Der Pfandautomat
AFB I–IIMia bringt eine leere Pfandflasche (0,25 € Pfand) zum Rücknahmeautomaten im Supermarkt. Der Automat enthält einen kleinen Rechner, der eine Liste aller pfandpflichtigen Flaschen gespeichert hat. Die Abbildung zeigt, was nacheinander im Automaten passiert.
- Ordnen Sie jeden der acht Schritte in eine der Phasen Eingabe, Verarbeitung oder Ausgabe ein. Kennzeichnen Sie zusätzlich, bei welchen Schritten der Speicher beteiligt ist.
- Stellen Sie den Ablauf im Pfandautomaten als EVAS-Schema dar. Tragen Sie in jede Station mindestens ein konkretes Beispiel aus der Abbildung ein.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Eingabe: 1 (Signal der Lichtschranke), 2 (Kamerabild von Strichcode und Logo), 7 (Tastendruck). Verarbeitung: 3 (Vergleich mit der Liste), 4 (Betrag erhöhen). Ausgabe: 5 (Motor bewegt die Flasche), 6 (Anzeige auf dem Display), 8 (Bon drucken, Meldung an die Kasse — auch diese Daten verlassen den Automaten).
Speicher beteiligt: Schritt 3 liest die gespeicherte Flaschenliste, Schritt 4 liest den Zwischenbetrag und schreibt den neuen Wert zurück; Schritt 8 liest den gespeicherten Betrag für den Bon.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Drei Stationen nebeneinander, verbunden durch Pfeile: Eingabe (Lichtschranke, Kamera, Taste „Bon“) → Verarbeitung (Strichcode vergleichen, Betrag erhöhen) → Ausgabe (Motor, Display, Bondrucker, Meldung an die Kasse). Der Speicher steht unter der Verarbeitung und ist mit ihr durch einen Doppelpfeil verbunden (Flaschenliste lesen; Zwischenbetrag lesen und schreiben). Ein Speicher hinter der Ausgabe oder eine lineare Kette E → V → A → S gilt als fehlerhaft.
Die Bewässerung im Schulgarten
AFB II–IIIDie Garten-AG baut für die Sommerferien eine automatische Bewässerung. Ein kleiner Rechner im wetterfesten Kasten ist verbunden mit einem Bodenfeuchtesensor (misst alle 10 Minuten die Feuchte in %), einem Füllstandsensor im Regenwassertank, einer Pumpe und einem WLAN-Modul. Über das WLAN ruft der Rechner stündlich die Regenvorhersage für die nächsten sechs Stunden ab. Wird der Tank fast leer (unter 10 %), schickt er eine Nachricht an die App der AG.
Gegossen werden soll nur morgens zwischen 5 und 8 Uhr, und nur dann, wenn die Bodenfeuchte unter 30 % liegt, in den nächsten sechs Stunden kein Regen erwartet wird und die letzte Bewässerung mindestens zwölf Stunden zurückliegt. Die Messwerte der letzten sieben Tage und der Zeitpunkt der letzten Bewässerung werden gespeichert, damit die AG nach den Ferien auswerten kann, wie viel gegossen wurde. Jonas schlägt vor, den Speicherbaustein wegzulassen: „Das spart 8 €. Der Rechner kann doch einfach jedes Mal neu messen.“
- Untersuchen Sie die Anlage nach dem EVAS-Prinzip. Stellen Sie dabei heraus, welche Daten hereinkommen, was verarbeitet wird, was die Anlage verlässt und was gespeichert wird.
- Formulieren Sie die Verarbeitungsregel für das Einschalten der Pumpe als eindeutige Wenn-dann-Regel.
- Bewerten Sie Jonas’ Vorschlag.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Eingabe: Bodenfeuchte vom Sensor, Füllstand des Tanks, Regenvorhersage über das WLAN. Verarbeitung: Messwerte mit den Schwellen (30 %, 10 %) vergleichen, Vorhersage auswerten, Uhrzeit der eingebauten Uhr prüfen, Zeit seit der letzten Bewässerung berechnen, über Pumpe und Nachricht entscheiden. Ausgabe: Pumpe ein-/ausschalten, Nachricht „Tank fast leer“ über das WLAN an die App. Speicher: Messwerte der letzten sieben Tage, Zeitpunkt der letzten Bewässerung; der Speicher wird von der Verarbeitung beschrieben und gelesen.
Wesentlich ist, dass das WLAN-Modul sowohl der Eingabe (Vorhersage kommt herein) als auch der Ausgabe (Nachricht geht hinaus) dient und dass die Anlage EVA nicht einmal, sondern alle zehn Minuten erneut durchläuft.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Wenn die Uhrzeit zwischen 5:00 und 8:00 Uhr liegt und die Bodenfeuchte unter 30 % liegt und für die nächsten sechs Stunden kein Regen vorhergesagt ist und die gespeicherte letzte Bewässerung mindestens zwölf Stunden zurückliegt, dann schalte die Pumpe ein und speichere die aktuelle Uhrzeit als Zeitpunkt der letzten Bewässerung; sonst bleibt die Pumpe aus.
Vollständig ist die Regel mit allen vier Bedingungen, eindeutiger Und-Verknüpfung und einer Festlegung für den Sonst-Fall. Sinnvolle Ergänzungen (z. B. Gießdauer, Pumpe aus bei leerem Tank) werden positiv gewertet.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Erwartet wird ein begründetes Urteil, in der Regel: Der Vorschlag ist abzulehnen. Die Bedingung „letzte Bewässerung mindestens zwölf Stunden her“ lässt sich durch Messen nicht prüfen — der Rechner muss sich den Zeitpunkt merken. Ohne Speicher könnte die Pumpe an einem Morgen mehrfach anspringen, der Tank wäre schneller leer. Außerdem wäre das erklärte Ziel der AG, nach den Ferien auszuwerten, wie viel gegossen wurde, ohne gespeicherte Messwerte nicht erreichbar. Die Ersparnis von 8 € steht in keinem Verhältnis zu einem vertrockneten Beet.
Zulässig ist auch ein abwägendes Urteil, z. B. dass der Vorschlag nur dann tragbar wäre, wenn man auf die Zwölf-Stunden-Bedingung und die Auswertung verzichtet — dann entfällt aber ein Teil des Konzepts. Vollständig ist die Antwort mit Urteil, Bezug auf mindestens eine Bedingung der Regel und auf das Auswertungsziel.