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10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 2 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 1 1 Vorwort Auch in diesem Jahr beginnt die Adventszeit mit einem neuen Conrad-Elektronik-Kalender. Er enthält einen zweifachen Operationsverstärker (OPV) und andere elektronische Bauteile. Ein Operationsverstärker ist eine integrierte Schaltung mit etwa 50 Transistoren und vielen Widerständen auf einem gemeinsamen Chip. Vieles, was mit diskreten Bauteilen gebaut werden kann, ist mit dem integrierten OPV moderner, besser und einfacher realisierbar. Hinter 24 Türchen verbergen sich die erforderlichen Bauteile für 24 Experimente. Nur eine 9-V-Blockbatterie benötigen Sie noch zusätzlich. Dabei geht es nicht nur um einfache OPV-Grundschaltungen, sondern auch um ganz spezielle Schaltungen bis hin zum lichtgesteuerten LED-Blitzlicht. Am 24. Dezember schließlich bauen Sie einen eindrucksvollen elektronischen Schmuck für den Weihnachtsbaum. Zu jedem Versuch gibt es einen Schaltplan und eine Aufbauzeichnung. Der gezeigte Aufbau ist als Vorschlag zu verstehen. Sie können die Bauteile auch anders anordnen – solange Sie sich an den Schaltplan halten. Die Türchen des Kalenders lassen sich am leichtesten öffnen, wenn man sie nach innen eindrückt und dann nach außen aufklappt. Das eigentliche Bauteil befindet sich jeweils hinter einer umweltfreundlichen Abdeckung aus dünnem Karton, damit es zuverlässig an seinem Platz bleibt. Die Abdeckung lässt herausnehmen, nachdem man sie nach innen eingedrückt hat. Damit es gleich richtig losgehen kann, finden Sie hinter dem ersten Türchen zwei Bauteile. Später reicht dann immer genau ein Bauteil für einen neuen Versuch. Gönnen Sie sich jeden Tag im Dezember eine kleine Experimentierpause und bauen Sie alle Versuche, so wie sie im Handbuch beschrieben sind, sorgfältig auf. Bewahren Sie gerade nicht benötigte Bauteile gut auf, denn sie kommen bei den folgenden Versuchen wieder zum Einsatz. Natürlich sind mit den Bauteilen sehr viel mehr als die beschriebenen 24 Versuche möglich. Werden Sie also kreativ! Wir wünschen eine frohe und fantasievolle Weihnachtszeit! 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 2 2 Alle Versuche im Überblick: 1. Tag: Der LED-Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2. Tag: Verwendung der Steckplatine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3. Tag: Schaltbare LED-Lampe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 4. Tag: Ein elektrisches Ventil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 5. Tag: Der Operationsverstärker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 6. Tag: Berührungssensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 7. Tag: Nachlaufsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 8. Tag: Blitzlicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 9. Tag: Einstellbare Blitzlänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 10. Tag: Lichtsensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 11. Tag: Zeitverzögerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 12. Tag: Gegentakt-Lichtsensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 13. Tag: Helligkeitsvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 14. Tag: Dämmerungsschalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 15. Tag: Temperatursensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 16. Tag: Temperaturvergleich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 17. Tag: LED-Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 18. Tag: Ein weicher Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 19. Tag: Schneller Blinker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 20. Tag: Sanftere Übergänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 21. Tag: Entspannungslicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 22. Tag: Lichtgesteuerte Blitze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 23. Tag: Lügendetektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 24. Tag: Flackernde Kerzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 3 3 1. Tag Der LED-Test Das Thema des Kalenders ist zwar der Operationsverstärker, aber die Leuchtdiode (LED) ist ein wichtiges Hilfsmittel für den Test der OPV-Schaltungen. Wichtig ist es daher, richtig mit der LED umzugehen. Die entscheidenden beiden Punkte werden nachfolgend in einem Versuch geklärt. 1. Tag 1. Die LED darf nicht direkt an eine Spannungsquelle gelegt werden, man benötigt immer auch einen Widerstand. Ohne diesen Vorwiderstand würde die LED durch zu viel Strom zerstört. 2. Die LED muss in der korrekten Richtung eingebaut werden. Sie besitzt zwei unterschiedliche Anschlüsse. Der kurze Draht ist der Minuspol (Kathode) der längere Draht ist der Pluspol (Anode). Wenn die LED eingebaut ist, kann man nur noch schlecht erkennen, welcher der kurze Draht ist. Es gibt jedoch noch eine zweite Kennzeichnung. Der breitere untere Rand ist an der Kathodenseite abgeflacht. Hinter dem 1. Türchen finden Sie eine rote LED und einen Widerstand. Zusätzlich benötigen Sie noch eine 9-V-Blockbatterie. Der erste Versuch muss besonders vorsichtig ausgeführt werden. Vermeiden Sie, dass beide LED-Anschlüsse gleichzeitig die Batterieanschlüsse berühren! Es muss immer der Widerstand in Reihe angeschlossen werden. Halten Sie beide Bauteile so an die Batterie, wie es die Zeichnung zeigt. Elektronische Schaltungen stellt man übersichtlich in Schaltbildern dar. Für jedes Bauteil gibt es ein spezielles Symbol. Die LED besteht aus einem Dreieck für die Anode und einem geraden Strich für die Kathode. Das deutet die Stromrichtung an. Zwei kurze Pfeile nach außen stehen für das abgegebene Licht. Der Widerstand ist als rechteckiges Kästchen gezeichnet. Jeder Widerstand hat einen bestimmten Widerstandswert. Hier sind es 1.000 Ω = 1 kΩ (1 Kiloohm, im Schaltbild kurz „1k“). Das reale Bauteil ist mit Farbringen beschriftet (Braun, Schwarz, Rot für 1.000 und Gold für +/-5 % Genauigkeit). Das Schaltbild zeigt eine Reihenschaltung. Der Strom fließt durch Batterie, Widerstand und LED. Der Widerstand hat dabei die Aufgabe, die Stromstärke auf einen sinnvollen Wert zu begrenzen. Je größer der Widerstand, desto kleiner die Stromstärke. Auch beim Betrieb der LED an einem OPV ist ein Vorwiderstand wichtig. 2. Tag Verwendung der Steckplatine Das 2. Türchen verbirgt einen Batterieclip und eine Labor-Steckplatine. Damit vereinfacht sich der Aufbau komplizierter Schaltungen. Das Steckfeld mit insgesamt 270 Kontakten im 2,54-mm-Raster sorgt für eine sichere Verbindung der Bauteile. Das Steckfeld hat im mittleren Bereich 230 Kontakte, die jeweils durch vertikale Streifen mit fünf Kontakten leitend verbunden sind. Zusätzlich gibt es am Rand 40 Kontakte für die Stromversorgung, die aus zwei horizontalen Kontaktfederstreifen mit 20 Kontakten bestehen. Das Steckfeld verfügt damit über zwei unabhängige Versorgungsschienen. Das Einsetzen von Bauteilen benötigt relativ viel Kraft. Die Anschlussdrähte knicken daher leicht um. Wichtig ist, dass die Drähte exakt von oben eingeführt werden. Dabei hilft eine Pinzette oder eine kleine Zange. Ein Draht wird möglichst kurz über dem Steckbrett gefasst und senkrecht nach unten gedrückt. So lassen sich auch empfindliche Anschlussdrähte wie die verzinnten Enden des Batterieclips ohne Knicken einsetzen. 2. Tag 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 4 4 3. Tag Schaltbare LED-Lampe 3. Tag Bauen Sie eine LED-Lampe mit Schaltkontakt. Komplexere Schaltungen benötigen Drahtverbindungen. Den passenden Schaltdraht finden Sie hinter dem 3. Türchen. Schneiden Sie mit einer Zange einer Schere ein passendes Stück von ca. 3 cm Länge ab. Entfernen Sie an den Enden die Isolierung auf einer Länge von etwa 5 mm. Zum Abisolieren der Drahtenden hat es sich als praktisch erwiesen, die Isolierung mit einem scharfen Messer rundherum einzuschneiden. Achtung: Dabei sollte der Draht selbst nicht angeritzt werden, weil er sonst an dieser Stelle leicht bricht. Mit dem Draht lässt sich auch ein einfacher Schalter bauen. Er besteht aus zwei blanken Drahtstücken, die sich erst mit einem Fingerdruck berühren. Schneiden Sie dazu Drahtstücke von 2 cm Länge ab und entfernen Sie die Isolierung komplett. Ein zusätzlicher kurzer Draht wird als Zugentlastung eingebaut, um die weichen Anschlussdrähte zu schonen. Der Batterieclip sollte immer verbunden bleiben, damit die Anschlüsse nicht übermäßig verschleißen. Ein Tipp zum leichteren Umgang mit dem Steckboard: Schneiden Sie die Drähte am Ende schräg an, damit sie eine scharfe Spitze erhalten und leichter in die Kontakte gesteckt werden können. Dies ist auch für die Leuchtdioden, Widerstände und anderen Bauteile sinnvoll und verhindert, dass die Anschlussdrähte beim Einstecken leicht umknicken. 4. Tag Ein elektrisches Ventil 4. Tag Hinter Türchen Nr. 4 kommt eine Siliziumdiode 1N4148 zum Vorschein. Erweitern Sie Ihre Reihenschaltung um diese Diode. Wieder ist die korrekte Einbaurichtung wichtig. Bei der Diode erkennen Sie den Kathodenanschluss an einem schwarzen Ring. Wenn die Diode falsch herum eingesetzt wird, leuchtet die LED nicht. Ebenso leuchtet die LED nicht, wenn Sie die Batterie falsch herum anschließen. In allen folgenden Versuchen wird die Diode ebenfalls eingesetzt. Damit verhindern Sie Fehler bei einem versehentlichen Verpolen der Batterie, die zum Ausfall des OPV führen könnten. Lassen Sie daher die Si-Diode und den Batterieanschluss unverändert an ihrem Steckplatz. 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 5 5 5. Tag Der Operationsverstärker Hinter der 5. Tür wartet ein integrierter Schaltkreis (IC) mit acht Beinchen: der zweifache Operationsverstärker LM358. Das IC enthält zwei vollständige Verstärker für universelle Anwendungen. Jeder dieser Verstärker ist eine komplexe integrierte Schaltung mit ca. 50 Transistoren. Viele Aufgaben lassen sich mit einem OPV wesentlich einfacher lösen als mit Einzelhalbleitern. 5. Tag Die acht Beinchen des integrierten Schaltkreises sind zunächst noch etwas gespreizt und müssen parallel ausgerichtet werden. Erst dann lässt sich das Bauteil problemlos in die Steckplatine einsetzen. Falls Sie es einmal herausnehmen möchten, sollte es vorsichtig mit einem Schraubendreher ausgehebelt werden, damit die Anschlussbeinchen nicht umknicken. Jeder OPV besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang. Die Differenz der beiden Eingangsspannungen wird etwa 100.000-fach verstärkt. Wenn die Spannung am invertierenden Eingang (-) kleiner ist als die am nicht-invertierenden Eingang (+) wird die Ausgangsspannung positiv. Beim ersten Versuch wird der Pluseingang mit der positiven Betriebsspannung verbunden, der Minuseingang mit dem negativen Anschluss der Betriebsspannung. Damit erscheint am Ausgang eine Spannung nahe der positiven Betriebsspannung. Die LED leuchtet. Dieser Versuch verwendet nur einen der beiden OPVs im LM358 an den Anschlüssen 1 bis 3. Der zweite OPV an den Pins 5 bis 7 bleibt frei. Zusätzlich muss aber immer auch die Betriebsspannung an den Anschlüssen 4 (Minus) und 8 (Plus) angeschlossen werden. Die Si-Diode ist nicht unbedingt erforderlich, bietet aber einen guten Schutz des OPV, falls die Batterie einmal versehentlich falsch herum an den Batterieclip gehalten wird. 6. Tag Berührungssensor Hinter dem 6. Türchen kommt ein besonders hochohmiger Widerstand mit 2,2 MΩ (Rot, Rot, Grün) zum Vorschein. Die Schaltung besitzt zwei Anschlüsse, die mit dem Finger berührt werden sollen. Es fließt ein sehr kleiner Strom durch den Finger und durch den Widerstand von 2,2 MΩ. Dabei steigt die Spannung am Widerstand. Der nachfolgende OPV arbeitet bei starker Gegenkopplung mit der Spannungsverstärkung 1, denn der Ausgang ist direkt mit dem invertierenden Eingang verbunden. Die Spannung wird also nicht verstärkt, wohl aber der Eingangsstrom. Mit dem sehr geringen Sensorstrom schalten Sie daher die LED ein. Berühren Sie die Kontakte verschieden stark. Die LED-Helligkeit kann damit beeinflusst werden. 6. Tag 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 6 6 7. Tag Nachlaufsteuerung 7. Tag Hinter dem 7. Türchen verbirgt sich ein Elektrolytkondensator (Elko) mit 10 µF (Mikrofarad). Beachten Sie beim Einbau die Polung. Der Minuspol ist durch einen weißen Streifen gekennzeichnet und hat den kürzeren Anschluss. Ein Kondensator ist ein Speicher elektrischer Energie. Allerdings könnte man mit dem Elko allein nur einen kurzen Lichtblitz erzeugen. In dieser Schaltung wird der Elko jedoch über den 2,2-MΩ-Widerstand sehr langsam entladen. Der OPV liefert den erforderlichen höheren Strom für die LED. Betätigen Sie den Schalter einmal kurz. Die LED geht für ca. 20 Sekunden an und erlischt dann allmählich. 8. Tag Blitzlicht 8. Tag Diese Schaltung erzeugt mit jeder Betätigung des Schalters einen einzelnen kurzen Lichtblitz. Erst nach einer Pause von mehr als 20 Sekunden kann ein neuer Blitz ausgelöst werden. Für den Versuch benötigen Sie einen zweiten Widerstand von 1 kΩ (Braun, Schwarz, Rot), den Sie hinter dem 8. Türchen finden. 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 7 7 9. Tag Einstellbare Blitzlänge Hinter dem 9. Türchen kommt ein einstellbarer Widerstand (Potenziometer, kurz Poti) zum Vorschein. Er hat insgesamt 100 kΩ und einen dritten Anschluss, der als Schleifer einen Teil des Gesamtwiderstands abgreift. Zwischen dem Schleifer (Mitte) und einem der anderen beiden Anschlüsse kann daher ein Widerstand zwischen 0 kΩ und 100 kΩ eingestellt werden. Biegen Sie die Beine des Potis etwas nach innen, damit es gemäß dem Aufbauplan eingesteckt werden kann. Verwenden Sie einen kleinen Schraubendreher zur Einstellung. Eine Drehung nach rechts sorgt für längere Lichtblitze. 9. Tag 10. Tag Lichtsensor Öffnen Sie das 10. Fach. Darin kommt eine grüne LED zum Vorschein. Alle bisherigen Versuche können nun auch mit der grünen statt der roten LED durchgeführt werden. In diesem Versuch soll die LED jedoch nicht leuchten, sondern als Lichtsensor dienen. Die LED wird hier in Sperrrichtung betrieben, also mit der Anode an der negativen Betriebsspannung. Wenn Licht auf die LED fällt, fließt ein kleiner Strom. Der Versuch funktioniert in dieser Form nicht mit jedem beliebigen OPV, wohl aber mit dem LM358. Dieser Typ liefert an jedem Eingang einen kleinen Strom von etwa 50 nA (0,00005 mA). Ein offener Eingang hat daher eine hohe Eingangsspannung. Bei geringer Helligkeit leuchtet die rote LED. Sobald genügend Licht auf die Sensor-LED fällt, leitet diese den Eingangsstrom ab, sodass die Eingangsspannung sinkt. Verwenden Sie eine helle Taschenlampe. Bei direkter Beleuchtung aus geringer Entfernung schaltet der OPV die rote LED aus. 10. Tag 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 8 8 11. Tag Zeitverzögerung 11. Tag Hinter dem 11. Türchen wartet ein keramischer Kondensator mit 100 nF auf seinen Einsatz. Die Kapazität ist 100-fach kleiner als die des 10-µF-Elkos. Anders als bei einem Elko darf der keramische Kondensator in beliebiger Richtung eingebaut werden. Bauen Sie den Kondensator mit in die Schaltung vom vergangenen Tag ein. Der Lichtsensor reagiert damit verlangsamt. Bei großer Helligkeit dauert es nur wenige Sekunden, bis die LED ausgeht. Wenn Sie das Licht ausschalten, dauert es bis zu 10 Sekunden, bis die LED wieder angeht. Die Schaltung reagiert daher nicht mehr auf kurze Abschattungen. Die rote LED geht erst an, wenn es lang genug dunkel ist. 12. Tag Gegentakt-Lichtsensor 12. Tag Eine weitere rote LED finden Sie im 12. Fach. Damit können Sie die gegensätzliche Reaktion zweier LEDs erzeugen. Bei großer Helligkeit geht die obere LED an, bei geringer Helligkeit die untere. 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 9 9 13. Tag Helligkeitsvergleich Die hohe Verstärkung des OPV ermöglicht es, Spannungen an den beiden Eingängen zu vergleichen. Wenn die Spannung am Pluseingang größer ist als die am Minuseingang, geht die LED an. Dabei reicht ein Unterschied von 1 mV (1 Tausendstel Volt) für eine klare Reaktion. Hier wird die grüne LED wieder als Lichtsensor eingesetzt, aber diesmal ist sie anders herum eingebaut. Die LED arbeitet dabei als Fotozelle und gibt eine Spannung bis etwa 1,5 V ab. Am Poti kann nun eine gleiche Spannung eingestellt werden, um kleinste Unterschiede zu erkennen. Um den Einstellbereich auf etwa ein Viertel der Betriebsspannung einzuengen, benötigen Sie den Widerstand von 330 kΩ (Orange, Orange, Gelb), der hinter dem Türchen Nr. 13 zum Vorschein kommt. Stellen Sie das Poti so ein, dass die LED gerade aus ist. Wenn sich die Helligkeit erhöht, geht die LED an. 13. Tag 14. Tag Dämmerungsschalter Hinter dem 14. Türchen finden Sie einen Transistor BC547B. Er wird als Stromverstärker für den LED-Lichtsensor benötigt. Die grüne LED dient hier wieder als Fotoelement und liefert einen kleinen Strom. Wegen der hohen Stromverstärkung des Transistors reicht nun schon eine geringe Umgebungshelligkeit, um die LED auszuschalten. Bei einem Einsatz als Dämmerungsschalter geht die LED am Abend automatisch an. 14. Tag 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 10 10 15. Tag Temperatursensor 15. Tag Für diesen Versuch wird ein weiterer Widerstand mit 330 kΩ (Orange, Orange, Gelb) aus Fach Nr. 15 benötigt. Der Transistor wird in diesem Versuch nicht wie meist üblich als Verstärker eingesetzt, sondern als Temperatursensor. Basis und Kollektor des Transistors sind verbunden. Zwischen Emitter und Kollektor findet man deshalb die übliche Basisspannung von ca. 0,6 V, die bei einer Erwärmung geringfügig kleiner wird. Der Unterschied kann von dem als Spannungsvergleicher (Komparator) eingesetzten OPV ausgewertet werden. Stellen Sie das Poti so ein, dass die LED gerade noch aus ist. Erwärmen Sie dann den Transistor durch Berühren mit dem Finger. Die LED geht an. Sobald der Transistor sich etwas abgekühlt hat, geht die LED wieder aus. 16. Tag Temperaturvergleich 16. Tag Wer hat die wärmeren Hände? Zur Beantwortung dieser Frage wird ein zweiter Temperatursensor benötigt. Hinter dem 16. Türchen finden Sie deshalb einen weiteren Transistor BC547B. Die Schaltung arbeitet als empfindlicher Komparator. Zwei LEDs zeigen an, welcher der beiden Sensoren die höhere Temperatur hat. Wenn der linke Transistor wärmer ist, leuchtet die obere LED, wenn der rechte Transistor die höhere Temperatur hat, leuchtet die untere LED. Durch Berühren eines der Transistoren kann der Zustand leicht umgeschaltet werden. Wenn zwei Personen die Sensoren berühren, zeigt sich, wer die höhere Temperatur erreicht. Aufgrund von Exemplarstreuungen der Transistoren kann ein kleiner Spannungsunterschied auftauchen, sodass in einigen Fällen eine etwas größere Temperaturdifferenz erforderlich wird, um den Zustand der LEDs umzuschalten. 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 11 11 17. Tag LED-Blinker Für die folgende Schaltung wird ein mittelgroßer Widerstand von 10 kΩ (Braun, Schwarz, Orange) benötigt, den Sie im Fach Nr. 17 finden. Hier wird mit dem Operationsverstärker ein elektronischer Blinker aufgebaut. Der Kondensator lädt sich immer wieder auf, bis die Schaltung in den Aus-Zustand kippt. Dann dauert es genauso lange, bis er wieder ausreichend entladen ist, um unter die Spannung am positiven Eingang zu kommen, womit der Operationsverstärker in den An-Zustand kippt. Insgesamt blinkt die LED etwa einmal pro Sekunde. 17. Tag 18. Tag Ein weicher Blinker Statt harter Umschaltung soll dieser Blinker die LED allmählich heller und dunkler steuern. Dazu benötigen Sie einen weiteren Kondensator mit 100 nF aus dem 18. Türchen. Diesmal wird der zweite OPV im LM358 als Verstärker eingesetzt. An seinem Ausgang erscheint die gleiche Spannung wie am Ladekondensator, der hier aus zwei parallel geschalteten keramischen Kondensatoren mit je 100 nF besteht. Der zweite OPV wird als Pufferverstärker eingesetzt. Der hochohmige Eingang belastet die Blinkschaltung nicht, während der niederohmige Ausgang genügend Strom für die LED liefern kann. 18. Tag 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 12 12 19. Tag Schneller Blinker 19. Tag Hinter Türchen Nr. 19 kommt ein weiterer Widerstand mit 10 kΩ (Braun, Schwarz, Orange) zum Vorschein. Er wird in die Blinkschaltung eingesetzt, um sie schneller zu machen. Mit dem bisherigen Kondensator von 100 nF wäre die Blinkfrequenz allerdings so groß, dass nur noch ein Dauerleuchten zu erkennen wäre. Deshalb wird der Elko mit 10 µF in die Schaltung eingesetzt. Die LED blinkt nun etwa zweimal pro Sekunde. 20. Tag Sanftere Übergänge 20. Tag Das Türchen Nr. 20 verbirgt einen weiteren Widerstand mit 2,2 MΩ (Rot, Rot, Grün). Er wird in die Blinkschaltung eingefügt, um die Übergänge noch weicher zu machen. Zwischen dem Blinkgenerator und dem folgenden Verstärker ist ein Tiefpassfilter eingefügt. Hohe Frequenzanteile des Signals werden geschwächt und damit die Übergänge geglättet. 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 13 13 21. Tag Entspannungslicht Einen weiteren Widerstand mit 100 kΩ (Braun, Schwarz, Gelb) finden Sie in Fach Nr. 21. Das Ergebnis des folgenden Versuchs ist ein langsamer Softblinker, dessen Frequenz durch den Hautwiderstand gesteuert wird. Ein zweifaches Tiefpassfilter sorgt für weiche Übergänge. Die grüne und die rote LED blinken gegenphasig. 21. Tag Verwenden Sie zwei Drahtschleifen um den Mittelfinger und den kleinen Finger Ihrer linken Hand. Schneiden Sie dazu zwei Drahtstücke von ca. 15 cm ab und entfernen Sie die Isolierung einer Seite auf einer Länge von 10 cm. Die Frequenz des Blinkers hängt vom Hautwiderstand und von der Drahtschleife ab. Wenn Sie Ihre Hand zur Faust ballen, liegt der Draht enger an, der Widerstand nimmt ab und die Frequenz steigt. Umgekehrt wird das Blinken langsamer, wenn Sie die Hand entspannen. Versuchen Sie die Blinkfrequenz auf Ihren Atemrhythmus abzustimmen. Betrachten Sie dann beide LEDs und versuchen Sie zu entspannen. Allmählich nehmen Ihre Atemfrequenz und zugleich die Blinkfrequenz ab. Die Entspannung verstärkt sich. Das liegt einerseits an der zunehmenden Entspannung Ihrer Muskeln, andererseits an der abnehmenden Hautfeuchtigkeit. 22. Tag Lichtgesteuerte Blitze Entnehmen Sie eine zweite Diode 1N4148 aus dem Fach Nr. 22. Diese Schaltung ist eine weitere Variante des schon bekannten LED-Blinkers, wobei allerdings sehr kurze rote Lichtblitze entstehen. Die Diode sorgt für unterschiedlich lange Lade- und Entladezeiten. Die grüne LED dient als Lichtsensor, deren Sensorstrom durch den Transistor verstärkt wird. Die Blitzfrequenz hängt von der Helligkeit ab. Bei direkter Beleuchtung mit einer hellen Lampe geht das Blitzen in ein Dauerleuchten über. 22. Tag 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 14 14 23. Tag Lügendetektor 23. Tag Noch ein Widerstand mit 100 kΩ (Braun, Schwarz, Gelb) wartet hinter dem Türchen Nr. 23. Dieser Versuch wertet die unterschiedliche Hautfeuchtigkeit in Abhängigkeit vom Erregungszustand einer Person. Verwenden Sie wieder die abisolierten Drähte aus Versuch 21. Wickeln Sie zwei Drahtschleifen nicht zu fest um den Mittelfinger und den kleinen Finger der linken Hand der Testperson. Stellen Sie das Poti so ein, dass die LED gerade noch nicht leuchtet. Nach ein paar Minuten der Entspannung bei einem harmlosen Gespräch soll das Poti noch einmal nachgestellt werden, sodass die LED gerade aus ist. Stellen Sie dann weitere Fragen, die immer persönlicher werden. Solange die Versuchsperson entspannt bleibt, bleibt die LED aus. Sobald jedoch jemand lügt, steigt die Erregung und damit die Hautfeuchtigkeit. Damit beginnt die LED zu leuchten. Die Versuchsperson fühlt sich ertappt und kommt noch mehr ins Schwitzen. Das Experiment hat natürlich keinerlei Beweiskraft und ist eher als unterhaltsames Spiel geeignet. 24. Tag Flackernde Kerzen 24. Tag Am 24. Dezember wird ein besonders schöner und weich arbeitender Gegentaktblinker mit zwei roten LEDs aufgebaut. Für die Schaltung benötigen Sie einen dritten Kondensator mit 100 nF, der hinter dem 24. Türchen zum Vorschein kommt. Damit wird ein verbessertes Tiefpassfilter aufgebaut. Im Endergebnis sieht man ein schwaches Auf und Ab der Helligkeit, das dem Flackern echter Kerzen recht nahe kommt. Wenn Ihnen diese Beleuchtung gefällt, kann sie vielleicht einen Ehrenplatz an der Spitze Ihres Weihnachtsbaums einnehmen. Möglicherweise haben Sie aber auch Änderungswünsche. Dann ist Ihr Erfindungsreichtum gefragt. Experimentieren Sie mit unterschiedlichen Bauteilen, bis Ihnen das Ergebnis gefällt. 10028-1 Booklet NEU 13.07.2010 14:08 Uhr Seite 15 Der Conrad-Adventskalender mit 24 Experimenten Schluss mit langweiligen Schokoladenkalendern! Mit diesem Elektronik-Adventskalender verkürzen Sie die Wartezeit auf Weihnachten durch interessante Experimente. Jeden Tag finden Sie ein neues Bauteil hinter dem Türchen. Das beiliegende Handbuch stellt dazu jeden Tag einen neuen Versuch vor – ohne Löten und perfekt geeignet für Hobby, Schule, Studium, Ausbildung und Beruf! Am 24. Dezember bauen Sie dann mit den gesammelten Bauteilen ein größeres Projekt auf, mit dem Sie Ihren Weihnachtsbaum schmücken können. Mehr wird nicht verraten, aber Sie dürfen gespannt sein! Vorkenntnisse sind nicht nötig, wenn Sie Schritt für Schritt die Anweisungen des Buches befolgen. Am Ende besitzen auch Einsteiger Grundkenntnisse in Sachen Elektronik und Schaltungen. Eine ideale Möglichkeit, auch junge Leute für dieses spannende Thema zu begeistern! Das Einzige, was Sie zusätzlich benötigen, ist eine 9-Volt-Blockbatterie. Plus! Weihnachts-Bonus Das Know-how-Zertifikat 2010 Experimentieren, lernen – weiterbilden! Nach dem 24. Dezember können Sie Ihr erworbenes Wissen testen und kostenlos das Jahres-Zertifikat unter www.conrad.de/zertifikat erwerben. Damit bringen Sie nicht nur Ihre Freunde zum Staunen, Sie weisen damit auch Ihr Wissen in der Elektronik nach. Plus! Sammel-Bonus Die praktischen Wissens-Kärtchen Schneiden Sie nach dem 24. Dezember die Infos auf der Rückseite des Kalenders aus. Sie werden Ihnen auch nach Weihnachten wertvolle Dienste leisten. Mit den Sammelkarten erweitern Sie jährlich, Schritt für Schritt, Ihr Elektronikwissen. Impressum © 2010 Franzis Verlag GmbH, 85586 Poing, www.franzis.de, www.elo-web.de Autor: Burkhard Kainka Art & Design, Satz: www.ideehoch2.de ISBN 978-3-645-10028-1 Produziert im Auftrag der Firma Conrad Electronic SE, Klaus-Conrad-Str. 1, 92240 Hirschau Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien. Das Erstellen und Verbreiten von Kopien auf Papier, auf Datenträgern oder im Internet, insbesondere als PDF, ist nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Verlags gestattet und wird widrigenfalls strafrechtlich verfolgt. Die meisten Produktbezeichnungen von Hard- und Software sowie Firmenlogos, die in diesem Werk genannt werden, sind in der Regel gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen und sollten als solche beachtet werden. Der Verlag folgt bei den Produktbezeichnungen im Wesentlichen den Schreibweisen der Hersteller. Alle in diesem Buch vorgestellten Schaltungen und Programme wurden mit der größtmöglichen Sorgfalt entwickelt, geprüft und getestet. Trotzdem können Fehler im Buch und in der Software nicht vollständig ausgeschlossen werden. Verlag und Autor übernehmen für fehlerhafte Angaben und deren Folgen keine Haftung. Elektrische und elektronische Geräte dürfen nicht über den Hausmüll entsorgt werden! Entsorgen Sie das Produkt am Ende seiner Lebensdauer gemäß den geltenden gesetzlichen Vorschriften. Zur Rückgabe sind Sammelstellen eingerichtet worden, an denen Sie Elektrogeräte kostenlos abgeben können. Ihre Kommune informiert Sie, wo sich solche Sammelstellen befinden. Dieses Produkt ist konform zu den einschlägigen CE-Richtlinien, soweit Sie es gemäß der beiliegenden Anleitung verwenden. Die Beschreibung gehört zum Produkt und muss mitgegeben werden, wenn Sie es weitergeben.
