Conrad 4019631150097 Operation Manual [de]

Mit diesem Adventskalender verkürzen Sie Ihren Kindern die Wartezeit auf Weihnachten. Spannende und abwechslungsreiche Elektronik-Experimente werden mit kindgerecht aufbereitetem Fachwissen unterfüttert. So lernt Ihr Kind nicht nur Schaltkreise aufzubauen, sondern auch, was dahinter steckt. Dank des enthaltenen Steckbretts muss nicht gelötet werden. Zudem wird am ersten Tag eine Sicherung gebaut, die dafür sorgt, dass bei den Versuchen nichts schiefgehen kann.

Der ehemalige Physiklehrer Burkhard Kainka kennt Kinderfragen und nimmt sie ernst: Er erklärt in einfacher Sprache und auf Augenhöhe, wie die verschiedenen Schaltungen und Bauteile funktionieren und wo sie in der Elektrotechnik zum Einsatz kommen. Große, farbige Illustrationen zeigen genau, wie die Bauteile auf dem Steckbrett positioniert werden müssen. Außerdem werden die Kinder an klassische Schaltpläne herangeführt und werden so wirklich zu kleinen Elektronikern.

Im beiliegenden Handbuch erklärt Kainka, wie man die Versuche durchführt und welche physikalischen Prozesse dahinterstecken. Für alle, die mehr wissen möchten, gibt es Infokästen, die die technischen Zusammenhänge noch gründlicher beleuchten.

Los geht es mit den Grundlagen: Schnell ist eine LED zum Leuchten gebracht, und schon bald blinken die kleinen Lämpchen um die Wette. Dann ist auch schon die erste Alarmanlage fürs Kinderzimmer oder eine optische Temperaturanzeige gebaut. Und auch mit dem rasanten Reaktionsspiel kommt der Spaß nicht zu kurz. Die Projekte sind so konzipiert, dass man sie nicht nur aufbaut, sondern auch mit ihnen experimentieren kann. So sind ein lang anhaltender Lerneffekt und Spielspaß garantiert, und Weihnachten kann kommen!

DER ADVENTSKALENDER ZUM LERNEN UND SPASSHABEN

Jeden Tag ein neues Bauteil: In 24 Tagen vom Einsteiger zum kleinen Ingenieur.

So spannend war die Vorweihnachtszeit noch nie!

Früh übt sich,

wer ein echter

Proﬁ werden

möchte!

ELEKTRONIK-

ADVENTSKALENDER FÜR KIDS

ACHTUNG! Für Kinder unter 3 Jahren nicht geeignet. Erstickungsgefahr, da kleine Teile verschluckt oder eingeatmet werden können. ACHTUNG! Ausschließlich für Kinder von mindestens 8 Jahren geeignet. Anweisungen für die Eltern oder andere verantwortliche

Personen sind beigefügt und müssen unbedingt beachtet werden. Verpackung und Anleitung aufbewahren, da sie wichtige

Informationen enthalten! Technische Änderungen vorbehalten.

Zusätzlich benötigt: 1 x 9-Volt-Block-Batterie

Innovation, Irrtümer und Druckfehler vorbehalten 2017/01

GTIN 4019631150097

ALTER

15009-7 Booklet U1+U4.qxp 23.03.17 09:58 Seite 2

Impressum

Autor: Burkhard Kainka Idee/Konzeption: Michael Büge, Burkhard Kainka Lektorat: Richard Korff Schmising Art & Design Cover: www.ideehochzwei.de Layout & Satz: Nelli Ferderer

ISBN 978-3-645-15009-7

2017/01

Bildnachweis

Zeichnungen erstellt mit http://fritzing.org/

Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Spei cherung 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 Sorgfalt 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 Vertragspﬂ ichten. Der Schadensersatzanspruch für die Verletzung wesentlicher Vertragspﬂ ichten 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 Veränderung des Produkts sind allein Sie für die Einhaltung der geltenden Regeln verantwortlich. Bauen Sie die Schaltungen deshalb genauso 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 kostenlose Annahmestelle ﬁ nden, sagt Ihnen Ihre kommunale Verwaltung.

• nelli

ferderer.de

Sicherheitshinweise

Nicht für Kinder unter 3 Jahren geeignet. Es be-

Achtung!

steht Erstickungsgefahr, da kleine Teile verschluckt

oder eingeatmet werden können.

Achtung!

Ausschließlich für Kinder von mindestens

8 Jahren geeignet. Anweisungen für Eltern

oder andere verantwortliche Personen

sind beigefügt und müssen beachtet wer-

den. Verpackung und Anleitung müssen

aufbewahrt werden, da sie wichtige

Informa tionen enthalten.

Achtung!

Augenschutz und LEDs: Blicken Sie nicht aus

geringer Entfernung direkt in eine LED, denn

ein direkter Blick kann Netzhautschäden ver-

ursachen! Dies gilt besonders für helle LEDs im

klaren Gehäuse sowie in besonderem Maße für

Power-LEDs. Bei weißen, blauen, violetten und

ultravioletten LEDs gibt die scheinbare Helligkeit

einen falschen Eindruck von der tatsächlichen

Gefahr für Ihre Augen. Besondere Vorsicht ist

bei der Verwendung von Sammellinsen geboten.

Betreiben Sie die LEDs so wie in der Anleitung

vorgesehen, nicht aber mit größeren Strömen.

Verletzungsgefahren! Beim Einsatz von Werkzeugen

Achtung!

und bei der Bearbeitung von Holz, Metall und Kunst-

stoff besteht Verletzungsgefahr. Beachten Sie das

Alter und die Erfahrungen Ihres Kindes. Helfen Sie

bei schwierigen oder gefährlichen Arbeitsschritten.

Überprüfen Sie die Sicherheit der selbst gebauten

Spielzeuge und achten Sie auf eine Verletzungs-

gefahr durch scharfe Kanten beim Spielen. Führen

Sie bei Bedarf eine Nachbearbeitung durch, feilen Sie scharfe Kanten ab und entgraten Sie Bohrungen oder Schnittkanten.

Achtung!

Keine Experimente an Steckdosen durchführen! Die 230 Volt des Stromnetzes sind lebensgefährlich! Alle Experimente

dieses Experimentierpakets dürfen nur mit

der ungefährlichen Batteriespannung von 9 Volt durchgeführt werden. Dann besteht keine Gefahr bei Berührung elektrisch

leitender Teile.

Weisen Sie Ihr Kind bitte ausdrücklich darauf hin, dass es alle Anweisungen und Sicherheitshinweise lesen und zum Nach-

schlagen bereithalten soll. Hinweise und Regeln beim Aufbau der Bastel projekte

sind unbedingt einzuhalten.

für Eltern und Kinder

Kurzschlüsse vermeiden! Eine direkte Verbindung zwischen Minus- und Pluspol muss unbedingt vermieden werden, weil dabei Drähte und Batterien heiß werden können und weil die Batterien sich dann schnell verbrauchen. Im Extremfall können Drähte glühend heiß werden, und die

Batterie kann explodieren. Es besteht Brand- und Verletzungsgefahr. Weisen Sie Ihre Kinder auf

diese Gefahren hin und beaufsichtigen Sie die Experimente. Verwenden Sie nach Möglichkeit nur normale Zink-Kohle- Batterien (6F20), die einen geringeren Kurzschlussstrom liefern und deshalb weniger gefährlich sind als Alkali batterien (6RL61). Verwenden Sie keinesfalls Akkus!

Achtung!

Kinder-Elektronik-Kalender 2017

Liebe Kinder!

In der Zeit bis Weihnachten warten 24 Elektronik-Projekte auf euch. Im Mittelpunkt stehen Leuchtdioden und Transistoren. Damit kann man ganz unterschiedliche Dinge bauen. Das macht einfach Spaß! Und wer möchte, ﬁ ndet hier auch die nötigen Informationen darüber, wie das alles funktioniert.

Hinter dem ersten Türchen deines Kalen ders ﬁ ndest du sechs Bauteile, damit es gleich richtig losgehen kann. Es gibt nämlich vier Dinge, die bei jedem Versuch immer wieder gebraucht werden: Das sind eine Steckplatine, ein Batterieclip, ein Schalter und eine Sicherung. Hinzu kommen für den ersten Versuch ein Widerstand und eine Leuchtdiode (LED).

Das Batteriekabel muss möglichst stabil befestigt werden, damit es sich bei den vielen folgenden Versuchen nicht löst. Die blanken Enden des roten und des schwarzen Kabels

LED -Lampe selbst gebaut

sollten in genau die richtigen Kontaktlöcher der Steckplatine gesteckt werden. Stich aber vorher mit einer Nadel kleine Löcher in die Schutzfolie auf der Rückseite der Platte und stecke die Kabel von unten hindurch. Dadurch können sie nicht mehr so leicht verrutschen.

Der Schalter und die Sicherung müssen genau in die gezeigte Position gesteckt werden. Das passt dann für alle Versuche bis Weihnachten. So können keine großen Fehler mehr passieren. Der Widerstand und die LED gehören zum ersten Versuch. 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 an der Minus seite einen etwas größeren Halter erkennen, der den eigentlichen LED-Kristall trägt.

Schaltbilder

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. Bei den folgenden Projekten wird meist nur wenig umgebaut, sodass es immer einfacher wird.

Jetzt wird zum ersten Mal die Batterie angeschlossen. Und fertig ist dein rotes Licht mit Schalter. Schiebe den linken Schalter in Richtung ON, und deine rote LED leuchtet. Sollte es nicht funktionieren, überprüfe noch einmal alles. Der häuﬁ gste Fehler ist, dass die LED falsch herum eingebaut wurde. Aber kein Problem, dabei geht nichts kaputt. Wenn sie richtig herum eingesetzt wird, klappt es.

Die Schaltbilder in diesem Handbuch muss man eigentlich gar nicht unbedingt beachten, um die Versuche erfolgreich aufzubauen. Aber sie können dabei helfen, alles besser zu verstehen. Ein Schaltbild zeigt die Verbindungen der Bauteile in einer vereinfachten Art mit Schalt symbolen für jedes Bauteil. Wenn du dich daran gewöhnt hast, verstehst du mithilfe des Schaltbilds viel leichter, wie alles zusammengehört.

Die Batterie besteht aus sechs Batterie zellen mit jeweils 1,5 V. Der längere Strich steht für den Pluspol. Die Sicherung wird als Kästchen mit einem Draht dargestellt. Der Schalter zeigt gerade eine geöffnete Verbindung. Den Widerstand symbolisiert ein einfaches Kästchen. Und die LED enthält einen Pfeil, der die Stromrichtung anzeigt. Zwei kleine Pfeile deuten auf das erzeugte Licht hin.

In diesem Schaltbild erkennst du sehr leicht, dass alle Bauteile einen geschlossenen Weg bilden. Das nennt man einen Stromkreis. Nur an einer Stelle ist der Weg unterbrochen: am gerade geöffneten Schalter.

Mit zwei LEDs wird das Leben bunter

Hinter Türchen Nummer 2 ﬁ ndest du eine grüne LED. Baue sie so mit in die Schaltung ein, wie es das Bild zeigt. Nun leuchten beide LEDs, die rote und die grüne. Und mit dem Schalter kannst du beide gemeinsam ein- und ausschalten.

Reihenschaltung

Bei der Reihenschaltung ﬂ ießt 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. Das kannst du selbst ausprobieren, indem du beide LEDs vertauschst. Die Helligkeit bleibt genau gleich.

Vereinfachtes Schaltbild einer Reihenschaltung

Öffne das dritte Türchen und nimm einen weiteren Widerstand heraus. Er hat 330 k Orange, Gelb und einen zusätzlichen goldenen Ring. Je größer der Widerstand, desto weniger Strom ﬂ ießt. Dein erster Widerstand hatte nur 4,7 kΩ (Gelb, Violett, Rot) und sorgte für recht helles Licht. Wenn der größere Widerstand verwendet wird, leuchten die LEDs nur noch schwach.

In deinem Bereitschaftslicht sorgt der große Widerstand dafür, dass man die Lampe auch bei Dunkelheit jederzeit ﬁ nden kann. Wenn die Lampe gebraucht wird, schaltest du die größere Helligkeit ein. So etwas gibt es auch bei manchen Lichtschaltern: Eine kleine Lampe sorgt dafür, dass man den Schalter leicht ﬁ ndet.

So findest du immer den Schalter

Ω (330 Kiloohm) und trägt die Farbringe Orange,

Widerstände und ihre Farbringe

Die Farbringe auf den Widerständen stehen für Zahlen. Sie werden beginnend mit dem Ring gelesen, der dem Rand des Widerstands am nächsten liegt. Die ersten beiden Ringe stehen für zwei Ziffern, der dritte für angefügte Nullen. Zusammen bezeichnen sie den Widerstand in Ohm. Ein vierter Ring gibt die Genauigkeit an. Alle Widerstände in diesem Kalender haben einen goldenen Ring. Das bedeutet, dass der angegebene Wert um 5 % größer oder kleiner sein kann, als durch die Farbringe angegeben. Dein erster Widerstand wird so gelesen: Gelb = 4, Violett = 7, Rot = 00, zusammen 4700 Ohm, also 4,7 k

Ω.

Farbe Ring 1

1. Ziffer

Schwarz 0 1

Braun 1 1 10 1 %

Rot 2 2 100 2 %

Orange 3 3 1000

Gelb 4 4 10000

Grün 5 5 100000 0,5 %

Blau 6 6 1000000

Violett 7 7 10000000

Grau 8 8

Weiß 9 9

Gold 0,1 5 %

Silber 0,01 10 %

Der Widerstandsfarbcode

Ring 2

2. Ziffer

Ring 3 Multiplikator

Ring 4 Toleranz

Hinter Türchen Nummer 4 ﬁ ndest du ein Kabel mit zwei Steckern. Baue damit deine Lampe so um, dass beide Teile des Schalters für eine eigene Helligkeit zuständig sind. Dann kannst du je nach Wunsch drei Helligkeiten einschalten: aus, schwaches Licht und helles Licht. Wenn beide Schalter gemeinsam an sind, müsste es eigentlich noch eine vierte Stufe geben, denn dann ﬂ ießt der Strom durch beide Widerstände. Aber der Unterschied zur dritten Stufe ist so gering, dass man ihn nicht bemerkt.

Wie hell darf es denn sein?

Spannung, Widerstand und Strom

Du weißt vielleicht schon, dass die elektrische Spannung in Volt (V) gemessen wird. Die Batterie hat 9 V. Und einen Widerstand misst man in Ohm ( Es gibt aber noch eine andere sehr wichtige Messgröße: Die elektrische Stromstärke misst man in Ampere (A), kleine Stromstärken in Milliampere (1 mA = 1/1000 A). All diese Namen stammen von berühmten Forschern, die vor etwa 200 Jahren als Erste die Elektrizität erforschten: Alessandro Volta, Georg Simon Ohm und André-Marie Ampère.

Mit einem Messgerät könnte man messen, wie viel Strom durch die LED ﬂ ießt. Aber man kann es auch ausrechnen, wenn man weiß, wie groß die Spannung der Batterie gerade ist und welche Spannung an der LED liegt. Wenn die Batterie noch neu ist, hat sie eine Spannung von 9 V. Die beiden LEDs brauchen zusammen ungefähr 4 V. Da bleiben noch 5 V für den

Ω) oder Kiloohm (1 kΩ = 1.000 Ω).

Widerstand. Für die größere Helligkeit kann man so rechnen:

Strom = Spannung / Widerstand Strom = 5 V / 4.700 Strom = 0,0011 A = 1,1 mA

Das ist nicht viel, es ﬂ ießen nur 1,1 mA, obwohl die LED einen Strom von 20 mA verträgt. Aber die Batterie hält lange! Sie hat meist eine Kapazität von 500 mAh (500 Milliamperestunden), könnte also eine Stunde lang 500 mA liefern oder 500 Stunden lang 1 mA. Oder deine Lampe leuchtet etwa 450 Stunden mit 1,1 mA, also fast drei Wochen lang.

Für den größeren Widerstand mit 330 k kommt man ungefähr auf einen Strom von 0,015 mA und eine Betriebsdauer von vier Jahren mit nur einer Batterie. Strom sparen lohnt sich!

Ω

Verstärkter Strom

Am fünften Tag kommt das wichtigste Bauteil deines Kalenders zum Vorschein: ein 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 dem englischen Begriff (Collector). Der Emitter soll mit dem Minusanschluss der Batterie verbunden werden. Dazu muss die ﬂ ache, beschriftete Seite des Transistors nach links weisen.

Der Versuch zeigt das typische Verhalten eines Transistors. Wenn beide Schalter eingeschaltet sind, leuchtet die grüne LED nur schwach, aber die rote sehr hell. Schaltet man mit dem rechten Schalter die grüne LED aus, geht auch die rote LED aus. Der Transistor verhält sich wie ein Schalter.

Ein kleiner Strom durch den Basisanschluss bewirkt, dass ein großer Strom durch den Kollektoranschluss eingeschaltet wird.

Transistoren sind wichtige Bauelemente in allen Bereichen der Elektronik. In Radios und Fernsehern genauso wie in Smart phones und Computern – überall sind Transistoren eingebaut. Deshalb lohnt es sich, genau zu verstehen, wie ein Transistor funktioniert. Die Schaltung dieses Tages zeigt sogar schon ein wichtiges Grundelement eines Computers, nämlich die UND-Schaltung. Nur wenn Schalter 1 (S1) UND Schalter 2 (S2) auf ON stehen, geht die rote LED an. Wenn einer von beiden oder beide ausgeschaltet sind, bleibt sie aus. Aus sehr vielen solcher Grundschaltungen kann man Automaten, Rechenmaschinen oder ganze Computer bauen.

Transistoren

Der Transistor in deinem Versuch enthält einen Kristall aus Silizium. Silizium (Si) ist in großen Mengen in ganz normalem Quarzsand enthalten (Quarz = Siliziumoxid). Es gehört zu den Halbleitern, also zu den Stoffen, die den elektrischen Strom weder gut leiten, wie etwa Metalle, noch gut isolieren, wie Glas oder Gummi. Damit eine ganz bestimmte Leitfähigkeit erreicht wird, fügt man dem reinen Silizium kleinste Spuren anderer Stoffe bei. Je nach Art dieser Stoffe erhält man N-Silizium oder P-Silizium. In deinem Transistor gibt es drei Schichten: NPN. Andere Typen habe eine andere Schichtfolge, nämlich PNP. Sie funktionieren ähnlich, aber mit anderer Stromrichtung.

Schaue deinen Transistor einmal ganz genau an. Da gibt es die Beschriftung BC547B. Mit dieser Bezeichnung kann man genau den richtigen Transistor bestellen, der übrigens von mehreren Firmen hergestellt wird. Oder man kann im Internet nach dem Datenblatt dieses Typs suchen. Darin stehen viele Eigenschaften und Messwerte, die teilweise nur von Fachleuten genau verstanden werden. Kurz zusammengefasst: Dieser NPN-Transistor verträgt eine Spannung von 50 V und einen Strom von 100 mA. Und er kann den Strom mindestens 200-fach verstärken.

+ 18 hidden pages