LDR-Fotowiderstand

Automatiklicht

45 min

7.-9. Klasse

Mittel

Hier lernst du, wie man einen micro:bit zusammen mit einem Lichtsensor und einer Leuchtdiode verwendet, um automatisch das Licht einzuschalten, wenn es dunkel wird. Das nennen wir dann Automatiklicht.

Materialliste

Das brauchst du:

Widerstand (100 Ω)

3 AA-Batterien

LDR-Fotowiderstand

Computer mit MakeCode

Leitungen

Leuchtdiode (LED)

Steckbrett

Batteriepack

micro:bit

Einführung

Wenn du mit der Lektion fertig bist, wirst du dies können:

Du weißt, wie man externe Komponenten an den micro:bit anschließt.
Du weißt, was Widerstände sind und wie man sie benutzt.
Du weißt, was ein LDR-Fotowiderstand ist.
Du weißt, wie eine LED funktioniert.
Du kannst mithilfe eines Programmcodes einen Wert am Pin eines micro:bit lesen.
Du kannst mithilfe eines Programmcodes den Wert am Pin eines micro:bit auf hoch oder niedrig setzen.

Was ist ...

... ein micro:bit?

Ein micro:bit ist eine Art Microcontroller . "Micro" bedeutet klein und "Controller" heißt, dass das Gerät etwas steuern kann.

... ein LDR (oder Fotowiderstand)?

Ein LDR ist ein besonderer Widerstand, dessen Widerstandswert nicht fest, sondern veränderlich ist. Der Widerstandswert hängt davon ab, wie viel Licht auf das Bauelement fällt – daher kommt auch die englische Bezeichnung "light dependent resistor" (lichtabhängiger Widerstand). Auf Deutsch heißt dieses Bauelement Fotowiderstand, LDR oder kombiniert LDR-Fotowiderstand. Je mehr Licht auf das Bauelement trifft, umso geringer der Widerstandswert. Wenn es dunkel ist, ist der Widerstandswert des LDR am größten. Deshalb kann man den Fotowiderstand dazu benutzen, um die Helligkeit zu erkennen und zu messen.

... eine LED (oder Leuchtdiode)?

Durch eine LED kann der Strom nur in einer Richtung fließen. An der LED ist meistens markiert, in welche Richtung das Bauelement gedreht werden muss, indem das eine Bein länger als das andere ist. Das lange lange Bein muss zum Pluspol (+) zeigen, das kurze Bein zum Minuspol (-). Wenn Strom durch eine LED fließt, leuchtet sie auf. Auf Deutsch werden LEDs auch Leuchtdioden genannt.

Um eine LED nicht zu überlasten, muss in den Stromkreis fast immer ein Widerstand eingebaut werden.

Bauen eines Schaltkreises mit einem LDR-Fotowiderstand und einer Leuchtdiode

Um eine einfache Lampe oder Leuchte zu bauen, die sich automatisch einschaltet, wenn es dunkel wird, ist es sinnvoll, einen LDR und eine LED zu verwenden.

Aufbau des Schaltkreises

Baue die Schaltung auf wie auf dem Bild unten gezeigt. Das ist eine sehr einfache Schaltung, die nur die LED, den Fotowiderstand und Batterien enthält. Falls deine LED nicht leuchtet, erinnere dich daran, was du im vorherigen Abschnitt über Dioden gelernt hast.

Deine LED leuchtet? Dann ist dein Schaltkreis korrekt aufgebaut.

Versuche Folgendes: Halte deinen Finger und/oder eine Taschenlampe über den LDR-Fotowiderstand und beobachte, was passiert.

Warum reagiert die LED so, wie sie es tut? Ist das nützlich für eine Lampe, die sich automatisch ein- und ausschalten soll?

Bauen eines Schaltkreises mit einem micro:bit, einem LDR und einer LED

Damit die LED anders reagiert, kannst du entweder einen komplexeren Schaltkreis mit deutlich mehr Bauelementen erstellen oder einen Microcontroller hinzufügen. Für diese Lektion haben wir uns für den micro:bit entschieden, den wir so programmieren können, dass das Licht automatisch ein- und ausgeschaltet wird.

Aufbau des Schaltkreises

Wenn wir den LDR-Fotowiderstand so anschließen, wie auf dem Bild gezeigt, kann er dazu verwendet werden um festzustellen, wie viel Licht aktuell in der Umgebung herrscht.

Programmcode für den LDR

Damit unser micro:bit die Werte aus dem LDR lesen können, haben wir den Lichtsensor mit P0 verbunden. Jetzt müssen wir den micro:bit programmieren, damit er weiß, was er tun soll.

Öffne den Chrome- oder Edge-Browser, gehe zu MakeCode.com und erstelle ein neues micro:bit-Projekt. Gib deinem Projekt einen passenden Namen.

Um es einfach zu machen, verbinde jetzt deinen micro:bit. Klicke dazu auf die drei Punkte rechts neben der Schaltfläche "Herunterladen" und wähle die Option "Gerät verbinden". Folge den Schritten auf dem Bildschirm, bis dein micro:bit korrekt an den Computer angeschlossen ist.

Suche dann die Codeblöcke und setze sie zusammen, wie auf dem Bild links gezeigt wird. Um die Werte anzeigen zu können, lädst du den Programmcode in den micro:bit herunter. Der micro:bit bleibt angeschlossen! Anschließend klickst du auf "Datengerät anzeigen".

Einbauen der LED Als nächstes schließen wir unsere LED an den micro:bit an. Verbinde das lange Bein der LED mit P2, bei Bedarf mit einem Kabel oder einer Steckbrücke. Verbinde einen Widerstand mit 100 Ω mit dem kurzen Bein der LED und schließe diese Seite an den Minuspol an. Dein Schaltkreis sollte jetzt im Prinzip so aussehen wie der, der hier abgebildet ist.

Programmcode zur Steuerung der LED

Wir wollen, dass das Licht sich einschaltet, wenn es "dunkel genug" ist.

Gestalte deinen Programmiercode so, wie auf dem Bild gezeigt.