Bodenfeuchtigkeit messen

Einleitung

Bodenfeuchtigkeit

Die LED-Ampel zeigt wie feucht der Boden ist

Zielgruppe Dauer Level Gruppengröße
8-14 285-585 Min. 1 3
Kurzbeschreibung

In diesem Projekt wird ein kapazitiven Bodenfeuchtigkeitssensor V1,2 an einen Mikrocontroller, den Raspberry Pi Pico (RP2040), angeschlossen, worüber 3 LEDs (grün, gelb, rot) die Feuchtigkeit des Bodens einzeigen sollen. Das bedeutet, dass bei einem feuchten Boden die grüne LED, bei einer niedrigen Feuchtigkeit die gelbe LED und die rote LED bei keiner/sehr geringer Feuchtigkeit im Boden die LEDs jeweils leuchtet. Dieses Projekt gehört zur Kategorie des Physical Programming. Es basiert auf einer modularen und wiederverwendbaren Toolbox rund um den Raspberry Pi Pico. Diese Toolbox ermöglicht es, Projekte flexibel zu gestalten und bei Bedarf Schritt für Schritt zu erweitern. Kommt mit euren Teilnehmer*innen darüber ins Gespräch und sammelt vielleicht Beispiele, wo Bewegungsmelder und LED-Streifen eingesetzt werden und wozu sie dienen können. Pro Projekt-Set können bis zu maximal 2–3 Teilnehmer*innen zusammenarbeiten. Versucht, diese Gruppen beizubehalten.

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Ziele

Das erste Ziel ist, dass alle Teilnehmer*innen in ihrer Gruppe erfolgreich ein Projekt-Set zusammenbauen, kritisch-reflexiv über Technologien ins Gespräch kommen und ein Gefühl für das selbstwirksame Handeln (das Machen) mit digitalen Technologien entwickeln. Zudem werden Grundlagen zu Stromkreisläufen, Farblehre und der Programmierung mit MicroPython vermittelt. Das Projekt soll die Zusammenarbeit und Teamfähigkeit fördern sowie ein erstes Verständnis für die Natur unserer digital-technologischen Welt wecken.

Tipps

Überlegt gemeinsam vor Beginn der Projektarbeit, welche Rollen bei der Entwicklung von Technologien wichtig sein könnten, und diskutiert, welche für dieses Projekt sinnvoll sind. Teilt diese Rollen ggf. innerhalb der Gruppe auf, zum Beispiel in Tester*in, Ingenieur*in und Programmierer*in. Verbindet die Projektarbeit nach Möglichkeit mit Snacks und Musik, um eine entspannte und genussvolle Atmosphäre zu schaffen.

Projekt-Ressourcen / Weiterführende Informationen
Material / Werkzeuge https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/bodenfeuchtigkeit-messen/page/kosten
Zusammenbau https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/bodenfeuchtigkeit-messen/page/zusammenbau
Programmierung https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/bodenfeuchtigkeit-messen/page/der-code
Ablauf https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/bodenfeuchtigkeit-messen/page/ablauf
Download https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/bodenfeuchtigkeit-messen/page/download

Kosten

Das Material ist für ein 1x Projekt-Set ausgelegt. Dennoch reichen Materielien, wie das LED-Set und Jumper-Kabel für mehr Projekt-Set (z.B. 3x Sets). So können für 3x Sets zum Beispiel Plus 2 Picos und Breadboards, sowie Bodenfeuchtigkeitssensoren gekauft werden. (So können 3 Gruppen mit 2-3 Teilnehmer*innen ausgestattet werden)

Prüft ob ihr alle Werkzeuge bereits habt! Wenn nicht, findet ihr hier eine Tabelle mit vorschlägen:

Info

Als Zusatz können extra Jumper nur für das Breadboard verbaut werden, die das Kabelmanagment vereinfachen. (Gerade für Demomodelle oder Einsätzen nach und außerhalb von Projektarbeiten/Workshopsettings)

Um das Projekt zu starten muss zunächst das Raspberry Pi Pico mit den Stiftleisten verlötet werden. Hierzu der Link zu einer Lötanleitung. 

Bauteile

Bauteile

Das Breadboard

Ein Breadboard, auch Steckbrett genannt, ist wie ein Spielbrett für elektronische Bauteile. Es hat viele kleine Löcher, in die du Drähte und Bauteile wie LEDs, Widerstände oder Sensoren stecken kannst. Die Löcher sind so verbunden, dass Strom durch bestimmte Reihen fließen kann, ohne dass du alles löten musst. An den Seiten gibt es oft zwei lange Reihen für den Strom und die Masse (plus [+] und minus [-]), damit die Bauteile damit verbunden werden können. Du kannst so Schaltungen ausprobieren und verändern, ohne etwas dauerhaft zu machen – ideal, um spielerisch Elektronik zu lernen!

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Ein Breadboard hat mehrere wichtige Eigenschaften, die es ideal für den Bau und das Testen von elektronischen Schaltungen machen:

  1. Lötfreies Design: Du kannst Bauteile und Drähte einfach einstecken, ohne sie festzulöten. Das macht es leicht, Schaltungen zu ändern und neu zu gestalten.

  2. Standardisierte Lochanordnung: Die Löcher im Breadboard sind in einem Raster angeordnet, das zu den Beinchen von Bauteilen wie LEDs, Widerständen oder ICs (integrierte Schaltkreise) passt.

  3. Elektrische Verbindungen: Die Löcher in den Reihen und Spalten sind intern miteinander verbunden:

    • Horizontale Reihen: Im zentralen Bereich sind Löcher in kleinen Gruppen (oft zu fünft) waagerecht verbunden.
    • Vertikale Stromschienen: An den Seiten gibt es längere vertikale Reihen, die für Stromversorgung (Plus und Minus) genutzt werden können.

  4. Flexibilität: Breadboards gibt es in verschiedenen Größen. Sie lassen sich auch durch Clips an den Seiten erweitern.

  5. Wiederverwendbar: Da nichts dauerhaft verlötet wird, kannst du es immer wieder für neue Projekte nutzen.

  6. Kompatibilität mit Standardbauteilen: Die Lochgröße und Abstände passen zu den meisten Standard-Bauteilen wie Widerständen, LEDs, Tastern oder Sensoren.

  7. Isolierung: Die Rückseite ist meist mit einer isolierenden Schicht versehen, um Kurzschlüsse zu vermeiden.

Ihr seht, diese Eigenschaften machen ein Breadboard zu einem unverzichtbaren Werkzeug für alle, die Elektronik lernen oder Schaltungen testen wollen, ..., so wie wir! ≽^•⩊•^≼

Bauteile

Das Raspberry Pi Pico 'RP2040'


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Hier ein Beispiel bei der Programmierung in Micropython:

Pin = 28

Note

Manchmal kann es verwirrend sein, welche Nr. genau für die Programmierung verwendet wird, da es die PIN- und GP-Nummer gibt. Für uns als angehende Entwickler*innen sind aber nur die GP-Nummern wichtig, welche in der oberen Abbildung in grünen Kästchen dargestellt sind!

Bauteile

RGB LED-Diode

LEDs sind kleine Lichter, die in vielen Geräten wie Taschenlampen, Fernbedienungen und sogar in Ampeln verwendet werden. "LED" steht für "Licht emittierende Diode". Aber was bedeutet das genau? LEDs sind faszinierende kleine Lichter, die aus speziellen Materialien bestehen. Wenn Strom durch sie fließt, geben sie Licht ab. Sie sind energieeffizient, halten lange und kommen in vielen Farben wie Rot, Grün und Gelb, die in unserem Alltag eine wichtige Rolle spielen.

Wie funktionieren LEDs?

Eigenschaften von LEDs:

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LED Volt Amper Vorwiderstand
Rot 1,8V – 2,2V 10 mA – 20 mA 270 Ω
Grün 2,0V – 2,4V 10 mA – 20 mA 270 Ω
Gelb 2,0V – 2,2V 10 mA – 20 mA 270 Ω

Bauteile

Kapazitiver Bodenfeuchtesensor v1.2

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Ein kapazitiver Bodenfeuchtesensor v1.2 misst die Feuchtigkeit im Boden, indem er Veränderungen in der elektrischen Kapazität erkennt. Wenn du den Sensor in den Boden steckst, beeinflusst die Menge an Wasser die Kapazität zwischen den Sensorflächen: Feuchter Boden erhöht die Kapazität, trockener Boden verringert sie. Diese Kapazitätsänderungen werden in ein analoges Spannungssignal umgewandelt, das von einem Mikrocontroller wie dem Raspberry Pi Pico gelesen werden kann. Der Sensor arbeitet mit einer Spannung von 3,3 bis 5 Volt und verbraucht dabei nur wenige Milliampere Strom, was ihn energieeffizient und ideal für langfristige Messungen macht.

Was ist Kapazität

Luft zwischen den Platten: Wenn der Boden trocken ist, befindet sich hauptsächlich Luft zwischen den Platten. Luft ist ein schlechter Leiter für elektrische Felder, daher ist die Kapazität (die Fähigkeit, elektrische Ladung zu speichern) gering.

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Wasser ist ein guter Leiter für Strom, Eletronen haben mit Wasser sehr, sehr wenig widerstand um von einen + Pol zu einen - Pol wandern.

Materialvorbereitung


Materialvorbereitung

Raspberry Pi löten

Zunächst möchten wir euch ermutigen: Ihr seid großartig, dass ihr euch das Löten beibringen möchtet! Damit öffnet ihr euch eine Welt voller Möglichkeiten. Ihr werdet in der Lage sein, digital-technische Geräte zusammenzubauen, zu reparieren oder sogar kreativ und künstlerisch Figuren und Schmuck herzustellen. Euer Einsatz und eure Neugier sind der Schlüssel zu diesen spannenden neuen Fähigkeiten! Also lasst uns gemeinsam Starten ദ്ദി(ᵔᗜᵔ)

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Verwendet, wenn verfügbar, eine Lötmatte, um eure Arbeitsfläche zu schützen und bleifreies Lötzinn mit einem Durchmesser von 0,56–0,8 mm (siehe Abbildung 1). Hier ist eine Vorschlagsliste mit passenden Werkzeugen und Materialien, die ihr für das Löten verwenden könnt:

Optionale Material-/Werkzeugliste:

Material-/Werkzeugliste Link Einzelpreis URL-Datum
Lötkolben Shop Blinkyparts 58,99 EUR 26.11.2024
USB-C-zu-USB-C Shop Blinkyparts 9,99 EUR 27.11.2024
Lötrauchabsauger Shop Blinkyparts 28,99 EUR 26.11.2024
Ladegerät Shop Berrybase 32,90 EUR 27.11.2024
Lötzinn, bleifrei, ø0,56mm Shop Berrybase 33,77 EUR 26.11.2024
Lötkolben-Ständer  Shop Berrybase 5,70 EUR 27.11.2024
Lötspitzenreiniger, bleifrei Shop Berrybase 6,50 EUR 27.112024
Schutzbrille Kinder Shop Obi 4,99 EUR 27.11.2024


181,83 EUR

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In der zweiten Abbildung seht ihr, wie ihr den Raspberry Pi Pico mit Hilfe eines Breadboards an die Pins anlöten könnt. Das Breadboard dient dabei als Halterung, um die Pins während des Lötens in der richtigen Position zu fixieren und sicherzustellen, dass alles gerade und stabil angebracht wird.

  1. Steckt die Pin-Leiste im passenden Abstand in das Breadboard, damit sie stabil fixiert ist.
  2. Setzt das Raspberry Pi Pico vorsichtig auf die Pin-Leiste, sodass alle Kontakte richtig ausgerichtet sind.

  3. Heizt den Lötkolben auf eine Temperatur von 300–320 Grad Celsius auf, um mit dem Löten zu beginnen.

howtosoldering_002.png

Als Nächstes könnt ihr mit dem Löten beginnen. In der dritten Abbildung seht ihr, wie ihr den Lötkolben optimal an den "Pin-Stellen" ansetzt. Haltet den Lötkolben möglichst horizontal, sodass er sowohl den Pin der Pinleiste als auch das Pinloch des Pico gleichzeitig berührt. Dadurch werden beide Bauteile gleichmäßig erwärmt, sodass das Lötzinn gut schmilzt und eine stabile Verbindung zwischen der Pinleiste und dem Pico entsteht.

Achtung:

Achtet darauf, weder zu viel noch zu wenig Lötzinn zu verwenden. Denkt daran, dass sowohl das Lötzinn als auch der Lötkolben sehr heiß werden und schwere Verbrennungen verursachen können. Seid daher besonders vorsichtig, wenn ihr lötet.

- Sorgt für ausreichend Platz an eurem Lötplatz, damit ihr sicher und bequem arbeiten könnt.
- Stellt sicher, dass der Lötkolben sicher abgestellt werden kann, am besten in einer dafür vorgesehenen Halterung.
- Vermeidet das direkte Einatmen der Lötdämpfe. Organisiert gegebenenfalls kleine Tischventilatoren oder Rauchabsauger, um die Luft abzuführen. (Zum Beispiel: Humo – Dein ganz persönlicher Lötrauchsauger)

Tipp:

Wenn das Lötzinn flüssig wird, wartet etwa 1 bis 3 Sekunden, bevor ihr den Lötdraht entfernt. Stellt euch vor, dass das Lötzinn sich ein wenig wie flüssige Farbe verhält, ähnlich wie beim Malen mit einem Pinsel. Keine Sorge, wenn es am Anfang nicht sofort klappt oder ihr zu wenig oder zu viel Lötzinn verwendet – das ist ganz normal und passiert jedem. Löten erfordert Übung und Geduld.

Aber sobald ihr den Dreh raus habt, werdet ihr sehen, wie viel Spaß das Löten macht!  (੭˃ᴗ˂)੭


Materialvorbereitung

Installation Thonny

Wir programmieren das Raspberry Pi Pico mit der Skriptsprache MicroPython in der kostenlosen Entwicklungsumgebung (IDE) Thonny. Dafür verwenden wir einen Computer oder Laptop.

Thonny https://thonny.org/
Micropython https://micropython.org/

Was ist eine IDE?

Eine IDE (Integrated Development Environment) ist eine Software, die euch beim Schreiben, Testen und Ausführen von Code (Programmen) unterstützt. Sie vereint viele hilfreiche Werkzeuge an einem Ort, darunter:

Was ist Thonny?

Thonny ist eine einfache und benutzerfreundliche IDE, die speziell für Python entwickelt wurde. Sie eignet sich besonders gut für Einsteiger*innen, die das Programmieren gerade erst lernen. Thonny bietet eine übersichtliche Benutzeroberfläche und viele hilfreiche Funktionen, die den Einstieg ins Programmieren erleichtern. Es ist ein großartiges Tool, um erste Schritte mit Python und MicroPython zu machen. 

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Installation von Thonny auf verschiedenen Betriebssystemen

Installation auf Windows

Installation auf Linux (Ubuntu)

sudo apt update

sudo apt install thonny

Installation auf macOS

Übung

Versuche nach der Installation, siehe unten, über die IDE Thonny eine Bibliothek zu installieren, zum Beispiel die Bibliothek 'NeoPixel'.

Materialvorbereitung

Das Raspberry Pi Pico mit Thonny programmieren

Um ein neues Raspberry Pi Pico zu programmieren, müssen wir es zunächst vorbereiten. Es mag anfangs nach vielen Schritten klingen, aber sobald ihr es einmal gemacht habt, geht der Rest richtig schnell! (｡•́‿ •̀｡) Wir teilen den Prozess in drei Schritte auf:

  1. Installation von MicroPython auf dem Raspberry Pi Pico
  2. Raspberry Pi Pico mit Thonny öffnen
  3. Ein Programm auf dem Raspberry Pi Pico speichern/laden

Installation von Micropython auf dem Raspberry Pi Pico

Während der Installation oder dem Laden von MicroPython auf das Raspberry Pi Pico trennt sich das Laufwerk automatisch vom Computer. Dies zeigt an, dass die Installation abgeschlossen ist. Zieht auf keinen Fall das Kabel während dieses Prozesses vom Pico ab, da dies die Installation unterbrechen und zu Fehlern führen könnte.

Sicherheit geht vor – lasst das Pico in Ruhe arbeiten! (˶ᵔ ᵕ ᵔ˶)

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Mit Thonny ein Programm auf dem Raspberry Pi Pico speichern/laden

Nachdem ihr Thonny geöffnet habt, könnt ihr über das Menü die Option Dateien/Files auswählen, um Dateien zu verwalten.

So könnt ihr eure Programme einfach verwalten und sicherstellen, dass sie immer an der richtigen Stelle gespeichert sind!

Achtet beim Speichern auf dem Raspberry Pi Pico darauf, dass die Datei den Namen main.py hat. Nur mit diesem Dateinamen erkennt das Pico euer Programm automatisch und führt es nach dem Starten aus. ᓚ₍ ^. .^₎

thonny-open-save_pico_002.pngRaspberry Pi Pico mit Thonny öffnen

Normalerweise kommuniziert Thonny automatisch mit dem Raspberry Pi Pico, sobald es angeschlossen ist. Wenn ihr Thonny geöffnet habt, geht wie folgt vor:

  1. Wählt im Menü die Option Dateien/Files aus.
  2. Im neuen Dialog könnt ihr das Raspberry Pi Pico als Speicherort auswählen.
  3. Anschließend könnt ihr eure main.py-Datei auf dem Pico finden, auswählen und öffnen.

So könnt ihr sicherstellen, dass euer Programm korrekt geladen und ausgeführt wird!

Nachdem ihr eure main.py zum Öffnen ausgewählt habt, könnt ihr das Programm in Thonny bearbeiten. Wenn ihr Änderungen vornehmt und auf Speichern klickt, wird das Programm automatisch auf dem Raspberry Pi Pico aktualisiert und gespeichert. So bleiben eure Änderungen direkt auf dem Pico erhalten! ¯\_(ツ)_/¯

thonny-open-save_pico_003.pngProgramm starten/stoppen

Nachdem ihr ein Programm erfolgreich auf das Raspberry Pi Pico gespeichert oder übertragen habt, könnt ihr es ausführen und bei Bedarf stoppen:

thonny_pico_004.png

Zusammenbau

fritzing_soil-moisture-v1-2.png

Beispiel-Verkabelung (siehe Abbildung oben):
In der Abbildung werden rote, schwarze und grüne Kabel (Jumper) verwendet, die jeweils eine spezifische Funktion haben:

- Rot (Power/PWR): Liefert Energie an das Bauteil, damit es funktioniert.
- Schwarz (Ground/GRD): Schließt den Stromkreis und leitet überschüssige Energie ab.
- Grün (Data): Überträgt die Daten zwischen dem Raspberry Pi Pico und dem Bauteil.

1) Stromversorgung einrichten:

2) Bodenfeuchtigkeitssensor:

3) LED Dioden (rot, gelb, grün):

Wir verbinden die Anode (+) jeder LED über einen Vorwiderstand mit einem GPIO-Pin des Pico und die Kathode (-) mit der Masse (GND).

a) Rote LED:

b) Gelbe LED:

c) Grüne LED:

Der Code

Hier ist ein Beispielcode für eure Programmierung in Micropython in der IDE Thonny auf dem Raspberry Pi Pico.

# Bibliotheken laden
#---------------------------------------------------------------------
from machine import Pin, ADC
import time

# Pins für die LEDs
led_red = Pin(13, Pin.OUT)
led_yellow = Pin(14, Pin.OUT)
led_green = Pin(15, Pin.OUT)

# ADC-Pin für den Bodenfeuchtigkeitssensor
#---------------------------------------------------------------------
soil_sensor = ADC(28)

# Schwellenwerte für Feuchtigkeit
#---------------------------------------------------------------------
DRY_THRESHOLD = 65000    # Über diesem Wert wird es als trocken betrachtet
MOIST_THRESHOLD = 43000  # Über diesem Wert wird es als feucht betrachtet
WATERED_THRESHOLD = 41000 # Über diesem Wert wird es als gegossen betrachtet

def read_soil_moisture():
    # Bodenfeuchtigkeit auslesen
    return soil_sensor.read_u16()

while True:
    moisture_level = read_soil_moisture()

# Boden ist trocken, rote LED leuchtet
#---------------------------------------------------------------------
    if moisture_level > DRY_THRESHOLD:
        led_red.value(1)
        led_yellow.value(0)
        led_green.value(0)
#print("Status: Der Boden ist trocken")

# Boden hat wenig Feuchtigkeit, gelbe LED leuchtet
#---------------------------------------------------------------------
    elif moisture_level > MOIST_THRESHOLD:
        led_red.value(0)
        led_yellow.value(1)
        led_green.value(0)
#print("Status: Der Boden ist mäßig feucht")

# Boden ist feucht genug, grüne LED leuchtet
#---------------------------------------------------------------------
    else:
        led_red.value(0)
        led_yellow.value(0)
        led_green.value(1)
#print("Status: Der Boden ist feucht")

# Trennlinie für bessere Lesbarkeit
#---------------------------------------------------------------------
#print("------------------------------")
    
# Warte eine Sekunde bevor der nächste Wert gemessen wird
#---------------------------------------------------------------------
    time.sleep(1)
    # Aktuellen Feuchtigkeitswert und Schwellenwerte ausgeben
    print("Feuchtigkeitswert:", moisture_level)

Ablauf

Der Ablauf kann aufgeteilt werden. Die Empfehlung ist, die Vorbereitung (1. Phase) von den restlichen Phasen zu trennen. Dabie können alle Phasen auch individuell an die Bedingungen der jeweiligen Räume, Teilnehmenden angepasst werden und stellen einen Vorschlag-Katalog dar. So kann jede Phase (2. bis 5. Phase) auch an je einen Tag stattfinden oder, wenn die Teilnehmenden sehr schnell und motiviert sind, auch an 1-2 Tagen. 

Projektphasen Beschreibungen Dauer
1. Phase Vorbereitung (Projektanleitende) 135-270 Minuten
 Material

Bereitet das Material und die Werkzeuge vor. Testet ob alle Bauteile zusammen funktionieren. Zum Beispiel ob die Jumperkabel an den Bauteilen, wie dem Bodenfeuchtigkeitsmesser halten und die Verkabelung auf dem Breadboard wie im Zusammenbau beschrieben, umgesetzt wurde. Achtet hier besonders auf das richtige stecken der Widerstände und der LEDs. Auch bei den LEDs muss unebdingt darauf geachtet werden, dass der längere Draht (das längere Bein) bei dem Widerstand in das Breadboard gesteckt wird. Druckt ggf. unsere Zusatzmaterialien unter Downloads aus. Baut außerdem ein Demomodell zusammen, damit die Teilnehmenden ein taktiles Anschauungsobjekt haben. Habt ihr Computer, Laptops oder sogar Raspberry Pi 400 in euren Einrichtungen? Sehr gut! Diese könnt ihr verwenden, um Thonny, die Programmierumgebung für MicroPython, zu installieren. Mehr dazu findet ihr im Kapitel Materialvorbereitung.
 

https://wiki.gestaltwasdigital.org/books/bodenfeuchtigkeit-messen/chapter/materialvorbereitung
 60-120 Minuten
 Setting/Inhalt

Überlegt euch, gerne im Team, wie das Projekt an die Lebenswelten der Teilnehmenden anknüpfen kann (z. B. um zu Prüfen, ob der Boden im Sommer für Bäume zu trocken ist, aber um Zimmerpflanzen oder Hochbeete auf ihren Bodenfeuchtigkeit zu prüfen etc.). Recherchiert ggf. gezielt nach Personen, die intersektionale Perspektiven repräsentieren und als Vorbilder für verschiedene Rollen dienen können (z. B. Programmierer*innen, Erfinder*innen, Wissenschaftler*innen, Umweltaktivist*innen). Überlegt euch Beispiele, wie das Projekt in verschiedenen Kontexten zu Diskussionen rund um ökologischer Nachhaltigkeit und Klimawandel anregen kann. Seid kreativ und denkt gerne über die Möglichkeiten des Projekts hinaus. Spielt den Workshop ggf. exemplarisch durch, gerne auch mit der Programmierumgebung Thonny, um den Code besser nachvollziehen zu können.

 60-120 Minuten
Projektarbeit Bereitet Projektboxen für die Gruppen der Teilnehmer*innen vor. In diesen können bereits alle Materialien für das Projekt enthalten sein. Stellt außerdem Stifte und Papier bereit, damit sich die Gruppen Notizen machen können. Gebt den Gruppen die Möglichkeit, sich einen Gruppennamen auszudenken, den sie an ihrer Projektbox anbringen können. Wenn möglich, bereitet Snacks und Getränke vor – vielleicht kann das gemeinsame Vorbereiten von Snacks, Getränken und der Arbeitsplätze auch ein Teil des Projekts sein. Falls ihr die Möglichkeit habt, versucht, das Projekt mit zwei Fachpersonen durchzuführen. 15-30 Minuten
2. Phase Ankommen - Inhaltliche Vorbereitung (Projektarbeit/Workshop) 65-110 Minuten
Start

 Startet ggf. mit einem kleinen Check-in oder einer Willkommensrunde, in der ihr nachfragt, was das „Zuckerstück“ des heutigen Tages war/ist oder was sich die Teilnehmenden für den Tag wünschen. Legt gemeinsam Regeln für die Projektarbeit fest und notiert diese auf ein Blatt Papier oder ein Plakat. Lasst die Teilnehmenden das Plakat unterschreiben, um die Vereinbarungen zu bestätigen. 15-20 Minuten
Kontextualisierung

Startet mit einer Ideensammlung, z. B.wo ein solches Projekt in der Einrichtung aber vielleicht auch zu Hause eingesetzt werden könnte, und thematisiert, wo die Teilnehmenden solche Bauteile schon im Alltag oder in den Medien gesehen haben oder wo sie allgemein eingesetzt werden können (findet vielleicht richtige Anwendungszwecke, wie zum Beispiel Gärtnerein, automatische Bewässerungssysteme). Verbindet dies vielleicht mit einer gemeinsamen Internetrecherche, unterstützt durch Bilder oder 1–2 kurze Videos. Nutzt auch gerne KI-Systeme für die Recherche. Vielleicht gibt es sogar die Möglichkeit, ein kleines Porträt von verschiedenen Erfinder*innen, Programmierer*innen oder anderen Persönlichkeiten oder gemeinnützigen Projekten zu erstellen und eine kleine Galerie anzufertigen. Überlegt gemeinsam – gerne auch durch weitere Recherchen –, welche Rollen es in einem Team braucht, um beispielsweise einen Bewegungssensor zu entwickeln. Mögliche Rollen könnten Physiker*in, Materialwissenschaftler*in, Elektronik-Ingenieur*in, Softwareentwickleri*n, Testerin oder Designer*in/Marketing umfassen.

 30-60 Minuten
Gruppenfindung

Gebt den Teilnehmer*innen die Möglichkeit, sich in 2er- bis 3er-Gruppen zusammenzufinden, und gebt ihnen Zeit, sich einen Namen für ihre Gruppe auszudenken. Knüpft an die Kontextualisierungsphase an und lasst die Gruppen Rollen innerhalb ihrer Gruppe verteilen (diese Rollen können bei einem anderen Projekttag ggf. auch getauscht werden). Lasst die Gruppen kurz begründen, warum sie sich für die jeweiligen Rollen entschieden haben. Anschließend stellen die Gruppen ihren Gruppennamen vor und erklären, wie sie auf diesen Namen gekommen sind. Verteilt nun die Projektboxen und lasst die Gruppen diese mit den Namen der Teilnehmer*innen und ihrem Gruppennamen beschriften.

 20-30 Minuten
3. Phase Praktische Arbeit (Projektarbeit/Workshop) 25-50 Minuten
Material
Zusammenbau		 Gebt nun die Projektboxen aus und gebt ggf. noch einmal Hinweise dazu, wie alle Bauteile zusammengebaut werden. Lasst die Gruppen anschließend selbstständig arbeiten. Unterstützt die Gruppen bei Bedarf mit individuellen Hilfestellungen. 15-30 Minuten
Projekt testen Probiert die zusammengebauten Projekt-Sets aus! Beim experimentieren reicht es zunächst aus auch einfach ein Glass mit Wasser zu nutzen, um Schwellwerte für Feuchtigkeit mit den LEDs anzeigen zu lassen. Zum Beispiel könnt ihr auch mit einem Tuch mittel-feuchten Boden und um mit der roten LED einen trockenen Boden zu simulieren.
 10-20 Minuten
4. Phase (Um)Programmierung (Projektarbeit/Workshop) 25-55 Minuten
Raspberry Pi Pico
anschließen		 Schließt den Raspberry Pi Pico mit einem Micro-USB-zu-USB-A-Kabel an einen Computer, Laptop oder Raspberry Pi 400 an. 5-10 Minuten
Code öffnen und
verändern		 Öffnet die Programmierumgebung Thonny und ladet den Code vom Raspberry Pi Pico.  Sucht euch die Zeile im Code /Programm heraus, die die Schwellenwerte für Feuchtigkeit bestimmen. Verändert diese und schaut, wie sich die LEDs verhalten. 15-30 Minuten
Code erweitern Schaut nochmal den Code, das Programm genau an, ihr werdet sehen, dass wir bisher keine aktuellen Messwerte von dem Bodenfeuchtigkeitssensor in Thonny sehen. Das wollen wir ändern! Sucht im Code die Zeilen wo die Funktion 'print' steht und entfernt das Rautensymbol ('#') davor. Speichert und Startet das Programm neu und schaut, was in Thonny passiert. Entdeckt ihr nun die aktuell gemessenen Schwellwerte? Experimentiert weiter mit dem Text innerhalb der print-Funktion (zum Beispiel bei print("Aktueller Feuchtigkeitswert",)). 5-15 Minuten
5. Phase Reflexion (Projektarbeit/Workshop) 35-100 Minuten
Recap 1 Gruppenarbeit

Gebt den Gruppen die Möglichkeit, zu reflektieren, was ihnen an der Zusammenarbeit mit ihren Gruppenteilnehmer*innen gefallen hat. Jede Person schreibt dabei für sich individuell einen Satz auf oder überlegt sich einen Satz. Anschließend tragen alle Gruppenteilnehmer*innen, angeleitet von den Workshopleitungen, ihre Sätze vor.

Etabliert ggf. ein Ritual nach jedem vorgetragenen Satz, wie z. B. gemeinsames Klopfen auf den Tisch, Füße trampeln oder Fingerschnipsen, um den Moment wertzuschätzen und eine positive Atmosphäre zu schaffen.

 15-35 Minuten
Recap 2
Gruppenarbeit		 Nun sollen die Gruppen gemeinsam überlegen, was sie beim nächsten Mal ggf. anders machen würden und was sie für das Projekt benötigen würden, um es besser durchführen zu können. Wenn möglich, sollen die Gruppen ihre Gedanken im Plenum vorstellen, um Ideen und Verbesserungsvorschläge zu teilen. 10-20 Minuten
Abschluss Gebt den Teilnehmenden ein Feedback, indem ihr hervorhebt, was euch besonders gut gefallen hat, was ihr beobachtet habt und welche Wünsche oder Anregungen ihr für sie habt. Gebt einen Ausblick darauf, welche weiteren Möglichkeiten und Themen im Rahmen dieses Workshops noch erkundet werden können. Diskutiert gemeinsam mit den Teilnehmenden über mögliche Anschlussprojekte und entwickelt Ideen, wie die gewonnenen Erkenntnisse und Fähigkeiten in zukünftigen Projekten genutzt oder erweitert werden können. 10-45 Minuten

Zitation

Autor*in

Lizenz

Veröffentlichung

APA-Zitierweise

Pröhl, M. (2023, July 12). Bewegungsmelder mit LED-Streifen mit dem Raspberry Pi Pico. JFF – Jugend Film Fernsehen e. V. (Berlin). Fit for Gestalt Was Initiative. Abgerufen von https://wiki.fitforgestaltwas.org/books/bewegungsmelder-mit-led-streifen

Harvard-Zitierweise

Pröhl, M. (2023) Bewegungsmelder mit LED-Streifen mit dem Raspberry Pi Pico. [Online] Berlin: JFF – Jugend Film Fernsehen e. V. for Fit for Gestalt Was Initiative. Verfügbar unter: https://wiki.fitforgestaltwas.org/books/bewegungsmelder-mit-led-streifen (Zugriff am: 12 July 2023).

LaTeX bibtex-Zitationscode

Hier ist ein Beispielcode für die Zitation für LaTeX in der bibtex-Schreibweise

@misc{proehl2023,
  author = {Pröhl, Michelle},
  title = {Bewegungsmelder mit LED-Streifen mit dem Raspberry Pi Pico},
  year = {2023},
  address = {Berlin},
  publisher = {JFF – Jugend Film Fernsehen e. V.},
  note = {Für: Fit for Gestalt Was Initiative},
  url = {https://wiki.fitforgestaltwas.org/books/bewegungsmelder-mit-led-streifen},
  urldate = {2023-07-12}
}

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