Allgemeine Hinweise zu den Schaltungen in Steck-Technik
Zum Bau der folgenden elektronischen Schaltungen brauchst du als 'Plattformen' Abschnitte von sogenannten mitteldichten Holzfaserplatten (MDF). Diese findest du in Baumärkten in Form von Paneelen für die Wand- und Deckenverkleidung ab ca. 4 Euro je m² (8 mm stark) bzw. ab 8 Euro je m² (10 mm stark). Die Paneele gibt es in Breiten von ca. 130 bis 150 mm und Längen von ca. 1.20 bis 4 m. Sie werden mit verschiedenen Oberflächenoptiken angeboten - wenn du aussuchen kannst, wähle helle. Auf Abschnitten davon (Säge) kannst du die elektronischen Schaltpläne, die du auf Karton nach Vorlagen z.B. aus diesem Heft abgezeichnet oder von der Internetseite der Jugendtechnikschule Berlin heruntergeladen und ausgedruckt hast, aufkleben und nach Bohren mit den elektronischen Bauteilen bestücken.
Zum Bohren gut geeignet ist ein handlicher (kleiner) Akkubohrer mit einem 1.5 mm Bohrer.
Zum Feststecken der 'Beinchen' elektronischer Bauteile und der Verbindungsdrähte verwende zuerst Pinnwandnadeln, wenn du noch keine Erfahrungen mit dem Bau von elektronischen Schaltungen hast. Pinnwandnadeln gibt es - meist bunt - in vielen Schreibwarenläden. Wegen der Übersichtlichkeit habe ich im Folgenden farblos-'glasklare' Pinnwandnadeln verwendet. Alternativ zu Pinnwandnadeln kannst du auch vermessingte Stahlnägelchen - sog. 'Rahmstifte' - einsetzen. Das macht besonders dann Sinn, wenn die Schaltungen aus vielen Bauelementen bestehen und dennoch übersichtlich bleiben sollen.
Und nun das Ganze in Einzelschritten:
Die elektronischen Bauelemente werden in Holzfaserplatten-Abschnitten ...
... nach Bohren von (fast) senkrechten Löchern (Durchmesser: 1.5 mm), nach Umbiegen, evtl. Kürzen und Einstecken der 'Beinchen' der Bauelemente ...
... und durch Feststecken mittels Pinnwandnadeln montiert ...
... dabei verbessern die Nadeln den elektrischen Kontakt zwischen den Bauteilen, bzw. stellen ihn her.
Stromversorgung der Schaltungen
Als Stromquellen setze ich bei den folgenden Schaltungen wiederaufladbare Akkus des Typs Nickel-Metallhydrid (Ni-MH) ein: Im Gegensatz zu Akkus des Typs Nickel-Cadmium (Ni-Cd) müssen sie vor dem Laden nicht erst entladen werden. In der Fachsprache heißt das: Ni-MH-Akkus haben einen nur sehr geringen 'Memory-Effekt' - sie sind somit problemloser zu verwenden. Die Spannung dieser Akkus beträgt 1.2 V (und nicht 1.5 Volt wie bei entsprechenden Batterien). Für die folgenden Schaltungen wird meist eine Spannung von 3.6 Volt - entsprechend 3 Akkus in einem Batteriehalter - benötigt. Benötige ich Spannungsquellen von 1.2 bzw. 2.4 Volt und hatte ich keine passenden Batteriehalter, 'zweckentfremde' ich einen Halter für 3 Akkus mit einer entsprechend geringeren Anzahl Akkus und 'Kurzschluss'-Schrauben - siehe folgendes Bild:
Hier ersetzen in einem Halter für drei Akkus zwei Schrauben zwei Akkus und ich kann diesen Halter als Spannungsquelle von 1.2 Volt verwenden.
Hier - in Gruppe' - die Modelle für 1.2, 2.4 und 3.6 Volt. Mit einem Multimeter kannst du die Spannungen messen, die 1 Akku bzw. 2 und 3 in Reihe geschaltete Akkus abgeben:
3 in Reihe ...
... 2 in Reihe und ...
... 1 Akku alleine.
Aufmerksam wie du bist, hast du sicher gemerkt, dass die oben angezeigten Akku-Spannungen nicht - wie ich eingangs behauptet habe - 1.2 / 2.4 und 3.6 Volt betragen, sondern etwas höher sind (1.35 / 2.71 und 3.96 Volt). Der Grund: Die Akkus waren frisch aufgeladen. Frisch geladen weisen Akkus etwas höhere 'Leerlaufspannungen' auf, als sie später im Betrieb mit 'Strom-Verbrauchern' (z.B. einem Lämpchen) abgeben.
Apropos 'Lämpchen': Bei den folgenden elektronischen Schaltungen setze ich keine Lämpchen (mit Glühwendeln) sondern Leuchtdioden ('Licht-Emittierende-Dioden' kurz: 'LED') ein. Der Grund: Glühlämpchen verbrauchen wesentlich mehr Strom und die Akkus wären zu schnell 'alle'. Außerdem verwende ich statt der üblichen mechanischen Schalter zum Einschalten/Unterbrechen des Stromkreises elektrisch leitende Neodymmagnete auf Reißnägeln:
So sieht 'Schalter geöffnet' ...
... und so 'Schalter geschlossen' aus.
Grundschaltungen mit Widerständen:
Was du sicher schon weißt:
Die Ursache für elektrischen Strom sind bewegliche Elektronen in elektrischen Leitern. Sie können durch z.B. einen Draht 'fließen' wie Wasser durch eine Rohrleitung. Im Folgenden benutze ich das 'Wassermodell', um den Fluss elektrischen Stroms zu veranschaulichen: Im Wassermodell entspricht die fließende Wasser-Menge - sie wird in Litern bzw. Kubikmetern gemessen - der Strom-Menge - sie wird in Ampere (A) gemessen. Der Wasser-Druck in einer Leitung - er wird in Atmosphären gemessen - entspricht der Spannung des elektrischen Stroms im Leiter - sie wird in Volt (V) gemessen. Verringere ich im Wassermodell den Leitungsquerschnitt und will ich, dass dennoch die gleiche Wassermenge hindurchfließt wie vorher, muss ich den Wasserdruck entsprechend erhöhen - je dünner die Leitung desto höher muss der Druck werden. Genau so verhält es sich mit dem elektrischen Strom: Verringere / verenge ich den Durchmesser eines Drahtes und will ich dass dennoch die gleiche Menge an Strom 'hindurch fließt', muss ich die Spannung erhöhen. Erhöhe ich die Spannung nicht, sondern behalte ich ihre Originalstärke bei, wird durch die Verengung und nach ihr weniger Strom durch den Draht fließen als vorher. Das ist das Prinzip elektrischer Widerstände: Bei gleichbleibender Spannung begrenzen sie den Stromfluss - je größer die Widerstandswerte desto mehr, je kleiner die Widerstandswerte desto weniger. Widerstandswerte werden in Ohm angegeben. Diesen Sachverhalt beschreibt das Ohmsche Gesetz mathematisch: Teile die Spannung (V) durch den Widerstand (Ohm) und du erhältst die Höhe des Stroms (A), der nach dem Widerstand noch durch die Leitung fließt.
Ende der Theorie und zurück zu elektronischen Schaltungen!
1. Versuch: Stromkreis mit Leuchtdiode
Elektronische Schaltungen bestehen aus einem Stromkreis mit elektronischen Bauelementen.
