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Logikgatter — Ingenieurwesen, 14–17 Jahre

Logikgatter wandeln einfache Ja-oder-Nein-Eingaben in eine eindeutige Ausgabe um und bilden die grundlegenden Entscheidungen digitaler Geräte.

Kleine Ja-oder-Nein-Entscheidungen

Ein Logikgatter folgt einer Regel für Eingaben, die 0 oder 1 sind, etwa aus oder an. Ein AND-Gatter gibt nur dann 1 aus, wenn beide Eingaben 1 sind; ein OR-Gatter gibt 1 aus, wenn mindestens eine Eingabe 1 ist.

Das Problem zuverlässiger Entscheidungen

Eine Maschine soll vielleicht nur starten, wenn mehrere Bedingungen erfüllt sind, oder warnen, sobald eine einzige erfüllt ist. Logikgatter geben Ingenieurinnen und Ingenieuren genaue, wiederholbare Regeln zum Verknüpfen von Sensorsignalen statt Entscheidungen nach Gefühl.

Ein Alarm mit zwei Bedingungen

Angenommen, ein Alarm soll nur ertönen, wenn eine Tür offen und die Anlage scharf ist. Setze offen = 1 und scharf = 1. Ein AND-Gatter erhält 1,1 und gibt 1 aus, also ertönt der Alarm; bei 1,0 oder 0,1 gibt es 0.

AND und OR werden leicht verwechselt

Oft wählt man OR, weil man im Alltag sagt, ein Alarm brauche eine offene Tür oder ein offenes Fenster. Der Fehler ist verständlich, doch vielleicht müssen beide Sensoren gemeinsam auslösen; formuliere die Regel zuerst in Worten.

Logik in Alltagsgeräten

Telefone, Waschmaschinen, Aufzüge und Ampeln kombinieren viele Gatter, um Entscheidungen zu treffen. Ein Aufzug kann die Fahrt verweigern, wenn ein Türsensor offen meldet, während sich ein Telefon nur entsperrt, wenn mehrere Prüfungen das erforderliche Muster ergeben.

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