Programmierung

Schmetterling

60 min

7.-9. Klasse

Fortgeschritten

Hier lernst du, wie du einen micro:bit zusammen mit einem Abstandssensor und einem Servomotor benutzt, um einen Schmetterling über einer Topfpflanze kreisen zu lassen.

Materialliste

Das brauchst du:

Holzspieß

Schmetterling aus Papier

Topfpflanze

3 AA-Batterien im Batteriepack

Abstandssensor

Servomotor

Computer mit MakeCode

Leitungen

micro:bit

Einführung

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

Einen Abstandssensor und einen Servomotor an den micro:bit anschließen
Wissen, wie ein Abstandssensor funktioniert
Wissen, wie ein Servomotor funktioniert
Die Gradeinteilung zwischen 0° und 180° kennen
Einen externen Schaltkreis an einen micro:bit anschließen
Mithilfe eines Programmcodes einen Wert am Pin eines micro:bit lesen
Mithilfe eines Programmcodes den Wert am Pin eines micro:bit auf hoch oder niedrig setzen.

Was ist ein micro:bit?

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.

Was ist ein Abstandssensor?

Ein Abstandssensor misst die Entfernung von Gegenständen mit Ultraschall – wie eine Fledermaus.

Abstandssensoren sind geeignet für Projekte, bei denen du Bewegungen innerhalb einer bestimmten Entfernung erfassen willst, oder für Projekte, bei denen ein Abstand gemessen werden soll.

Um in MakeCode ein Programm für deinen Abstandssensor schreiben zu können, brauchst eine Erweiterung für deine Programmbibliothek. Klicke auf "Erweiterungen" und suche nach "sonar". Füge die "Sonar"-Bibliothek von Microsoft hinzu.

Aufbau:

Der Abstandssensor benötigt eine Versorgungsspannung von ca. 5 V, wofür der 3V-Pin (+) des micro:bit nicht ausreicht. Deshalb müssen wir zusätzlich einen Batterie- oder Akkupack mit 4,5 V an unseren Schaltkreis anschließen.

Die vier Anschlusspins des Abstandssensors:

VCC – benötigt 5 V Versorgungsspannung

TRIG – sendet einen Ultraschallton aus (nicht hörbar)

ECHO – horcht nach dem zurückgeworfenen Ton; wenn der Ton auftrifft, sendet der Echo-Pin ein Signal an den micro:bit

GND – Masse bzw. Minuspol

Programmierung:

Erstelle eine Variable und gib ihr einen Namen, zum Beispiel "Abstand".

Was ist ein Servomotor?

Ein Servomotor ist ein kleiner Elektromotor. Er kann so programmiert werden, dass er sich in eine bestimmte Position dreht.

Die Position wird in Grad angegeben. Das Zeichen für die Maßeinheit Grad ist "°".

Die meisten Servomotoren können ihre Achse in eine Position zwischen 0° und 180° drehen.

Bauen eines Schaltkreises mit micro:bit, Abstandssensor und Servomotor

Baue jetzt den auf dem Bild dargestellten Schaltkreis auf.

Auf der Abbildung siehst du, wie der Schaltkreis aussehen muss. Du kannst dazu ein Steckbrett oder Leitungen verwenden. Wichtig ist, dass alle Bauelemente korrekt miteinander verbunden werden und dass du weißt, welche Farben zu welchen Anschlüssen gehören.

Programmieren des Abstandssensors und des Servomotors in MakeCode

Schreibe jetzt ein Programm in MakeCode.

Zuerst musst du die "Sonar"-Erweiterung so einstellen, dass damit Entfernungen erkannt werden.

Anschließend erstellst du eine "Wenn"-Schleife, die Folgendes besagt: Wenn der Abstand weniger als 10 cm beträgt, soll der Servomotor ein kleines Stück hin und her drehen.

Bauen eines Schmetterlings, der sich bewegt, wenn jemand vorbeigeht

Den Schmetterling kannst du aus Papier falten. Im Internet findest du verschiedene Anleitungen für Papierschmetterlinge. Suche dir einfach einen aus, der dir gefällt.

Stecke den Schmetterling auf einen kleinen Holzspieß und befestige den Spieß an der Drehachse des Servomotors.

Stelle den Servomotor und den Abstandssensor neben der Topfpflanze auf – am besten so, dass man sie nicht gleich sehen kann.

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