Instructions

ManualsBrandsMAKERFACTORY ManualsAdvent CalendarsMAKERFACTORY;Elektronik-Adventskalender für Kids2018

Impressum

85540 Haar bei München • www.elo-web.de

Autor: Burkhard Kainka

Idee/Konzeption: Michael Büge, Burkhard Kainka

Lektorat: Richard Korff Schmising

Art & Design Cover: www.ideehochzwei.de

Layout & Satz: Nelli Ferderer

• nelli

ferderer.de

ISBN 978-3-645-15027-1

2018/01

Bildnachweis

Zeichnungen erstellt mit http://fritzing.org/

rung in elektronischen Medien. Das Erstellen und Verbreiten von Kopien auf Papier,

auf Datenträger oder im Internet, insbesondere als PDF, ist nur mit ausdrücklicher

Genehmigung des Verlags gestattet und wird widrigenfalls strafrechtlich verfolgt.

Die meisten Produktbezeichnungen sowie Firmennamen und Firmenlogos, die

in diesem Werk genannt werden, sind in der Regel gleichzeitig auch eingetragene

Warenzeichen und sollten als solche betrachtet werden. Der Verlag folgt bei den

Produktbezeichnungen im Wesentlichen den Schreibweisen der Hersteller.

Alle in diesem Buch vorgestellten Schaltungen wurden mit der größtmöglichen Sorg-

falt entwickelt, geprüft und getestet. Trotzdem können Fehler im Buch nicht vollständig

ausgeschlossen werden. Verlag und Autor haften in Fällen des Vorsatzes oder der

groben Fahrlässigkeit nach den gesetzlichen Bestimmungen.

Im Übrigen haften Verlag und Autor nur nach dem Produkthaftungsgesetz wegen

der Verletzung des Lebens, des Körpers oder der Gesundheit oder wegen der

schuld haften Verletzung wesentlicher Vertragspﬂichten. Der Schadensersatzanspruch

für die Verletzung wesentlicher Vertragspﬂichten ist auf den vertragstypischen,

vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht ein Fall der zwingenden Haftung

nach dem Produkthaftungsgesetz gegeben ist.

Dieses Produkt wurde in Übereinstimmung mit den geltenden europäischen Richt-

linien hergestellt und trägt daher das CE-Zeichen. Der bestimmungs gemäße

Gebrauch ist in der beiliegenden Anleitung beschrieben. Bei jeder anderen

Nutzung oder Ver änderung des Produkts sind allein Sie für die Einhaltung der gelten-

den Regeln verantwortlich. Bauen Sie die Schaltungen deshalb genau so auf, wie es

in der Anleitung beschrieben wird. Das Produkt darf nur zusammen mit der Anleitung

und diesem Hinweis weitergegeben werden. Das Symbol der durchkreuzten Müll-

tonne bedeutet, dass dieses Produkt getrennt vom Hausmüll als Elektroschrott

dem Recycling zugeführt werden muss. Wo Sie die nächstgelegene kostenlo-

se Annahmestelle ﬁnden, sagt Ihnen Ihre kommunale Verwaltung.

Summary of content (26 pages)

PAGE 1
Impressum © 2018 Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, 85540 Haar bei München • www.elo-web.de Autor: Burkhard Kainka Idee/Konzeption: Michael Büge, Burkhard Kainka Lektorat: Richard Korff Schmising Art & Design Cover: www.ideehochzwei.de Layout & Satz: Nelli Ferderer • nelli@ferderer.de ISBN 978-3-645-15027-1 2018/01 Bildnachweis Zeichnungen erstellt mit http://fritzing.org/ Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speiche rung in elektronischen Medien.
PAGE 2
Sicherheitshinweise Achtung! Nicht für Kinder unter 3 Jahren geeignet. Es bes teht Erstickungsgefahr, da kle ine Teile verschluckt ode r eingeatmet werden kön nen. Achtung! ns mindeste inder von K r fü h ltern c li E ß gen für Ausschlie Anweisun t. e n ig e ge rsonen 8 Jahren rtliche Pe verantwo re e d tet wern a oder en beach ss ü m d n u en efügt itung müss sind beig und Anle g n u k c a e ichtig den. Verp da sie w werden, rt h a w e fb au lten.
PAGE 3
Kinder-Elektronik-Kalender 2018 Liebe Kinder! In der Zeit bis Weihnachten warten 24 Elektronik-Projekte auf euch. Im Mittelpunkt stehen Transistoren, Leucht dioden und ein kleiner Lautsprecher. Damit kann man ganz unterschiedliche Dinge bauen. Es gibt viel zu sehen, zu hören und zu experimentieren! Und wer möchte, findet hier auch die nötigen Informationen, wie das alles funktioniert.
PAGE 4
Achte bei der LED auf die Einbaurichtung. Sie hat einen kürzeren Draht (die Kathode = Minuspol) und einen längeren Draht (die Anode = Pluspol). Im Inneren kann man einen etwas größeren Halter an der Minusseite erkennen, der den eigentlichen LED-Kristall trägt. Wenn du alles fertig aufgebaut hast, vergleiche es genau mit dem Aufbaubild. Lass dir am besten von einem Erwachsenen helfen, der den ersten Versuch noch einmal genau überprüft.
PAGE 5
2 Rot und Grün Hinter dem Türchen Nummer 2 findest du eine grüne LED. Baue sie nun mit in die Schaltung ein, wie es das Bild zeigt. Dann leuchten beide LEDs gemeinsam, die rote und die grüne. Mit dem Schalter kannst du beide zusammen ein- und ausschalten. Reihenschaltung Bei der Reihenschaltung fließt der gleiche Strom durch zwei oder mehr Verbraucher. Es ist ein »unverzweigter Stromkreis«, weil es nur einen Weg gibt. Das bedeutet, die Stromstärke ist an jeder Stelle gleich groß.
PAGE 6
3 Grün abgeschaltet Öffne das dritte Türchen und nimm ein Kabel mit zwei Steckern heraus. Wenn du es wie im Bild einbaust, kannst du die grüne LED ausschalten. Sobald das Kabel auch mit dem Minuspol verbunden ist, hast du einen Nebenweg für den elektrischen Strom gebaut. Er fließt dann nicht mehr durch die grüne LED, sondern durch das Kabel. Die grüne LED geht aus, aber die rote LED wird in diesem Moment etwas heller.
PAGE 7
4 Farbumschalter Hinter dem Türchen Nummer 4 findest du ein zweites Kabel. Baue damit deine Schaltung so um, dass die rote LED erst mit der Verbindung des zweiten Kabels eingeschaltet wird. Im selben Moment geht die grüne LED aus. Mit diesem Kabel-Schalter kannst du also die Farbe umschalten. Kabel ver bunden – Rot, Kabel herausgezogen – Grün. Wenn das Kabel verbunden ist, sind beide LEDs parallel geschaltet. Man könnte denken, dass dann durch beide Strom fließt und dass beide leuchten.
PAGE 8
5 Gespeicherte Energie Am fünften Tag kommt ein neues Bauteil deines Kalenders zum Vorschein: ein Kondensator. Es handelt sich um eine kleine, hellbraune Scheibe mit zwei Drähten. Darauf findest du die Beschriftung 104, was für 100 Nanofarad (100 nF) steht. Einen Kondensator kann man aufladen und entladen. Wenn du das Kabel einmal kurz an den Widerstand hältst, ist er aufgeladen. Dann kannst du es an die LED halten und erzeugst damit einen kleinen Lichtblitz, bei dem der Kondensator wieder entladen wird.
PAGE 9
6 Farbige Lichtblitze Hinter dem sechsten Türchen findest du ein weiteres Kabel. Baue nun deine Schaltung um und füge auch die rote LED ein. Beachte dabei die Einbaurichtung! Die rote LED wird scheinbar falsch herum eingebaut, mit der Anode am Minuspol der Batterie. Mit dem offenen Kabel kannst du abwechselnd den Widerstand berühren (Aufladen) und den Minuspol anschließen (Entladen). Beim Aufladen entsteht ein grüner Lichtblitz, beim Entladen ein roter.
PAGE 10
7 Elektrische Geräusche Öffne das siebte Türchen und entdecke dahinter einen kleinen Piezolautsprecher mit zwei Drähten. Die Anschlussdrähte sind sehr dünn und weich und müssen deshalb wie die Batteriekabel geschont werden. Steche wieder zwei Löcher in die Schutzfolie des Steckfeldes und führe die Drähtchen von unten hindurch. Stecke sie dann in die vorgesehenen Löcher, wo sie bis zum letzten Versuch bleiben sollen.
PAGE 11
8 Lichtblitze ohne Batterie Öffne das achte Türchen und nimm einen weiteren Widerstand heraus. Er hat 2,2 kΩ und trägt drei rote Farb ringe. Baue nun eine Schaltung mit dem Piezolautsprecher, diesem Wider stand und zwei LEDs. Die Batterie ist nicht angeschlossen und darf vom Batterieclip entfernt werden. Das Kabel am Widerstand ist wieder dein Schalter und soll beim ersten Versuch verbunden sein. Klopfe nun leicht auf die Piezoscheibe. Dabei entstehen wieder schwache rote und grüne Lichtblitze.
PAGE 12
9 Wir blinken gemeinsam Hinter dem neunten Türchen findest du einen neuen Widerstand mit den Farben Braun, Schwarz und Grün. Er hat 1000 Kiloohm, also ein Megaohm (1 MΩ). Dieser sehr große Widerstand sorgt für einen sehr kleinen Strom. Bei geschlossenem Kontakt siehst du nur noch ein schwaches Leuchten der LED. Die Batterie würde damit bis zu acht Jahre lang durchhalten. Wenn du den Kontakt öffnest, geht die LED aus. Die Piezoscheibe ist nämlich schnell aufgeladen und dann fließt kein Strom her.
PAGE 13
10 Verstärkter Strom Am zehnten Tag kommt ein sehr wichtiges Bauteil deines Kalenders zum Vorschein: der Transistor. Der Transistor hat drei Anschlüsse, die man nicht verwechseln darf. Sie heißen Emitter (E), Basis (B) und Kollektor (C). Die Abkürzung C stammt übrigens von der englischen Schreibweise (collector). Der Emitter soll mit dem Minusanschluss der Batterie verbunden werden. Dazu muss die flache, beschriftete Seite des Transistors nach links weisen.
PAGE 14
11 Alarmanlage Öffne das Türchen Nummer 11 und nimm einen Tastschalter heraus. Baue die Schaltung nun so um, wie es der Plan zeigt. Der Tastschalter verbindet die Basis und den Emitter des Transistors. Wenn der Taster gedrückt wird, geht die rote LED aus. Dieselbe Wirkung hat das eingesteckte Kabel zwischen Basis und Emitter. Nur bei geöffnetem Kontakt ist die rote LED an. Ziehe zuerst das Kabel am Basisanschluss ab. Die rote LED leuchtet. Immer wenn du auf den Taster drückst, geht sie aus.
PAGE 15
12 Verstärkte Lichtblitze Hinter dem zwölften Türchen findest du einen Widerstand mit 330 kΩ (Orange, Orange, Gelb). Baue ihn in diese Verstärkerschaltung mit einem Transistor ein. Wenn du nun schwach auf die Piezoscheibe klopfst, zeigt die rote LED ein kräftiges Blitzen. Aber auch die grüne LED zeigt schwache Lichtblitze. Weil der Transistor den Strom nur in einer Richtung leitet, muss hier die grüne LED dafür sorgen, dass auch in Gegenrichtung Strom fließen kann.
PAGE 16
13 Berührungsschalter Hinter dem Türchen Nummer 13 findest du einen zweiten Transistor vom Typ BC547. Er soll nun zusammen mit dem ersten Transistor für noch mehr Verstärkung sorgen. Beide Kollektorschlüsse sind direkt verbunden und der Emitter des ersten Transistors führt zur Basis des zweiten. Diese Schaltung nennt man Darlington-Schaltung. Damit wird hier ein Berührungsschalter gebaut.
PAGE 17
14 Der Lichtsensor Hinter dem Türchen Nummer 14 kommt eine gelbe LED zum Vorschein. Du könntest sie anstelle der roten oder der grünen LED in deine Schaltung einbauen und damit eine weitere Farbe ausprobieren. Sie kann aber auch eine ganz andere Aufgabe erfüllen. In diesem Versuch wird die gelbe LED als Lichtsensor verwendet. Sie wird anders herum eingebaut als sonst und leitet deshalb eigentlich keinen Strom. Wenn aber Licht auf die LED fällt, fließt doch ein ganz kleiner Strom.
PAGE 18
15 Der Bewegungsmelder Hinter dem Türchen Nummer 15 verbirgt sich ein weiteres Kabel. Baue nun einen Infrarot-Bewegungsmelder. Der eigentliche Sensor ist die Piezoscheibe. Du weißt ja schon, dass sie bei einer Temperaturänderung eine elektrische Spannung erzeugt. Und das funktioniert auch ohne direkte Berührung, wenn man nur in die Nähe kommt. Noch besser geht es, wenn du die Silberschicht der Scheibe mit einem weichen Bleistift dunkel färbst. Deine warme Hand strahlt infrarote Wärmestrahlung ab.
PAGE 19
16 Ein Flipflop-Schalter Ein weiteres Kabel findest du hinter dem Türchen Nummer 16. Nun kann eine Schaltung mit zwei Transistoren gebaut werden, die sich gegenseitig ein- oder ausschalten. Immer wenn ein Transistor eingeschaltet ist, schaltet er zugleich den Basisstrom des anderen Transistors ab. So ist die rote LED entweder an oder aus. Man kann nicht vorhersagen, ob die LED nach dem Einschalten leuchten wird.
PAGE 20
17 Umschalt-Flipflop Hinter dem Türchen Nummer 17 findest du einen weiteren Wider stand mit einem Megaohm (1 MΩ, Braun, Schwarz, Grün). Damit baust du einen Tasten- Umschalter. Jeder Druck auf den Taster ändert den Zustand der LED in an – aus – an – aus und so weiter. Nach dem Loslassen bleibt der letzte Zustand erhalten. Auch hier kann wieder der Lautsprecher angeschlossen bleiben. Diese Schaltung bezeichnet man auch als Toggle-Flipflop (englisch to toggle = umschalten).
PAGE 21
18 Klopf-Schalter Öffne das Türchen Nummer 18 und nimm einen Widerstand mit 4,7 kΩ (Gelb, Violett, Rot) heraus. Baue nun ein Flipflop, das die LED bei jedem Klopfen auf die Piezoscheibe für eine kurze Zeit einschaltet und dann von allein wieder ausschaltet. Oft reicht es sogar, wenn du neben dem Sensor auf den Tisch klopfst. Am Ausgang liegen diesmal zwei LEDs in Reihe. Eine Schaltung wie diese nennt man ein monostabiles Flipflop.
PAGE 22
19 Ein Schwingungssensor Das Türchen Nummer 19 verbirgt einen Widerstand mit 10 kΩ (Braun, Schwarz, Orange). Er wird in dieser Schaltung als Vorwiderstand für die LED eingesetzt. Zwei Transistoren bilden einen empfindlichen Verstärker. Im Ruhezustand leuchtet die LED nur schwach. Am Eingang des Verstärkers ist der Piezowandler angeschlossen. Wenn nun die Membran des Piezowandlers in Schwingungen versetzt wird, entsteht eine kleine Spannung, die deutlich verstärkt wird. Deshalb flackert die LED gut sichtbar.
PAGE 23
20 Ein Tongenerator Hinter dem Türchen Nummer 20 verbirgt sich ein Kondensator mit 10 nF (Aufdruck 103). Baue nun einen elektronischen Tongenerator. Aus dem Lautsprecher hörst du einen gleichförmigen Ton. Berühre nun den Kondensator mit den Fingern, sodass er sich etwas erwärmt. Dabei ändert sich der Ton ganz langsam. Diese Schaltung nennt man ein astabiles Flipflop, denn keiner von beiden Zuständen ist stabil. Der Strom wird immer wieder einund ausgeschaltet.
PAGE 24
21 Tonumschalter Das Türchen Nummer 21 verbirgt einen zweiten Kondensator mit 10 nF (Aufdruck 103). Baue ihn in Reihe zum ersten Kondensator ein. Damit wird der Ton noch höher. Zusätzlich gibt es nun einen Tastschalter, der den zweiten Kondensator überbrückt. Immer wenn du auf den Taster drückst, wird der Ton tiefer. Diese Schaltung lässt sich auch als Alarmanlage verwenden. Im Schaltbild ist eine gestrichelte Linie eingezeichnet, das ist deine Alarmschleife.
PAGE 25
23 Der LED-Blinker Öffne das Türchen Nummer 23 und nimm einen zweiten Kondensator mit 100 nF (104) heraus. Er wird nun zusammen mit dem anderen Kondensator mit ebenfalls 100 verwendet, um langsame Schwingungen zu erzeugen. Aus dem Tongenerator wird ein Blinker mit zwei LEDs. Damit das Blinken langsam genug ist, wurden auch die Widerstände gegen größere ausgetauscht. Der Schallwandler bleibt angeschlossen, aber statt eines Tons hörst du nun ein Klicken, ähnlich dem Ticken einer Uhr.
PAGE 26
24 Der Vierfach-Wechselblinker Hinter dem Türchen Nummer 24 kommt eine weitere grüne LED zum Vorschein. Dein Blinker wird nun zu einem Wechsel blinker mit insgesamt vier LEDs erweitert. Dieses besondere Licht kannst du in den Weihnachtsbaum hängen. Und aus dem Lautsprecher hört man ein leises Kicken. Oder ist das vielleicht der Weihnachtsmann mit seinen Rentieren und ihren klappernden Hufen? Jeder soll mal genau lauschen und dann sagen, was er da wirklich hört.