T9 G - Sensoren, Verarbeitung und Aktoren

Einleitung

T9 G - Sensoren, Verarbeitung und Aktoren erklärt den grundlegenden Aufbau technischer Informationssysteme auf G-Niveau der Klasse 9.

Die Grundidee ist einfach:

Umweltgröße → Sensor → Signal → Verarbeitung → Signal → Aktor → Wirkung

Ein technisches System kann dadurch auf seine Umgebung reagieren.

Merksatz: Ein Sensor nimmt auf. Eine Verarbeitung entscheidet. Ein Aktor wirkt.

Dieser aiMOOC orientiert sich am Fach Technik in Baden-Württemberg und an der Arbeit mit elektro- und digitaltechnischen Systemen, gesteuerten Systemen und Simulationen.

Zielgruppe: Klasse 9, G-Niveau.

Prüfungsziel: Du kannst Bauteile eines technischen Systems nach ihrer Funktion als Sensor, Verarbeitung oder Aktor einordnen und Deine Entscheidung kurz begründen.

Lernziele

Nach diesem aiMOOC kannst Du:

1. Sensoren als Bauteile zur Aufnahme von Messgrößen erkennen.
2. Signale als Träger von Informationen erklären.
3. Verarbeitung als Auswertung eines Eingangssignals beschreiben.
4. Aktoren als Bauteile erkennen, die eine Wirkung erzeugen.
5. Licht-, Temperatur- und Abstandssensoren an Beispielen unterscheiden.
6. Sensor und Aktor sicher voneinander unterscheiden.
7. Eine einfache Funktionskette untersuchen und Fehler darin finden.
8. Bauteile in einer prüfungsnahen Aufgabe nach ihrer Funktion klassifizieren.
9. Eine technische Entscheidung mit einem passenden Sensor und Aktor begründen.
10. Simulationen und schulisch freigegebene Versuche sicher nutzen.

Sicherheitsregeln für Praxis und Simulation

Wichtig: Praxis erfolgt nur nach schulischer Unterweisung, unter Aufsicht und mit der erforderlichen Schutzausrüstung.

1. Keine eigenständige Nutzung gefährlicher Maschinen.
2. Keine Arbeiten an Netzspannung.
3. Elektrische Versuche nur mit von der Schule freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung.
4. Schaltungen erst nach Kontrolle durch die Lehrkraft in Betrieb nehmen.
5. Bei Unsicherheit nicht ausprobieren, sondern nachfragen.
6. Simulationen sind für selbstständiges Erproben besonders geeignet.

Die vier Fachbegriffe

Fachbegriff	Kurze Erklärung	Leitfrage
Sensor	Erfasst eine Messgröße aus der Umgebung und liefert ein Signal.	Was wird aufgenommen?
Signal	Trägt Information innerhalb des technischen Systems.	Welche Information wird weitergegeben?
Verarbeitung	Wertet ein Signal nach einer Regel aus und erzeugt daraus eine Entscheidung oder ein neues Signal.	Was soll nach dem Eingangssignal passieren?
Aktor	Setzt ein Signal in eine physikalische Wirkung um, zum Beispiel Licht, Ton oder Bewegung.	Was wirkt nach außen?

Kurzform: Sensor = Eingang. Verarbeitung = Entscheidung. Aktor = Ausgang.

Das EVA-Prinzip in technischen Systemen

Viele technische Systeme folgen dem EVA-Prinzip:

Abschnitt	Aufgabe	Beispiel automatische Beleuchtung
Eingabe	Umwelt erfassen	Fotowiderstand erkennt Helligkeit
Verarbeitung	Signal prüfen	Mikrocontroller vergleicht den Messwert mit einem Grenzwert
Ausgabe	Wirkung erzeugen	LED wird eingeschaltet

Funktionskette:

Helligkeit → Lichtsensor → elektrisches Signal → Mikrocontroller → Ausgangssignal → LED → Licht

Sensoren: Technische Sinne

Ein Sensor erfasst eine physikalische Größe.

Beispiele sind:

1. Lichtstärke
2. Temperatur
3. Abstand
4. Druck
5. Bewegung
6. Feuchtigkeit

Ein Sensor muss nicht selbst eine sichtbare Wirkung erzeugen. Seine Hauptaufgabe ist das Erfassen.

Beispiel 1: Lichtsensor mit Fotowiderstand

Ein Fotowiderstand wird auch LDR genannt. LDR steht für Light Dependent Resistor.

Sein elektrischer Widerstand hängt von der Beleuchtung ab.

Mehr Licht verändert den Widerstand. Die Auswertung kann daraus eine Helligkeitsinformation gewinnen.

Bildlegende: Drei Fotowiderstände in unterschiedlichen Größen. Die sichtbare Fläche reagiert auf Licht.

Medienauftrag – beobachten und markieren:

1. Suche die lichtempfindliche Oberfläche.
2. Markiere sie auf einem Ausdruck oder Screenshot mit einem Kreis.
3. Beschreibe in einem Satz, warum dieses Bauteil ein Sensor ist.

Hilfe / Selbstkontrolle: Der Fotowiderstand nimmt eine Umweltgröße auf. Diese Umweltgröße ist Licht.

Bildlegende: Schaltzeichen eines Fotowiderstands. Die Pfeile stehen für einfallendes Licht.

Vergleichsauftrag: Vergleiche Foto und Schaltzeichen. Welche Information des echten Bauteils wird im Schaltzeichen stark vereinfacht?

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Videoauftrag – beobachten:

1. Achte nur auf die Funktionskette.
2. Notiere die drei Rollen: Sensor – Verarbeitung – Aktor.
3. Prüfe anschließend, ob der LDR die LED direkt „entscheidet“ oder ob eine Verarbeitung dazwischenliegt.

Beispiel 2: Temperatursensor mit NTC-Thermistor

Ein Thermistor ist ein temperaturabhängiger Widerstand.

Ein NTC ist ein Heißleiter.

NTC bedeutet: Bei steigender Temperatur sinkt der elektrische Widerstand.

Bildlegende: Ein NTC-Thermistor als elektronisches Bauteil. Er kann Temperaturänderungen über eine Widerstandsänderung erfassbar machen.

Beobachtungsauftrag:

1. Suche das eigentliche temperaturempfindliche Bauteil.
2. Beschreibe seine Form.
3. Begründe, warum ein NTC zunächst nur ein Sensorsignal liefert und noch keine Aktion ausführt.

Bildlegende: Typische Kennlinie eines NTC. Mit steigender Temperatur nimmt der Widerstand ab.

Medienauftrag – messen und vergleichen:

1. Lies an zwei Stellen der Kennlinie jeweils Temperatur und Widerstand ab.
2. Vergleiche beide Wertepaare.
3. Formuliere den Zusammenhang ohne Formel.

Lösungsidee: Bei höherer Temperatur ist der Widerstand eines NTC kleiner. Die Kennlinie ist nicht linear.

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Videoauftrag – Fehler vermeiden: Achte darauf, ob im Video der Sensor selbst eine Wirkung erzeugt oder nur eine Temperaturinformation bereitstellt.

Beispiel 3: Abstandssensor mit Ultraschall

Ein Ultraschallsensor kann einen Abstand über die Laufzeit eines Schallsignals bestimmen.

Vereinfacht:

1. Der Sensor sendet einen kurzen Ultraschallimpuls.
2. Der Impuls wird an einem Gegenstand reflektiert.
3. Das Echo kommt zurück.
4. Aus der Laufzeit wird der Abstand bestimmt.

Bildlegende: Ein Ultraschallmodul für Abstandsmessungen. Die beiden runden Wandler dienen dem Senden und Empfangen von Ultraschall.

Medienauftrag – beobachten und markieren:

1. Markiere auf einem Ausdruck die beiden runden Ultraschallwandler.
2. Ordne „Senden“ und „Empfangen“ zu.
3. Erkläre, warum das Modul trotz eines ausgesendeten Schallsignals als Abstandssensor eingesetzt wird.

Bildlegende: Funktionsanimation eines aktiven Sonarprinzips. Ein ausgesendetes Signal wird reflektiert und als Echo empfangen.

Animationsauftrag – beobachten:

1. Beobachte nur den Weg des Signals.
2. Zeige mit dem Finger auf Senden, Reflexion und Empfangen.
3. Erkläre einem Partner die Laufzeitidee in höchstens drei Sätzen.

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Videoauftrag – vergleichen: Vergleiche das reale Ultraschallmodul im Video mit dem Foto. Welche Teile erkennst Du wieder?

Signale: Information im System

Ein Signal trägt Information.

Beispiele:

1. Eine Spannung steht für einen Messwert.
2. Ein Zahlenwert steht für eine gemessene Temperatur.
3. Ein digitales Signal kann zwei Zustände unterscheiden, zum Beispiel EIN und AUS.

Signalart	Einfache Vorstellung	Beispiel
analog	Viele Zwischenwerte sind möglich.	Helligkeitsmesswert
digital	Werte werden in festgelegter Form dargestellt.	EIN oder AUS

Wichtig: Ein Signal ist nicht dasselbe wie die Wirkung eines Aktors.

Verarbeitung: Aus Signal wird Entscheidung

Die Verarbeitung wertet das Sensorsignal aus.

Ein Mikrocontroller kann diese Aufgabe übernehmen.

Beispielregel:

WENN es dunkel ist, DANN schalte die LED ein.

Der Sensor entscheidet nicht selbst über die gesamte Anlage. Er liefert zunächst Information.

Bildlegende: Mikrocontroller-Platine als mögliches Bauteil für die Verarbeitung von Sensorsignalen.

Medienauftrag – klassifizieren: Ordne die Platine nicht nach ihrem Aussehen, sondern nach ihrer Funktion ein. Sie verarbeitet Eingangssignale und erzeugt Ausgangssignale.

Aktoren: Technische Wirkglieder

Ein Aktor setzt ein Signal in eine Wirkung um.

Typische Wirkungen sind:

1. Bewegung
2. Licht
3. Schall
4. Wärme
5. Kraft

Aktor-Beispiel: Servomotor

Ein Servomotor kann eine Welle gezielt bewegen.

Bildlegende: Kleiner Servomotor. Er kann als Aktor eine mechanische Bewegung erzeugen.

Datei:Single servo demo.webm Bildlegende: Funktionsvideo eines Servos. Die Bewegung ist die sichtbare Wirkung des Aktors.

Animationsauftrag – beobachten und erklären:

1. Beobachte die Bewegung der Welle.
2. Benenne die Eingabe des Aktors: ein Steuersignal.
3. Benenne die Ausgabe des Aktors: eine Bewegung.

Weitere Aktoren vergleichen

Bildlegende: LEDs können elektrische Signale in sichtbares Licht umsetzen.

Bildlegende: Kleiner Gleichstrommotor mit Schneckengetriebe. Seine Wirkung ist Bewegung.

Bildlegende: Elektromagnetische Summer. Ihre Wirkung ist Schall.

Bildlegende: Animation einer Lautsprecherwirkung. Ein elektrisches Signal führt zu Schallwellen.

Vergleichsauftrag:

1. LED: Welche Wirkung entsteht?
2. Motor: Welche Wirkung entsteht?
3. Summer: Welche Wirkung entsteht?
4. Begründe, warum alle drei trotz verschiedener Wirkungen Aktoren sein können.

Sensor und Aktor klar unterscheiden

Merkmal	Sensor	Aktor
Aufgabe	Erfasst eine Größe	Erzeugt eine Wirkung
Informationsrichtung	Umwelt → System	System → Umwelt
Beispiel	LDR	LED
Beispiel	NTC	Motor
Beispiel	Ultraschallsensor	Summer
Merksatz	nimmt auf	wirkt

Prüfungstipp: Frage nicht zuerst: „Wie sieht das Bauteil aus?“ Frage: „Welche Aufgabe hat es im System?“

Drei vollständige Funktionsketten

Anwendung	Sensor	Verarbeitung	Aktor	Wirkung
Automatische Beleuchtung	LDR	Vergleich mit Helligkeitsgrenze	LED	Licht
Temperaturwarnung	NTC	Vergleich mit Temperaturgrenze	Summer	Warnton
Automatische Schranke als Modell	Ultraschallsensor	Abstand prüfen	Servomotor	Schranke bewegt sich

Prüfungsstrategie: Bauteile nach Funktion klassifizieren

Gehe in vier Schritten vor:

1. Messgröße suchen: Welches Bauteil nimmt Licht, Temperatur, Abstand oder eine andere Größe auf?
2. Signalweg verfolgen: Wohin geht die Information?
3. Verarbeitung finden: Welches Bauteil wertet das Signal nach einer Regel aus?
4. Wirkung suchen: Welches Bauteil erzeugt Licht, Ton, Bewegung oder eine andere Wirkung?

Begründungssatz für Prüfungen:

„Der __________ ist ein Sensor / eine Verarbeitung / ein Aktor, weil er __________.“

Beispiel:

„Der Servomotor ist ein Aktor, weil er ein Steuersignal in eine Bewegung umsetzt.“

Prüfungstraining 1: Automatische Schrankbeleuchtung

Ein System enthält einen Fotowiderstand, einen Mikrocontroller und eine LED.

1. Klassifiziere alle drei Bauteile.
2. Zeichne die Funktionskette.
3. Begründe jede Zuordnung mit der Aufgabe des Bauteils.

Lösung: Fotowiderstand = Sensor. Mikrocontroller = Verarbeitung. LED = Aktor. Funktionskette: Licht → Fotowiderstand → Signal → Mikrocontroller → Signal → LED → Licht.

Prüfungstraining 2: Temperaturwarnung

Ein NTC misst die Temperatur. Eine Verarbeitung vergleicht den Messwert mit einer Grenze. Bei zu hoher Temperatur ertönt ein Summer.

1. Benenne Sensor, Verarbeitung und Aktor.
2. Erkläre den Signalweg.
3. Begründe, warum der Summer kein Sensor ist.

Lösung: NTC = Sensor. Verarbeitung = Auswertung des Messwerts. Summer = Aktor. Der Summer erfasst keine Temperatur, sondern erzeugt Schall.

Prüfungstraining 3: Fehler finden

Eine Person behauptet:

„Der Ultraschallsensor ist der Aktor, weil er Schall aussendet. Der Servomotor ist der Sensor, weil man seine Position sehen kann.“

Finde zwei Fehler.

Lösung: Der Ultraschallsensor dient im Beispiel der Abstandserfassung und ist deshalb Sensor. Der Servomotor setzt ein Steuersignal in Bewegung um und ist deshalb Aktor. Entscheidend ist die Funktion im System.

Technische Entscheidung: Welcher Sensor passt?

Situation: Eine automatische Anlage soll reagieren.

Aufgabe	Passender Sensor	Begründung
Lampe bei Dunkelheit einschalten	Lichtsensor	Die relevante Messgröße ist Helligkeit.
Warnung bei zu hoher Temperatur	Temperatursensor	Die relevante Messgröße ist Temperatur.
Tür bei Annäherung öffnen	Abstandssensor	Die relevante Messgröße ist Entfernung.

Transferfrage: Ein System soll bei Dunkelheit einen Motor starten. Du brauchst einen Lichtsensor, eine Verarbeitung und einen Motor als Aktor. Begründe diese Auswahl mit der jeweiligen Funktion.

Medien-Labor: beobachten, markieren, vergleichen, messen, simulieren, Fehler finden

1. Beobachten: Betrachte die Fotos von LDR, NTC, Ultraschallsensor, Mikrocontroller, LED, Motor und Summer. Formuliere zu jedem Bild genau einen Funktionssatz.
2. Markieren: Markiere auf einem Ausdruck oder Screenshot beim LDR die lichtempfindliche Fläche und beim Ultraschallsensor die Wandler.
3. Vergleichen: Erstelle eine Dreierspalte mit Licht – Temperatur – Abstand und ordne die drei Sensorbeispiele zu.
4. Messen: Lies aus der NTC-Kennlinie zwei Wertepaare ab und beschreibe die Änderung.
5. Simulieren: Nutze nur eine von der Schule freigegebene Simulation. Verändere einen Sensorwert und beobachte, wann ein Aktor reagiert.
6. Fehler finden: Vertausche in einer Funktionskette absichtlich Sensor und Aktor. Gib die Kette einem Partner zum Korrigieren.
7. Transfer: Erfinde eine weitere Alltagsanwendung mit Sensor, Verarbeitung und Aktor.

Sicheres Simulieren statt riskantem Ausprobieren

Für selbstständiges Üben eignen sich Simulationen besonders gut.

Geeignet:

1. Sensorwert verändern.
2. Schwellenwert verändern.
3. Aktorreaktion beobachten.
4. Signalweg verfolgen.
5. Fehler in einer virtuellen Schaltung suchen.

Nicht selbstständig durchführen:

1. Arbeiten an Netzspannung.
2. Aufbau an unbekannten oder beschädigten Netzgeräten.
3. Nutzung gefährlicher Maschinen.
4. Versuche ohne schulische Freigabe und Aufsicht.

Medienhinweis

Die eingebetteten Datei-Medien wurden auf Wikimedia Commons recherchiert. Die jeweilige freie Lizenz oder Public-Domain-Angabe steht auf der zugehörigen Dateibeschreibungsseite.

Die Videos dienen als Lernmedien. Beobachte gezielt die Funktion der Bauteile und übernimm Schaltungen aus Videos nicht ungeprüft in die Praxis.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Aufgabe hat ein Sensor in einem technischen System? (Er erfasst eine Messgröße und liefert ein Signal) (!Er erzeugt immer eine Bewegung) (!Er speichert grundsätzlich elektrische Energie) (!Er ist immer die Stromversorgung)

Was ist ein Signal im technischen System? (Ein Träger von Information) (!Eine Schutzbrille) (!Ein mechanisches Gehäuse) (!Eine Energiequelle ohne Information)

Welches Bauteil ist ein typischer Lichtsensor? (Fotowiderstand) (!Servomotor) (!Summer) (!LED)

Was beschreibt einen NTC korrekt? (Sein Widerstand sinkt bei steigender Temperatur) (!Er erzeugt immer Schall) (!Er misst ausschließlich Abstand) (!Er ist ein mechanischer Aktor)

Wie kann ein Ultraschallsensor einen Abstand bestimmen? (Über die Laufzeit eines reflektierten Schallsignals) (!Über die Farbe des Gegenstands) (!Über die Masse des Gegenstands) (!Über die Drehzahl eines Motors)

Welche Aufgabe hat die Verarbeitung? (Sie wertet ein Eingangssignal nach einer Regel aus) (!Sie misst immer direkt die Umgebung) (!Sie erzeugt nur mechanische Bewegung) (!Sie ersetzt jede Stromversorgung)

Was ist die Hauptaufgabe eines Aktors? (Er setzt ein Signal in eine physikalische Wirkung um) (!Er misst grundsätzlich nur Temperatur) (!Er speichert alle Sensordaten dauerhaft) (!Er ist immer ein Lichtsensor)

Wie wird ein Servomotor in einer Funktionskette meist eingeordnet? (Als Aktor) (!Als Temperatursensor) (!Als Lichtsignal) (!Als Abstandssensor)

Welche Reihenfolge passt zu einer einfachen automatischen Beleuchtung? (Lichtsensor Verarbeitung LED) (!LED Lichtsensor Verarbeitung) (!Verarbeitung LED Lichtsensor) (!LED Verarbeitung Lichtsensor)

Welche Aussage unterscheidet Sensor und Aktor richtig? (Der Sensor nimmt auf und der Aktor wirkt) (!Der Sensor wirkt und der Aktor misst immer) (!Sensor und Aktor haben immer dieselbe Aufgabe) (!Ein Aktor kann niemals Bewegung erzeugen)

Memory

Sensor	nimmt Messgröße auf
Aktor	setzt Befehl in Wirkung um
Signal	trägt Information
Verarbeitung	entscheidet nach Regel
Fotowiderstand	lichtabhängiger Widerstand
Thermistor	temperaturabhängiger Widerstand
Ultraschallsensor	Abstand über Echo
Servomotor	gezielte Drehbewegung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Bauteil
Sensor	Fotowiderstand
Sensor	Thermistor
Sensor	Ultraschallsensor
Verarbeitung	Mikrocontroller
Aktor	Servomotor
Aktor	LED
Aktor	Summer

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Funktion
Licht	Messgröße des Fotowiderstands
Temperatur	Messgröße des Thermistors
Abstand	Messgröße des Ultraschallsensors
Entscheidung	Aufgabe der Verarbeitung
Bewegung	Wirkung des Servomotors

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Systemrolle
Eingabe	Sensor
Informationsweg	Signal
Auswertung	Verarbeitung
Ausgabe	Aktor
Folge	Wirkung

Kreuzworträtsel

Sensor	Welches Bauteil erfasst eine Messgröße?
Signal	Was trägt Information innerhalb eines technischen Systems?
Aktor	Welches Bauteil setzt ein Steuersignal in eine Wirkung um?
Thermistor	Wie heißt ein temperaturabhängiger Widerstand?
Ultraschall	Welche Schallart wird häufig zur Abstandsmessung genutzt?
Verarbeitung	Wie heißt die Funktionsstufe zwischen Eingang und Ausgang?

Lückentext

Vervollständige den Text.

Ein technisches Bauteil zur Aufnahme einer Messgröße heißt .

Die Information innerhalb eines Systems wird durch ein übertragen.

Die Auswertung eines Eingangssignals nennt man .

Ein Bauteil, das eine sichtbare oder hörbare Wirkung erzeugt, heißt .

Ein Fotowiderstand reagiert auf .

Ein NTC kann zur Erfassung der genutzt werden.

Ein Ultraschallsensor kann den zu einem Gegenstand bestimmen.

Ein Servomotor erzeugt als Wirkung eine .

Selbstkontrolle: Kann ich es schon?

Beantworte ohne Nachschlagen:

1. Kann ich Sensor und Aktor in einem Satz unterscheiden?
2. Kann ich zu Licht, Temperatur und Abstand jeweils einen passenden Sensor nennen?
3. Kann ich einen Mikrocontroller als Verarbeitung einordnen?
4. Kann ich LED, Motor und Summer als Aktoren begründen?
5. Kann ich eine Funktionskette vom Sensor bis zur Wirkung beschreiben?
6. Kann ich in einer falschen Zuordnung einen Fehler finden?

Wenn Du bei mindestens zwei Punkten unsicher bist: Wiederhole zuerst die Tabelle „Sensor und Aktor klar unterscheiden“ und anschließend das Drag-and-Drop.

Offene Aufgaben

Leicht

1. Sensor-Fotosteckbrief: Wähle eines der Sensorfotos aus diesem aiMOOC. Erstelle einen Steckbrief mit Name, Messgröße und einem Anwendungssatz.
2. Funktionskarten: Schreibe die vier Begriffe Sensor, Signal, Verarbeitung und Aktor auf Karten und ordne sie in eine sinnvolle Reihenfolge.
3. Alltagsdetektive: Finde zu Hause oder in der Schule drei technische Systeme, bei denen Sensoren wahrscheinlich eine Rolle spielen. Beschreibe nur die vermutete Funktion, ohne Geräte zu öffnen.
4. Bildmarkierung: Markiere auf einem Ausdruck des Ultraschallsensors die sichtbaren Wandler und beschrifte sie mit „Senden“ und „Empfangen“.

Standard

1. Funktionskette automatische Beleuchtung: Zeichne eine vollständige Funktionskette mit Lichtsensor, Verarbeitung und LED. Ergänze Messgröße, Signal und Wirkung.
2. Sensorvergleich: Vergleiche LDR, NTC und Ultraschallsensor nach Messgröße, Signalidee und typischer Anwendung.
3. Fehlersuche technische Kette: Erstelle eine absichtlich falsche Funktionskette mit zwei Fehlern. Tausche sie mit einer Partnerperson und korrigiert gegenseitig.
4. Simulationsprotokoll: Nutze eine schulisch freigegebene Simulation. Verändere einen Sensorwert, beobachte die Aktorreaktion und dokumentiere drei Beobachtungen.

Schwer

1. Technische Entscheidung Schultor: Ein Modelltürsystem soll bei Annäherung öffnen. Wähle Sensor, Verarbeitung und Aktor. Begründe jede Wahl fachlich.
2. Technische Entscheidung Gewächshaus: Entwirf ein einfaches Warnsystem für zu hohe Temperatur. Lege Sensor, Verarbeitung, Aktor und Schaltregel fest.
3. Prüfungsaufgabe selbst erstellen: Erstelle eine Aufgabe, in der mindestens sechs Bauteile nach Sensor, Verarbeitung oder Aktor klassifiziert werden müssen. Erstelle anschließend eine Musterlösung.
4. Systemanalyse unbekanntes Gerät: Wähle ein ungefährliches Alltagsgerät, das nicht geöffnet wird. Formuliere eine begründete Vermutung zu Sensor, Verarbeitung und Aktor und kennzeichne klar, was Beobachtung und was Vermutung ist.

Lernkontrolle

1. Transfer automatische Tür: Eine Tür soll sich nur öffnen, wenn sich eine Person nähert. Entwickle eine Funktionskette und begründe, warum ein Abstandssensor besser passt als ein Temperatursensor.
2. Fehleranalyse Sensor Aktor: In einer Lösung wurde ein Summer als Sensor und ein NTC als Aktor bezeichnet. Erkläre beide Fehler mit der jeweiligen Systemfunktion.
3. Technische Entscheidung Beleuchtung: Eine Außenleuchte soll nur bei Dunkelheit eingeschaltet werden. Wähle passende Bauteilrollen und begründe die Reihenfolge der Informationsverarbeitung.
4. Vergleich zweier Systeme: Vergleiche eine Temperaturwarnung mit einer automatischen Schranke. Zeige Gemeinsamkeiten der Funktionskette und Unterschiede bei Messgröße und Wirkung.
5. Unbekanntes System klassifizieren: Ein System enthält einen LDR, eine Mikrocontroller-Platine und einen Motor. Ordne die Bauteile nach Funktion und begründe jede Zuordnung.
6. Signalweg erklären: Beschreibe, was zwischen einer gemessenen Umweltgröße und der sichtbaren Aktorwirkung im System passieren muss.
7. Sicherheitsentscheidung: Begründe, warum eine schulisch freigegebene Simulation für eigenständiges Ausprobieren geeigneter ist als ein unbekannter Aufbau mit Netzspannung.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig:

1. Du erklärst die Begriffe Sensor, Signal, Verarbeitung und Aktor korrekt.
2. Du unterscheidest Sensor und Aktor über ihre Funktion.
3. Du ordnest LDR, NTC und Ultraschallsensor als Sensoren ein.
4. Du ordnest Mikrocontroller oder Steuerbaustein der Verarbeitung zu.
5. Du ordnest LED, Summer und Motor als Aktoren ein.
6. Du beschreibst eine Funktionskette vom Messwert bis zur Wirkung.
7. Du begründest eine technische Bauteilwahl mit der benötigten Messgröße oder Wirkung.
8. Du findest typische Zuordnungsfehler.
9. Du beachtest die Sicherheitsregeln für schulische Praxis.
10. Du kannst eine neue Alltagssituation auf Sensor – Verarbeitung – Aktor übertragen.

Verknüpfte Lernbereiche

T9 G - Sensoren, Verarbeitung und Aktoren Sensor Signal Informationsverarbeitung Aktor Fotowiderstand Thermistor Ultraschallsensor Mikrocontroller Servomotor EVA-Prinzip Steuerungstechnik Regelungstechnik