60 min 
4.-6. Klasse 
Ein micro:bit ist ein so genannter Mikrocontroller. "Mikro" bedeutet klein und "Controller" heißt, dass das Gerät etwas steuern kann. Um dem micro:bit mitzuteilen, wie etwas gesteuert werden soll, wird ein Programm benötigt. Wenn du einen Schaltkreis baust, kannst du ihn mit dem micro:bit steuern. Um die Steuersignale an den Schaltkreis zu übertragen, verwendest du die Anschlusspins am micro:bit. Über die Pins kann eine Spannung an den Schaltkreis angelegt werden – oder die im Schaltkreis vorhandene Spannung gemessen werden.
Für unser Experiment verwenden wir eine rote Leuchtdiode (kurz LED genannt) mit 5 mm Durchmesser und einer Stromstärke von 0,02 Ampere.
Der Strom kann die LED nur einer Richtung durchfließen: von der positiven Anode (+) zur negativen Kathode (-).
Um die LED nicht zu überlasten, brauchen wir einen Widerstand.
Aufbau:
Die Stärke von Widerständen wird mithilfe des Ohmschen Gesetzes berechnet: U = R x I (Spannung = Widerstand x Strom)
Um zu wissen, welche Stärke der vor die LED geschaltete Widerstand haben soll, berechnet man den Vorwiderstand. Auch dafür gibt es eine Formel:
Vorwiderstand = (Versorgungsspannung - Spannung über LED) / Strom
Vorwiderstand = (3 V - 2 V) / 0,02 A = 50 Ω – das bedeutet, dass der vorgeschaltete Widerstand mindestens 50 Ω haben muss. Wenn kein 50-Ω-Widerstand vorhanden ist, muss der nächststärkere vorhandene Widerstand vorgeschaltet werden.
Leuchtdioden (LEDs):
Ein Widerstand mit 56 Ω wird verwendet.
Die Abbildung zeigt einen deutlichen Unterschied in der Leuchtstärke – je nachdem, ob die LEDs in Reihenschaltung oder Parallelschaltung angeordnet sind.
Reihenschaltung:
Hier sind die LEDs zusammen mit Widerständen in einer Reihenschaltung angeordnet, die von der Versorgungsspannung gespeist wird. Alle Bauelemente sind nacheinander angeordnet. Das Kathoden-Bein (-) der ersten LED wird mit dem Anoden-Bein (+) der zweiten LED verbunden. Der Strom fließt also durch den Pluspol in die erste LED, dann aus deren Minuspol wieder heraus und weiter zum Pluspol der zweiten LED.
Die Formel für Reihenschaltungen lautet:
I = U / (R1 + R2 + R3)
Parallelschaltung:
Hier teilen sich die beiden LEDs dieselben Plus- und Minuspole.
Die Formel für Parallelschaltungen lautet:
I = U / R1 + U / R2 + U / R3
Ein Widerstand ist ein elektrisches Bauelement aus Kohlenstoff-, Metall- oder Carbonfolie. Im Innern des Widerstands ist die Folie um einen Isolator gewickelt. Je mehr Wicklungen, umso höher ist der elektrische Widerstand, weil es für die Elektronen schwieriger wird, durch das Material hindurch zu fließen.
Bei den hier abgebildeten Widerständen wurde die Außenhülle entfernt, damit man die Wicklungen im Innern sehen kann.
Der Widerstand ganz oben hat 27 Ω, der in der Mitte hat 330 Ω und der ganz unten hat 3,3 MΩ.
Um herauszufinden, welchen Widerstand man als Bauelement vor die LED setzen muss, berechnet man zuerst den Vorwiderstand.
Dazu müssen wir wissen, wie hoch die Versorgungsspannung ist. Die Versorgungsspannung, die der micro:bit liefert, beträgt 3 V. Davon ziehen wir jetzt die Spannung ab, die die Diode benötigt, um zu leuchten.
3 V minus 2 V – denn wir wissen, dass die LED mindestens 2 V als Arbeitsspannung benötigt.
Das Ergebnis ist 1 V! Nun teilen wir die berechnete Spannung durch die Stromstärke. Die Stromstärke beträgt 0,02 A.
1 V / 0,02 A = 50 Ω
Das heißt, dass wir einen Widerstand von mindestens 50 Ω benötigen.
Einen solchen Widerstand haben wir nicht als Bauelement. Deshalb nehmen wir den Widerstand mit dem nächsthöheren Wert. Das ist ein Widerstand mit 56 Ω, der zu unseren LEDs passt. Aber auch ein noch höherer Widerstand würde gehen.
Baue jetzt den abgebildeten Schaltkreis auf. Später wirst du deinen micro:bit dazu verwenden, um zwei Leuchtdioden durch Druck auf den Schalter zu steuern.
Auf den Abbildungen siehst du, wie der Schaltkreis aussehen muss. Du kannst dazu ein Steckbrett oder einzelne Leitungen verwenden. Wichtig ist, dass alle Bauelemente korrekt miteinander verbunden werden und dass du weißt, welche Farben zu welchen Anschlüssen gehören.
Aufbau:
Die beiden LEDs werden in Parallelschaltung angeordnet. In einer Parallelschaltung laufen alle Pluspol-Anschlüsse zusammen und alle Minuspol-Anschlüsse zusammen. Die zwischen Plus und Minus liegenden Bauelemente sind also nicht nacheinander (in einer Reihe), sondern nebeneinander (parallel) angeordnet.
Als Nächstes schreibst du ein Programm in MakeCode, mit dem du die LEDs zum Leuchten bringst.
Tipp: Der Codeblock "schreibe digitalen Wert von Pin" weist einen bestimmten Pin an, eine hohe oder niedrige Spannung auszusenden.
Erstelle eine "Wenn-Schleife", die sagt: Wenn der Schalter eingeschaltet wird, lass die LEDs leuchten – ansonsten sollen sie nicht leuchten.
Nimm ein Bild und ziehe es auf einen Papprahmen auf. Du kannst dein Bild auch einfach auf ein Stück Pappe aufkleben, das stehen kann. Schneide dann zwei kleine Löcher für die Augen aus.
In die Löcher setzt du von hinten die LEDs ein.
Jetzt sollten die Augen leuchten, wenn du auf den Schalter drückst.
Du kannst die LEDs mit deinem Programm auch zum Blinken bringen, wenn der Schalter gedrückt wird.
Anstelle des Schalters kannst du auch einen Abstandssensor in deinen Schaltkreis einbauen. Dann blinken die Augen immer dann, wenn jemand an dem Bild vorbei geht.
