Mo­ti­va­ti­on

Bild­quel­le: UND-Box von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Die Un­ter­richts­ein­heit wird mit zwei Boxen (zwei Schal­ter, eine LED) ein­ge­lei­tet. Die LED leuch­tet je nach Box un­ter­schied­lich zu den Schal­ter­stel­lun­gen. Mit Hilfe einer Wahr­heits­ta­fel er­ken­nen die Schü­ler die UND- und ODER-Ver­knüp­fung.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wis­sen, dass Com­pu­ter mit zwei Zu­ständen ar­bei­ten (s. Bi­närs­ys­tem). Jetzt drängt sich die Frage auf, wer im Com­pu­ter die Schal­ter be­tä­tigt.

Bild­quel­le: Span­nungs- und UND-Box von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Mit wei­te­ren Boxen zeigt man, dass auch mit elek­tri­schen Si­gna­len, ge­nau­er mit Span­nun­gen, ge­schaltet wer­den kann.

Bild­quel­le: Tran­sis­to­ren von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Die Boxen wer­den auf­ge­schraubt, um die Tran­sis­to­ren und die Wider­stände zu zei­gen. Ein Bau­teil, dass eine lo­gi­sche Ver­knüp­fung rea­li­siert, wird Lo­gik­gat­ter ge­nannt (kurz Gat­ter, eng­lisch (logic) gate).

Bild­quel­le: UND-Box und IC von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Der Auf­bau eines Com­pu­ters aus ein­zel­nen Tran­sis­to­ren wäre viel zu groß. Es gibt In­te­grier­te Schal­tun­gen (eng­lisch in­te­gra­ted cir­cuit, kurz IC). Ein IC (4081) wird sehr ver­ein­facht funk­tio­nal be­schrie­ben. Ein IC hat einen Plus- und einen Minus-An­schluss. Zwi­schen ei­ni­gen An­schlüs­sen und dem Minus-An­schluss kann eine Span­nung an­ge­legt wer­den (Ein­gang). Zwi­schen an­de­ren An­schlüs­sen und dem Minus-An­schluss kann eine Span­nung an­lie­gen (Aus­gang), mit der z.B. eine LED be­trie­ben wer­den kann.

Bild­quel­le: Steck­pla­ti­ne von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Vor­her wer­den mit den für die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­be­kann­ten Steck­pla­ti­nen ein­fa­che elek­tri­sche Schal­tungen wie­der­holt. Dabei wer­den auch Schal­tun­gen mit Leucht­dioden ein­ge­führt bzw. wie­der­holt und geübt. 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Bild­quel­le: Blinkschal­tung von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Jede Schal­tung mit einem IC ist für die Schü­le­rin­nen und Schü­ler an­spruchsvoll. Die Blinkschal­tung kann spä­ter für eine Zählerschal­tung als Takt­ge­ber ver­wen­det wer­den.

Wird der Ein­gang eines NICHT-Gat­ters mit dem Aus­gang ver­bun­den, so wech­selt stän­dig die Span­nung zwi­schen dem Aus­gang und dem Minus-An­schluss.

Mit die­ser Ei­gen­schaft kann eine Blinkschal­tung auf­ge­baut wer­den. Mit einem RC-Glied kann das Zeit­in­ter­vall fest­ge­legt wer­den. Wei­te­re Informa­tionen fin­det man auf der http://​www.​die​elek​tron​iker​seit​e.​de/ (Grund­la­gen – Bau­ele­men­te - 4060 - Takt? Ja, bitte).

Bild­quel­le: Blinkschal­tung von ZPG IMP [CC BY-SA 4.0 DE], aus 01_eu­i_­un­ter­richt.odt

Die Löt­tech­nik wird den Schü­le­rin­nen und Schü­lern vor­ge­stellt. Das Löten wird erst ohne Pla­ti­ne geübt (z.B. Bat­te­rie-Clip – LED – Wider­stand). Löt­an­lei­tun­gen gibt es viele im Netz, z.B.: https://​www.​con­rad.​de/​de/​rat­ge­ber/​wis­sen/​tech­nik-​ein­fach-​er­kla­ert/​rich­tig-​loe­ten-​ler­nen.​html

02_eu­i_­loet­prak­ti­kum.odt