Elektronik-Grundlagen



Die ersten Schritte in die Elektronik verdanke ich meinem Vater. Er hat in einem Radiogeschäft ein altes, kaputtes Radio besorgt und mir zum Geburtstag geschenkt, vielleicht war ich da sechs oder sieben Jahre alt. Ich habe es dann unfachgerecht zerlegt (wie es richtig gemacht wird sieht man im Elektronik-Labor. Die Bauteile wurden mit der Zange so kurz abgeschnitten, dass keine Anschlussdrähte mehr da waren. Der Lautsprecher büßte seine Membran ein. Wenn ich mir recht erinnere, konnte ich damals nur den Magneten aus dem Lautsprecher gebrauchen. Aber immerhin, das Interesse war geweckt. Später hat mein Vater dann selbst kleine Radios gebastelt, dieses Hobby dann aber wieder aufgegeben. Ich konnte mir den Lötkolben und die vorhandenen Bauteile leihen. Später ging es dann in Richtung Amateurfunk. Das meiste habe ich gelernt, weil ich mir meine Sender und Empfänger selbst gebaut habe. Aber es gibt viele Wege in die Elektronik...


Elektronik-Experimentiersystem selbst gebaut  

Grundschaltungen der Elektronik

Ein Elektronik-Baukasten mit einer Platine in einem Franzis-Lernpaket oder aber völlig selbst gebaut. Elektronik kann man lernen wie Rechnen, Schreiben und Lesen, wenn man nur die Gelegenheit bekommt, sich ausführlich damit zu beschäftigen. Deshalb wurde ein kleiner Elektronik-Baukasten entwickelt, mit dem alles ganz einfach wird. Alle Bauteile sind aufgelötet und können nicht verloren gehen. Nur die Verbindungen müssen noch gesteckt werden, und schon hat man eine fertige Schaltung, ein funktionierendes Gerät.

Entwicklung und Aufbau mit Lochrasterplatine
Vorbereitungen und Zusammenbau
. 8. 8. 10. 12Leuchtdioden und Widerstände. 16. 16. 20. 23. 29
Transistoren und Verstärker

. 34. 34. 37. 39. 41. 44Kondensatoren und Zeitschalter
. 48. 48. 53. 56. 58. 60.Verstärker und Sensoren
. 69. 69. 71. 73. 7Arbeitspunkt und Stabilisierung
. 79. 79. 81. 83. 85. 87 Dimmer und Zeitsteuerung
. 89. 89. 92. 93. 95. 98. 100Stromspiegel und Temperatursensoren

 
Kinder-Sicherheit und Risiken beim Elektronik-Basteln

Liebe Eltern, lassen Sie Ihre Kinder unter 14 Jahren nicht allein mit gefährlichen Experimenten und Werkzeugen. Schauen Sie öfter mal nach, was im Kinderzimmer passiert und besprechen Sie mögliche Gefahren. Man muss ja nicht gleich jedes Risiko vermeiden, aber wenn Sie mit Ihren Kindern zusammen experimentieren, lernen sie mit den Gefahren besser umzugehen.

Gefahren beim Umgang mit dem Lötkolben: Da kann man sich natürlich leicht die Finger verbrennen, flüssiges Lötzinn auf das Bein tropfen, ins Auge spritzen und vieles mehr. Üben Sie den Umgang mit dem Lötkolbens mit Ihren Kindern, bis sie es können. Schauen Sie ab und zu mal nach, ob Ihre Kinder leichtsinnig werden.

Verletzungsgefahren: Beim Einsatz von Werkzeugen und bei der Bearbeitung von Holz, Metall und Kunstsoff 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 Produkte und achten Sie auf eine Verletzungsfahr durch scharfe Kanten. Führen Sie bei Bedarf eine Nachbearbeitung durch, feilen Sie scharfe Kanten ab und entgraten Sie Bohrungen oder Schnittkanten.

Gefahren durch hohe Spannungen: Im Kinderzimmer sind nur Spannungen bis 24 V zugelassen. Experimente mit Netzspannung sind zu gefährlich. In besonderen Fällen wie z.B. bei Versuchen mit Röhren kann man (unter Aufsicht eines Erwachsenen) bis 60 V gehen, weil auch bei dieser Spannung ein tödlicher Unfall noch ausgeschlossen ist. Helfen Sie bei der Bereitstellung der sichern Spannungsquelle. Wenn Sie selbst nicht genügend Erfahrungen haben erlauben Sie am besten nur Experimente mit Batterien bis 9 V.

Gefahren durch große Ströme: Bei zu großen Strömen können Drähte glühend heiß werden und Brandwunden oder Brände verursachen. Das kann sogar mit handelsüblichen Batterien passieren. Eine 1,5-V-Alkalizelle liefert im Falle eines Kurzschlusses kurzzeitig mehr als 10 A, was ausreicht, einen dünnen Draht zum Glühen zu bringen. Noch gefährlicher sind Akkus. Mit einem 12-V-Autoakku können sogar Kurzschlussströme von mehreren 100 A erreicht werden, wobei extreme Verletzungsgefahr besteht.

Gefahren beim Laden von Akkus: Werden Akkus falsch geladen, können sie extrem heiß werden oder sogar platzen. Besonders gefährlich sind Lithium-Akkus, wenn sie überladen werden. Hier besteht Brandgefahr. Werden normale Batterien geladen, können sie explodieren. Ladegeräte gehören nicht ins Kinderzimmer. Besprechen sie die Gefahren mit Ihren Kindern.

Gefahren durch LEDs: Informieren Sie Ihre Kinder über mögliche Gefahren durch helle LEDs: Blicke niemals direkt aus geringer Entfernung 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 deine Augen.


Elektronik-Experimente für Kinder

Für Kinder ist es leichter als für Erwachsene. Da genügt es schon, wenn jemand genügend Zeit aufbringt und mit ihnen etwas bastelt. Oft reicht schon ein kleiner Anstoß, um Interesse und Fähigkeiten zu wecken. Tatsache ist: Wer als Kind schon spielerisch gelernt hat, hat später unschätzbare Vorteile. Ein Bekannter erzählte mir aus seiner Ausbildung in der Fachhochschule, dass in seinem Jahrgang nur drei Kollegen waren, die sich im Hobby mit Elektronik beschäftigt haben. Diese drei waren seiner Einschätzung nach die einzigen, die am Ende der Ausbildung wirklich selbständig arbeiten konnten.

Ich halte die rechtzeitige Beschäftigung mit der Technik für außerordentlich wichtig nicht nur für den Einzelnen, sondern auch für die  Gesellschaft. Der Fachkräftemangel wird sich in Zukunft noch verstärken. Wer also früh seine technische Begabung erkennt, hat später gute Berufsaussichten. Wenn niemand da ist, der dabei helfen könnte, eignen sich z.B. Kosmos-Baukästen für die ersten Schritte. Nicht wenige Forscher und Ingenieure haben als Kinder mit Baukästen ihre ersten Erfolgserlebnisse gehabt.

Neuere Baukästen von Kosmos, Electronic Master und Electronic Start
Ältere Kosmos-Baukästen zum Thema Elektronik


Elektronik-Grundlagen in der Ausbildung

Im Prinzip bekommt man ja in der Ausbildung oder im Studium alles Nötige erklärt. Allerdings werden natürlich immer einige Grundlagen vorausgesetzt. Zum Beispiel geht man an der Uni davon aus, dass der Physikunterricht in der Schule nicht ganz ohne Wirkung war. Jedenfalls passiert es leicht, dass Lücken auftauchen, die man selbst schließen muss. In der Situation kommt dann oft die Frage auf, welche Literatur weiterhelfen kann. Einige Studenten haben auch versucht, die verpassten Chancen nachzuholen und mit Baukästen zu arbeiten, die eigentlich für Kinder entwickelt wurden. Das war aber oft nicht sehr erfolgreich, weil der direkte Anschluss an das Uni-Niveau nicht gelang.

Anders sieht es mit den Franzis-Lernpaketen aus, die zwar ebenfalls praktische Versuche mit Lerninhalten verbinden, dies aber auf einem höheren Niveau. Ich meine, wer z.B. das Lernpaket Elektronik-Experimente durcharbeitet, kann damit in vielen Punkten den Anschluss gewinnen. Entscheidend ist, dass nicht allein die Theorie vermittelt wird, sondern dass man selbst Schaltungen aufbaut und untersucht. Besonders wenn dann selbständig Variationen durchgespielt und ausgetestet werden, kann einem leicht so manches Licht aufgehen.

Lernpaket Elektronik



Grundschaltungen der Elektronik

Zu den Lernpaketen findet man umfangreiche Informationen, Hilfestellungen, Tipps und Tricks und Erweiterungen im Elektronik-Labor. Das gleiche gilt für die vielen Bausätze von Franzis, darunter die Serie der Retro-Radios, der Fledermausdetektor und vieles mehr. Alle diese Bausätze richten sich an Leute ab 14 Jahren. Aber sie können erfolgreich auch mit Kindern aufgebaut werden, wenn ein erfahrener Erwachsener dabei hilft. Das gleiche gilt für die Elektronik-Kalender, die Franzis für Conrad Electronic gestaltet. Jeden Tag ein kleines Experiment, das kommt nicht nur bei Erwachsenen gut an. Oft gab es im Anschluss einen Schaltungswettbewerb im Elektronik-Labor. Die Einsendungen zeigen, dass alle Altersklassen mitmachen. 

www.elektronik-labor.de/Lernpakete/Lernpakete.html


Elektronik-Basteln

Basteln ist zwar nicht dasselbe wie Lernen, aber natürlich lernt man auch beim Basteln. Hier steht die Motivation im Mittelpunkt. Den meisten Spaß macht es oft, wenn man kein bestimmtes Ziel vor Augen hat. Die Aufgaben werden danach ausgesucht, was ohne großen Aufwand machbar ist. Eine Sammlung möglicher Projekte bietet die Bastelecke.

Mehr als 100 Projekte in der Bastelecke

Das heißt allerdings nicht, dass in der Bastelecke keine Grundkenntnisse nötig sind. Jeder muss selbst entscheiden, ob er ein bestimmtes Bastelprojekt erfolgreich durchführen kann. Einige Probleme tauschen immer wieder auf. Deshalb gibt es eine spezielle FAQ-Seite zur Bastelecke:

Fragen und Antworten zur Bastelecke

Viele Experimente in der Bastelecke sind ebenfalls für Kinder geeignet. Allerdings bin ich davon ausgegangen, dass Eltern und Kinder zusammen arbeiten. Sonst wird es zu schwierig und zu gefährlich. Während die Kosmos-Kästen auch sicher sind, wenn die Kinder allein damit arbeiten, verwende ich gerne Elektronik-Schrott oder leicht erhältliche Bauteile, und da muss man schon genau wissen was man tut.