Temperatur-Kontrolle

Raumtemperatur exakt messen? Ist doch eigentlich easy!

Detailansicht Schaltung

„Sag mal Petra, ist dir auch so heiß wie mir?“

„Äähhhm, … nein?! Aber wir könnten die Raumtemperatur mit dem microbit checken. Was meinst du, Marcel?“

„Naja, der hat ja so einen Sensor auf der CPU, glaube ich. Aber wie messen wir dann den Raum?“

„Marcel, das geht einfach mit einem externen Sensor, der weit genug von der CPU entfernt ist - z.B. mit Krokoklemmen-Kabeln. Lass uns das doch gleich ausprobieren, einverstanden?“

Aufgabenstellung

Der BBC micro:bit dient als Messgerät für die echte Raumtemperatur ohne dabei die CPU Abwärme mit zu messen.

Sobald der micro:bit mit Strom versorgt ist und sich an die Umgebungstemperatur angepasst hat, misst er dauerhaft und zeigt den Messwert als Graph.

Wird die Taste A gedrückt, zeigt er den Wert als Zahl.

• Zur Ermittlung der Temperatur wird eine analoge Schaltung (vgl. Thermometer mit Quecksilber) aufgebaut

  

• Dazu wird ein Stromkreis mit Krokoklemmen und Sensoren aufgebaut
• Der Strom vom micro:bit gelangt über Kabel und Sensoren vom Stromausgang an einen Stromeingang des micro:bit
• Es kann nun temperaturabhängig gemessen werden, wie viel davon vom ursprünglichen Strom tatsächlich in den micro:bit zurück kommt
• Dieser Wert wird als Graph auf der LED Matrix angezeigt

Materialien

Schaltungsaufbau analaog

• BBC micro:bit
• 3 Krokodilklemmen-Kabel (unterschiedliche Farben)
• 1 Thermistor 10 K
  
• 1 Widerstand 10 kOhm (braun, schwarz, orange, gold)
  https://www.conrad.at/de/ratgeber/technik-einfach-erklaert/widerstands-farbcode.html#beispiel
• 1 Thermometer zum Kalibrieren der analogen Schaltung
• 2 unterschiedliche Temperaturmessungen (mind. 10 Grad Celsius Unterschied) z.B. Zimmer und Kühlschrank
• etwas Zeit bei plötzlichem Temperaturwechsel zur Akklimatisierung

Zeitaufwand

• ca. 2 Schulstunden zum Aufbau der Schaltung und Kailbrieren des Messaufbaus
• ca. 2 Schulstunden zum Entwickeln des Programmes und für erste Messungen

Schwierigkeitsgrad

Kompetenzen

Du lernst

• vernetztes und fachübergreifendes Denken
• das Formulieren und Kodieren von Abläufen in formalen Algorithmen
• das Arbeiten mit Pins und Krokoklemmen-Kabel
• Sensordaten zu lesen, zu interpretieren und umzurechnen
• die Steigung einer Geraden mit 2-Punkt-Kalibrierung ausrechnen

Unterrichtsfächer

INF, BU, WE

Tipps und Hilfestellung

Ziel

Der micro:bit soll die Umgebungstemperatur messen und mit einem Graph und auf Knopfdruck darstellen.

• Zu Beginn wollen wir nur zwei Widerstandswerte und Temperaturen (innen/ außen) messen
• Dann berechnen wir die Steigung der Geraden und denn Nullpunkt, was durch diese zwei Messpunkte vordefiniert ist
• Nach Kalibrierung der Schaltung kann der micro:bit jede beliebige Temperatur messen und anzeigen
• Verschwende keine Energie und optimiere deinen Code, je weinger Zeilen desto besser

Erforderliche Programmierblöcke

1. beim Start

   Platzhalter()

   
   
   * Der Block "Platzhalter()" wird systembedingt mit angezeigt.
2. Variable

   let TempWert = 0

   
   
   * Der Block "beim Start" wird systembedingt mit angezeigt.
3. Verschachtelte bedingte Anweisungen

   let TempWert = 0

4. Wenn Knopf A gedrückt

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

5. schreibe analogen Pin
   
6. zeichne Balkendiagramm
   

Eckpfeiler zur Programmierung

Durch Ansteuern eines Pins gibt dieser einen Strom aus.

Wir lesen die Spannung an einem weiteren Pin aus und bilden diesen Wert in einer Variable ab.

Variablen können auf der LED Matrix grafisch dargestellt werden.

Die Werte der Variablen können auch als Zahl auf der LED Matrix dargestellt werden. In unserem Fall nur dann, wenn der Knopf A gedrückt wird.

Schritt für Schritt zur Lösung

Hinweise zur Lösungsfindung und die Lösung findest du auf der Lösungsseite zu diesem Beispiel.

Präsentation und Reflexion

1. Stelle dein Ergebnis vor!
2. Was kann dein Messgerät? Messen andere micro:bits gleiche Werte?
3. Vergleiche die Werte unterschiedlicher Blumentöpfe.
4. Hast du aussagekräftige Werte bekommen? Kannst du damit eine Skala erstellen?
5. Was hat dir bei der Entwicklung deines Produkts gefallen?
6. Welche Schwierigkeiten hattest du? Wie konntest du sie lösen?
7. Erläutere, wie dein Programm aussieht!
8. Was war bei dieser Aufgabe interessant für dich?

Weiterentwicklung

• Audioalarm beim Überschreiten eines Schwellenwertes
• Smileys anstelle des Graphen bei der Ausgabe der Feuchtigkeit
• Feuchtigkeitswerte zu anderen micro:bits senden
• Bau eines Pflanzenwächters mit Bewässerungsautomatik
  (https://youtu.be/7eC_VjH1eP0, https://makecode.microbit.org/projects/plant-watering)