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Heckenschere

Die Steuerung einer Heckenschere

Mit einer elektrischen Heckenschere kannst du deinen Garten super in Schuss halten. Ohne viel Aufwand ist es möglich, deine Hecken und Sträucher zu stutzen.

Damit du dir dabei deine Hände nicht verletzt, musst du zwei Schalter gleichzeitig betätigen. So kann der Motor nur angehen, wenn keine Hand mehr in der Nähe der Schnittmesser ist. Im Bild siehst du diese Schalter mit S₁ und S₂ markiert.

Aufgabe 1

Beschreibe die Funktionsweise der Heckenschere in der folgenden Tabelle. Fülle jeweils aus, ob der Motor an- oder ausschaltet ist (Schreibe "an" oder "aus" in die Eingabefelder).

Der Schalter S₁ ist ...	Der Schalter S₂ ist ...	Der Motor M ist ...
nicht gedrückt	nicht gedrückt
nicht gedrückt	gedrückt
gedrückt	nicht gedrückt
gedrückt	gedrückt

Der Motor M wird durch S₁ und S₂ gesteuert. Man bezeichnet dabei S₁ und S₂ als Eingänge und den Motor M als Ausgang.

In der Informatik müssen wir oft solche Tabellen ausfüllen. Um dies zu vereinfachen und für den Computer nutzbar zu machen, verwenden wir dabei Abkürzungen und Symbole.

Aufgabe 2

Überlege, welche Bedeutung 0 und 1 jeweils haben und fülle die restliche Tabelle entsprechend aus.

S₁	S₂	M
0	0	0
0	1

Ist der Schalter S₁ nicht gedrückt, sagen wir: "Der Zustand von S₁ ist 0".
Ist der Motor an, sagen wir: "Der Zustand von M ist 1".

Die Tabelle, die du eben ausgefüllt hast, nennt sich eine Wahrheitstabelle. In ihr werden spaltenweise alle Ein- und Ausgänge aufgelistet. In den Zeilen stehen dann alle möglichen Kombinationen der Eingangszustände und der resultierende Ausgangszustand.

Die Heckenschere als digitale Schaltung

Im Folgenden siehst du die Steuerung der Heckenschere als digitale Schaltung, bei der mit den Eingängen S₁ und S₂ der Motor M der Heckenschere gesteuert wird. In der Simulation kannst du S₁ und S₂ durch Anklicken ein- und aussschalten.

Aufgabe 3

(a) Beschreibe in eigenen Worten den Zusammenhang zwischen der Wahrheitstabelle und der Simulation.
(b) Begründe, warum auf dem Bauteil in der Mitte das Zeichen & ist (Und-Symbol).
(c) Stelle Vermutungen auf, was der Farbwechsel bei den Verbindungen zu bedeuten hat.

Bild eines UND-Gatters Das Bauteil mit dem Symbol & wird als UND-Gatter bezeichnet. Es besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang. Beim UND-Gatter liegt am Ausgang nur dann eine 1 an, wenn an beiden Eingängen eine 1 anliegt.
In der Simualtion wird ein Bauteil rot, wenn eine 1 anliegt.