Anleitung Stalkbot - Schrotty

Was ist ein Stromkreis?
Warum leuchtet eigentlich die Lampe in einem Raum, wenn du auf den Lichtschalter drückst?
Die Lösung des Rätsels beinhaltet alle einzelnen Komponenten, aus denen ein Stromkreis besteht.
Schauen wir uns dieses Problem anhand eines Stromkreises an, den du auch selbst aufbauen kannst.
 ACHTUNG: Weil es viel zu gefährlich ist, mit dem Strom zu experimentieren, der aus der
Steckdose kommt, verwenden wir eine Batterie, die uns mit Gleichspannung versorgt. Und statt der
Lampe setzen wir eine Leuchtdiode (LED) ein, da diese sich besser zur Verwendung mit einer
Batterie eignet.
Aber nun zurück zum Stromkreis. Ein Stromkreis besteht im einfachsten Fall aus
1. einer Spannungs- bzw. Stromquelle
2. einem Verbraucher und
3. Leitungen bzw. Kabeln.
Die Spannungs- bzw. Stromquelle (1) stellt Strom und Spannung bereit. Für die Schrotty-Versuche
kann dies eine Batterie sein. Die Spannungs- bzw. Stromquelle (1) ist mit Leitungen (3) mit dem
Verbraucher (2) verbunden. Die Leitungen bestehen im Inneren aus einem elektrisch sehr gut
leitfähigem Material wie zum Beispiel Kupfer. Um den leitfähigen Kern herum befindet sich meist ein
Mantel aus elektrisch nicht leitfähigen Material wie Kunststoff. Dadurch können Leitungen an der
isolierten Schicht (am Kunststoff) berührt werden, ohne mit Strom in Berührung zu kommen.
Der Verbraucher (2) wandelt im geschlossenen Stromkreis die elektrische Energie in eine andere
Form von Energie um. In Falle einer LED wird Elektrizität in Licht und Wärme umgewandelt. Je nach
Verbraucher können dies auch andere Formen von Energie sein. Wichtig dabei ist, dass jeder
Verbraucher durch zu hohen Strom bzw. zu hohe Spannung zerstört werden kann. Eine LED ist
beispielsweise ein Bauteil, der eine Spannung zwischen 1,6 Volt und 2,5 Volt Spannung benötigt. Ist
die Spannung zu niedrig, leuchtet sie nicht. Ist sie zu hoch, wird die LED zerstört. Daher befindet sich
in dieser Schaltung ein weiterer Verbraucher (Widerstand) um die Spannung, die für die LED benötigt
wird, einzustellen.
Die LED wird leuchten, wenn alle Leitungen wie im Schaltplan eingezeichnet miteinander verbunden
sind. Nur dann kann der Strom von der Spannungsquelle zum Verbraucher und wieder zurück zur
Spannungsquelle fließen. Es wird hier auch von einem „geschlossenen Stromkreis“ gesprochen.
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Fehlt eine der Leitungen, wird der Stromkreis als „offener Stromkreis“ bezeichnet. Der Strom kann
nicht fließen und die LED kann daher nicht leuchten.
Weitere sehr nützliche Informationen zu Stromkreisen sind im online verfügbaren „Elektronik
Kompendium“ zu finden: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0201021.htm
Um die Aufteilung von Strom und Spannung in einem Stromkreis zu ermitteln, kommen die
Kirchhoffschen Regeln zum Einsatz: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0608011.htm
Wie schließe ich eine LED richtig an?
Bei einigen elektronischen Bauteilen ist es wichtig zu wissen, welcher Anschluss sich näher dem
Pluspol der Schaltung und welcher sich näher dem Minuspol befinden muss. Bei einer Leuchtdiode
ist es zum Beispiel wichtig! Die Leuchtdiode lässt elektrischen Strom nur in eine Richtung fließen.
Wird sie anders herum angeschlossen, sperrt sie den Strom. Das bedeutet, nur wenn der Strom
durch die LED fließen kann, ist der Stromkreis geschlossen. Und nur dann leuchtet die LED.
Eine LED, die in einer Farbe leuchten kann, hat üblicherweise zwei Anschlüsse. Ein Anschluss nennt
sich Anode und steht für den Pluspol der LED. Damit die LED in einem geschlossenen Stromkreis
leuchtet, muss sich dieser Anschluss näher dem Pluspol der Schaltung befinden. Der Pluspol der
Schaltung befindet sich dort, wo sich der Pluspol der Spannungsquelle (z.B. Batterie) befindet. Der
andere Anschluss der LED wird Kathode genannt und muss sich näher dem Minuspol der Schaltung
befinden.
Vergiss bitte nicht auf einen geeigneten Vorwiderstand für deine LED, damit sie nicht durch zu hohe
Spannung beschädigt wird!
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Worum geht es bei der Anleitung?
Das Stalkbot-Beispiel stellt nicht nur eine erste technische Herausforderung für Neulinge im Bereich
Elektronik dar, auch die Kreativität der SchülerInnen soll hier stark zum Tragen kommen. Hierbei
handelt es sich um ein umfassendes Beispiel, dabei sollte gerade für jüngere SchülerInnen
ausreichend Zeit eingeplant sowie nötige Hilfestellung ermöglicht werden.
Die Anleitung zum Stalkbot beinhaltet das Zerlegen alter Handys, das Arbeiten mit Heißklebepistole
und Lötkolben sowie den Einsatz von LEDs. Da hier verschiedene alte Handys zerlegt werden,
werden die Ergebnisse zwischen den Gruppen variieren. Das Beispiel zielt nicht darauf ab, zum exakt
gleichen Endergebnis wie hier angeführt zu gelangen, sondern sich stattdessen kreativ zu betätigen
und aus den jeweils vorhandenen Bauteilen zu improvisieren.
Das Stalkbot-Beispiel beginnt mit dem Bauen eine kleinen Roboters. In diesem ersten Teil kommt
noch keine Elektronik zum Einsatz, allerdings muss hier bereits mit Heißkleber gearbeitet werden.
Verschiedene Handy-Bauteile sollen zu einem Roboter-artigen Gestell zusammengeklebt werden. Ist
dies getan, folgt der etwas kompliziertere Teil des Stalkbots. Der zweite Teil des Beispiels besteht
darin, dem Roboter leuchtende Augen zu verpassen. Dafür werden zwei LEDs sowie zwei 3-VoltKnopfbatterien benötigt, die SchülerInnen dürfen dabei das Arbeiten mit dem Lötkolben
ausprobieren.
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Welche Materialien brauche ich für die Anleitung?
•
Altes, nicht mehr funktionstüchtiges, Handy (Handybauteile)
•
2 x 3-Volt-Knopfbatterien
•
2 LEDs
•
Isolierband
•
Schaltdraht
Welche Werkzeuge brauche ich?
•
Seitenschneider
•
Heißkleber
•
Lötkolben und Lötzinn
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Wie baue ich alles zusammen?
Schritt 1
Der erste Schritt des Stalkbot-Beispiels besteht darin, dem Roboter einen Körper zu basteln. Eine
Handy-Platine bietet sich ideal als Basis für den Stalkbot Körper an. Die Handy-Platine ist die grüne
Platte im Inneren eines Handys, auf welcher sich die Elektronik befindet. Die Arme können, wie in
diesem Beispiel, aus Schaltdraht gebastelt werden. Dieser wird einfach an entsprechender Stelle
durch die Platine gefädelt und eingedreht (siehe Bild).
Schritt 2
Aus den zur Verfügung stehenden Bauteilen werden Teile für Kopf und Füße gesucht. Ein weiteres
Bauteil kann auf der Rückseite des Stalkbots als Standfuß befestigt werden (im Bild z.B. der Stift
zum Bedienen eines Touchscreens), sodass dieser aufrecht stehen kann.
Schritt 3
Sind wir mit dem Aussehen des Roboters zufrieden, können wir uns dem etwas komplizierteren Teil
widmen. Dabei handelt es sich um die Augen des Roboters, diese sollen im Anschluss zum Leuchten
gebracht werden. Dafür benötigen wir zwei LEDs sowie zwei 3-Volt-Knopfbatterien. Die LEDs
werden am Kopf des Stalkbots befestigt.
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Schritt 4
Vier kurze (ca. 4-5 cm) Stücke Schaltdraht werden nun benötigt. Diese müssen an den Enden
abisoliert sein, d. h. mit dem Seitenschneider (oder, sofern vorhanden, mit der Abisolierzange) wird
vorsichtig das Plastik an den Enden des Drahts heruntergelöst. Nun werden mit dem Lötkolben und
dem Lötzinn jeweils ein LED-Drahtende zu einem der vier Drahtstücke gelötet. Spätestens ab hier ist
das Arbeiten in Zweierteams notwendig. Den Schaltdraht kann man sich als Verlängerung der LEDDrahtenden vorstellen, dadurch werden die weiteren Arbeitsschritte erleichtert.
Schritt 5
Die zwei LEDs müssen nun an einer Stelle zusammengelötet werden. Dabei ist zu beachten, dass
Plus- und Minuspol zusammengelötet werden! Den Minuspol der LED erkennt man daran, dass
dieser Draht kürzer ist als jener des Pluspols, sowie an der abgeflachten Kante, betrachtet man die
LED von unten.
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Schritt 6
Damit die LEDs leuchten, fehlt noch Strom. Dazu benötigen wir die zwei 3-Volt-Knopfbatterien sowie
Isolierband. Die zwei Knopfbatterien werden Plus- an Minuspol zusammengelegt. Die zwei Batterien
sind nötig, um genügend Strom für die LEDs zu erzeugen. Nun müssen wir die Batterien mit den
Drahtenden der LEDs verbinden. Der Pluspol der ersten LED muss dabei den Pluspol der Batterie
berühren, der Minuspol der zweiten LED muss den Minuspol der Batterie berühren. Wurde alles
richtig gemacht, leuchten die LEDs nun. Damit die LEDs weiterhin leuchten, werden die Drahtenden
mit Isolierband auf der Batterie befestigt.
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DMT-Team und / oder StudentInnen des Studiengangs Informationsmanagement der FH JOANNEUM
Schrotty ist ein Projekt der FH JOANNEUM am Institut Informationsmanagement und wurde in der
digital media technologies Arbeitsgruppe von Gerhard Sprung ins Leben gerufen. Das Projekt
Schrotty wird im Rahmen der generation innovation Regionen Projekte der FFG mit Geldern des
Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie gefördert.
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