Die intelligente Spardose
Worum geht’s?
So kann’s gehen…
- Das Calliope erkennt, wenn ein Stromkreis offen oder geschlossen ist. Das heisst, wenn einer der Pins 0 – 3 mit dem Minuspol elektrischen Kontakt hat. Überlege dir, wie du das verwenden kannst, um zu überprüfen, ob eine Münze oder eine Note in die Spardose gesteckt wurde.
- Überlege dir, wie das Calliope reagieren soll, wenn Geld in die Spardose gesteckt wird.
- Überlege dir vor allem auch: Wie soll das Calliope reagieren, wenn eine gewisse Zeit kein Geld in die Spardose gesteckt wurde? Das heisst: Wie soll dich das Calliope daran erinnern, dass es Zeit ist, wieder mal Geld in die Spardose zu stecken?
- Öffne die Website https://makecode.calliope.cc/ und programmiere das Calliope so, dass dich die Spardose jeden Tag ans Geld sparen erinnert.
Diese Programmierbausteine kannst du für die Zählmaschine gut gebrauchen.
Weitertüfteln
- Programmiere das Calliope so, dass eine freudige Melodie ertönt, wenn du Geld in die Spardose steckst.
- Beim einfachsten Programm für die Spardose ergibt sich ein Problem: Das Calliope merkt, wenn du einmal Geld einwirfst und das Programm macht danach für eine gewisse Zeit Pause.
- In dieser Zeit kannst du soviel Geld einwerfen, wie du willst, das Calliope merkt das nicht. Du kannst aber das Programm so schreiben, dass es jeden Geldeinwurf merkt und dementsprechend reagiert. Dazu brauchst du aber weitere Blöcke, wie sie rechts abgebildet sind.
- Es gibt auch andere Möglichkeiten, um anzuzeigen, ob du wieder mal etwas in die Spardose stecken solltest. Zum Beispiel kannst du eine LED oder einen Servo verwenden oder anstelle des Displays Töne verwenden.
Tipps und Tricks
Hilfe beim Aufbau
Wenn du Geld in die Spardose wirfst, dann soll ein Kontakt zwischen einem der Pins 0 – 3 und dem Minuspol entstehen. Wie du das machen kannst, siehst du im Bild links.
Die Klappe (1) ist beweglich und es befindet sich ein Stück Blech daran. Das Blech ist mit dem blauen Kabel mit dem Calliope verbunden.
Wenn du Geld in die Kasse steckst, bewegt sich die Klappe und das Stück Blech berührt den Draht (2). Das siehst du auf dem Bild rechts. Dadurch wird ein Kontakt zwischen einem Pin und dem Minuspol am Calliope hergestellt und das Calliope weiss, dass Geld eingeworfen wurde.
Eine 24 Stunden Erinnerung programmieren
Mit diesem Programm ist zeigt das Display ein trauriges Gesicht, bis Geld eingeworfen wird. Dann erscheint 24 Stunden (= 86’400’000 Millisekunden) lang ein lachendes Gesicht. Nach den 24 Stunden wird das Gesicht wieder traurig. Dazwischen passiert merkt das Calliope aber nicht, wenn Geld eingeworfen wird.
Die bessere 24 Stunden Erinnerung (anspruchsvoll)
Das Calliope merkt jedes Mal, wenn Geld eingeworfen wird und zählt die Anzahl Geldeinwürfe. Für jeden Geldeinwurf erscheint das lachende Gesicht für 24 Stunden und danach wird das Gesicht wieder traurig. Das heisst: Wenn 5-mal eine Münze eingeworfen wird, dann dauert es 5 Tage, bis das traurige Gesicht angezeigt wird.
Warum 14400-mal wiederholen?
Das lachende Gesicht wird 0.6 Sekunden angezeigt. Wenn in der grünen Schleife z.B. «mache 10-mal wiederholen» steht, wird das lachende Gesicht 6 Sekunden angezeigt. Danach kommt das traurige Gesicht. Damit das lachende Gesicht 24 Stunden angezeigt wird, muss zuerst die Anzahl Sekunden ausgerechnet werden:
24 Stunden x 60 Minuten x 60 Sekunden = 86400 Sekunden
Weil das lachende Gesicht 0.6 Sekunden angezeigt wird, muss die Anzahl Sekunden durch 0.6 gerechnet werden:
86400 Sekunden : 0.6 = 144000
Das heisst: Die grüne Schleife muss 144000 wiederholt werden, damit das lachende Gesicht 24 Stunden angezeigt wird.
Die NOCH bessere 24 Stunden Erinnerung (herausfordernd)
Das Calliope merkt jedes Mal, wenn Geld eingeworfen wird und zählt die Anzahl Geldeinwürfe. Wenn Geld eingeworfen wird, wird das Gesicht stufenweise glücklicher. Es gibt 5 Stufen. Das heisst, nach 5 Einwürfen ist das Gesicht am glücklichsten.
Mit Abständen von 24 Stunden wird das Gesicht schrittweise trauriger und bleibt dann am Schluss ganz traurig. Die zeitlichen Abstände können natürlich auch länger oder kürzer sein. Dazu kannst du einfach den Wert für die Wiederholungen anpassen.
Hinweise für Lehrpersonen
Der gesamte Content von makerstars.org/ 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
| Challenge | Zeit | Aufgabentyp | Schwierigkeitsgrad | Kreativität und Tüfteln |
|---|---|---|---|---|
| Mit Computer | 60+ Minuten; es handelt sich hierbei um eine Mindestzeitangabe! | Auftragsorientierte Umsetzung | mittel | Problemlösen mit Hard- und Software |
Das Entwickeln (technisches Problemlösen) steht hier im Vordergrund. Die Klappe innerhalb der Kasse, die beweglich ist und einen Kontakt schliesst, wenn Geld eingeworfen wird, gibt einiges zu tüfteln. Es gibt dazu natürlich verschiedene Möglichkeiten.
Vorkenntnisse
Die Schülerinnen und Schüler müssen erste Erfahrungen mit Servomotoren (kurz: Servo) gemacht haben, insbesondere die richtige Verkabelung mit einer zusätzlichen Spannungsquelle sollte bekannt sein. Dazu bietet es sich an, dass sich die Lernenden die nötigen Kompetenzen mit der «Servo-Challenge» erarbeiten (im Auftrag wird darauf hingewiesen). Erfahrungen mit dem Microcontroller Calliope Mini sind von Vorteil – insbesondere auch mit der Programmierung auf der Onlineprogrammierplattform «MakeCode». Idealerweise wurden im Vorfeld die beiden ersten Calliope Basis-Challenges bearbeitet.
Challengecards – Download
Die Challengecard «Intelligente Spardose» 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)
| Fach | Kompetenz | Kompetenzziele | Konkret in der Challenge |
|---|---|---|---|
| Medien und Informatik (MI) | MI.2.2e | ||
| Technisches und textiles Gestalten (TTG) | TTG.2.B.14b | ||
| Natur, Mensch, Gesellschaft (NMG) | NMG.5.1.f | ||
| NMG.3.1.h |
Hinweise zur Problemlösung
Das Schliessen eines Stromkreises kann dazu verwendet werden, um dem Calliope ein Signal zu übermitteln. Dabei muss bekannt sein, welche Materialien sich dazu eignen. Vorangehend können entsprechende Versuche zu den erwünschten Erkenntnissen führen. Zusätzlich ist die technische Konstruktion der Klappe nicht ganz einfach, damit auch eine dünne Münze «erkannt» wird. Hier gibt es einiges an kreativem Tüfteln. Zudem ist bei der Programmierung viel Luft, um weiter kreativ zu werden.
Die Klappe muss so konstruiert werden, dass ein Stromkries geschlossen wird, wenn eine Münze eingeworfen wird. Eine Möglichkeit ist, im Innern der Kasse direkt unterhalb des Einwurfschlitzes eine bewegliche Klappe so zu konstruieren, dass der Stromkreis geschlossen wird, wenn eine Münze eingeworfen wird. Dabei muss die Distanz zwischen den beiden Kontakten sehr klein sein, weil der Stromkreis auch geschlossen werden muss, wenn ein Fünfräppler eingeworfen wird. Ausserdem muss die Klappe nicht nur beweglich sein, sondern auch elastisch, was aber sicher durch die Elastizität eines geeigneten Materials (z.B. Karton oder ein Stück PET einer Petflasche), aus dem die Klappe besteht, erreicht werden kann.
Hinweise zur Stromversorgung
Zur Stromversorgung: Voraussetzung für die Kasse ist eine lange anhaltende Energieversorgung. Mit den beiden AAA-Batterien kann dies nicht verwirklicht werden, denn: Das Calliope hat eine Grund-Stromaufnahme von ca. 16 mA. Wenn LEDs auf dem Display leuchten, die RGB-LED leuchtet oder Töne abgespielt werden, sind es einige mA mehr. Mit den beiden AAA-Batterien mit einer Kapazität von ca. 1200 mAh errechnet sich daraus eine Betriebsdauer von ca. 60 Stunden oder 2.5 Tagen, wenn etwas auf dem Display angezeigt wird. Aus diesem Grund muss für den längerfristigen Betrieb der Sparkasse eine alternative Energiequelle verwendet werden. Dazu bieten sich die Versorgung via USB-Anschluss am Calliope an, z.B. einfach mit einem (alten) USB-Ladegerät.
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