DCF77-Zeitsignal

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[1]

Bausteine für projektorientierten (AG-) Unterricht im Bereich Technik / Physik / Informatik

Geeignet für Klassenstufen: 7 – Q1/Q2 (abhängig von der Komplexität der Bausteine)

Benötigte Hardware

  • DCF-Empfangsmodul (erhältlich bei pollin.de / conrad / reichelt, 5-10€)
  • Arduino (Uno / Micro / etc.)
  • LCD-Display für Arduino
  • Werkzeug (Kabel, Lötstation, Material,…)
  • Steckbrett

Mögliche Szenarien

Ausgangspunkt ist die Frage:

Woher bekommen Funkuhren eigentlich die Uhrzeit?

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Folgende Themenschwerpunkte sind möglich und können abhängig von der Zielgruppe zusammengestellt werden:

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Verständnis des Zeitsignals (*)

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[1]

SuS lernen, wie das Zeitsignal aus Mainflingen gesendet wird. Sie untersuchen das Signal und die Übertragung der Zeitinformation als Beispiel für ein Protokoll der Informatik. Dabei wird sowohl ein gegebenes Signal (bestehend aus einer 0-1-Folge) dekodiert, als auch ein eigens gewählter Zeitstempel (z.B. das eigene Geburtsdatum) kodiert. Zeitaufwand: ca. 4 Std.

Zusammenbau der Uhr (**)

SuS lernen materialbegleitend, welche Komponenten zum Empfang des DCF-Signals benötigt werden. Sie bauen die Komponenten der Uhr auf einem Steckbrett eigenständig zusammen und empfangen das (0-1-Signal) mit Hilfe eines PCs. Dieses wird dann weiter manuell ausgewertet.  Zeitaufwand: ca. 6 Std.

Zusammenbau der Uhr ohne Arduino auf einer Platine (erfordert IC RTC1307 u. weiteres Zubehör, ***)

SuS bauen eine Uhr ohne einen Microcontroller zusammen. Dies erfordert die Hinzunahme eines IC-Bausteins, der die Uhrzeit speichern kann und zugleich Taktgeber ist. Zeitaufwand: ca. 6 Std.)

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Verständnis des Programmtextes – Rekonstruktion (***)

SuS untersuchen einen gegebenen Programmtext, der das empfangene 0-1-Signal in einen Zeitstempel transformiert. Da die eigene Rekonstruktion i.d.R. eine zu hohe Anforderung darstellt, soll das Verständnis durch Rekonstruktion gewonnen werden. SuS sollen im Anschluss eine grafische Übersicht erstellen, die das Dekodieren des Signals visualisiert.

Es bietet sich an, alle erstellten SuS-Ergebnisse in der Schule und im Rahmen von Projekttagen o.Ä. der Öffentlichkeit zu präsentieren.

Material zum Einsatz im Unterricht

in Arbeit..!

Quellen

[1]: Bild- und weiteres Material: Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig, Webauftritt 

[2]: Arduino-Hannover, Webauftritt