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Impronta © 2019 Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, 85540 Haar bei München • www.franzis.de Autore: Burkhard Kainka Idea/Concezione: Michael Büge, Burkhard Kainka Copy Editor: Richard Korff Schmising Art & Design Cover: www.ideehochzwei.de Layout e testo: Nelli Ferderer • nelli@ferderer.de ISBN 978-3-645-15062-2 2019/01 Photo credit Disegni creati con http://fritzing.org/ Tutti i diritti riservati, compresi quelli di riproduzione e archiviazione fotomeccanici in supporti elettronici.
Istruzioni di sicurezza Attenzione! Non adatto per bambin i minori di 3 anni. Perico lo di soffocamento in quanto piccole parti possono essere ingerite o inalate . Attenzione! ni. eno 8 an ini di alm b m a b r e e lo p person Adatto so ri o altre r i genito e p i essere n io z e devono Le istru te a g lle a evono bili sono truzioni d responsa ggio e is lla a b o Im . ontengon osservate quanto c in ti a rv nse essere co anti.
Calendario elettronico per bambini 2019 LED, transistor e trasduttore piezoelettrico Cari bambini! Nel periodo fino a Natale, vi stanno aspettando 24 progetti di elettronica. L’attenzione è rivolta ai transistor, ai LED e a un piccolo altoparlante. Questi possono essere utilizzati per costruire tante cose diverse. C’è molto da vedere, ascoltare e sperimentare! E se volete, troverete anche delle informazioni necessarie per capire meglio il funzionamento.
sono il primo tentativo. Prestare attenzione alla direzione di installazione del LED. Ha un filo più corto (il catodo = polo negativo) e un filo più lungo (l’anodo = polo positivo). All’interno è possibile vedere un supporto leggermente più grande sul lato negativo, che porta il vero cristallo LED. Quando hai finito di montare tutto, confrontalo esattamente con l’immagine di montaggio. Fatti aiutare al meglio da un adulto che verifica il primo tentativo di nuovo.
2 Segnali luminosi segreti Dietro la porticina numero 2 troverete un interruttore a pulsante con quattro pin di connessione. Inseriscilo nel circuito in modo che si accenda non appena si preme il pulsante. Due delle porte sono collegate all’interno. Se è stato installato l’interruttore a pulsante , l’alimentazione è sempre attiva. Se il LED si accende, non appena si preme il pulsante, è installato correttamente. Usa il pulsante luce per i messaggi Morse o per i segni segreti che nessun altro conosce.
3 Rosso e verde Dietro la porticina numero 3 c’è un LED verde. Ora costruiscilo nel circuito, come mostra l’immagine. Quindi entrambi i LED si accendono insieme, quelli rossi e quelli verdi. E con l’interruttore puoi accendere e spegnere insieme. Collegamento in serie In connessione in serie, la stessa corrente scorre attraverso due o più consumatori. È un “circuito non ramificato” perché esiste una sola via. Ciò significa che la corrente è la stessa in ogni punto.
4 Verde spento Aprire la 4a porticina e rimuovere un cavo con due connettori. Se lo installi come mostrato nell’immagine insieme al pulsante, puoi spegnere il LED verde premendo il pulsante. Quando il pulsante è chiuso, hai costruito un by-pass per l’energia elettrica. Quindi non scorre più attraverso il LED verde, ma attraverso l’interruttore. Il LED verde si spegne, ma il LED rosso diventa un po’ più luminoso in questo momento. In effetti, l’interruttore interrompe il LED verde brevemente.
5 Interruttori di colore Dietro la porticina numero 5 c’è un secondo cavo. Ricostruisci il tuo circuito in modo che il LED rosso sia acceso solo con la connessione sull’interruttore. Allo stesso momento il LED verde si spegne. Con questo interruttore puoi cambiare colore: premuto = rosso, rilasciato = verde. Quando il cavo è collegato, entrambi i LED sono collegati in parallelo. Si potrebbe pensare che poi attraversi sia la corrente ed entrambi si accendono.
6 Energia immagazzinata Il sesto giorno, un nuovo componente del tuo calendario esce da dietro la porticina: un condensatore. È un disco piccolo e leggero usato con due fili. Su di esso troverai la didascalia 104, che sta per 100 nanofarad (100 nF). Un condensatore può essere caricato e scaricato. Se si accende l’interruttore principale 1 su ON, viene caricato. Quindi puoi spegnerlo di nuovo, attendere un po’ e premere il pulsante.
7 Lampi di luce colorati Dietro la 7a porticina troverai un altro cavo. Ora crea il tuo circuito e aggiungi il LED rosso. Osserva la direzione di installazione! Il LED rosso sembra essere installato nel modo sbagliato, con l’anodo sul polo negativo della batteria. Con il cavo aperto è possibile toccare alternativamente la resistenza (in carica) e collegare il polo negativo (scarica). Quando si carica un lampo verde di luce, quando si scarica una luce rossa.
8 Rumori elettrici Apri l’8a porticina e scopri dietro di essa un piccolo altoparlante piezo con due fili. I cavi di collegamento sono molto sottili e morbidi e quindi devono essere risparmiati come i cavi della batteria. Realizzare due fori nella pellicola protettiva del pannello di permutazione e far passare i fili dal basso. Quindi inserirli nei fori forniti dove dovrebbero rimanere fino all’ultimo tentativo.
9 Corrente frenata Dietro la 9a porticina troverai un nuovo resistore nei colori marrone, nero e verde. Ha 1000 kilohm (kΩ), quindi un megohm (1 MΩ). Questa altissima resistenza garantisce una corrente molto piccola, che carica il trasduttore piezoelettrico solo lentamente. Apri e chiudi il contatto più volte. Entrambi i LED mostrano un lampeggio chiaro. Ma l’altoparlante piezoelettrico produce solo una crepa quando il contatto si chiude.
10 Lampeggi senza batteria Apri la 10a porticina e tira fuori un’altra resistenza. Ha 2,2 kΩ e porta tre anelli di colore rosso. Ora costruisci un circuito con l’altoparlante piezoelettrico, questo resistore e due LED. La batteria non è collegata e può essere rimossa dalla clip della batteria. L’interruttore dovrebbe essere premuto al primo tentativo. Ora tocca leggermente il disco piezo. Questo produce di nuovo deboli lampeggi di luce rossi e verdi.
11 Aumento della corrente L’undicesimo giorno avrai una parte importante del tuo calendario: il transistor. Il transistor ha tre connessioni, che non bisogna confondere. Si chiamano emettitore (E), base (B) e collettore (C). Per inciso, l’abbreviazione C deriva dall’ortografia inglese (collector). L’emettitore dovrebbe essere collegato al terminale negativo della batteria. Per questo, il lato piatto e etichettato del transistor deve puntare a sinistra.
12 Lampeggi rinforzati Dietro la 12a porticina troverai una resistenza di 330 kΩ (arancione, arancione, giallo). Costruiscila in questo circuito amplificatore con un transistor. Se si tocca leggermente sul disco Piezo, il LED rosso mostrerà un forte lampeggio. Ma il LED verde mostra anche lampeggi deboli. Si noti che il LED verde è installato in modo diverso dal solito, ovvero con l’anodo (filo lungo) sul terminale negativo della batteria.
13 Interruttore tattile Dietro la porticina numero 13 troverai un secondo transistor di tipo BC547. Dovrebbe ora fornire insieme al primo transistor un guadagno ancora maggiore. Entrambi i terminali del collettore sono collegati direttamente e l’emettitore del primo transistor conduce alla base del secondo. Questo circuito è chiamato circuito di Darlington. Quindi, qui viene costruito un interruttore tattile.
14 Il sensore di luce Dietro la porticina numero 14, c’è un LED giallo. Potresti metterlo nel circuito al posto del LED rosso o verde per provare un altro colore. Ma può anche svolgere un compito completamente diverso. In questo esperimento, il LED giallo viene utilizzato come sensore di luce. Quando è illuminato, fornisce una quantità molto piccola di energia, simile a una cella solare. Viene quindi amplificato da due transistor e fa accendere gli altri due LED. Non costruire prima il condensatore.
15 Il rilevatore di movimento Dietro la porticina numero 15 si nasconde un altro cavo. Ora costruisci un rilevatore di movimento a infrarossi. Il sensore attuale è il disco piezoelettrico. Sai già che genera una tensione elettrica quando la temperatura cambia. E questo funziona senza contatto diretto, se solo ti avvicini. È ancora meglio se tingi lo strato argentato del disco scuro con una matita morbida. La tua mano calda irradia radiazione di calore a infrarossi.
16 Un amplificatore di luce Apri la porticina numero 16 ed estrai un nuovo componente. A prima vista sembra un LED in una custodia trasparente, ma in realtà è un sensore di luce, più precisamente un fototransistor. Costruiscilo insieme con un resistore e un LED. Osserva la direzione di installazione. Molto diverso da come lo si conosce da un LED, il filo lungo deve essere collegato al polo negativo, perché quello è l’emettitore.
17 Fototransistor/Flip-flop LED Un altro cavo si trova dietro la porticina numero 17. Ora si costruisce un circuito con un LED e un fototransistor, che si accendono o si spengono. Piegare i fili in modo che il LED sia installato esattamente di fronte al fototransistor e lo illumini direttamente. Pertanto, lo stato acceso viene mantenuto anche al buio. Ma se si fa scorrere un pezzo di carta tra di loro, il LED si spegne e non si accende automaticamente quando si estrae la carta.
18 Interruttore a pulsante Dietro la porticina numero 18 troverai un’altra resistenza di 1 MΩ (1 MOhm, marrone, nero, verde). Questa creerà un interruttore a pulsante. Ogni volta che si preme il pulsante, lo stato del LED cambia in On - Off - On Off e così via. Dopo aver rilasciato rimane l’ultimo stato. Di nuovo, l’altoparlante può rimanere connesso. Sentirai un clic ogni volta che commuti. Questo circuito è anche chiamato un flip-flop di commutazione (per attivare / disattivare).
19 Interruttore Apri la 19a porticina e preleva una resistenza da 4,7 kΩ (gialla, viola, rossa). Ora crea una flipflop che accende il LED per un breve periodo ogni volta che tocchi il disco piezo e lo spegni da solo. Spesso è anche abbastanza bussare sul tavolo accanto al sensore. All’uscita questa volta ci sono due LED in serie. Un circuito come questo è chiamato un flip-flop monostabile. Ciò significa che esiste solo uno stato stabile, in questo caso lo stato off.
21 Un generatore di suoni Dietro la porticina numero 21 c’è un condensatore con 10 nF (indicazione 103). Costruisci ora un generatore di suoni elettronico. Dall’altoparlante si sente un tono uniforme. Ora tocca il condensatore con le dita, in modo che si riscaldi un po’. Il suono cambia molto lentamente. Anche un tocco del convertitore piezoelettrico cambia il suono. La frequenza, ovvero l’intonazione, dipende dai componenti. Scambia il piccolo condensatore con 10 nF contro quello più grande con 100 nF.
22 Lampeggiatore a LED La porticina 22 nasconde un condensatore più grande da 22 μF (22 microfarad). È un condensatore elettrolitico (Elko), che ha un polo positivo e un polo negativo. Prestare attenzione alla direzione durante l’installazione. Il polo negativo ha il filo più corto ed è contrassegnato da una linea bianca. Un microfarad è 1000 volte più grande di un nanofarad. 22 μF è quindi 220 volte più di 100 nF. Metti l’Elko nel circuito dell’ultimo giorno.
23 Cambio colore automatico Apri la porticina numero 23 ed estrai un LED molto speciale nell’alloggiamento trasparente. In realtà contiene tre cristalli LED nei colori rosso, verde e blu (RGB) e un controller che cambia i singoli colori e li fonde l’uno nell’altro. Se si guarda nello stato off dalla parte anteriore al LED RGB, è possibile riconoscere gli elementi. Come un normale LED, il LED RGB ha bisogno di una resistenza in serie.
24 Indicatore di cambiamento a quattro vie Dietro la 24a porticina c’è una resistenza con solo 1 kΩ (marrone, nero, rosso). Viene utilizzata per ottenere una corrente LED più ampia e una maggiore luminosità. Il circuito usa tutti i LED insieme. Tutti mostrano un lampeggio, lampeggiante e tremolante, che è controllato dal LED RGB e dal transistor. Inoltre, il fototransistor è integrato per disattivare lo sfarfallio ad alta luminosità.
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