly hat vom Christkind einen Tiptoi-Stift bekommen, damit kann man interaktive Spiele spielen, bei denen der Stift über den eingebauten Lautsprecher auf den unterschiedlichen Feldern auf dem Spielplan unterschiedliche Ansagen macht und auch komplette Brettspiele „leiten“ kann.

Natürlich war da schnell unser Interesse geweckt, wie genau das technisch funktioniert.

Im Prinzip ist das ganze relativ simpel, die Spielpläne haben über die eigentlich Grafik kleine Punkte aufgedruckt, die der Stift ausliest und somit herausfindet, wo genau man hingetippt hat. Das ganze wird OID-Technologie (optical identification, engl.: optische Identifizierung) genannt.

Aus dem Tippen auf den Spielplan ergibt sich eine Zahl, die der Stift zusammen mit etwas Zustandsinformation und Ablaufinformation (nennt man auch Programm!) bearbeitet und so den Spielfluss steuert.

Hardware-mäßig ist der Stift ein USB-Stick mit einer kleinen CCD-Kamera und zusätzlich zwei LEDs, damit das ganze auch bei schlechten Lichtverhältnissen funktioniert. Zusätzlich noch ein Mikrocontroller, für die Spielsteuerung und ein Lautsprecher für die Ansagen.

Spieldateien werden durch ein Tool am PC von der Ravensburger Website geladen und auf den Stift kopiert. Bei näheren Hinsehen war aber schnell klar, dass es sich da in Wirklichkeit um einen einfachen USB-Stick handelt, und das Tool eigentlich nur Dateien kopiert!

Da ist dann die nächste Frage klar: Was lässt sich hier alles verändern, beziehungsweise kann man Spiele selber machen?

Nach ein bisschen Internet-Recherche war klar: Es geht! Und das meiste sogar relativ einfach. Es gibt ein Github-Projekt wo Leute mit offenbar viel zu viel Zeit sowohl das Format der Spieldateien als auch der OID-Markierungen auf den Spielbrettern mühsam herausgefunden, dokumentiert und in Tools verpackt haben.

Nach ein bisschen Herumprobieren haben wir es relativ rasch geschafft, Spiele mit anderen Texten zu versorgen, Lustig, wenn mitten im Spiel „Ma he, Lilly, geh weida!“ aus dem Stift tönt!

Es gibt inzwischen auch komplette Anleitungen zum Entwerfen eigener Spiele, allerdings hat bei uns das Drucken von eigenen OIDs bisher noch nicht funktioniert, mein Drucker mit 600DPI ist scheinbar zu schwach, da braucht es offenbar höhere Auflösungen oder neueres als einen ex-GoldenSource LaserJet 5000 N Baujahr 2000! Eventuell probieren wir es mal mit Fotodruck, wir bleiben auf jeden Fall dran! Happy Hacking!

Teller und Skulpturen aus Joghurtbecher – Oder das Gedächtnis von Polystyrol

In unserem Brockhaus Experimente-Buch haben wir ein Experiment zum Thema Kunststoff gefunden.

Dabei wird beschrieben, wie aus dem Stoff Polystyrol Joghurtbecher und andere Plastik-Verpackungen hergestellt werden. Der Kunststoff wird dabei erhitzt und dadurch formbar. Sobald er wieder abkühlt, härtet er wieder aus und bleibt stabil.

Interessant ist, dass dieser Vorgang umkehrbar ist, also Joghurtbecher wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehren.

Das wollten wir sehen! Also zuerst mal ein paar alte Joghurtbecher besorgt, wiederum ist das abgebildete Kind dafür nicht unbedingt nötig, stört aber auch nicht sehr:

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Dann den Ofen angeworfen, auf 120°, rein mit den Bechern und etwas warten. Seht selbst, was dabei herauskommt:

Diese unscheinbaren weißen Dinger werden also wieder richtig flach, anscheinend haben sie also so ein Art Gedächtnis und merken sich, wie sie früher mal ausgeschaut haben.

Ich kann mich auch noch erinnern, wie ich früher mal ausgeschaut habe, aber mit Hitze alleine kommt der Baby-Körper bei mir nicht zurück.

Zwei der Becher hatten auch schon etwas Gedächtnislücken und haben nicht ganz zu ihrer ursprünglichen Form zurückgefunden, naja, eventuell müssen wir mit denen noch ein bisschen üben!

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Bitte dieses Experiment nur mit leeren Bechern versuchen, volle könnten sich als nur bedingt tauglich erweisen oder zumindest etwas mehr Arbeit am Ende verursachen…

Wieso können Astronauten im Weltalt trinken?

Wir hier unten auf der Erde haben es ja leicht. Wir trinken üblicherweise, indem wir das Glas an den Mund halten, damit die Flüssigkeit über die Speiseröhre in den Magen fließt.

Da könnte man ja annehmen, dass beim Trinken hauptsächlich die Schwerkraft mithilft, das Zeugs runterzubefördern.

Doch was passiert zum Beispiel im Weltall? Da gibt es ja keine Erdanziehung und mit dem „Reinkippen“ ist erst mal nix. Können die Astronauten nur überleben, weil sie flüssige Nahrung mittels Strohhalm in sich hineinsaugen?

Wohl eher nicht, weil es gibt immer wieder Videos, wo Astronauten Wasser ganz verspielt als große Tropfen mit dem Mund fangen und schlucken.

Lilly und ich haben probiert, ob man Flüssigkeiten auch ohne die Schwerkraft trinken kann. Leider sind die Preise für Weltraumflüge nicht an den EURIBOR gebunden und somit nach wie vor nicht leistbar, doch wir können das ganze auch anders nachstellen und sogar negative Schwerkraft herstellen, indem wir uns auf den Kopf stellen:

Aha, es geht also auch gegen die Schwerkraft! Warum funktioniert das? Haben wir eine Pumpe im Hals?

Wikipedia beschreibt das so:

Der Schluckakt muss durch die willkürliche Muskulatur des Mundbodens eingeleitet worden sein. Anschließend wird die Nahrung [...] durch die unwillkürliche Tätigkeit der Schlundmuskulatur in die Speiseröhre weiter transportiert.

In der Speiseröhre wird der Nahrungsbissen durch abgestimmte Kontraktionen (Peristaltik) seiner Längsmuskulatur zur Weiterverarbeitung in den Magen geführt.

Aha, da ist also wirklich so eine Art Pumpe eingebaut. Die Muskulatur im Hals schafft es, sowohl feste Nahrung als auch Getränke aktiv in Richtung Magen zu befördern, egal ob wir uns im Kopfstand befinden, liegen, stehen oder sitzen. Genial!

Kupferbeschichten für den Hausgebrauch

Kupfer ist ja derzeit ein sehr wertvolles Metall. Ständig werden irgendwo die Kupferkabel gestohlen oder bei den Bahnlinien rausgeschnitten und verkauft.

Da haben sich Lilly und ich gedacht, wir schauen mal, ob man anderes Metall in Kupfer „verwandeln“ kann, wenn auch nur scheinbar.

Man nehme:

  • Eine Schüssel
  • Etwas Essig
  • Eine Sicherheitsnadel
  • Eine Kupfermünze, also z.B. 1, 2 oder 5 Euro-Cent

Sicherheitsnadel und Münze in die Schüssel und beide mit Essig bedecken, also etwa so:

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nun heißt es etwas Geduld zeigen, das ganze dauert. Ursprünglich hatten wir einen Tag angesetzt, aber erst nach zwei Tagen hat sich der Effekt so richtig abgezeichnet.

Was man als erstes feststellt: Der Essig ist fast ganz weg! Hat den wer ausgetrunken? Das Zeug schmeckt doch pur ziemlich grauslich. Aja, Verdunstung, eh klar. Doch schaut mal, was mit der Sicherheitsnadel passiert ist:

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der Essig führt dazu, dass sich etwas vom Kupfer auflöst und sich anschließend auf die Sicherheitsnadel damit „beschichtet“. Der Kupferüberzug ist sogar ziemlich widerstandsfähig, man kann ihn mit dem Fingernagel nicht runterkratzen.

Nur warum löst der Essig die Kupferschicht von der Sicherheitsnadel nicht wieder? Weiß der, das wir da nur ein Experiment machen? Komisch…

Wasser laut anschreien

Im Spektrum der Wissenschaft habe ich über eine wissenschaftliche Arbeitsgruppe gelesen, die sich damit beschäftigt, Töne mit Hilfe von Flüssigkeiten zu visualisieren.

Zuerst hab ich mir gedacht „Was man nicht alles erforschen kann“ und dann aber „Das können wir doch auch!“, also „Wasser laut anschreien“ und schauen was passiert.

Mit echtem Anschreien tut sich natürlich nicht viel, deshalb hier unser Experiementier-Setup:

Laut dem Artikel in der Zeitschrift eignen sich tiefe Töne am besten, daher nehmen wir den Subwoofer von der alten Stereoanlage, damit man kräftige tiefe Töne bekommt. Er steht im Bild neben dem Tisch.

Plus eine Schale mit Wasser, am besten mit etwas Farbe, dann sieht das ganze schöner aus. Das Kind ist für das Experiment optional, stört aber auch nicht!

Für die Töne haben wir den Software-Synthesizer Csound verwendet, um am Laptop beliebige Sinus-Schwingungen zu erzeugen und auf der Stereoanlage wiederzugeben. Über die Schieberegler rechts unten kann man die Tonhöhe und Lautstärke einstellen und somit mit verschiedenen Frequenzen experimentieren.

Also dann, Laptop und Stereoanlage verkabelt, Strom an und Ton ab. Was wohl passiert, wenn man das ganze anwirft?

Am besten zeigt das ein Video:

Lilly war tief beeindruckt!

Zusätzlich haben wir noch probiert, was passiert, wenn man sehr lauf aufdreht:

Hier hat es sich bewährt, eine geschlossene Schale zu verwenden, sonst muss man anschließen im weiteren Umkreis aufwischen…

Warum ist das so?

Die starken tiefen Töne versetzen die Luft am Ausgang des Subwoofers in Schwingung. Diese Schwingung überträgt sich bei entsprechender Energie(=Lautstärke) auf die Flüssigkeit und bringt diese ebenfalls zum Schwingen. Bei den „richtigen“ Frequenzen erzeugt das ganze dann verschiedene Muster.

Die Forschergruppe hat sich hier echt ausgelebt, die haben mit so ziemlich allen Flüssigkeiten experimentiert unter anderem Motoröl, Honig in verschiedener Konsistenz, Wasser, … Wirklich interessant, was man so alles forschen kann!

P.S. Einigen Titeln von The Prodigy eignen sich auch sehr gut für die Visualisierung, Anspieltipp „Smack my bitch up“, „Poison“, aber auch der „Krieger“ von den Fantastischen Vier läßt das Wasser ordentlich springen!

Wasser on the rocks

In einer kalten Februarnacht haben wir Flaschen mit Wasser rausgestellt, und probiert, was passiert.

Dass sie zerbrechen, weil sich das Wasser beim Gefrieren ausdehnt, wussten wir, wir haben daher zwei zusätzliche Experimente gemacht:

  • Was geschieht, wenn man eine Flasche mit warmen Wasser füllt?
  • Und was passiert, wenn man eine der Flaschen offen lässt? Kann sich das Wasser durch die Öffnung ausbreiten und die Flasche dadurch heil bleiben?

In unserem Fall hat die Flasche mit warmen Wasser beträchtlich länger durchgehalten, nach der ersten Nacht bei über -10 Grad war sie immer noch heil. Erst nach einer weiteren Nacht ist sie wie die Flasche mit kaltem Wasser zerbrochen.

Und auch die Flasche mit offenem Verschluss hat es genauso zerrissen, wie die anderen. Die Öffnung reicht also als „Ausdehnungsweg“ nicht, wahrscheinlich gefriert dort das Wasser zuerst und verschließt so die Öffnung.

Für den nächsten Winter planen wir schon weitere Experimente, was passiert, wenn der Behälter dem Druck standhält? Gefriert das Wasser dann nicht, entsteht also Unterkühlung? Was passiert, wenn sich das eiskalte Wasser anschließend ausdehnen kann?

Kann Metall schwimmen?

So eine blöde Frage! Die Dichte von Metall ist höher als die von Wasser, also schwimmt Metall mal grundsätzlich nicht, solange nicht Verdrängung im Spiel ist, wie zum Beispiel bei einer Schale oder einem Boot.

Oder?

Wir haben ein Experiment gefunden, das uns ziemlich verblüfft hat. Doch seht erst mal selbst:

Zuerst haben wir es mit einer Münze probiert:

leider nein, das Ding ist zu schwer und geht sofort unter.

Aber was passiert mit etwas filigranem, zum Beispiel mit einer Büroklammer:

Cool, das Ding schwimmt! Wie kann das sein?

Die Erklärung ist natürlich die Oberflächenspannung, die dafür sorgt, dass sich Wasser an der Oberfläche ähnlich wie ein Folie verhält und Objekte daher auf dem Wasser schwimmen können.Das funktioniert nicht nur mit Büroklammern, sondern auch mit einigen anderen Gegenständen, zum Beispiel mit Reisnägeln, Rasierklingen, … nur die Münzen sind einfach zu schwer, um an der Oberfläche gehalten zu werden.

Und leider ist das ein ziemlich labiler Zustand, denn nach einem kleinen Stubser säuft das Ding ziemlich schnell ab. Für eine Revolution im Schiffsbau ist es daher wohl nicht geeignet!

Aber immerhin ein netter Party-Trick!

http://de.wikipedia.org/wiki/Oberfl%E4chenspannung