Elektro-Basteln mit Grundschülern – Stufe 2 mit Mikro-Controller “Thekla”
Da es bei der ganzen Elektro-Bastelei ja um das Ziel “Vermittlung digitaler Fertigkeiten” gehen soll, fehlte natürlich noch ein bisschen digitales, konkret Computer und Programmierung.
Habe mir Gedanken gemacht, wie man das mit GrundschülerInnen hinbekommen könnte, und dabei den Prinzipien der Elektro-AG treu bleiben kann. Herausgekommen ist Thekla, der Mikro-Controller mit kinderfreundlichen Krokodilklemmen anstelle von Lötkontakten:
Thekla basiert auf dem Adafruit Gemma Board, das man für wenige Euro bei diversen Händlern bestellen kann. Gemma ist für Wearables konzipiert und kann auch gut eingenäht werden. Es ist überdies ein Arduino-kompatibler Mikro-Controller, d.h. ein kleiner Computer, der ein Stück Code permanent ausführt (siehe unten in der Sektion “loop”) und dabei verschiedene Dinge tun kann, u.a. auch an seinen Kontakten Strom messen sowie ausgeben (um z.B. eine LED zu schalten). Die Schaltung unten misst z.B. den Strom an Pin 1 (“sensor”), dieser wird über eine Licht-Zelle vermittelt und schwankt daher mit der Intensität des Lichtes. Damit das gut messbar ist, muss ein Spannungsteiler eingebaut werden mit einem zusätzlichen Widerstand, der gegen “Ground” geschaltet wird. Der Spannungsteiler ist eine wichtige Basis-Schaltung in der Elektronik mit der Spannungen reduziert werden können – indem hier ein kleinerer Teil der Spannung durch die Lichtzelle geht kann deren Ausschlag besser gemessen werden.
//Thekla - LED Steuerung mit Licht
int led = 0; //die LED hängt an PIN 0
int sensor = 1; //der Sensor (Lichtzelle) an PIN 1
int pause; //Variable für Wartezeit der Blinksequenz
void setup() {
pinMode(led, OUTPUT); //LED PIN wird konfiguriert
}
//der folgende Programmblock läuft in einer ständigen Schleife
void loop() {
int light = analogRead(sensor); //Lichtzelle auslesen
pause = light/2; //Pause aus Sensordatum berechnen
digitalWrite(led, HIGH); //LED anschalten
delay(pause); //warten
digitalWrite(led, LOW); //LED ausschalten
delay(pause); //warten
}
Hier im Einsatz:
[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=6lxkKTFKq9U[/youtube]
Wenn Ihr das selbst ausprobieren wollt, könnt Ihr einfach Gemma “naked” kaufen, z.B. hier bei Tinkersoup. Man kann mit dem Kupfer-Klebeband auch direkt an die Pads von Gemma kleben, die Krokodilklemmen oben sollen es nur einfacher und robuster machen (die von mir verwendeten gibts bei Conrad, die sind schön klein). Die Lichtzelle gibts auch bei Tinkersoup, ebenso den benötigten 1K-Ohm Widerstand.
Vielleicht sind die Leute von Tinkersoup ja sogar bereit das ebenfalls als Set anzubieten, mal schauen.
Ich werde jedenfalls “Thekla” noch ein wenig weiterentwickeln, evtl. wird daraus ein eigenes Board mit diesen Klemmen. Wäre auch schön Feedback von Euren Erfahrungen dazu zu bekommen sowie ggf. Anregungen. Wir (der Grundschuldirektor vom letzten Post und ich) werden das Set auf dem Informatik-Tag in Aachen Grundschul-LehrerInnen in der Ausbildung vorstellen und auch damit rum-experimentieren.
Ach – dabei soll es ja auch darum gehen die Kids ans Programmieren heranzuführen. Was dabei keinesfalls fehlen darf ist das grandiose Scratch, die kinderfreundliche graphische Programmier-Umgebung, die am MIT entwickelt wurde, und eine grosse Entwicklergemeinde weltweit begeistert. Scratch ist kostenlos zu haben, auch auf deutsch. Und es kommt noch besser – ein paar verrückte Spanier haben mit Scratch for Arduino eine Variante herausgebracht, die sogar mit einem angeschlossenen Arduino-Board kommunizieren kann (es sollte ein Arduino Uno sein) – so kann man “echte” elektronische Komponenten, Sensoren, Motoren, Servos mit Elementen innerhalb von Scratch verbinden, z.B. indem man ein Spiel programmiert, das physische Interaktion von aussen benötigt, oder sonstwie auf irgendwas reagiert. Und Scratch ist wirklich eine hervorragende Möglichkeit, um ins Programmieren einzusteigen – es gibt Schleifen, Variablen, Objekteigentschaften, Events usw. – aber alles mit schönen graphischen Elementen und sehr kinderfreundlich umgesetzt. Probiert es einfach mal aus.
Hier zum Schluss ein Screenshot meines ersten kleinen Scratch 4 Arduino Programms (auch für Montag). Eine Biene schwirrt über den Bildschirm (rechts im Bild) und bleibt stehen, wenn der Finger auf eine Lichtzelle am angeschlossenen Arduino gelegt wird (nicht im Bild). Man muss also versuchen, die Biene auf dem Honiglöffel stoppen zu lassen. Der gesamte Programmcode dafür ist in der Mitte zu sehen.
