Conrad 978-3-645-10212-4 Operation Manual [de]

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ELEKTRONIK

ADVENTSKALENDER FÜR KIDS

10212-4 Booklet U1+U4.qxp 10.05.16 14:51 Seite 3

Impressum

© 2016 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: Jenny Pfeiffer
Art & Design Cover: www.ideehochzwei.de
Layout & Satz: Nelli Ferderer • [e-mail]
ISBN 978-3-645-10212-4
2016/01

Bildnachweis

Zeichnungen erstellt mit http://fritzing.org/

Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Spei­che 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 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 Vertragsp ichten. Der Schadensersatzanspruch
für die Verletzung wesentlicher Vertragsp 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 bestimmungs­gemäße Gebrauch ist in der beiliegenden Anleitung beschrieben. Bei jeder anderen
Nutzung oder Veränderung des Produktes 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 Müll­tonne bedeutet, dass dieses Produkt getrennt vom Hausmüll als Elektroschrott
dem Recycling zugeführt werden muss. Wo Sie die nächstgelegene kostenlose

Annahmestelle  nden, sagt Ihnen Ihre kommunale Verwaltung.

Keine Experimente an Steckdosen

Achtung!

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

Nachschlagen bereithalten soll. Hinwei­se und Regeln beim Aufbau der Bastel­projekte sind unbedingt einzuhalten.

Achtung!

Augenschutz und LEDs: Blicken Sie
nicht aus geringer Entfernung direkt in
eine LED, denn ein direkter Blick kann

Netzhautschäden verursachen! 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.

Achtung!

Nicht für Kinder unter 3 Jahren geeignet.
Es besteht Erstickungsgefahr, da kleine Teile
verschluckt oder eingeatmet werden können.

Achtung!

Ausschließlich für Kinder von

mindestens 8 Jahren geeignet.

Anweisungen für Eltern oder an-

dere verantwortliche Personen

sind beigefügt und müssen be-

achtet werden. Verpackung und

Anleitung müssen aufbewahrt

werden, da sie wichtige Informa-

tionen enthalten.

Verletzungsgefahren! Beim Einsatz von Werkzeugen und bei
der Bearbeitung von Holz, Metall und Kunststoff besteht Verlet­zungsgefahr. Beachten Sie das Alter und die Erfahrungen Ihres

Kindes. Helfen Sie bei schwierigen oder gefährlichen Arbeits-

schritten. 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 Nach-

bearbeitung durch, feilen Sie scharfe Kanten ab und entgraten
Sie Bohrungen oder Schnittkanten.

Achtung!

Kurzschlüsse vermeiden! Eine direkte Verbindung zwischen Mi-

nus- 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 glü-

hend 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 keines-

falls Akkus!

Achtung!

Sicherheitshinweise für Eltern und Kinder

Hallo Wissensdurstige!

In diesem Kalender warten 24 spannende Projekte mit elektronischen Bau teilen

auf euch. Zusätzlich ndet ihr immer wieder Infokästen, die euch erklären, warum

die Versuche so funktionieren, wie sie funktionieren. Wenn euch das am Anfang
zu schwierig ist, könnt ihr auch erst einmal nur die Versuche machen. Ihr werdet
sehen, nach einer Weile versteht ihr die technischen Zusammen hänge wie von
selbst!

Deine erste selbst-

1

gebaute LED-Lampe

Hinter deinem ersten Türchen ndest du: eine Steckplatine, einen Batterieclip,

einen Schalter, eine Sicherung, eine Leuchtdiode (LED) und einen Widerstand.

Baue dir eine kleine LED-Lampe! Sie ist zwar nicht besonders hell, aber sie hat
schon einen Schalter und alle wichtigen Dinge, die du auch in den folgenden
Expe rimenten verwenden wirst. Auf diesem Bild siehst du, in welche Löcher des
Steckbretts du die Bauteile stecken musst.

Die Anschlusskabel des Batterieclips kannst du mit Klebeband am Rand der
Steckplatine festmachen oder von unten durch die Befestigungslöcher der Platine
stecken. Dazu musst du erst die untere Klebefolie mit einer Nadel durch stechen.
Lass dir am besten dabei von einem Erwachsenen helfen.

Auf dem Steckbrett sind Zahlen für die Positionen von links nach rechts und Buch­staben für die Positionen von oben nach unten aufgedruckt – vielleicht kennst du
das von Landkarten.

Um die Bauteile auf das Steckbrett zu stecken, nimmst du am besten eine kleine
Flachzange und setzt die Drähte genau von oben ein. Achte auf die richtige Posi­tion der Anschlüsse.

Die Sicherung und der Schalter behalten bis zum letzten Versuch ihre Position
und müssen nie mehr herausgenommen werden.

Bei der LED musst du auf die Einbaurichtung achten.
Der kürzere Draht ist der Minuspol (die Kathode K), der
längere Draht ist der Pluspol (die Anode A). Man kann
von außen den größeren Halter für den LED-Kristall
auf der Kathodenseite erkennen. Auf dieser Seite ist

außerdem eine kleine Abachung am Gehäuse. Das

ist auch bei den farbigen LEDs so. Bei der weißen LED
gibt es zusätzlich eine gelbliche Leuchtfarbe, die den
LED-Kristall bedeckt. Es gibt farbige LEDs, die äußer­lich fast genauso aussehen. Aber ein Blick von vorn
durch die Linse hilft jederzeit, die weiße LED auch im
ausgeschalteten Zustand zu erkennen.

Der Widerstand darf in beliebiger Richtung eingebaut werden. Er trägt Farbringe
(Gelb, Violett, Rot und Gold), die eine wichtige Bedeutung haben. In diesem Fall

sagen sie, dass der Widerstand 4700 Ohm (4700 Ω) hat.

Der Batterieclip soll erst dann auf die Batterie gesteckt werden, wenn alles fertig
aufgebaut und genau kontrolliert wurde. Schiebe danach den Schalter 1 in die Stel­lung ON. Nun sollte die Leuchtdiode (LED) weiß leuchten. Fertig ist die erste kleine
LED-Lampe!

Achtung

Schaltbilder

Ein Schaltbild zeigt die Verbindungen der Bauteile in einer vereinfachten Art. Am
Anfang ist es vielleicht etwas schwieriger als unser Aufbaubild, weil die wirklichen
Bauteile ja anders aussehen. Wenn du dich aber daran gewöhnt hast, verstehst du
mit einem Schaltbild sogar viel besser, wie alles zusammengehört.

Die Batterie besteht aus sechs Batteriezellen mit jeweils 1,5 V. Der längere Strich
steht für den Pluspol. Die Sicherung wird als Kästchen mit einem Draht gezeichnet.
Der Schalter zeigt eine geöffnete Verbindung, steht also gerade in Stellung »Aus«.
Der Widerstand wird als Kästchen dargestellt. Und die LED enthält einen Pfeil,
der die Stromrichtung darstellt. Die beiden kleinen Pfeile sollen das erzeugte Licht
darstellen.

Verbinde niemals den Pluspol mit dem Minuspol

der Batterie, denn dann ießt zu viel Strom. Deine

Batterie wird dabei sehr schnell unbrauchbar.

Im Extremfall könnte die Batterie sogar explodieren

oder Drähte könnten glühend heiß werden.

Falls es nicht funktioniert, hast du vielleicht die LED falsch herum eingebaut. Kon­trolliere auch alle anderen Verbindungen und vergleiche alles genau mit dem Auf­baubild.

In diesem Fall 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. In den folgenden Versuchen werden immer
wieder Schaltbilder gezeigt. Sie können helfen, alles noch besser zu verstehen.

INFOBOX

Mehr Licht!

Deine erste LED-Lampe war noch nicht sehr hell. Aber hinter dem Türchen Num-

mer 2 ndest du einen anderen Widerstand. Der erste Widerstand hatte 4,7 kΩ,
dieser hat nur 0,47 kΩ (470 Ω = 4,7 kOhm, kurz 4,7k) und lässt daher viel mehr

Strom hindurch. Dadurch wird deine Lampe sehr viel heller.

2

Der Widerstands-Farbcode

Widerstände und ihre Farbringe

Die Farbringe auf den Widerständen stellen Zahlen dar. Sie werden beginnend von
dem Ring gelesen, der näher am Rand des Widerstands 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 bedeu-

tet, dass der angegebene Wert um 5% größer oder kleiner sein kann als

durch die Farbringe angegeben.

INFOBOX

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%

Ring 2

2. Ziffer

Ring 3
Multiplikator

Ring 4
Toleranz

Umschaltbare Helligkeit

Am dritten Tag ndest du in deinem Kalender ein Kabel mit zwei kleinen Steckern.

Damit kannst du eine ganz besondere Lampe bauen, bei der du die Helligkeit
wählen kannst.

Mehr Helligkeit ist manchmal ein Vorteil, hat aber auch einen Nachteil: Die Energie
deiner Batterie wird nämlich schneller verbraucht. Deshalb gibt es den zweiten

Schalter. Wenn er in Richtung ON steht, ießt mehr Strom und die LED ist heller.

Der erste Schalter dient weiterhin für die kleinere Helligkeit. Und fertig ist deine
ganz besondere Lampe mit zwei Helligkeitsstufen.

Spannung, Widerstand und Strom

Die elektrische Spannung wird in Volt (V) gemessen. Die Batterie hat 9 V. Und

den Widerstand misst man, wie du ja schon weißt, in Ohm (Ω) oder Kiloohm (kΩ =
1000 Ω). Es gibt aber noch eine andere sehr wichtige Messgröße. Die elektrische

Stromstärke misst man in Ampere (A) oder bei kleinen Stromstärken in Milliampere

(mA = 1/1000 A).

Wie viel Strom durch die LED ießt, kann man ausrechnen, wenn man weiß, wie
groß die Spannung der Batterie gerade ist und welche Spannung an der LED liegt.

Die Batterie hat eine Spannung von 9 V. Die LED braucht ungefähr 3 V. Da bleiben
noch 6 V für den Widerstand. Für die geringe Helligkeit kann man so rechnen:

Strom = Spannung / Widerstand

Strom = 6 V / 4700 Ω

Eigentlich sind es sogar drei Helligkeitsstufen. Schalter 1 ist für die einfache Hellig­keit zuständig und Schalter 2 für die zehnfache Helligkeit. Aber wenn beide Schal­ter an sind, hast du die elffache Helligkeit. Teste es einmal: Schalter 2 ist an, und
Schalter 1 wird abwechselnd an- und ausgeschaltet. Der Unterschied ist sehr ge­ring. Kannst du ihn noch erkennen?

Strom = 0,0013 A = 1,3 mA

Das ist nicht viel, es ießen nur 1,3 mA, obwohl die LED 20 mA verträgt. Aber die
Batterie hält lange! Sie könnte eine Stunde lang 2000 mA liefern oder 2000 Stunden

lang 1 mA. Oder deine Lampe leuchtet etwa 1500 Stunden lang mit 1,3 mA, also
über zwei Monate lang.

Für die größere Helligkeit kommt man ungefähr auf den zehnfachen Strom
(13 mA) und ist dann schon näher an der erlaubten Grenze von 20 mA.

Aber die Batterie schafft das nur rund 150 Stunden
lang, also knapp eine Woche.

INFOBOX

3

Eine Lampe mit zwei LEDs

Hinter dem vierten Türchen kommt eine weitere weiße LED zum Vorschein. Baue
sie mit in deine Lampe ein. Sie wird damit noch etwas heller. Die Helligkeit reicht
schon aus, um damit in der Nacht ein Buch zu lesen. Und wieder gibt es zwei
Helligkeitsstufen. Du entscheidest, wie viel Licht gebraucht wird.

Reihenschaltung

Bei der Reihenschaltung ießt der gleiche Strom durch zwei oder mehr Verbrau­cher. Es ist ein »unverzweigter Stromkreis«, weil es nur einen Weg gibt. Das be-

deutet, die Stromstärke ist an jeder Stelle gleich groß.

Vereinfachtes Schaltbild einer Reihenschaltung

4

Die Spannung teilt sich auf die Verbraucher im Stromkreis auf. In diesem Fall sind

es zwei LEDs und ein Widerstand. Jede weiße LED braucht ungefähr 3 V. Zwei

LEDs brauchen also 6 V. Und weil die Batterie 9 V hat, bleibt eine Spannung von
3 V für den Widerstand übrig. In diesem Fall wird also die Batteriespannung zu glei­chen Teilen auf drei Verbraucher aufgeteilt. Genauso teilt sich auch der Energie­verbrauch auf. Der Widerstand erzeugt nur etwas Wärme, aber die LEDs das
gewünschte Licht. Weil diesmal nur ein Drittel der Spannung am Widerstand liegt,
wird auch nur ein Drittel der Energie »verschwendet«. Die Schaltung mit
zwei LEDs in Reihe ist also besser als die mit nur einer LED, wo zwei
Drittel verloren gehen.

INFOBOX