Hardware: Unterschied zwischen den Versionen

Aus microbit - Das Schulbuch
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== [[Datei:Icon_story.png|20px|Icon]] Den Zufall kann man vielleicht auch berechnen ...  ==
== [[Datei:icon_material.png|20px|Icon]] Erweiterungshardware zu Micro:bit ==


[[Datei:kopf_zahl.jpg|right|600px]]  
=== Erweiterungsboards ===
==== Board ohne Stromversorgung ====
* Damit werden die Pins des Micro:bit auf Stifte herausgeführt - speziell für Breadboard-Arbeit
[[Datei:board_einfach.png|400px]]


Maria behauptet: Wenn man eine Münze oft genug wirft, dann kommen immer gleich viele Kopf- und Zahlergebnisse.
==== Board für die Vorsorung mit 5 Volt: ====
* Damit gelingt eine Ansteuerung von vielen Erweiterungssensoren und Aktoren  (Motor nicht enthalten)
[[Datei:Erweiterung 5volt.png|400px]]
[[Datei:Servo_winkel.png|300px]]


Das würde bedeuten: Wirft man 100-mal, dann kommen in der Gesamtrechnung immer 50 Kopf- und 50 Zahlergebnisse?
==== Board für die Vorsorung mit 5 Volt: ====
* Damit gelingt eine Ansteuerung von vielen Erweiterungssensoren und Aktoren (Servomotor nicht enthalten)
* Ist das exakt immer so?
* Ist das meistens so?
* Könnte es auch 10 zu 90 ausgehen?


Am besten du testest einmal mit einigen Würfen einer Münze – versuche einmal 10 Würfe:
[[Datei:Kirtonik servo.png|300px]]
Lege dir eine Tabelle an, in die du die Ergebnisse einträgst.
[[Datei:Servo_winkel.png|300px]]


[[Datei:Tabelle zufall1.jpg|50%]]
==== Motordriverboard zur Ansteuerung von Getriebemotoren  ====


== [[Datei:Icon_gluehbirne.png|20px|Icon]] Aufgabenstellung  ==
* Motoren, ausgenommen Servormotoren, benötigen ein Motordriverboard (Motor nicht enthalten)
[[Datei:Kitronik_motot_driver.png|400px]]
[[Datei:Getriebemotor.png|250px]]


Mit dem BBC micro:bit kannst du dies noch bequemer testen – du benützt den Zufallsgenerator des micro:bit. Entwickle ein Programm, mit dem man das Werfen der Münzen simulieren kann. Der Vorteil des Computers, sehr viele Würfe zu produzieren, sollte dabei ebenfalls zum Tragen kommen.
=== Motoren ===


* Das Schütteln des micro:bit sollte den Zufallsgenerator aufrufen: Dieser soll Kopf oder Zahl produzieren.
'''Servomoren:'''
* Taste A sollte die Anzahl der "Kopfwürfe" darstellen
* Bei Servomotoren gibt es vorrangig 2 Typen, die für Micro:bit im niedrigen Preisbereich in Frage kommen.  
* Taste B sollte die Anzahl der "Zahlwürfe" darstellen
Hier ist genau darauf zu achten, ob man einen Rotationsmotor oder eine Winkel-Motor benötigt
* Taste A+B sollten die Gesamtanzahl der Versuche darstellen
* Die dargestellten Motoren sind auch mit 3 Volt betreibbar, wenn auch mit langsamer Geschwindkigkeit. Besser ist die Stromversorgung mit mind. 4,5 Volt, dann habe diese Motoren auch eine schnelle Ansprechgeschwindigkeit und Performance.
* Neustart mit "Reset"-Taste (Erweiterung)
 
a) Servo-Winkelmotor: Drehwinkel 0 - 180 Grad 
== [[Datei:icon_material.png|20px|Icon]] Materialien ==
 
* Eine Münze
* Ein Blatt Papier
* micro:bit
 
== [[Datei:icon_sanduhr.png|20px|Icon]] Zeitaufwand ==
 
* 1 Unterrichtseinheit
 
== [[Datei:Icon_puzzle3.png|20px|Icon]] Schwierigkeitsgrad ==
 
[[Datei:SternGelb.png|30px|borderless]][[Datei:SternLeer.png|30px|borderless]][[Datei:SternLeer.png|30px|borderless]]
 
 
== [[Datei:Icon_brain.png|20px|Icon]] Kompetenzen ==
 
[[Datei:IMG_5764_(1).png|right]]
Du solltest bereits
* einen Prozentanteil schätzen können
* eine Wertetabelle anlegen und auswerten können
 
 
Beim Programmieren lernst bzw. übst du


* [[Variablen]] zu verwenden
[[Datei:Servo_winkel.png|400px]]
* [[Operatoren]] zu verwenden
* den [[Zufallsgenerator]] zu nutzen
* [[Bedingungen]] zu verwenden


Bei dieser Aufgabe lernst du auch
b) Servo-Rotationsmotor: 0 - 180 gibt die Geschwindigkeit der Drehung an
* ein NEUES Programm zu lesen und es zu interpretieren


== [[Datei:Icon faecher.png|20px|Icon]] Unterrichtsfächer ==
[[Datei:Servo_rotation.png|400px]]


* Mathematik
* Informatik
* Deutsch


== [[Datei:Icon_hilfe.png|20px|Icon]] Tipps und Hilfestellungen ==
'''Getriebemotoren'''
* Getriebemotoren benötigen ein Motorboard und auch mind. 5 Volt für den Betrieb, dafür verleihen sie den Modellen eine große Kraft bzw. Geschwindigkeit.


=== Erforderliche Programmierblöcke ===
[[Datei:Getriebemotor.png|400px]]
==== Ziel ====
* Der Zufallsgenerator sollte 2 Zustände darstellen: wahr oder falsch
* Diese Zustände entsprechen den 2 Möglichkeiten beim Münzwurf
* Es sollte jeweils die Anzahl der Treffer für "wahr" und für "falsch" gezählt werden.


==== Vereinbarung ====
'''Bemerkung zu Motoren:''' Micro:bit wird mit 3 Volt betrieben. Das reicht für sehr viele Anwendungen völlig aus. Wir jedoch zusätzliche Hardware, wie Motoren verwendet, dann empfielt sich immer einen Stromversorgung mit 5 bis 6 Volt (USB-Ausgang, 3 bis 4 1,5 Volt-Batterien doer optimalerweise eine Powerbank vom Handy). Wenn dan auch noch Sensorrten betrieben werden, wird man ein zusätzliches Board nutzen.
* "'''W'''ahr bedeutet Kopf" und "Falsch bedeutet '''Z'''ahl"


[[Datei:kopf.png|200px ]] ... [[Datei:zahl.png|200px ]]
=== Ultraschallsensoren ===
* Der Ultraschallsensor sollte unbedingt auch mit 3,3 Volt betreibbar sein. Suche im Internet nach RCW-0001 - damit findet man die 3,3 V Versionen.
5 Volt: [[Datei:Ultraschall.png|300px]] 3,3 Volt: [[Datei:Rcw-0001.jpg|300px]]  


==== Blöcke ====
=== Lichtgestaltung mit Neopixel ===


* Anstelle des Münzwurfs sollte der Zufallsgenerator "wahr" oder "falsch" liefern
Neopixel sind mehrfarbige LEDs, die meist als Streifen geliefert werden:
* Der Zufallsgenerator sollte durch Schütteln des micro:bit aufgerufen werden
* Je nach Bedingung "wahr" oder "falsch" sollten verschiedene Aktionen stattfinden
<pre id="pre01">
input.onGesture(Gesture.Shake, function () {
if (true) {


} else {
[[Datei:Neopxiel_02.png|400px]]


}
Pro Neopixel sind 3 LEDs für die Farben Rot, Grün und Blau verbaut. Unterschiedliche Farben wird durch additive Farbmischung erreicht.
})
</pre>
* Bestimmte Tastenereignisse für Taste A, B und A+B - müssen Daten anzeigen <spoiler text="Block">
<pre id="pre02">
input.onButtonPressed(Button.A, function () {
})
input.onButtonPressed(Button.AB, function () {
})
input.onButtonPressed(Button.B, function () {
})
</pre>
</spoiler>
* Daten müssen angezeigt werden <spoiler text="Block">
<pre id="pre03">
basic.showNumber(0)
</pre>
</spoiler>
* Bei Programmstart durchzuführen <spoiler text="Block"> <pre id="pre03">
basic.showNumber(0)
</pre></spoiler>
* Variablen müssen angelegt und initialisiert werden <spoiler text="Block"><pre id="pre03">
let anzahl_kopf = 0
let anzahl_zahl = 0
</pre></spoiler>
* Variablen müssen hochgezählt werden <spoiler text="Block"><pre id="pre03">
anzahl_zahl += 1
anzahl_kopf += 1
</pre></spoiler>
* Variablen müssen addiert werden <spoiler text="Block"><pre id="pre03">
let varx = anzahl_zahl + 1


</pre></spoiler>
Wenn alle 3 LEDs gleich starkt eingeschaltet sind leuchtet der Neopixel weiß.


=== Eckpfeiler zur Umsetzung ===
'''Wichtiger Hinweis:'''


* Programmiere den micro:bit-Zufallsgenerator so, dass durch Schütteln ein Wert "wahr" oder "falsch" ermittelt wird (= Kopf oder Zahl)
Die Stromaufnahme pro Neopixel reicht '''von 20 mA bis 60 mA'''. 60mA wird erreicht wenn alle 3 RGB-LEDs auf 100% Leistung eingeschalten werden.
* Wenn Taster "A" gedrückt wird, soll die Anzahl Kopfwürfe gezeigt werden
* Wenn Taster "B" gedrückt wird, soll die Anzahl Zahlwürfe gezeigt werden
* Wenn Taster "A+B" gedrückt werden, soll die Summe der Würfe dargestellt werden
* Zufallswerte erhält man aus dem Menü Mathematik "Wähle zufälligen Wahr- und Falsch-Wert"
* Wird Wahr ermittelt, so soll der Buchstabe "K" für Kopf erscheinen, andernfalls "Z" für Zahl.
* Hier benötigt man die logische Verzweigung "Wenn ... dann ... sonst"
* Das System sollte über zwei Variablen protokollieren, wie oft Kopf und wie oft Zahl geworfen wurde


===[[Lösung_zufall|Schritt für Schritt zur Lösung]]===
Es wird empfohlen die Helligkeit auf 20 (%) einzustellen.
:Hinweise zur Lösungsfindung und auch eine mögliche, komplette Lösung findest du auf der [[Lösung_zufall|Lösungsseite zu diesem Beispiel]]


==[[Datei:presentation.png|20px|Icon]] Präsentation und Reflexion ==
Dann können am '''micro:bit v1 drei Neopixel''', am '''v2 sechs Neopixel''' DIREKT über die Pins angeschlossen werden (siehe Beispiel [[Ferngesteuert]]).


===Allgemein===
Über Erweiterungsboards, bei denen die Stromversorgung nicht direkt über den micro:bit laufen können mehr Neopixel-LEDs angeschlossen werden.
* Stelle dein Ergebnis vor! Was kann dein Produkt?
* Was hat dir bei der Entwicklung deines Produkts gefallen?
* Welche Schwierigkeiten hattest? Wie konntest du diese lösen?
* Erläutere, wie du dein Produkt programmiert hast!
* Was war bei dieser Aufgabe interessant für dich?


===Projektspezifisch===
Neopixel können auch in unterschiedlichen Formen, wie Kreisen gekauft werden:


* Welche Regeln wurden für Kopf und Zahl festgelegt? Welche andere Regeln für "Kopf oder Zahl" gäbe es noch?
[[Datei:Neopixel_01.png|300px]]
* Welche Diskussionspunkte ergaben sich während des Spiels?
* Wo wird im Alltag der Wirtschaft mit Zufallsgenerator gearbeitet?
* Wo braucht man bei einem Computerspiel den Zufallsgenerator.
* Wo war bei diesem Beispiel der Vorteil des Computers zu sehen, wo war er eher ein Nachteil?
* Bei welcher Erweiterungsstufe war es am schwierigsten, einen Programmcode zu erstellen.


==[[Datei:icon_plus.png|20px|Icon]] Weiterentwicklung ==


* Schleife: Du kannst mit einer Schleife nicht nur jeweils einen Wurf produzieren, sondern gleich 100 oder gar 1000 Würfe
=== Breadboard ===
* Das bedeutet: Wenn einmal geschüttelt wird, werden gleich 1000 Würfe simuliert
[[Datei:Breadboard.jpg|300px]]
* Nütze dabei den Vorteil des Computers &ndash; er kann sehr schnell rechnen


=== Noch eine Erweiterungsaufgabe ===  
=== Kabel ===
'''Analyse eines fremden Programmcodes:'''<br>
[[Datei:Kabel elegoo.png|300px]]


* Was stellt dieser Programmcode dar?
[[Datei:Lesen_prg.png|800px]]


Dieses Programm ist hier aufrufbar:
Siehe auch [[Bausätze]]
[https://makecode.microbit.org/#pub:_XdWYVaPe8WUk Link]
<htmlet>makecode_embed</htmlet>

Aktuelle Version vom 8. Juni 2022, 13:55 Uhr

Icon Erweiterungshardware zu Micro:bit

Erweiterungsboards

Board ohne Stromversorgung

  • Damit werden die Pins des Micro:bit auf Stifte herausgeführt - speziell für Breadboard-Arbeit

Board für die Vorsorung mit 5 Volt:

  • Damit gelingt eine Ansteuerung von vielen Erweiterungssensoren und Aktoren (Motor nicht enthalten)

Board für die Vorsorung mit 5 Volt:

  • Damit gelingt eine Ansteuerung von vielen Erweiterungssensoren und Aktoren (Servomotor nicht enthalten)

Motordriverboard zur Ansteuerung von Getriebemotoren

  • Motoren, ausgenommen Servormotoren, benötigen ein Motordriverboard (Motor nicht enthalten)

Motoren

Servomoren:

  • Bei Servomotoren gibt es vorrangig 2 Typen, die für Micro:bit im niedrigen Preisbereich in Frage kommen.

Hier ist genau darauf zu achten, ob man einen Rotationsmotor oder eine Winkel-Motor benötigt

  • Die dargestellten Motoren sind auch mit 3 Volt betreibbar, wenn auch mit langsamer Geschwindkigkeit. Besser ist die Stromversorgung mit mind. 4,5 Volt, dann habe diese Motoren auch eine schnelle Ansprechgeschwindigkeit und Performance.

a) Servo-Winkelmotor: Drehwinkel 0 - 180 Grad

b) Servo-Rotationsmotor: 0 - 180 gibt die Geschwindigkeit der Drehung an


Getriebemotoren

  • Getriebemotoren benötigen ein Motorboard und auch mind. 5 Volt für den Betrieb, dafür verleihen sie den Modellen eine große Kraft bzw. Geschwindigkeit.

Bemerkung zu Motoren: Micro:bit wird mit 3 Volt betrieben. Das reicht für sehr viele Anwendungen völlig aus. Wir jedoch zusätzliche Hardware, wie Motoren verwendet, dann empfielt sich immer einen Stromversorgung mit 5 bis 6 Volt (USB-Ausgang, 3 bis 4 1,5 Volt-Batterien doer optimalerweise eine Powerbank vom Handy). Wenn dan auch noch Sensorrten betrieben werden, wird man ein zusätzliches Board nutzen.

Ultraschallsensoren

  • Der Ultraschallsensor sollte unbedingt auch mit 3,3 Volt betreibbar sein. Suche im Internet nach RCW-0001 - damit findet man die 3,3 V Versionen.

5 Volt: 3,3 Volt:

Lichtgestaltung mit Neopixel

Neopixel sind mehrfarbige LEDs, die meist als Streifen geliefert werden:

Pro Neopixel sind 3 LEDs für die Farben Rot, Grün und Blau verbaut. Unterschiedliche Farben wird durch additive Farbmischung erreicht.

Wenn alle 3 LEDs gleich starkt eingeschaltet sind leuchtet der Neopixel weiß.

Wichtiger Hinweis:

Die Stromaufnahme pro Neopixel reicht von 20 mA bis 60 mA. 60mA wird erreicht wenn alle 3 RGB-LEDs auf 100% Leistung eingeschalten werden.

Es wird empfohlen die Helligkeit auf 20 (%) einzustellen.

Dann können am micro:bit v1 drei Neopixel, am v2 sechs Neopixel DIREKT über die Pins angeschlossen werden (siehe Beispiel Ferngesteuert).

Über Erweiterungsboards, bei denen die Stromversorgung nicht direkt über den micro:bit laufen können mehr Neopixel-LEDs angeschlossen werden.

Neopixel können auch in unterschiedlichen Formen, wie Kreisen gekauft werden:


Breadboard

Kabel


Siehe auch Bausätze

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