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Bernd Heisterkamp

Lärm-O-Meter fürs Klassenzimmer

Wer kennt das nicht, im Eifer des Gefechts steigt der Lärmpegel kontinuierlich bis die Lehrerin zur Ruhe mahnen muss. Im Zeitalter der Digitalisierung sollte es bessere Methoden geben, wie dieses Lärm-O-Meter, das Lehrkräfte mit ihrer Klasse oder Arbeitsgruppe bauen können. Auf einem Holzbrett stehen ein sternförmiger Calliope mini und eine Anzeige mit verschieden zufriedenen Gesichtern. Durch das Holz geht ein Pendel mit Propeller und unten hängen vier Metallrohre.
Das gesamte Lärm-O-Meter Vergrößern
Es lässt ein Klangspiel erklingen, sobald der mittlere Lärmpegel eine Grenze übersteigt und zeigt über einen Analogzeiger das aktuelle Befinden an. Ist die Klasse ruhig, wandert der Befindlichkeitszeiger nach rechts zum lachenden Gesicht, ansonsten geht es nach links zum wütenden Gesicht, wo die Strafarbeit lauert.

Basis dieses Projektes ist ein Calliope mini: der Mikrocontroller wurde speziell für Grundschüler entwickelt und bringt neben dem Prozessor eine ganze Reihe von Sensoren (Temperatur, Helligkeit, Lautstärke, Beschleunigung, Magnetfeld, Analog- und Digitaleingänge) und Aktoren (LED-Matrix, Lautsprecher, Motortreiber, Analog- und Digitalausgänge) mit.

Mittels des eingebauten Mikrofons wird der mittlere Lärmpegel in der Klasse bestimmt. Bei Überschreiten des Grenzwertes wird ein Minimotor mit Propeller ein- und ausgeschaltet, der so einen Klöppel in Bewegung setzt. Dieser stößt gegen die Aluminiumrohre unterschiedlicher Länge und erzeugt das mahnende Klangspiel.

Eine Holzplattform mit einer Skala, die auf ein wütendes Gesicht zeigt, und einem sternförmigen Calliope
Wird es zu laut, zeigen Calliope mini und die Skala einen Totenkopf und auf ein ärgerliches Gesicht - außerdem lässt das Pendel das Glockenspiel erklingen. Vergrößern

Zudem wird über einen digitalen (Puls-)Ausgang ein kleiner Servo angesteuert. Bei Programmstart befindet sich der Servo in der Mittelposition. Vergeht ein bestimmtes Zeitintervall, ohne dass es zu einer Überschreitung der Lärmgrenze kommt, wird das Servo angesteuert und bewegt den Befindlichkeitsanzeiger um 45° nach rechts. Bei jeder Überschreitung der Lärmgrenze wird der Zeiger dagegen um 45° nach links bewegt.

Schema des Lärm-O-Meters
Das Schema des Lärm-O-Meters Vergrößern

In erster Line geht es bei diesem Projekt darum, die Schülerinnen und Schüler zum Basteln und Programmieren zu motivieren. Der Calliope mini kann dabei mit verschiedenen Sprachen über den Browser programmiert werden. In diesem Projekt wurde der grafische PXT-Editor verwendet. Zum Erlernen der ersten Grundlagen gibt es auf der Calliope-Webseite zahlreiches Material für Lehrkräfte. In diesem Artikel geht es um die Ansteuerung von Servos und Motoren sowie die Nutzung des eingebauten Mikrofons. Alle beschriebenen Programmsketche gibt es als ZIP-Datei zum Herunterladen.

Hardware

Der Aufbau der Hardware ist sehr einfach gehalten, wie in den folgenden Bildern dokumentiert. Den Klangkörper bilden Aluminiumröhren unterschiedlicher Länge, die über einen Nylonfaden an einer Grundplatte befestigt sind.

Schema der Grundplatte
Schema der Grundplatte Vergrößern

Eine Gewindestange dient als Klöppel. Dazu befestigen wir an ihrem unteren Ende dicke Unterlegscheiben. Eine zweite Gewindestange, die über der Pendelachse befestigt ist, treibt mit einem Motor mit Propeller den Klöppel an.

Schema des Klöppels und Pendels
Schema des Klöppels und Pendels Vergrößern

Motorbefestigung
Die Motorbefestigung Vergrößern

Für die Befindlichkeitsanzeige kleben wir ein Servo auf die Grundplatte und schneiden aus Pappe oder Sperrholz eine Anzeige, die mit passenden Smileys beklebt wird. Den Calliope stecken wir in entsprechend vorbereitete Schlitze in der Grundplatte und kleben seine Batteriebox mit doppelseitigem Klebeband auf.

Blick von oben auf die Grundplatte
Blick von oben auf die Grundplatte Vergrößern