Expander für Calliope

Expander für Calliope Mini V3 – Ideal für den MINT- und Informatikunterricht

Der Expander für Calliope Mini V3 ist das perfekte Zubehör für den Einsatz im MINT-Bereich. Insbesondere im Informatik- und Technikunterricht bietet er viele neue Möglichkeiten rund um den Einsatz des Calliope Mini V3. Mit ihm schaffen Sie spannende, praxisnahe Projekte für Schülerinnen und Schüler, die das Grundverständnis für Programmierung, Elektronik und Technik fördern. Speziell entwickelt, um Lehrkräften dabei zu helfen, Schülerinnen und Schülern ein tieferes Verständnis für Informatik und Mikroelektronik zu vermitteln. Alle beiliegenden Module sind gut dokumentiert und in einer umfassenden Anleitung beschrieben. Die Anleitungen sind schülergerecht und in leichter Sprache geschrieben. Dadurch können die Schüler selbstständig mit dem Material arbeiten.

Schnellübersicht:

• Im Lieferumfang enthaltene Sensoren und Aktoren sind in schülergerechten Anleitungen beschrieben
• Dank vorgefertigter Stecker und beschrifteter Kontakte ist der Expander einfach und sicher anzuschließen
• Ideal für den Unterricht ohne komplizierte Vorbereitung
• Erleichtert den Übergang vom “All-in-One”-Board zur weiterführenden Nutzung externer elektrischer Module
• Lässt sich mit vielen Standard-Bauteilen aus der Mikroelektronik und dem vorhandenen Schulinventar kombinieren
• Alle “freien” Ports des Calliope Mini 3 sind auf der Platine herausgeführt und können sowohl mit Dupont Steckkabeln, XH2.54mm und Grove-Steckern verwendet werden

Anleitungen
In den zugehörigen Anleitungen auf ca. 80 Seiten sind der Expander und alle beiliegenden Module ausführlich und schülergerecht beschrieben.

Förderung von Kreativität und Problemlösung
Der Expander erlaubt es den Lernenden, eigene Projekte zu realisieren – von Sprachausgaben über den Bau eigener Toniboxen bis hin zu motorisierten Modellen. Dadurch entwickeln sie nicht nur technische Fähigkeiten, sondern auch Kreativität und Problemlösungskompetenzen.
Einfache Integration in den Unterricht: Die vorgefertigten Stecker und beschrifteten Kontakte machen es einfach, den Expander sicher und schnell zu verbinden – ideal für den Einsatz im Klassenraum ohne komplizierte Vorbereitung. So können sich Lehrkräfte ganz auf die didaktischen Inhalte konzentrieren.

Vielseitigkeit und offene Erweiterungsmöglichkeiten
Dank der universellen Anschlussmöglichkeiten lässt sich der Expander mit einer Vielzahl von Mikroelektronikkomponenten kombinieren. Das fördert den Forscherdrang der Schülerinnen und Schüler und bietet unzählige Möglichkeiten, technische Konzepte praxisnah zu erleben.

Direkter Zugang zu allen wichtigen Kontakten
Der Expander macht schwer zugängliche Calliope-Pins zugänglich und bietet auch speziell für Elektromotoren vorgesehene Ausgänge. Dies eröffnet vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Bereich Robotik und Automatisierung – perfekt für die MINT-Fächer.

Praxisorientierte Technik- und Informatikprojekte
Mit dem integrierten MP3-Player und dem leicht anschließbaren Lautsprecher können Lernende einfache Programmierprojekte realisieren, die sie in die Welt der Informatik einführen. Egal, ob im Rahmen von Projekttagen, im Informatikunterricht oder in technischen Arbeitsgemeinschaften – der Expander bietet praxisnahe Anwendungen, die technisches Verständnis und Programmierfähigkeiten fördern.

Keine zusätzliche Stromquelle erforderlich
Der Expander benötigt keine eigene Stromversorgung, sondern kann problemlos über USB oder das Batteriefach des Calliope Mini v3 betrieben werden – so bleibt der Aufbau im Unterricht einfach und effizient.

Perfekt für den Unterricht in Informatik und Technik (MINT)
Mit dem Expander für Calliope Mini V3 können Sie Schülerinnen und Schülern die Welt der Mikrocontroller, Elektronik und Programmierung praxisnah und fächerübergreifend näherbringen. Ob als Einführung in die Informatik oder als Technikprojekt: Dieser Expander macht den Unterricht greifbar und spannend.

Didaktischer Mehrwert des Expanders

Wer den Expander im Unterricht einsetzt, hat vermutlich schon vorher mit dem Calliope als einzelnes Modul gearbeitet. Welchen Mehrwert bietet an dieser Stelle der Expander?

Der Calliope verfügt zwar über eine Schnittstelle, an der alle Pins des Mikrocontrollers herausgeführt sind, jedoch ist die Verkabelung nur mit Breadboardkabeln häufig eine Hürde, die Lehrkräfte und Schüler vor Probleme stellt. An dieser Stelle bietet der Expander einen perfekten Übergang zwischen dem „All-in-One“ Board Calliope und der weiterführenden Nutzung externer elektrischer Module sowie deren Programmierung.

Zusammengefasst
- Erlernen der Verwendung von komplexen Bauteilen mit dem Calliope mini V3.
- Nutzung von Sprachausgabe am Calliope mit Hilfe eines MP3-Moduls.
- Nutzung von RFID-Funkkommunikation.
- Erlernen der Verkabelung komplexer Bauteile mit vorkonfektionierten Steckverbindern, aber auch mit individueller Verkabelung zur Hinführung zu individuellen Mikroelektronik-Projekten.
- Erlernen der Nutzung von Programmbibliotheken zur Erweiterung der blockbasierten Programmierung
- Erlernen der technischen Grundlagen digitaler Daten.
- Erlernen der technischen Grundlagen analoger Daten.
- Erlernen der Nutzung des I2C Datenbus Systems.
- Erlernen der Zusammenhänge von Programmbausteinen und externen Modulen und Funktionen.
- Erlernen der Kombination von erweiterten elektronischen Komponenten in Projekten.
- Hinführung zu erweiterten technischen Systemen im Bereich der Mikroelektronik wie bspw. Arduino.

Technische Details
Es ist ein Lautsprecher enthalten, der einfach per JST-Stecker am Expander befestigt werden kann.
Es kann nichts falsch verkabelt werden, da die Stecker vor-konfektioniert sind. Die Kontakte des Calliope werden herausgeführt und über herkömmliche Buchsen zugänglich gemacht. Alle herausgeführten Kontakte können per JST-Stecker, Groove Stecker oder mit herkömmlichen Breadboardkabeln verbunden werden.
Über die universellen Anschlussmöglichkeiten ist man an kein teures System gebunden. Das System lässt sich mit beliebigen Komponenten aus dem Mikroelektronikbereich erweitern. Egal, ob die Artikel aus Fernost oder aus der EU stammen.
Der Calliope V3 mini verfügt über zwei Ausgänge, die speziell für Elektromotoren vorgesehen sind. Diese Ausgänge sind auf dem Expander über JST-Buchsen direkt zugänglich.
Für die Spannungsversorgung des Calliope und des Expanderboards wird keine zusätzliche Energiequelle benötigt. Das Batteriefach des Calliope reicht für die meisten Anwendungen vollkommen aus.
Alle verfügbaren Kontakte des Calliope wurden auf dem Expander beschriftet und können zu 100% genau zugeordnet werden.
Erst durch den Expander werden viele schwer zugängliche Kontakte des Calliope nutzbar gemacht. Die Kontakte P0, P1, P2, P3, C8, C9, C12, C13, C14, C15, C19, C20, M1 und M2 können nun direkt am Expander verwendet werden. Dabei werden C12 und C13 vom abnehmbaren MP3-Modul verwendet und mit den Kontakten C19 und C20 sind auch alle Möglichkeiten der I2C Konnektivität nutzbar.

Expander und seine Komponenten
Der Expander für den Calliope Mini V3 gibt es als Set mit den folgenden Bauteilen, die in den Anleitungen aufeinander aufbauend beschrieben und programmiert werden.

Expander
Die Expander-Grundplatine ist in farbige Sektionen unterteilt. Im linken schwarzen Feld wird der Calliope Mini V3 aufgesteckt. Die farbigen Bereiche auf der rechten Seite haben folgende Bedeutungen.

LED-Modul - Einzelnes LED-Modul mit einer Leuchtdiode und JST-Buchse.

Taster - Modul mit einem Taster und JST-Buchse.

Drehregler - Einzelnes Modul mit einem Potenziometer und Drehreglerkappe. Auch hier sorgt eine JST-Buchse für eine unkomplizierte Verkabelung.

Feuchtigkeitssensor - Der Sensor kann direkt zur Kontaktmessung von Feuchten Böden, Schwämmen, Tüchern etc. verwendet werden. Er eignet sich nicht für die Messung von Luftfeuchtigkeit. Über die JST-Buchse kann bei der Verkaelung nichts schief gehen.

Motor - Als Elektromotor verwenden wir einen klassischen Lüfter, in dem ein Elektromotor integriert ist. Der Stecker des Lüfters passt in die Motorbuchse des Expanders und wird von der Leistungselektronik des Calliope mit Strom versorgt. Der Expander benötigt keine gesonderte Hardware zur Versorgung des Motors.

Servomotor - Bei dem Servo handelt es sich um einen Servo SG90. Ein typisches Bauteil aus dem Modellbaubereich. Wie die meistens Servos verfügt er über einen JR-Stecker. Dieser wird am Expander auf die vorhandenen Header-Pins aufgesteckt.

MP3-Modul und Lautsprecher - Für das MP3-Modul verfügt der Expander über einen dafür vorgesehenen Sockel. Das Modul wird dort so eingesteckt, dass die SD-Karte vom Rand des Expanders entnommen werden kann.

RFID Sender und Empfänger - Der RFID-Empfänger ist bereits mit einem Kabel versehen und kann in die vorhandenen JST-Buchsen im I2C Bereich des Expanders eingesteckt werden. Ausßerdem sind zwei RFID-Tags, also Sender, enthalten. Es handelt sich um eine Chipkarte und um einen Schlüsselanhänger.