Sensoren, Verarbeitung, Aktoren
Viele Geräte folgen dem EVA-Prinzip: Ein Sensor liefert die Eingabe, eine Schaltung verarbeitet sie, ein Aktor setzt die Ausgabe um.
Das lernst du heute
- Ich kann das EVA-Prinzip erklären.
- Ich kann Sensoren und Aktoren unterscheiden.
- Ich kann eine einfache Steuerung mit einem Gatter beschreiben.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Der Von-Neumann-Rechner, Gatter zu Schaltungen verbinden
Viele Geräte arbeiten nach dem EVA-Prinzip: Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe. Ein Sensor misst etwas und gibt ein Signal ab. Ein Bewegungsmelder ist ein Sensor. Eine Schaltung verarbeitet die Signale. Ein Aktor setzt das Ergebnis in eine Wirkung um. Eine Lampe, ein Motor und ein Summer sind Aktoren.
Damit eine Schaltung ein Sensorsignal nutzen kann, muss es zu 0 oder 1 werden. Ein Lichtsensor gibt zum Beispiel 1, wenn es dunkel ist, also die Helligkeit unter einem Grenzwert liegt. Beispiel Treppenlicht: Die Lampe soll leuchten, wenn es dunkel ist UND sich jemand bewegt. Das ist ein UND-Gatter. Beispiel Alarmanlage: Der Summer ertönt, wenn die Anlage scharf (eingeschaltet) ist UND ein Fenster ODER eine Tür offen ist. Das ist S UND (F ODER T).
| Eingabe (Sensor) | Verarbeitung | Ausgabe (Aktor) |
|---|---|---|
| Lichtsensor D, Bewegungsmelder B | Lampe = D UND B | Lampe |
| Schalter S, Fensterkontakt F, Türkontakt T | Summer = S UND (F ODER T) | Summer |
Das Treppenlicht beschreiben
- Sensoren: Lichtsensor D (1 = dunkel) und Bewegungsmelder B (1 = Bewegung).
- Verarbeitung: Lampe = D UND B.
- Aktor: die Lampe.
- Die Lampe leuchtet nur bei dunkel und Bewegung.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Sensor: misst.
Schaltung: entscheidet.
Aktor: handelt.
Ein Beispiel
Eine Automatiktür hat einen Bewegungsmelder als Sensor und einen Motor als Aktor. Dazwischen entscheidet eine Schaltung.
Schritt für Schritt
Wir prüfen die Alarmanlage: S gleich 1, F gleich 0, T gleich 1.
- F ODER T = 0 ODER 1 = 1.
- S UND 1 = 1 UND 1 = 1.
- Der Summer ertönt.
- Ist S gleich 0, bleibt der Summer immer aus.
Mit einem Bild erklärt
| Rolle | Beispiele |
|---|---|
| Sensor | Lichtsensor, Bewegungsmelder, Fensterkontakt |
| Verarbeitung | Gatter wie UND, ODER, NICHT |
| Aktor | Lampe, Motor, Summer |
Zur Grundlage zurück
- Der Von-Neumann-Rechner – Du kennst das EVA-Prinzip vom Computer.
- Gatter zu Schaltungen verbinden – Du kannst Gatter verbinden.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Zeig mir den ersten Schritt
Was tut der Bewegungsmelder: messen oder handeln?
Lösung ansehen
Lösung: ein Sensor für die Eingabe
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Zeig mir den ersten Schritt
Berechne D UND B.
Lösung ansehen
Lösung: Die Lampe bleibt aus.
Tipp: Frage bei jedem Gerät: Was misst es? Was entscheidet die Schaltung? Was passiert am Ende?
Merksatz: EVA: Eingabe (Sensor), Verarbeitung (Schaltung), Ausgabe (Aktor).
Typischer Fehler: Viele halten den Aktor für einen Teil der Schaltung. Der Aktor ist das Bauteil, das etwas bewirkt, zum Beispiel Licht oder Bewegung.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: ein Summer
Frage 2 Wie viele Zeilen mit Ausgabe 1 hat die Wahrheitstabelle der Alarmanlage Summer = S UND (F ODER T)?
Zeig mir den ersten Schritt
Der Summer ertönt nur bei S gleich 1 und F oder T gleich 1.
Lösung ansehen
Lösung: 3
S = 1 und (F, T) = 01, 10 oder 11. Das sind 3 Zeilen.
Lösung ansehen
Lösung: Stimmt nicht
Lösung ansehen
Lösung: es dunkel ist
Geschafft
Das EVA-Prinzip beschreibt Geräte in drei Schritten. Sensoren liefern Signale, Schaltungen verarbeiten sie, Aktoren setzen sie um.
Kannst du das schon?
Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.
Übungsheft Logische Schaltungen
Kurz erklärt, 61 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.
Das Heft ist für alle kostenlos – auch wenn gerade kein Geld dafür da ist. Wer es einrichten kann, unterstützt DYS+ Campus mit einem selbst gewählten Betrag. Freiwillig unterstützen