ALTER 8+ 24 thrilling experiments 24 projets passionnants 24 boeiende projecten: 24 progetti entusiasmanti 24 fascynujące projekty
Impressum © 2019 Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, 85540 Haar bei München • www.franzis.de Auteur: Burkhard Kainka Idee/Concept: Michael Büge, Burkhard Kainka Copy editor: Richard Korff Schmising Art & Design cover: www.ideehochzwei.de Layout: Nelli Ferderer • nelli@ferderer.de ISBN 978-3-645-15062-2 2019/01 Fotokrediet Tekeningen gemaakt met http://fritzing.org/ Alle rechten voorbehouden, inclusief die van fotomechanische reproductie en opslag in elektronische media.
Veiligheidsinstructies Opgelet! Niet geschikt voor kinder en onder 3 jaar. Er bestaat gevaar voor verstik king, omdat kleine onderdelen kunnen worden ing eslikt of ingeademd. Opgelet! der deren ou t voor kin ik h sc e g uders of Uitsluitend es voor o ti c ru st In ar. onen zijn dan 8 ja lijke pers e rd o o tw eran geandere v orden na moeten w n e n d g e o o ties m ete bijgev en instruc g in k k e a jk ri rp belang leefd. Ve omdat ze rd a a w e worden b bevatten.
Elektronica-kinderkalender 2019 Leds, transistoren en de piëzo-geluidsomvormer Lieve kinderen! In de tijd tot aan Kerstmis wachten er 24 elektronische projecten op je. De focus ligt op transistors, leds, een lichtsensor en een kleine luidspreker. Deze kunnen worden gebruikt om heel verschillende dingen te bouwen. Er is veel te zien, te horen en om mee te experimenteren! En voor wie dat wil, is hier de informatie die nodig is om meer te weten te komen over hoe alles werkt.
Let op de installatierichting van de led. Deze heeft een kortere draad (kathode = negatieve pool) en een langere draad (anode = positieve pool). Binnenin zie je een iets grotere houder aan de negatieve (min) kant, die het eigenlijke led-kristal draagt. Als je alles in elkaar gezet hebt, vergelijk je je constructie met de afbeelding van de constructie. Je kunt je het beste laten helpen door een volwassene die het eerste experiment nogmaals precies controleert.
2 Geheime lichtsignalen Achter deurtje nummer 2 vind je een drukknopschakelaar met vier verbindingspennen. Bouw deze zo in het circuit in zodat deze wordt ingeschakeld zodra je op de knop drukt. Twee van de aansluitingen zijn binnenin verbonden. Als je de drukknop gedraaid hebt geïnstalleerd, is de stroom altijd ingeschakeld. Als de led gaat branden zodra je op de knop drukt, dan is deze correct geïnstalleerd. Gebruik de lichtknop voor Morse-berichten of voor geheime tekens die niemand anders kent.
3 Rood en groen Achter deurtje nummer 3 vind je een groene LED. Bouw deze in het circuit in, zoals de afbeelding laat zien. Dan lichten beide leds samen op, de rode en de groene. En met schakelaar 1 kan je ze zowel in- als uitschakelen. Serieschakeling In serieschakeling stroomt dezelfde stroom door twee of meer verbruikers. Het is een „onvertakt circuit“ omdat er maar één weg is. Dit betekent dat de stroomsterkte op elk punt hetzelfde is. Je kunt het zelf proberen door beide leds om te wisselen.
4 Groen uitgeschakeld Open het 4de deurtje en haal er een kabel met twee stekkers uit. Als je ze installeert op de drukknop, zoals getoond in de afbeelding, kun je de groene led uitschakelen door op de knop te drukken. Als de knop is gesloten, heb je een by-pass voor de stroomvoorziening gebouwd. Het stroomt dan niet langer door de groene led, maar door de schakelaar. De groene led gaat uit, maar de rode led wordt op dit moment een beetje helderder. In feite sluit de schakelaar de groene led kort.
5 Kleurenschakelaar Achter deurtje nummer 5 vind je een tweede kabel. Bouw daarmee je circuit zo om dat de rode led alleen wordt ingeschakeld door op de knop te drukken. Op hetzelfde moment gaat de groene led uit. Met deze schakelaar kun je de kleur veranderen: ingedrukt = rood, vrijgegeven = groen. Als de schakelaar gesloten is, zijn beide leds parallel geschakeld. Je zou kunnen denken dat er dan door stroom door allenei heen gaat en dat ze allebei branden. Dat klopt als dezelfde leds worden gebruikt.
6 Opgeslagen energie Op de zesde dag komt er een nieuw onderdeel van je kalender achter het deurtje tevoorschijn: een condensator. Het is een kleine, lichtbruine schijf met twee draden. Hierop vind je het opschrift 104, dat staat voor 100 nF (100 nanofarad). Een condensator kan worden opgeladen en ontladen. Als je de hoofdschakelaar 1 op ON (aan) zet, wordt deze opgeladen. Daarna kun je hem weer uitschakelen, even wachten en op de knop drukken.
7 Gekleurde lichtflitsen Achter het 7de deurtje vind je nog een kabel. Bouw nu je circuit om en voeg de rode led toe. Let daarbij op de installatierichting! De rode led wordt schijnbaar verkeerd geïnstalleerd, dus met de kathode in de richting van de positieve pool van de batterij. Met de drukknop kun je afwisselend opladen (contact geopend) of ontladen (contact gesloten). Bij het opladen ontstaat er een groene lichtflits, bij het ontladen een rode.
8 Elektrische ruis Open het 8ste deurtje en ontdek daarachter een kleine piëzo-luidspreker met twee draden. De verbindingsdraden zijn erg dun en zacht en moeten daarom net als de batterijkabels worden ontzien. Maak opnieuw twee gaten in de beschermfolie van het insteekpaneel en voer de draden ervan onderaf door. Steek ze dan in de daarvoor bestemde gaten, waar ze moeten blijven tot het laatste experiment.
9 Geremde elektriciteit Achter het 9de deurtje vind je een nieuwe weerstand met de kleuren bruin, zwart en groen. Deze heeft 1000 kΩ (kilo-ohm), dus 1 MΩ (megohm). Deze zeer hoge weerstand zorgt voor een zeer kleine stroomsterkte, die de piëzo-elektrische geluidsomvormer slechts langzaam oplaadt. Open en sluit het contact meerdere keren. Beide leds geven een duidelijk knipperend licht weer. Maar de piëzo-luidspreker produceert alleen een klik wanneer het contact sluit.
10 Lichtflitsen zonder batterij Open het 10de deurtje en haal er nog een weerstand uit. Deze heeft 2,2 kΩ en draagt drie rode kleurenringen. Bouw nu een circuit met de piëzo-luidspreker, de weerstand en twee leds. De batterij is niet aangesloten en kan uit de batterijclip worden verwijderd. De drukknop moet bij het eerste experiment zijn ingedrukt. Tik nu zachtjes op de piëzo-schijf. Dit levert weer zwakke rode en groene lichtflitsen op.
11 Versterkte stroom Op de 11e dag krijg je een belangrijk component van je kalender: de transistor. De transistor heeft drie aansluitingen, die je niet mag verwarren. Ze worden emitter (E), basis (B) en collector (C) genoemd. Overigens is de afkorting C afkomstig van de Engelse spelling (collector). De emitter moet op de negatieve pool van de batterij worden aangesloten. Hiervoor moet de platte, gelabelde zijde van de transistor naar links wijzen.
12 Versterkte lichtflitsen Achter het 12de deurtje vind je een weerstand met 330 kΩ (oranje, oranje, geel). Bouw deze in dit versterkercircuit in met een transistor. Als je nu zachtjes op de piëzo-schijf klopt, flitst de rode led sterk. Maar zelfs van de groene led komen zwakke lichtflitsen. Houd er rekening mee dat de groene led anders is geïnstalleerd dan normaal, namelijk met de anode (lange draad) op de negatieve pool van de batterij.
13 Aanraakschakelaar Achter deurtje nummer 13 vind je een tweede transistor van het type BC547. Deze moet nu samen met de eerste transistor zorgen voor nog meer versterking. Beide collectoraansluitingen zijn direct verbonden en de emitter van de eerste transistor leidt naar de basis van de tweede. Dit circuit wordt een Darlington-circuit genoemd. Zo wordt hier een aanraakschakelaar gebouwd.
14 De lichtsensor Vanachter deurtje nummer 14 komt een gele led tevoorschijn. Je kunt deze in plaats van de rode of groene led inbouwen in je circuit om een andere kleur te proberen. Maar deze kan ook een heel andere taak vervullen. In dit experiment wordt de gele led gebruikt als lichtsensor. Bij belichting levert het een zeer kleine hoeveelheid stroom, vergelijkbaar met een zonnecel. Deze wordt vervolgens versterkt door twee transistors en laat de twee andere twee leds oplichten.
15 De bewegingsmelder Achter het 15de deurtje is nog een kabel verborgen. Daarmee bouw je een infrarode bewegingsmelder. De piëzo-schijf is de eigenlijke sensor. Je weet immers al dat deze een elektrische spanning genereert wanneer de temperatuur verandert. En dat werkt ook zonder direct contact, als je maar dichtbij genoeg komt. Het werkt nog beter als je de zilveren laag van de schijf met een zacht potlood donker kleurt. Je warme hand straalt infraro- de warmtestraling uit.
16 Een lichtversterker Open deurtje nummer 16 en neem de nieuwe component eruit. Op het eerste gezicht lijkt het op een led in een doorzichtig omhulsul, maar in feite is het een lichtsensor. Een fototransistor om precies te zijn. Bouw deze in samen met een weerstand en een led. Let daarbij op de installatierichting. Heel anders dan je het van een led kent, moet de lange draad op de negatieve pool worden aangesloten, want dat is de emitter.
17 Fototransistor/led-flip-flop Achter deurtje nummer 17 vind je nog een kabel. Nu moet er een circuit met een led en een fototransistor worden gebouwd, die elkaar in- of uitschakelen. Buig de draden zodanig dat de led precies tegenover de fototransistor is geïnstalleerd en direct wordt belicht. Daarom wordt de ingeschakelde status zelfs in het donker behouden. Maar als je er een stuk papier tussen schuift, gaat de led uit en gaat deze ook niet automatisch aan als je het papier verwijdert.
18 Knopomschakelaar Achter deurtje nummer 18 vind je nog een weerstand van 1 MΩ (1 Mohm, bruin, zwart, groen). Daarmee bouw je een knopomschakelaar. Telkens wanneer je op de knop drukt, verandert de toestand van de LED in aan - uit - aan - uit enzovoort. Na het loslaten blijft de laatste toestand behouden. Ook hier kan de luidspreker verbonden blijven. Je hoort bij het omschakelen telkens een klik. Dit circuit wordt ook wel een toggle-flip-flop genoemd (Engels to toggle = omschakelen).
19 Klopschakelaar Open het 19de deurtje en neem een weerstand van 4,7 kΩ (geel, violet, rood) eruit. Bouw nu een flip-flop die de led gedurende korte tijd zal aanzetten telkens als je op de piëzo-schijf tikt en deze dan zelf weer uitschakelt. Vaak is het zelfs voldoende om naast de sensor op de tafel te kloppen. Bij de uitgang zijn dit keer twee leds in serie. Een circuit zoals dit wordt een mono stabiele flip-flop genoemd. Dit betekent dat er maar één stabiele stand is, in dit geval de uit-stand.
21 Een toongenerator Achter deurtje nummer 21 bevindt zich een condensator van 10 nF (opdruk 103). Bouw nu een elektronische toongenerator. Uit de luidspreker hoor je een uniforme toon. Raak de condensor aan met je vingers zodat deze een beetje warmer wordt. Het geluid verandert heel langzaam. Zelfs een aanraking van de piëzo-converter verandert het geluid. De frequentie, dat wil zeggen de toonhoogte, is afhankelijk van de componenten. Verwissel de kleine condensator met 10 nF voor de grotere met 100 nF.
22 Led-knipperlicht Deurtje 22 verbergt een grotere condensator van 22 μF (22 microfarad). Het is een elektrolytische condensator (elco) met een positieve pool en een negatieve pool. Let tijdens de installatie op de richting. De negatieve pool heeft de kortere draad en is gemarkeerd met een witte streep. Een microfarad is 1000 keer groter dan een nanofarad. 22 μF is daarom 220 keer meer dan 100 nF. Zet de elco in het circuit van gisteren. Hierdoor verandert de toongenerator in een langzaam knipperlicht.
23 Automatische kleurwisseling Open deurtje nummer 23 en haal er een heel speciale led uit met transparante behuizing. Deze bevat eigenlijk drie led-kristallen in de kleuren rood, groen en blauw (RGB), evenals een controller die de afzonderlijke kleuren omschakelt en deze in elkaar overbrengt. Als je aan de voorkant in de uitgeschakelde RGB-led kijkt, zie je de afzonderlijke delen. Net als een normale led heeft de RGB-led een seriële weerstand nodig.
24 Het viervoudige knipperlicht Van achter het 24ste deurtje komt een weerstand met slechts 1 kΩ (bruin, zwart, rood) tevoorschijn. Deze wordt gebruikt om een grotere led-stroom en meer helderheid te bereiken. Het circuit gebruikt alle leds samen. Ze kunnen allemaal knipperen, flitsen en flikkeren, wat wordt bestuurd door de RGB-led en de transistor. Bovendien is de fototransistor ingebouwd om de flikkering bij hoge helderheid uit te schakelen.
N° 1968203 Made in P. R. China © 2019 Franzis Verlag GmbH Richard-Reitzner-Allee 2 D-85540 Haar, Germany 2019/01 WEEE-REG.-NR.: DE 21445697 GTIN 4019631150622 96060002 MAKERFACTORY distributed by Conrad Electronic SE Klaus-Conrad-Str. 1 | 92240 Hirschau www.makerfactory.
