Programmieren der Soundkarte in Delphi.

1) Die Soundkarte als I/O-Interface - Grenzen und Möglichkeiten.

Die Soundkarte in einem Computer ist ein kostengünstiges und einfaches I/O-Interface mit dem sich zahlreiche Versuche im Physikunterricht durchführen lassen. Da Soundkarten aber für Tonfrequenz (20 Hz bis 20 kHz) ausgelegt sind, lassen sich konstante oder langsam verändernde Spannungen (oder auch andere Größen, die sich in Spannungen wandeln lassen) nicht ohne weiteres mit ihnen erfassen.

1.1.) Die Elektronik hilft.

Konstante Spannungen lassen sich jedoch mit Hilfe von VCO-Bausteinen (Voltage Controlled Oscillator) in Frequenzen umsetzen, die man dann wiederum mit der Soundkarte auswerten kann. Sich langsam verändernde Spannungen wirken sich dann als sich langsam in ihrer Frequenz ändernde Schwingungen aus.

Auch Lichtintensitäten lassen sich mit Hilfe von Intensitäts-Frequenz-Wandlern wie sie z.B. von TAOS hergestellt werden, in Tonfrequenzen umsetzen, so dass man dann den Intensitätsverlauf einer Beugungserscheinung z.B beim Spalt oder Doppelspalt mit der Soundkarte erfassen könnte.
Der Selbstbau einer solchen Einrichtung wurde z.B. von Ch. Deußen in Praxis der Natrwissenschaften - Physik in der Schule - im Heft 8/52 vom 1. Dezember 2003 (Aulis Verlag) beschrieben.

2) Das Problem wird verlagert.

Sich langsam ändernde Spannungen oder Lichtintensitäten werden von den jeweiligen Wandlern in sich (langsam) ändernde Frequenzen umgesetzt. Solche Frequenzänderungen sind in Tonaufzeichnungsprogrammen wie z.B. CoolEdit oder Goldwave schlecht auszuwerten. Man bräuchte dazu Programme, die einen Frequenz-Zeit-Zusammenhang erfassen können. Es gibt zwar Laborprogramme wie z.B. Dasylab, die dies leisten, jedoch sind diese nicht ganz billig (Dasylab kostet als Einzellizenz z.B. fast 500 Euro) so dass der Kostenvorteil, den die Soundkarte als Messinterface bietet, schnell dahin ist.

Könnte man selbst - im Idealfall sogar zusammen mit seinen Schülerinnen und Schülern in einer Arbeitsgemeinschaft - solche Programme mit einem gängigen Programmiersystem selbst erstellen, wäre dies ideal.
Viele Kolleginnen und Kollegen haben selbst schon Programme mit Delphi geschrieben und bringen ihren Schülerinnen und Schülern die Benutzung von Delphi im ITG-Unterricht oder einem Informatik-Kurs 11-13 bei. Leider ist der Zugriff auf Hardware unter Windows - vor allem den Versionen ab Windows 2000 - alles andere als trivial.

Ich habe daher versucht, im Internet etwas über die Programmierung der Soundkarte unter Delphi herauszufinden und bin dabei auf einen sehr interessanten Vortrag "Die Soundkarte im Informatikunterricht" gestoßen, den Herr Klaus J Koch von der Universität Marburg im Rahmen der MNU-Tagung über Informatik in der Schule 2001 gehalten hat. In diesem Vortrag stellt er vor, wie man unter Delphi auf die Soundkarte zugreifen und diese programmieren kann.

Diesen Vortrag und seine Delpi-Quelltexte können Sie hier herunterladen Power-Point-Präsentation.

Für den direkten Zugriff auf die Soundkarte ist eine Delphi-Programm-Komponente nötig. Die von Klaus J. Koch beschriebene Komponenten TAudioIn und TAudioOut von John Mertus sind Freeware. Sie wurden für Delphi 2 entwickelt laufen aber auch unter neueren Versionen.
Ich habe sie mit ein paar kleineren Änderungen, die im Download-Paket eingearbeitet sind, z.B. unter Delphi 6 erfolgreich eingesetzt.
Sie können TAudio.zip hier herunterladen. In der Datei "Liesmich" ist auch beschrieben, wie man das "Plug-In" installieren muß.

Zur Programmierung gibt Herr Klaus J. Koch in seinem Vortrag (s.o.) zahlreiche Anregungen.

Eine Installationshilfe für taudioIo (mit Screenshots) finden Sie hier: Installationsanleitung für taudioIO