Robotik · Klasse 6
Du untersuchst digitale und analoge Messwerte, formulierst Bedingungen und entwickelst Systeme, die passend auf ihre Umwelt reagieren.
Vom Messwert zur automatischen Nachtleuchte
Du misst, vergleichst, formulierst Regeln und prüfst mit Grenz- und Fehlerfällen, ob dein System zuverlässig reagiert.
Ordnen
EVA wiederentdecken
Sensorwerte bilden die Eingabe. Das Programm verarbeitet sie nach Regeln. LEDs, Motoren, Töne oder Anzeigen sind mögliche Ausgaben.
Erstelle EVA-Schemata für eine automatische Tür, einen Händetrockner und eine Alarmanlage. Benenne jeweils konkrete Sensoren und Aktoren.
Nein. Das Programm muss den Wert erst vergleichen und nach einer Regel auswerten.
Unterscheiden
Digital und analog
Digitale Eingaben unterscheiden feste Zustände wie an und aus. Analoge Eingaben liefern viele abgestufte Werte, zum Beispiel für Helligkeit oder Temperatur.
Ordne Taster, Licht-, Temperatur- und Abstandssensor digital oder analog zu. Begründe, welche Information das Programm tatsächlich erhält.
Auflösung, Messbereich, Störungen und Kalibrierung bestimmen, wie brauchbar die Werte sind.
Vergleichen
Bedingungen
Eine Bedingung ist entweder wahr oder falsch. Mit if und else legt das Programm fest, welche Reaktion zu welchem Messwert gehört.
Ein Potentiometer liefert Werte von 0 bis 1023. Die LED soll ab 600 leuchten. Formuliere Bedingung, Gegenfall und drei Testwerte.
Bei der Bedingung wert >= 600 gehört 600 bereits zum Bereich „LED an“.
Einteilen
Mehrere Bereiche
Mit mehreren Bedingungen lassen sich Messwerte in Bereiche einteilen. Die Reihenfolge der Prüfungen muss eindeutig sein und darf keine Lücken erzeugen.
Baue eine Helligkeitsampel: dunkel = rot, mittel = gelb, hell = grün. Lege sinnvolle Grenzen fest und prüfe Werte direkt an den Übergängen.
So erkennen wir Lücken, Überschneidungen oder falsch gesetzte Vergleichszeichen.
Beruhigen
Messfehler und Schwankungen
Messwerte können schwanken. Mittelwerte, kleine Wartezeiten oder getrennte Ein- und Ausschaltgrenzen verhindern, dass ein Aktor unruhig hin- und herschaltet.
Eine Lampe flackert nahe der Schaltgrenze. Vergleiche drei Lösungen: Wartezeit, Mittelwert aus fünf Messungen und zwei unterschiedliche Grenzwerte.
Das System wechselt erst nach einer deutlicheren Änderung zurück und reagiert dadurch ruhiger.
Prüfen
Testplan
Ein guter Testplan enthält normale Fälle, Grenzfälle, schnelle Änderungen und unplausible Messwerte. Erwartung und Beobachtung werden getrennt notiert.
Erstelle sechs Testfälle für eine automatische Nachtleuchte. Berücksichtige Tageslicht, Dunkelheit, Übergänge und einen fehlerhaften Sensor.
Damit das tatsächliche Ergebnis unabhängig beurteilt und nicht nachträglich passend erklärt wird.
Abschlussprojekt
Entwickle eine Leuchte, die einen Helligkeitssensor auswertet, bei Dunkelheit sanft einschaltet und trotz kleiner Messwertschwankungen ruhig bleibt.