Kühlschrankwächter

Neulich beim Frühstück ...

Kühlschrank mit Licht

... will es Jakob wieder ganz genau wissen:

„Du Lea, warum brennt im Kühlschrank eigentlich immer das Licht? Das ist doch voll die Energieverschwendung, oder?“

„Tut es ja gar nicht. Das schaltet sich immer automatisch aus, sobald du die Tür zumachst.“

„Und woher weißt du das? Bist du schon mal im Kühlschrank gesessen und hast das beobachtet?“

„Das wäre im wahrsten Sinn des Wortes sehr ‚cool‘. Aber nein, wenn du dem Schalter nicht vertraust und trotzdem nicht selbst im Kühlschrank sitzen willst, miss es doch einfach! Nimm dir den micro:bit, der hat ja auch einen Lichtsensor drauf.“

„Ok, aber wie soll das funktionieren? Das ist sicher voll kompliziert!“

„Nein, das ist ganz einfach. Der Sensor sagt dir über eine Zahl, wieviel Licht gerade auf den micro:bit fällt. Viel Licht liefert eine hohe Zahl bis maximal 255 und umso dunkler es wird, desto kleiner wird die Zahl bis zum Wert Null. Also musst du nur dauerhaft prüfen, ob .... Denk mal nach!“

„Achso, klar!“

„Hast du schon eine Idee? Probier es einfach aus, du kannst nichts kaputt machen. Mach nur den Kühlschrank zum Ausprobieren nicht zu oft auf und zu, sonst verschwendest du damit erst Recht unnötig Strom ...“

Aufgabenstellung

Wenn man Lea und Jakob genau zuhört, weiß man, was alles gemacht werden muss. Versuche erst einmal, selbst herauszufinden, was zu tun ist. Was genau soll das Programm können? Wann soll was genau passieren? Überlege dir selbst, wie der micro:bit anzeigen soll, ob das Licht gebrannt hat oder nicht. <spoiler>Jakob hat sich das wie folgt überlegt:

• Der micro:bit muss am besten wasserdicht samt Batterie- oder Akkupack eingepackt werden, aber so, dass Licht noch darauf scheinen kann
• Nach dem Einschalten zeigt der Bildschirm ein Symbol, um darzustellen, dass Licht brennt
• Nun wird dauerhaft die Lichtstärke geprüft. Wenn die Lichtstärke kleiner als ein bestimmter Wert wird, soll der Bildschirm ein anderes Symbol anzeigen, das darstellt, dass kein Licht brennt
• Durch den Neustart mit dem Reset-Knopf kann das Programm neu gestartet und so der Versuch wieder von vorne begonnen werden

</spoiler>

Materialien

• BBC micro:bit
• Material zum wasserdichten, lichtdurchlässigen Verpacken des Computers <spoiler>Am einfachsten ist ein kleiner, verschließbarer Plastikbeutel, der keine Löcher aufweist</spoiler>

Zeitaufwand

• Etwa eine Schulstunde insgesamt für den Aufwand zum Verpacken, Programmieren und Ausprobieren

Schwierigkeitsgrad

Kompetenzen

Du lernst

• das Formulieren und Kodieren von einfachen Abläufen in formalen Algorithmen
• das Arbeiten mit verschiedenen Materialien und Werkzeugen
• die Berechnungen direkter und indirekter Proportionen (optional)

Unterrichtsfächer

INF, WE, BU

Tipps und Hilfestellungen

• Nicht zu kompliziert denken! Zum Lösen der Aufgabe benötigt man nicht einmal eine Variable.
• Zwei Ereignisse sind wichtig „Beim Start“ und „dauerhaft“.
• Beim Starten das eigene Symbol für „Es ist hell!“ setzen.
• Danach muss man nur dauerhaft prüfen, ob die Lichtstärke kleiner als ein bestimmter (ausprobieren!) Wert wird. Wenn das eintritt, die LED-Matrix auf ein anderes Symbol für „Es ist dunkel!“ umstellen, fertig! Praxistipp: Oft ist es besser, nicht auf einen Wert von Null zu testen, sondern zu prüfen, ob zum Beispiel ein Sensorwert kleiner als ein Schwellwert wird. Denn manchmal liefern Sensoren von Computern nicht exakte Werte und so könnte auch ein micro:bit eventuell trotz größter Dunkelheit den Messwert „1“ oder „2“ melden ...
• Durch Drücken des Reset-Knopfes startet das Programm neu und darum muss man auch keine explizite Möglichkeit einbauen, das Symbol für „Es ist hell!“ wieder selbst zu setzen.

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

Präsentation und Reflexion

1. Stelle dein Ergebnis vor! Was kann dein Projekt? Welche Symbole für „Hell“ und „Dunkel“ hast du verwendet und warum?
2. Was hat dir bei der Entwicklung deines Produkts gefallen?
3. Welche Schwierigkeiten hast du gehabt? Wie konntest du sie lösen?
4. Erläutere, wie dein Programm aussieht!
5. Funktioniert der Lichtschalter in eurem Kühlschrank zu Hause? Oder wird dort Strom verschwendet?
6. Wo könnte man so einen Lichtsensor noch verwenden, um zu prüfen, ob das Licht auch wirklich ausgeschaltet wird und niemand unnötig Strom verbraucht?
7. Warum ist es wichtig, darauf zu achten, nicht unnötig Energie zu verbrauchen? Wo wird bei dir zu Hause oder in der Schule deiner Meinung nach noch Energie verschwendet?

Weiterentwicklung

• Anstatt das Programm durch den Reset-Knopf neu zu starten, könntest du auch durch Drücken einer Taste den Wächter zurücksetzen.
• Der micro:bit kann auch Temperaturen messen! Daher kann man auch ganz einfach die Temperatur des Kühlschranks anzeigen ...
• Für Expertinnen und Experten: Wenn die Überwachung der Lichtstärke so erweitert wird, sodass auch erkannt wird, ob es wieder hell wird, kann man auch mitzählen, wie oft die Kühlschranktür geöffnet wird. Damit könnte man testen, wie oft jemand in der Nacht vom Kühlschrank genascht hat. Dazu muss man sich allerdings merken, ob es vorher gerade dunkel war!