Sonnenuhr

Elektronische Sonnenuhr – wie kann das funktionieren ...

Sonnenuhr

Zwei begeisterte IT-Freaks experimentieren gerade wieder einmal mit ihren micro:bits und denken über neue Anwendungen nach.

„Wie spät ist es eigentlich schon? Ich soll heute um 18 Uhr daheim sein“, fragt Lukas seinen Freund David.

„Warte, ich muss erst mein Handy suchen – es ist schon 10 Minuten vor 6 Uhr“, meint David.

Da hat Lukas eine Idee: „HEY – könnte man nicht auch den micro:bit als Uhr verwenden?“

„Vielleicht gar als Sonnenuhr!“, lacht darauf David.

„Ja, warum nicht, vielleicht können wir die Sensoren des micro:bit dazu nutzen! Das ist unser nächster Job!!! Denk du auch bis morgen darüber nach, wie wir das machen, ich hab schon eine Idee! Tschau, bis morgen.“

Aufgabenstellung

• Finde heraus, wie eine Sonnenuhr funktioniert.
• Wie kann mit dem micro:bit die Tageszeit berechnet und angezeigt werden?
• Welche Sensoren können dazu genutzt werden?

<spoiler>Notwendige Schritte:

• Am micro:bit muss ein Stift montiert werden, der einen Schatten wirft.
• Der micro:bit muss so gedreht werden, dass der Schatten des Stiftes immer genau auf die mittlere LED-Reihe fällt.
• Der Kompass-Sensor ermittelt, um wieviel Grad der micro:bit gedreht ist.
• Aus dem Wert der Drehung kann die Zeit berechnet werden.

</spoiler>

Materialien

Notwendige Materialien

• micro:bit
• Wattestäbchen <spoiler>Das Wattestäbchen muss auf einer Seite um 2 cm gekürzt werden.</spoiler>

Zeitaufwand

Nur 5 Minuten für die notwendigen Hardware-Arbeiten. <spoiler>Kürzen des Wattestäbchens mit einer Schere. Wattestäbchen von unten durch das Loch bei Pin 2 am micro:bit stecken und senkrecht ausrichten.</spoiler> Zwei Schulstunden zum Entwickeln des Programms

Schwierigkeitsgrad

Kompetenzen

Du lernst Grundkenntnisse über die Abhängigkeit der Tageszeit vom Stand der Sonne den Zusammenhang zwischen Tageszeit und der Rotation der Erde kennen die Berechnung der Tageszeit aus dem Winkel der Erddrehung das Formulieren und Kodieren der Berechnung der Tageszeit

Unterrichtsfächer

Geographie und Wirtschaftskunde,Informatik, Mathematik, Physik

Tipps und Hilfestellung

Micro:Bit mit Wattestäbchen

• Nach dem Einschalten des micro:bit muss der Kompass-Sensor jedes Mal kalibriert werden. Dazu muss auf dem 5x5 LED Display durch Neigen des micro:bit ein Kreis gezeichnet werden.
• Danach einmal den Kompass-Sensor testen und dabei einfach den micro:bit auf den Tisch legen und verdrehen. Mit der Kompass-Funktion die Grad-Werte ermitteln und am Display anzeigen lassen.
• Dann den micro:bit so drehen, dass der Schatten des Stabes genau auf die mittlere LED-Reihe fällt - (siehe Bild rechts).
• Aus dem nun ermittelten Wert der Drehung kann die Tageszeit berechnet werden. Die Erde dreht sich 360° in 24 Stunden, das sind somit 15 Grad pro Stunde oder alle 4 Minuten 1 Grad.
• Dann muss eine mathematische Formel für die Umrechnung vom Drehwinkel in die Tageszeit entwickelt werden.

Weitere Infos, Hinweise und auch eine mögliche, komplette Lösung findest du auf der Lösungsseite zu diesem Beispiel.

Präsentation und Reflexion

1. Stelle dein Projekt vor! Wozu dient dein Projekt?
2. Was hat dir bei der Entwicklung deines Produkts gefallen?
3. Warum ist dein Projekt für alle interessant?
4. Welche Schwierigkeiten sind aufgetreten? Wie konnten sie gelöst werden?
5. Erkläre, wie das Programm aufgebaut ist!
6. Was war bei dieser Aufgabe interessant für dich?
7. Dient dein Projekt zur Vermittlung von Einsichten in das tägliche Leben?

Weiterentwicklung

• Expertinnen und Experten können auch noch die Anpassung an die Sommerzeit und Winterzeit in das Projekt einbinden.

Simulation der elektronischen Sonnenuhr mit Geogebra

Link zur Simulation