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Zeig mir den Wind, das himmlische Kind (2)

Worum geht’s?

Du baust aus deinem Windrad oder aus deiner Windfahne ein digitales Windmessgerät. Du kannst sogar einen Alarm auslösen, wenn der Wind zu stark wird. Wenn du magst, geht das auch über Funk.

Material

  • Dein selbst gebautes Windrad 
  • Für die Windfahne: dünne Holzplatte 
  • Schere, Seitenschneider 
  • Elektromotor mit kleinem Propeller  
  • Calliope Set mit Batteriepack
  • Computer zum Programmieren 
  • Kabel oder Litzen mit Krokodilklemmen 
  • Eventuell Lötkolben und Lötzinn  

Diese Programmierbausteine helfen dir weiter.

Weitertüfteln

  • Programmiere den Windmesser so, dass er einen Warnton gibt, wenn der Wind zu stark wird. Lege einen passenden Schwellenwert fest.
  • Baue ein Windwarnsystem, das im Haus automatisch einen Alarm auslöst, wenn der Wind draussen zu stark wird.  

Tipps und Tricks

Digitalen Windmesser für Windrad programmieren

Dieses Programm zeigt die Windstärke auf dem LED-Display des Calliopes als Säulendiagramm an. Dazu muss der Elektromotor mit dem Windrad am Minuspol und am Pin P2 angeschlossen werden. Wenn sich das Windrad dreht, erzeugt der Elektromotor wie ein Generator Strom. Das Calliope misst die Stromstärke und zeigt sie an.

Digitalen Windmesser mit Warnton programmieren

Dieses Programm misst den Wind und macht einen Warnton, wenn der Wind stärker ist als der Wert 100. Hier musst du experimentieren, was ein geeigneter Wert ist. Der Warnton sollte ja nicht bei ganz schwachem Wind abgespielt werden.

Funkgesteuerten digitalen Windmesser programmieren

Sender

Du brauchst zwei Calliope. Einen Sender und einen Empfänger. Am Sender schliesst du den Motor mit Windrad an Pin P2 und am Minuspol an. Dann brauchst du das Programm links. Beim Start wird die Funkgruppe 1 eingestellt. Beim Empfänger-Calliope muss nachher auch die Funkgruppe 1 eingestellt sein, damit sie auf dem selben Kanal funken.

Dauerhaft soll jetzt der Stromwert, der an Pin P2 gemessen wird, an das andere Calliope gesendet werden. Deswegen «sende Zahl: analoge Werte von Pin P2».

Empfänger

Das ist das Programm auf dem Empfängercalliope. Auch hier muss die gleiche Funkgruppe wie beim Sender eingestellt sein. Die LED wird beim Start auf grün gesetzt.

Dann werden die gemessenen Stromwerte (vom Sender), also die empfangenen Werte («receivedNumber» aus dem Bereich «Variablen») als Säulendiagramm auf dem LED-Display dargestellt.

Wenn der gemessene Wert höher ist als 100, dann leuchtet die LED rot, ansonsten springt er auf grün zurück.

Hier erfährst du mehr über die Funkfunktion von Calliope Mini.

Hinweise für Lehrpersonen

Der gesamte Content von makestars.pingag.ch/ ist creative commons lizenziert.

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Didaktische Hintergrundinformationen zu dieser Challenge können Sie einsehen und downloaden, wenn Sie sich hier kostenlos anmelden.

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Didaktische Hinweise

Die Challenge im Überblick
ChallengeZeitAufgabentypSchwierigkeitsgradKreativität und Tüfteln
Mit Computer45+ Minuten; es handelt sich hierbei um eine Mindestzeitangabe!Auftragsorientierte UmsetzungmittelErforschen, Messen von Wind, Konstruktion einer einfachen Windmessstation

Die Schülerinnen und Schüler nutzen digitale Technologie, um Windstärke zu messen und anzeigen zu lassen. Dabei nutzen sie einen Elektromotor mit Propeller bzw. sie nutzen das Windrad, das sie im Rahmen der Challenge «Zeig mir den Wind» gebaut haben. Der Elektromotor funktioniert als Generator, der Strom erzeugt, sobald der WInd das Windrad antreibt. Die gemessenen Werte kann das Calliope auf dem LED-Display anzeigen oder weiterschicken.

Challengecards – Download

Die Challengecard «Zeig mir den Wind (2)» kann hier als pdf-Vorlage heruntergeladen werden. Der QR-Code auf der Challengecard leitet die Schülerinnen und Schüler direkt auf das betreffende Onlineangebot.

Lehrplanbezug (Lehrplan 21)
FachKompetenzKompetenzzieleKonkret in der Challenge
Natur, Mensch, Gesellschaft (NMG)NMG.3.2eDie SuS können Energiewandler erkennen und deren Wirkung ohne genaue Kenntnis von Bau und Funktion erläutern (z.B. Generator wandelt Bewegungsenergie in elektrische Energie um).Die SuS wissen, dass ein Elektromotor Strom erzeugen kann, wenn man die Antriebswelle durch Fremdeinwirkung dreht.
Medien und Informatik (MI)MI.2.2.fDie SuS können Programme mit Schleifen, bedingten Anweisungen und Parametern schreiben und testen.Die SuS verwenden Programmierbefehle wie «dauerhaft» (Schleife). Beim Weitertüfteln arbeiten sie mit Variablen, um die Impulse über die PIN-Anschlüsse am Calliope zu zählen.
MI.2.3.lDie SuS kennen die wesentlichen Eingabe-, Verarbeitungs- und Ausgabeelemente von Informatiksystemen und können diese mit den entsprechenden Funktionen von Lebewesen vergleichen (Sensor, Prozessor, Aktor und Speicher).Die SuS arbeiten mit den Calliope-Pins, um das LED-Display anzusteuern. Alternativ können sie den Lagesensor nutzen, um die Windstärke anzeigen zu lassen.
Nötige Vorkenntnisse

Die Schülerinnen und Schüler müssen den Stromkreislauf kennen und bereits mit den Grundfunktionen von Calliope Mini sowohl soft- als auch hardwareseitig vertraut sein. Dass ein Elektromotor auch als Generator funktioniert, können die Schülerinnen und Schüler im Rahmen der Challenge feststellen.Hinweise zur pädagogischen Begleitung

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