Modell 10: Plotter

Ich schreibe und male deine Idee!


Klassenstufe
5 - 7
Zeitaufwand
2 (bis zu 8) Doppelstunden
Schwierigkeitsgrad
Modell: mittel bis schwer, Programmierung: mittel bis schwer
Modellart
mobiles Gerät, individuell positionierbar und einsetzbar
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MODELLBESCHREIBUNG / AUFGABE

Die Schülerinnen und Schüler (SuS) planen und realisieren einen Plotter, der Fahrwege aufzeichnen kann und damit das automatisierte Erstellen von Strichzeichnungen ermöglicht. Dazu wird ein zweiachsiger Plotter gebaut, der mittels Schneckenantrieb in x- und y-Richtung gefahren werden kann. Mittels eines Endabschalters pro Achse kann der Plotter seine Start- oder Endposition sicher anfahren. Die Messung der Fahrwege erfolgt über Impulsräder mit 4 Impulsen pro Umdrehung, sodass der Plotter auf ¼ Umdrehungen genau positioniert werden kann. 

ALLTAGSBEZUG

Das automatische Auslösen eines Vorgangs hat einen starken motivationalen Effekt bei SuS. Das automatische Anfertigen von Strichzeichnungen ist schnell und für jedermann erfassbar. Zwei Ergänzungsmöglichkeiten der Grundaufgabe ermöglichen die 
Individualisierung des Themas. Eine Integration der Thematik in die vorberufliche Orientierung könnte im Hinblick auf informationstechnische oder gestalterische Berufsfelder erfolgen. Hier wird das automatisierte Drucken oder Zeichnen (Plotten) in vielen Bereichen genutzt. In besonderer Weise wird das sensorbasierte Erfassen von Bewegungen in vielen Bereichen der Fertigungstechnik, z. B. beim Lasercutten oder 3D-Drucken, zunehmend wichtiger. Der zweiachsige Plotter ist daher eine sehr gute Hinführung zur automatisierten 3-Achs-Fertigung

Leitfragen

  • Wo sind automatisches Zeichnen oder Schneiden im Alltag einsetzbar? (Kommunikation)
  • Welche Funktionen muss die Anlage sinnvollerweise erfüllen? (Kollaboration)
  • Unter welchen Bedingungen soll das System an- bzw. ausschalten? (kritisches Denken)
  • Was ist zu berücksichtigen, damit die Anlage mit verschiedenen Medien (Papier, Folie) genutzt werden kann und das System möglichst robust und zuverlässig funktioniert? (Kreativität)

Fächerbezug
​

Informatik
Grundlagen der Programmierung, Zeitschleifen, Speichern von Variablen, Vergleiche, Schleifen, Verfahrwege
Technik
Stabiles Bauen, Konstruktionstechnik, Getriebe, Überführung von Rotation in lineare Bewegung
Physik
Elektromotor, Bewegungsänderung, lineare Bewegung
Mathematik
Koordinatensystem, Koordinatengeometrie, lineare Funktionen

Unterrichtsverlauf
​

Einführungsphase
Planungsphase
Konstruktionsphase
Programmierphase
Experimentier- und Testphase
Abschlussphase

 

Informationen und Hinweise
​

Methodisch-didaktische Hinweise
​

Differenzierungsmöglichkeiten

Schnelleren SuS kann die Aufgabe zur Verlängerung oder Verkürzung der Spielzeit gestellt werden.

Motivationale Aspekte

Greifautomaten kennen die SuS aus dem Alltag von verschiedenen Standorten. Vielleicht haben sie einen solchen Greifautomaten auch schon bedient. Nun auf der „Produktionsseite“ statt auf der „Bedienerseite“ zu stehen, mag sie mit Stolz erfüllen.

Zusatzmaterialien

  • Wenn vorhanden, können für die Einführung in das Thema Bilder  von Freiautomaten präsentiert werden.
  • Ggf. Zeichenmedien (Papier, Whiteboard oder Projektionsfläche).

Bauanleitung

Stromlaufplan

Funktionen des Modells und deren technische Lösungen
​

Funktion der Sensoren/Aktoren

 

Technische Lösung

 

Ausführen einer Bewegung in x-Richtung

 

 

Ansteuern des x-Achsen Motors

 

Ausführen einer Bewegung in y-Richtung

 

 

Ansteuern des y-Achsen Motors

 

Stoppen der Bewegung in x-Richtung

 

 

Auswerten der Signale am Endabschalter

 

Stoppen der Bewegung in y-Richtung

 

 

Auswerten der Signale am Endabschalter

 

Steuern der Bewegung in x-Richtung

 

 

Auswerten der Signale am Rotationszähler/Taster

 

Steuern der Bewegung in y-Richtung

 

Auswerten der Signale am Rotationszähler/Taster

 

 

Start einer Zeichnung

 

 

Eingabe eines Signals am On/Off Taster des Controllers

 

Ende/Not-Stopp

 

Eingabe eines Signals am On/Off Taster des Controllers

Materialliste
​

 

Sensoren

 

 

Funktion

 

1 On/Off Taster am Controller

 

 

  1. Einschalten des Plotters
  2. Not-Stopp des Plotters

 

 

2 Taster

 

Endabschalter x- und y-Achse

 

 

2 Taster

 

 

Rotationszähler pro Achse in 90°-Schritten

 




​

 

 

Aktoren

 

 

Funktion

 

 

2 Motoren

 

 

Bewegung

 

1 LED

 

Statusanzeige Stifthalterung















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