Es ist Winter. Im Klassenraum der 5a bildet sich in einer Ecke des Klassenraums Schimmel (siehe Abbildung 1 auf der rechten Seite). Mehrfach hat der Hausmeister diesen entfernt, doch er kommt immer wieder neu. Der Schulleiter und der Hausmeister „schimpfen“ mit der Klasse und dem Klassenleiter, sie würden während des Schultages zu wenig lüften. Denn Schimmel entsteht an kalten Stellen bei zu hoher Luftfeuchtigkeit. Deshalb muss genügend oft gelüftet werden, um die Feuchtigkeit in der Luft aus dem Raum zu bekommen.

Was bedeutet jedoch „genügend“ oft lüften? Wie oft muss die Klasse gelüftet werden, damit es einerseits nicht zu kalt in der Klasse wird und andererseits die Luftfeuchtigkeit nicht zu hoch (geringer als 60%) im Klassenraum ist und dadurch Schimmel entsteht? 
 

Der Ocopus bietet uns die Möglichkeit, sowohl die Temperatur als auch die Luftfeuchtigkeit im Raum zu bestimmen und diese über einer Webseite zu veröffentlichen. Dafür ist auf dem Octopus der "Bosch Umweltsensor BME 680"  verbaut, den du in Abbildung 2 erkennen kannst. Er kann neben der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit auch den Luftdruck und den relativen CO2-Gehalt im Raum messen.

Weiter besitzt der Octopus ein WLAN-Modul, wodurch wir in der Lage sind, auf den Octopus zuzugreifen und Luftfeuchtigkeit sowie Temperatur im Raum auszulesen.

Zu Beginn werden wir uns anschauen, wie wir mit dem Octopus die Temperatur im Raum bestimmen können. Dafür erstellen wir ein Ardublock-Programm wie in Abbildung 3 dargestellt.

Falls du noch nicht weißt, wie man den Octopus am PC anschließt und ein ArduBlock-Programm schreibt, schaue dir zuerst das Modul 1 an!

Wir benötigen hierfür das Bauteil "Bosch Umweltsensor BME 680" aus der "Sensoren"-Schublade. Zusätzlich benötigen wir das "Serial Print" aus der "Kommunikation"-Schublade. Zudem benötigen wir das Bauteil "verbinde" aus der selben Schublade, welches du bereits aus Modul 2 kennen solltest und es ermöglicht, Zahlwert auf dem seriellen Monitor ausgeben zu lassen. Wir finalisieren das Programm mit einem "Warte Millisekunden", damit die Daten nur jede Sekunde erfasst und ausgegeben werden. Ansonsten würden die Werte zu schnell auf dem Bildschirm erscheinen, was ihre Auswertung erschweren würde. Wenn wir das Programm auf den Octopus hochgeladen haben, können wir über den "Seriellmonitor" unsere erfassten Daten anschauen (vgl. Abb. 4 und Abb. 5).

Falls du noch nicht weißt, wie man mit dem Seriellen Monitor umgeht, schaue dir doch noch einmal Modul 2 an.

Wenn du dir vor allem die Temperatur-Anzeige ansiehst, wird dir auffallen, dass die Temperatur etwas zu hoch ist. Dies liegt daran, dass die Platine selber aufheizt. Willst du hier genaue Werte erhalten, musst du einen externen Bosch-Sensor verwenden, der nicht auf dem Octopus befestigt ist. Wenn man Sensoren verwendet, sollte man den Werten gegenüber immer zuerst kritisch sein und hinterfragen, ob die Werte korrekt sein könnten.

Ein Rechnernetz ist ein Verbund verschiedener elektronischer Systeme. Dabei ist es egal, ob wir von einem drahtlosen oder kabelgebundenen Netz sprechen. Denn tatsächlich kann ein Netz aus Geräten bestehen, die per Funk oder Kabel verbunden sind. Die Systeme kommunizieren im Netz mit Hilfe von verschiedenen Protokollen. Das bekannteste Protokoll ist das TCP oder Transmission Control Protocol. Hierbei werden zwischen den Systemen Pakete versendet, die neben den zu versendenden Daten verschiedene Information beinhalten, wie zum Beispiel das Ziel und den Absender des Pakets. Damit ein solches Versenden problemlos funktioniert, sind Komponenten notwendig, die die Netzwerkfunktionalität gewährleisten. Hierzu zählen zum Beispiel Gateways, Router, Switches oder Access Points. Sie kümmern sich darum, dass die Pakete an ihr Ziel gelangen, indem sie jedem Netzteilnehmer eine eindeutige Adresse zuteilen. Weiter sorgen diese Komponenten dafür, dass die Teilnehmer im Netz einander kennen. So sind diese in der Lage Pakete untereinander zuversenden.

Es gibt verschiedene Arten von Netzen und ihre Komplexität unterscheidet sich dabei stark. Das WLAN-Netz, welches in eurer Schule oder bei euch zu Hause verwendet wird, ist viel einfacher gestaltet, als das Netz, mit dem der Router verbunden ist, der dieses WLAN-Netz aufspannt. Dies geht immer so weiter bis zu den Netzen, die zwischen den großen Internetknoten auf der Welt bestehen.

Eine IP-Adresse ist eine eindeutige Nummer, die Teilnehmern in einem Rechnernetz zugewiesen werden. Auf diese Weise können sich Netzteilnehmer erkennen und erreichen. Dabei gibt es zwei Formen von IP-Adressen. Die bekannteste ist die IP-v4 Adresse. Sie besteht maximal aus zwölf Ziffern aufgeteilt in vier gleichgroße Blöcke. Ein Beispiel wäre die IP-Adresse 192.168.0.1. Die Zahlen der vier Blöcke reichen von 0 bis 255. Daher ist die größte IP-Adresse die 255.255.255.255, während die kleinste 0.0.0.0 ist. Beide Adressen werden in einem Rechnernetz jedoch nicht vergeben. Über die Adresse 0.0.0.0 erreichen System im Rechnernetz zum Beispiel immer sich selbst. Welche IP-Adresse ein Gerät hat, kann in einem lokalen Netz selber bestimmt werden. In Netzen mit einem Router, Gateway oder Access Point gibt es über ein weiteres Protokoll die Möglichkeit, IP Adressen automatisch zu vergeben. Auf diese Weise erspart man sich die Arbeit, die IP-Adressen selbst zu verwalten.

Da jedes internetfähige Gerät auf der Welt eine IP-Adresse erhält, werden die IP-v4 Adressen auf der Welt langsam knapp. Daher wurde bereits 1998 die IP-v6 eingeführt. Sie besteht aus acht Blöcken mit je vier Ziffern aus dem Hexadezimal-System, einem anderen Zahlensystem. So ist es möglich 2^32 Adressen darzustellen. Obwohl dieses System bereits 1998 eingeführt wurde, wird aktuell hauptsächlich noch auf IP-v4 gesetzt.