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  • Bau eines Zählers mit der sensebox
  • sensebox
  • 30.06.2020
  • Geographie, Informatik , Mathematik, Sachunterricht
  • 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 1. Ausbildungsjahr, 2. Ausbildungsjahr, 3. Ausbildungsjahr
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Hinweis zum Einsatz im Unterricht

Diese Arbeitsblatt kann dazu eingesetzt werden um mit Hilfe eines Distanzsensors Dinge zu zählen. Es ermöglicht das Arbeiten im Team, lösen von Problemstellungen, Umgang mit Algorithmen und das Arbeiten an längeren Projekten.

Name:
Bau eines Zählers mit der sensebox
06.03.2019

Bau einer Zähl­sta­ti­on mit Hilfe der sen­se­Box

Seit min­des­ten 50000 Jah­ren zäh­len wir Men­schen. Wir zäh­len un­se­re eig­nen Sa­chen, Men­schen, Trep­pen­stu­fen, den Ver­kehr und, und und.  Wir er­hof­fen uns da­durch In­for­ma­tio­nen über uns und un­se­re Um­welt.



Fra­gen die wir uns stel­len könn­ten zum Bei­spiel sein:

  • Wie viele Men­schen leben in un­se­rer Stadt/Dorf?
  • Wie viele Men­schen sind auf einer Ver­an­stal­tung?
  • Wie viele Autos fah­ren auf einer Stra­ße
  • Wie viele Autos fah­ren auf den Schul­hof?
  • Wie oft wird ein Vo­gel­nest ver­las­sen und wie­der be­tre­ten?



Bei all die­sen Fra­gen ist nicht nur der Wert sel­ber in­ter­es­sant, son­dern auch, wie er sich über die Zeit hin­weg ver­än­dert. So kann man Rück­schlüs­se über das Ver­hal­ten des Ob­jek­tes und Ein­flüs­se auf es un­ter­su­chen.



Auf die­sem Ar­beits­blatt wer­den wir im be­son­de­ren be­ach­ten, wie man einen sol­chen Zäh­ler mit Hilfe der sen­se­box bauen kann und wie man ihn so baut, dass man nicht sel­ber jedes ein­zel­ne zu zäh­len­de Ob­jekt auf­schrei­ben muss.

1
Suche dir eine Per­son mit der du zu­sam­men­ar­bei­ten möch­test!
  • Schaut euch ge­mein­sam die nächs­ten Sei­ten an und über­legt dann, was genau ihr zäh­len möch­tet.
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Bau eines Zählers mit der sensebox
06.03.2019
Die Pro­jekt­idee:

Das wol­len wir mit Hilfe der sen­se­Box mes­sen:

Wir wol­len ge­ra­de die­ses Phä­no­men mes­sen, da :

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Bau eines Zählers mit der sensebox
06.03.2019
Die Um­set­zung mit Hilfe der sen­se­Box:
2
Nehmt euch nun eine sen­se­box!
  • Wel­che Teile braucht ihr für euer Pro­jekt und warum?
  • Tragt alle Teile in die un­ten­ste­hen­de Liste ein und fin­det her­aus, wozu die je­wei­li­gen Teile gut sind.

Teil

Funk­ti­on

Be­nö­tigt

An­mer­kung

Teile der sen­se­box
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06.03.2019
Los geht's!
Diese Teile braucht ihr:

- Ultraschall-​Distanzsensor

- sen­se­Box MCU

- sen­se­Box JST-​Adapterkabel

- Dis­play

 



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Sucht euch die oben ge­nann­ten Kom­po­nen­ten her­aus.
  • Ihr nutzt den Ultraschall-​Distanzsensor um mit Hilfe des Schalls die Ent­fer­nung von Ob­jek­ten zu mes­sen. Der Sen­sor sen­det einen Im­puls aus und misst die Zeit, bis er das Echo des Im­pul­ses wie­der emp­fängt. Aus die­ser Zeit wird mit Hilfe der Schall­ge­schwin­dig­keit die Ent­fer­nung des Ob­jek­tes be­rech­net.
Ver­ka­be­lung

Das rote Kabel  und das schwar­ze Kabel sind für die Strom­ver­sor­gung zu­stän­dig(5V)

Das grüne Kabel und das gelbe Kabel sind für die Da­ten­über­tra­gung zu­stän­dig.

4
Baut nun die Kom­po­nen­ten zu­sam­men!
  • Ver­bin­det den Ul­tra­schall­sen­sor mit einem JST-​Kabel mit der sen­se­Box MCU.
  • Sucht auf der sen­se­Box MCU den Steck­platz Di­gi­tal A und steckt das weiße Ende des Ka­bels hin­ein.
  • Steckt nun den Ul­tra­schall­sen­sor ver­ti­kal in die Spal­te e auf das weiße Steck­brett der sen­se­Box MCU. Ach­tet hier­bei dar­auf, dass die Be­schrif­tung HC-SR04 nicht in Rich­tung der MCU zeigt.
  • Ver­bin­det nun die Ul­tra­schall­sen­sor mit dem Di­gi­tal A Port indem ihr das rote Kabel in der Spal­te d an die Stel­le steckt, wo auf dem Ul­tra­schall­sen­sor Vcc steht, das grüne Kabel in die Spal­te c Steckt, wo beim Ul­tra­schall­sen­sor Trig steht, das gelbe Kabel in die Spal­te c steckt, wo beim Ul­tra­schall­sen­sor echo steht und das schwar­ze Kabel in die Spal­te d steckt, wo beim Ul­tra­schall­sen­sor Gnd steht.
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Wenn der An­schluss er­folgt ist ,wer­det ihr nun über­le­gen, wie ihr die Daten vi­sua­li­sie­ren könnt.



5
Um die Daten zu vi­sua­li­sie­ren muss die sen­se­box pro­gram­miert wer­den. Dazu nutzt die Pro­gram­mier­um­ge­bung block­ly:
 ( https://block­ly.sen­se­box.dear­du­block­ly?lang=de&board=sensebox-​mcu )
  • Macht euch mit block­ly ver­traut. Wel­che Blö­cke könnt ihr fin­den? Was ma­chen diese Blö­cke und wel­che Blö­cke braucht ihr für euren Ab­stands­mes­ser?
  • Sucht als ers­tes alle Blö­cke her­aus, die ihr be­nö­tigt um das Dis­play pro­gram­mie­ren zu kön­nen.
Diese Bau­stei­ne braucht ihr



Bau­stei­ne für das Dis­play
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Ihr habt nun die rich­ti­gen Bau­tei­le um Dinge auf dem Dis­play an­zei­gen zu kön­nen, Doch was wollt ihr über­haupt an­zei­gen?
  • über­legt euch wel­che Sen­so­ren ihr nutzt und wie ihr es schaf­fen könnt, dass diese bei be­stimm­ten Mes­sun­gen die An­zahl der Zäh­lung er­hö­hen
  • schreibt eure Ver­mu­tun­gen in Pseu­do­code auf und über­legt, ob ihr euren Pseu­do­code so mit den Block­ly­blö­cken um­setz­ten könnt
Pseu­do­code

Pseu­do­code ist ein in­for­mel­les Werk­zeug, das be­nutzt wer­den kann, um einen Al­go­rith­men zu pla­nen.  Es ist ein ver­ba­ler Schritt-​für-Schritt-Entwurf dei­nes Codes, der spä­ter in eine Pro­gram­mier­spra­che um­ge­schrie­ben wer­den kann. Es ist eine Kom­bi­na­ti­on aus mensch­li­cher und Pro­gram­mier­spra­che: Es ahmt den Satz­bau tat­säch­li­cher Com­pu­ter­codes nach, sorgt sich aber mehr um die Les­bar­keit als um tech­ni­sche Ge­nau­ig­keit.

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Diese Bau­stei­ne braucht ihr



Bau­stei­ne für den Code
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Passt nun euren Pseu­do­code an diese Bau­stei­ne an.
  • Ach­tet dar­auf, dass ihr sinn­vol­le Va­ria­blen­na­men wählt
  • Ist der Ab­stand des Sen­sors rich­tig ein­ge­s­telt? (der Sen­sor misst in cm und seine Reich­wei­te be­trägt ca. 3m)
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So könn­te euer Pro­gramm aus­se­hen:



Bei­spiel­haf­te Pro­gramm­lö­sung
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Nun wer­det ihr das Dis­play an die sen­se­box an­schlie­ßen
  • Steckt dafür den An­schluss des Dis­plays an einen der I2C-​Wire PLät­ze
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Wenn euer Code fer­tig ist und ihr alle be­nö­tig­ten Sen­so­ren an der sen­se­box be­fes­tigt habt soll­tet ihr nun euren Code auf die sen­se­box laden und tes­ten, ob alles so funk­tio­niert, wie ihr es euch vor­ge­stellt habt.
Um den Code hoch­zu­la­den:
  • schließt die sen­se­box mit dem USB-​Kabel an den Com­pu­ter an
  • kom­pi­liert euren Code indem ihr bei der Pro­gram­mier­ober­flä­che Block­ly auf den Haken oben rechts (Sketch kom­pi­lie­ren) drückt
  • tä­tigt einen Dop­pel­klick auf dem roten reset-​Knopf der sen­se­box
  • zieht den her­un­ter­ge­la­de­nen Code auf die sen­se­box, die als Wech­sel­da­ten­trä­ger auf dem Com­pu­ter auf­tau­chen soll­te
10
Um eure Daten über einen län­ge­ren Zeit­raum zu do­ku­men­tie­ren tragt sie in die un­te­re Ta­bel­le ein.

Was

Wann

Wo

Wert

Mes­sun­gen über einen län­ge­ren Zeit­raum
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