24. Oktober 2024: Ziel des dritten und letzten Moduls ist, Trinis „nacktes“ Fahrgestell aus Modul #2 in ein ausgestaltetes Fahrzeug zu verwandeln. Dabei arbeiten die Lernenden sowohl mit Pappe und Farbe als auch elektronischen Komponenten. Auch die Programmierung wird komplexer: Im Teilmodul #3.2 mit dem Ultraschallsensor lernen die Kinder das Arbeiten mit Wenn-dann-Bedingungen.
Das Modul #3 ist umfangreich. Insgesamt besteht es aus vier Teilmodulen. Die Anleitungen bauen aufeinander auf. Es ist jedoch mit wenigen Änderungen möglich, einzelne Teilmodule zu überspringen. Unsere Einkaufsliste mit allen Infos zu Kosten und Bezugsquellen aller benötigten Materialien können Sie gern per Mail bei uns anfragen.
Modul #3.0: Karosserie
Im ersten Teilmodul wird ausschließlich analog gearbeitet. Mit Hilfe einer Vorlage schneiden die Schülerinnen und Schüler Pappformen aus, die sie später zu einer Karosserie zusammenkleben. Wir empfehlen, stabilen, einwelligen Karton zu verwenden und mit Cuttermesser sowie Schneidelineal zu arbeiten. Wichtig in diesem Zusammenhang ist, den richtigen Umgang mit den Cuttern zu schulen und Nutzungsregeln festzulegen. Aus Sicherheitsgründen sollten ausschließlich Cutter mit Klingeneinzug verwendet werden. Wenn Cutter nicht eingesetzt werden können oder dürfen, ist es möglich, die Formen mit einem Lasercutter auszulasern. Verwenden Sie hierzu diese Vektordatei. Schulen aus dem Landkreis Esslingen sind herzlich eingeladen, die Formen bei uns im Kreismedienzentrum kostenlos auszulasern.
Hier geht es zur Anleitung von #Modul 3.0.
Modul 3.1: Servo
In diesem Teilmodul lernen die Schülerinnen und Schüler den Servomotor kennen, einen „schlauer Motor”, der präzise auf eine bestimmte Position drehen kann. Ein gutes Erklärvideo in englischer Sprache finden Sie hier. Servomotoren werden eingesetzt z.B. bei Roboterarmen, Weichen oder Schranken einer Modelleisenbahn. In unserem Projekt bewegt er den Scheibenwischer. Sobald der Servomotor korrekt installiert und angeschlossen ist, muss er in die sogenannte Mittellage gebracht werden, bevor der “Scheibenwischer” aufgesteckt wird. Wir nutzen ein Servomodell, das sich von 0° bis 180° drehen kann. Die Mittellage liegt also bei 90° und ist unser Referenzpunkt, von dem sich der Servo in beide Richtungen symmetrisch um 90° drehen kann. Das genaue Vorgehen ist in der Anleitung erklärt.
In der einfachen Standardanleitung wird der Servo über den Calliope Mini mit Strom (Betriebsspannung 3,3V) versorgt. Dies kann dazu führen, dass der Servo nicht zuverlässig arbeitet und manchmal aussetzt.
Hier geht es zur Anleitung von Modul #3.1 (Standard).
Bessere Ergebnisse bekommt man, wenn man den Servo direkt über die 9V-Batterie versorgt. Dann ist es jedoch notwendig, über einen Wandler die Spannung auf 5V zu reduzieren, da der Servo sonst beschädigt werden könnte. Dadurch wird die Schaltung jedoch auch komplexer. Zudem müssen von der Lehrkraft als Vorarbeit Pin-Stecker an den Wandler gelötet werden.
Hier geht es zur Anleitung von Modul #3.1 (mit Spannungswandler).
Im Frühjahr werden wir eine überarbeitete Version des Trinis veröffentlichen, in welcher der Servo ohne Spannungswandler problemlos in Betrieb genommen werden kann.
Modul #3.2: Ultraschall
Ein Ultraschallsensor funktioniert wie die Ohren einer Fledermaus. Der Sensor misst, wie lange es dauert, bis ausgesendete Ultraschallwellen zurückkommen. Je kürzer die Zeit, desto näher ist das Objekt. Eingesetzt wird er z.B. in Autoparkhilfen oder Behältern mit Füllstandsmessung.
In diesem Teilmodul kommt zum ersten Mal eine komplexere Form der Programmierung zum Einsatz: die Wenn-dann-Bedingung. Die Kinder programmieren den Calliope mini so, dass er einen Ton abspielt, wenn ein Objekt weniger als 20cm vom Ultraschallsensor entfernt ist. Als Differenzierung können die Lernenden ein automatisiertes Ausweichmanöver programmieren.
Hier geht es zur Anleitung von Modul #3.2.
Modul 3.3: LEDs
Eine LED kann stromsparend Elektrizität in Licht verwandeln. Sie gibt es in unterschiedlichen Farben, wobei rote, blaue und weiße am besten mit dem Calliope mini funktionieren, da er die hierfür benötigte Spannung bereitstellen kann. LEDs werden häufig eingesetzt in Spielzeugen oder Lichterketten.
Beim Verkabeln müssen die Lernenden genau arbeiten. Idealerweise nehmen sie vier verschiedenfarbige Jumper-Kabel und notieren, welche Farbe zu welcher LED und welchem Pol gehört. Am Minus-Pin des Calliope Mini könnte es jetzt etwas eng werden. Natürlich können die Krokoklemmen ineinandergesteckt werden.
Hier geht es zur Anleitung. von Modul #3.3
Haben die Kinder noch keine Vorerfahrungen mit LEDs, empfehlen wir zur Vorbereitung auf dieses Teilmodul eine LED-Taschenlampe zu bauen.
Programmierung wird komplexer
Bestückt man Trini mit allen eingeführten Komponenten und will diese auch gleichzeitig ansteuern, kann die Programmierung schon vergleichbar komplex werden. Unter diesem Link haben wir alle in diesem Modul bereits eingeführten Makecode-Funktionen in einem Projekt zusammengeführt.
Grundsätzlich können in Makecode zwei Dauerhaft-Schleifen gleichzeitigt ausgeführt werden. Allerdings ist das keine echte parallele Aussführung. Im Debug-Modus des Simulators kann man nachvollziehen, dass die Blöcke einzeln ausgeführt und der Interpreter zwischen den beiden Schleifen hin und her springt. Die Abfolge kann jedoch nicht genau kontrolliert werden. Es ist unklar, wann welche Funktion aufgerufen wird. In unseren Tests hat es jedoch zuverlässig funktioniert, dass Blaulicht, Sirene und Scheibenwischer liefen, während in einer zweiten Dauerschleife Motorbefehle in einer Wenn/Dann-Bedingung mit Ultraschallsensor abgerufen wurden.
Wie geht es weiter?
Die Konstruktion des Trini-Autos ist jetzt fertig. Nun geht es an die Gestaltung, insbesondere ans Anmalen. Wir haben sehr gute Erfahrungen mit Acrylfarbe gemacht. Natürlich muss aus Trini kein Auto werden, es kann in alles, was sich bewegt, verwandelt werden. Über mögliche Ideen und Umsetzungen werden wir im fünften und letzten Teil unserer Serie berichten.
