Modell 6: Automatische Tür

Aus dem Weg!


Klassenstufe
6-8
Zeitaufwand
2 Doppelstunden
Schwierigkeitsgrad
Modell: mittel, Programmierung: mittel
Modellart
Tischmodell für industrielle Automatiktüren
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MODELLBESCHREIBUNG / AUFGABE

Die Schülerinnen und Schüler (SuS) planen und realisieren das Modell einer Tür, die automatisch öffnet und schließt. 

Das Auslösen der Automatik kann je nach Differenzierungsbedarf über verschiedene Sensoren erfolgen: 

  • Handtaster (Grundschaltung), 
  • magnetische Zugangskarte (Differenzierung 1) oder
  • Bewegungserkennung (Differenzierung 2). 

Die Zeit des Schließens kann über die Programmierung variabel eingestellt werden. 

ALLTAGSBEZUG

Die durch einen Sensor initiierte Funktion einer automatisch auslösenden mechanischen Bewegung hat im Alltag von SuS eine zunehmend höher werdende Präsenz (Autotür, Heckklappe bei Fahrzeugen, Aufzugtür, automatischer Wasserhahn …). Das Auslösen einer automatisierten Funktion (z. B. durch Schalter, Helligkeitsänderungen, Bewegungs- oder Gestensteuerung) birgt seit jeher eine hohe Motivation, ebenso wie die Verbindung von mechanischen Bewegungen mit moderner Steuerung. Auch vorberufliche Orientierung spielt im Hinblick auf das Nutzen, Verstehen, Entwickeln und Optimieren eines entsprechenden Systems eine wichtige Rolle. 

Leitfragen

  • Wo werden automatische Türen im Alltag verbaut? (Kommunikation)
  • Welche Auslösemöglichkeiten gibt es für das Bedienen der Tür? (Kommunikation)
  • Wie lässt sich eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umwandeln? (Kreativität)
  • Welche Zeitschleifen sind beim Betreiben sinnvoll? (kritisches Denken, Kollaboration)
    ​

Fächerbezug
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Informatik
Grundlagen der Programmierung verschiedener Sensoren, Zeitschleifen
Technik
Getriebelehre, einen Gegenstand fertigen und optimieren
Physik
mechanische und kinematische Aspekte von Bewegungen

Unterrichtsverlauf
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Einführungsphase
Planungsphase
Konstruktionsphase
Programmierphase
Experimentier- und Testphase
Abschlussphase

 

Informationen und Hinweise
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Methodisch-didaktische Hinweise
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Differenzierungsmöglichkeiten

Das Modell (Grundaufgabe Taster auf der Innenseite) eignet sich in besonderer Weise zur Differenzierung. Je nach zur Verfügung stehender Zeit kann die Anlage mit wenig Aufwand in weiteren Stufen durch einen magnetisch auslösbaren Schalter an der Front der Tür (Reedkontakt) und/oder durch einen Bewegungssensor (RGB Gestensensor) auf der Türinnenseite ergänzt werden. Die Programmierung mittels weiterer Schleifen ergibt einen großen Effekt durch weitere Auslösemöglichkeiten für das Öffnen der Tür. 

 

Motivationale Aspekte

Der Wunsch, eine möglichst vielseitig steuerbare Anlage durch die Verwendung der unterschiedlichsten Sensoren zu haben, ist groß. Auch durch das Bekanntsein verschiedener Alltagslösungen ist damit zu rechnen, dass ggf. Interesse besteht, die Anlage um weitere sinnvolle Komponenten zu ergänzen (z. B. optische Statusanzeige der Anlage, Warnfunktion vor dem Schließen der Tür …).

Zusatzmaterialien

  • Optional: Zeichenmedien (Papier, Whiteboard oder Projektionsfläche)

Bauanleitung

Stromlaufplan

Funktionen des Modells und deren technische Lösungen
​

Funktion des Anlage

 

Technische Lösung

 

Auslösen der Türöffnung (gesehen von der Innenseite)

 

 

Drücken eines Tasters

 

Endposition für geöffnete Tür

 

 

Impulszähler

 

Endschalter für geschlossene Tür

 

 

Auslösen des Endschalters (Taster)

 

Öffnen der Tür

 

 

Öffnen der Tür mittels Motor und
Schneckengetriebe

 

Schließen der Tür

 

 

Schließen der Tür mittel Motor und Schneckengetriebe
​

 

Differenzierung 1: Auslösen der Türöffnung (gesehen von der Außenseite)

 

 

Auslösen eines Reedkontakts mittels Magnet

 

Differenzierung 2: automatisches Auslösen der Türöffnung (gesehen von der innenseite)

 

 

Auslösen des RGB Gestensensors

Materialliste
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Materialliste der Grundschaltung 

 

Sensoren

 

 

Funktion

 

1 Taster

 

 

Auslösen des Öffnungsprozesses der Tür

 

1 Taster

 

Ausschalten des Motors bei geschlossener Tür

 

 

1 Taster

 

Festlegen der Endposition der geöffneten Tür (Impulszähler)

 

 

Differenzierung 1: 1 Reedkontakt

 

 

Auslösen des Öffnungsprozesses der Tür

 

Differenzierung 2: 1 RGB Gestensensor

 

 

Auslösen des Öffnungsprozesses der Tür

 


 

Aktoren

 

 

Funktion

 

1 Motor inkl. Getriebe

 

 

Öffnen/Schließen der Tür

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