Temperatur-Kontrolle Lösung

Schritt für Schritt

Öffne den micro:bit Block-Editor, um ein Programm für den BBC micro:bit zu schreiben: https://makecode.microbit.org/

Grundgerüst der Lösung

Teil 1 - vor Messung von zwei Temperaturwerten und Errechnung der Kalibrierungswerte

Durch Auslesen des analogen Spannungswertes eines Pins kann der micro:bit als Messgerät verwendet werden.

Die Spannung des micro:bits von 3 Volt wird durch die elektronische Schaltung (Thermistor + Widerstand) und etwas Wartezeit (ca. 5-10 Min.) auf die aktuelle Temperatur eingestellt.

Dann lesen wir die Spannung an PIN 0 aus und bilden diesen Wert in einer Variable ab.

Den Spannungswert der Variablen geben wir zur Kalibrierung bei Drücken des Knopfs B im Display aus.

Teil 2 - nach Errechnung der Kalibrierungswerte

Die eingelesene Variable muss nur noch in eine Temperatur umgewandelt werden,

Der umgerechnete Wert wird durch Drücken des Knopfs A im Display angezeigt.

Lösungsschritte - Teil 1

1. Wähle unter dem rosa gefärbten Begriff Eingabe den Block wenn Knopf A gedrückt und ziehe ihn nach rechts in den Arbeitsbereich. Klicke auf das kleine, nach unten zeigende Pfeilzeichen A und ändere dies auf B. Wir wollen den analogen Wert bei Druck auf den Knopf B auslesen und anzeigen. <spoiler text="Schritt 1 - Blöcke">

   input.onButtonPressed(Button.B, function () {}

   </spoiler>
2. Wähle unter dem rot gefärbten Begriff Variablen den Block Erstelle eine Variable... auf gib der Variable den Namen TempWert. Ziehe den Block setze TempWert auf 0 nach rechts in den Arbeitsbereich direkt in den Block wenn Knopf B gedrückt. <spoiler text="Schritt 2 - Blöcke">

   input.onButtonPressed(Button.B, function () {TempWert = 0}

   </spoiler>
3. Klappe die schwarz gefärbte Kategorie Fortgeschritten auf und ziehe den Block analoge Werte von Pin P0 unter dem dunkelrot gefärbten Begriff Pins direkt in den weißen Bereich 0 des Blocks setze TempWert auf 0. <spoiler text="Schritt 3 - Blöcke">

   input.onButtonPressed(Button.B, function () {TempWert = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)}

   </spoiler>
4. Wähle unter dem blau gefärbten Begriff Grundlagen den Block zeige Zahl 0 und füge diesen Block in die Klammer wenn Knopf B gedrückt als letzte Zeile hinzu. <spoiler text="Schritt 4 - Blöcke">

   input.onButtonPressed(Button.B, function () {TempWert = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) basic.showNumber(0)}

   </spoiler>
5. Wähle unter dem rot gefärbten Begriff Variablen den Block TempWert und ziehe den Block direkt in den weißen Bereich 0 des Blocks zeige Zahl  0. <spoiler text="Schritt 5 - Blöcke">

   input.onButtonPressed(Button.B, function () {TempWert = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) basic.showNumber(TempWert)}

   </spoiler>
6. Wähle unter dem blau gefärbten Begriff Grundlagen den Block pausiere (ms) 100 und füge diesen Block in die Klammer wenn Knopf B gedrückt als letzte Zeile hinzu. Ändere den Wert 100 auf 1000 ms zur Verbesserung der Anzeige. <spoiler text="Schritt 6 - Blöcke">

   input.onButtonPressed(Button.B, function () {TempWert = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) basic.showNumber(TempWert) basic.pause(1000)}

   </spoiler>

Fertig, dein Messinstrument ist einsatzbereit!
Miß nun zwei mindestens 10 ° Celsius unterschiedliche Temperaturwerte und schreibe dir jeweils Temperatur ° Celsius/ Temperaturwert micro:bit (0-1023) auf.
Danach führst du die Errechnung der Kalibrierungswerte wie angegeben durch.

Lösungsschritte - Teil 2

7. Kopiere dir den Lösungsteil 1 durch rechts Klicken auf die Klammer wenn Knopf B gedrückt und anschließend Duplizieren. Klicke auf das kleine, nach unten zeigende Pfeilzeichen B und ändere dies auf A damit dein Code nicht schraffiert angezeigt wird und ungültig bleibt. <spoiler text="Schritt 7 - Blöcke">

       input.onButtonPressed(Button.A, function () {
       TempWert = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)
       basic.showNumber(TempWert)
       basic.pause(1000)
   })

   </spoiler>
8. Für die Errechnung (Kalkulation) des Temperaturwertes benötigen wir eine neue Variable. Wähle unter dem rot gefärbten Begriff Variablen den Block Erstelle eine Variable... auf gib der Variable den Namen TempCalc. Ändere im Block setze TempWert auf analoge Werte von Pin P0 auf TempCalc. Klicke dazu auf das kleine, nach unten zeigende Pfeilzeichen TempWert und ersetze es mit TempCalc. Erledige diese Änderung auch bei zeige Zahl TempWert und stelle auf TempCalc um. <spoiler text="Schritt 8 - Blöcke">

       input.onButtonPressed(Button.A, function () {
       TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)
       basic.showNumber(TempCalc)
       basic.pause(1000)
   })

   </spoiler>
9. Die Umrechnung des Messwertes erfolgt in drei Teilaufgaben.
   1. Teilaufgabe: Nullpunktverschiebung. (d)
   Der micro:bit misst keinen negativen Strom an seinen Pins, somit muss der Nullpunkt zur Messung von negativen Temperaturen nach unten (-) verschoben werden.
   Aus der Umrechnung der Kalibrierungswerte ergibt dies d = 199.65. Dieser Wert wird nun vom gemessenen analogen Spannungswert von Pin P0 abgezogen und schon kann der micro:bit auch Minusgrade messen.
   Wähle dazu unter dem violett gefärbten Begriff Mathematik die Subtraktion 0 - 0 und ziehe sie in den Platz bei Knopf A bei analoge Werte von Pin P0 hinein. Dadurch rutscht analoge Werte von Pin P0 wieder heraus und wird schraffiert daneben angezeigt. Keine Sorge, wir reparieren das im nächsten Schritt gleich wieder. <spoiler text="Schritt 9 - Blöcke">

       input.onButtonPressed(Button.A, function () {
       TempCalc = 0 - 0
       basic.showNumber(TempCalc)
       basic.pause(1000)
   })

   </spoiler>
10. Ziehe den schraffiert angezeigten Block analoge Werte von Pin P0 in den ersten weißen Bereich 0 wieder hinein und tippe mit der Tastatur in den zweiten weißen Bereich 0 den errechneten Wert d = 199.65 ein.
    Damit ist die 1. Teilaufgabe erledigt und sieht etwa so aus. <spoiler text="Schritt 10 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>
11. 2. Teilaufgabe: Umrechnung und auf eine Kommastelle runden.
    Die Umrechnung erfolgt durch Division des TempCalc-Wertes mit dem errechneten Steigungswert der Geraden k = 13.066. Dazu wähle den Block setze TempCalc auf 0 aus dem Bereich der Varaiblen und platziere ihn direkt in die zweite Zeile unter setze TempCalc auf analoge Werte von Pin P0 - 199.65. <spoiler text="Schritt 11 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        TempCalc = 0
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>
12. Bring den Divisionsblock aus dem Bereich Mathematik in den weißen Bereich 0 und füge die Variable TempCalc und die Zahl 1.3066 durch eintippen in das Feld der Division ein. Warum hier die Steigung um eine Kommastelle nach rechts verschoben wurde, wird im nächsten Schritt erklärt. <spoiler text="Schritt 12 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        TempCalc = TempCalc / 13.066
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>
13. Der micro:bit kann runden, aber nur auf ganze Zahlen! Daher müssen wir zuerst den zu rundenden Wert um eine Stelle weiter nach links verschieben, d.h. x 10. Dazu verkleinern wir den Divisor d.h. aus 13.066 wird NEU 1.3066. ACHTUNG! Das müssen wir später wieder rückgängig machen! Füge aus dem Bereich Mathematik die Berechnung runden 0 an die Stelle wo TempCalc / 1.3066 in der zweiten Zeile der Klammer wenn Knopf A gedrückt steht ein. Dadurch rutscht TempCalc / 1.3066 wieder heraus und wird schraffiert daneben angezeigt. Keine Sorge, wir reparieren das im nächsten Schritt gleich wieder. <spoiler text="Schritt 13 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        TempCalc = Math.round(0)
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>
14. Ziehe den schraffiert angezeigten Block TempCalc / 1.3066 in den weißen Bereich von runden 0 wieder hinein.
    Damit ist die 2. Teilaufgabe erledigt und sieht etwa so aus. <spoiler text="Schritt 14 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        TempCalc = Math.round(TempCalc / 1.3066)
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>
15. 3. Teilaufgabe: Verschiebung um eine Kommastelle zurück nach rechts -- Abschluss Runden auf eine Nachkommastelle
    Der Wert von TempCalc wird nun durch einfache Division um eine Dezimalstelle nach rechts verschoben, d.h. / 10. Dazu wähle den Block setze TempCalc auf 0 aus dem Bereich der Varaiblen und platziere ihn direkt in die dritte Zeile unter setze TempCalc auf runden(TempCalc /1.3066). <spoiler text="Schritt 15 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        TempCalc = Math.round(TempCalc / 1.3066)
        TempCalc = 0
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>
16. Bring den Divisionsblock aus dem Bereich Mathematik in den weißen Bereich 0 und füge die Variable TempCalc und die Zahl 10 durch eintippen in das Feld der Division ein. Damit wird TempCalc um eine Dezimalstelle nach rechts verschoben und wir erhalten das Ergebnis der Umrechnung mit genau einer Nachkommastelle. So brauchst du nicht endlos warten, falls ein Temperaturwert von z.B.19.99346934924423299239 durch die kleine Anzeige des micro:bits scrollt.
    Damit ist die 3. Teilaufgabe erledigt und die Umrechnung komplett. Das Ergebnis sieht etwa so aus. <spoiler text="Schritt 16 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        TempCalc = Math.round(TempCalc / 1.3066)
        TempCalc = TempCalc / 10
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>
17. Zum besseren Verständnis der Anzeige des Temperaturwertes kannst du noch den Block zeige LEDs aus dem Bereich Grundlagen einfügen und ° C im Display erscheinen lassen gefolgt von einer kurzen Pause. Hol dir die zwei Blöcke und füge sie direkt nach der dritten Zeile setze TempCalc... ein. Der fertige Code sieht dann etwa so aus. <spoiler text="Schritt 17 - Blöcke">

        input.onButtonPressed(Button.A, function () {
        TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
        TempCalc = Math.round(TempCalc / 1.3066)
        TempCalc = TempCalc / 10
        basic.showLeds(`
            # . . # #
            . . # . .
            . . # . .
            . . # . .
            . . . # #
            `)
        basic.pause(300)
        basic.showNumber(TempCalc)
        basic.pause(1000)
    })

    </spoiler>

Großartig, du hast es geschafft. Gratuliere!

Lösung

Eine vollständige Lösung kannst du hier vergleichen. <spoiler text="Lösung">

let TempCalc = 0
let TempWert = 0
input.onButtonPressed(Button.A, function () {
    TempCalc = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0) - 199.65
    TempCalc = Math.round(TempCalc / 1.3066)
    TempCalc = TempCalc / 10
    basic.showLeds(`
        # . . # #
        . . # . .
        . . # . .
        . . # . .
        . . . # #
        `)
    basic.pause(300)
    basic.showNumber(TempCalc)
    basic.pause(1000)
})
input.onButtonPressed(Button.B, function () {
    TempWert = pins.analogReadPin(AnalogPin.P0)
    basic.showNumber(TempWert)
    basic.pause(1000)
})

</spoiler>

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