Elektronikhaus: Bauteile kennenlernen

Im Elektronikhaus wohnen Bauteile als Figuren auf echten Platinen. Jede Platine ist ihr eigener Schaltplan: Leiterbahnen, Lötaugen und Bestückungsdruck liegen begehbar am Boden, der Strom läuft als Punkte die Bahnen entlang. Geh hin, sprich ein Bauteil an, dreh an der Schaltung und halte das Messgerät dran. Gerechnet wird mit denselben Formeln wie in der Formelsammlung.

Am Ende des Gangs steht die Werkbank mit dem Steckbrett-Labor: Dort steckst du eigene kleine Schaltungen mit Batterie, Widerständen, LEDs, Taster und Poti. Die Bewohner stellen Aufgaben, rechnen mit und sagen, was passiert. Wer die LED ohne Vorwiderstand ansteckt, sieht sie durchbrennen.

Empfang: Du kommst in einer hellen Lobby an. Am geschwungenen Tresen erklären dir Rosi, die Röhre, und Mika, der Mikrocontroller, was myWerkzeug.de und myLernwerk.de bieten, und dort kannst du dich anmelden. Auf dem Kartentisch schweben beide Geschosse als Hologramm: Tippe eine Schaltung an, dann gehst du hin (Taste K).

Führung mit Mira: Am Eingang wartet Mira, ein freundliches Multimeter auf Rollen. Drück G oder „Führung“, dann rollt sie voraus und stellt dir alle Bewohner der Reihe nach vor. Mit N geht es zur nächsten Station.

Stimmen: Jede Figur spricht mit eigener Stimme, Frauen mit Frauenstimmen, Männer mit Männerstimmen. Mit M oder „Ton“ schaltest du sie aus und wieder an.

Ins Obergeschoss: Am Ende des Gangs zeigen leuchtende Pfeile am Boden den Weg: rechts an der Werkbank vorbei zur Treppe. Oder drück T, dann gehst du von selbst hinauf. Oben wohnen die Schaltungen ab Nummer 12.

Das Haus ist im Beta-Test. Jeden Tag zieht eine neue Schaltung ein. Welche Bewohner du schon kennst, merkt sich dein Browser.

13 Schaltungen

1. Netzteil: Aus 230 V Wechselspannung wird eine glatte Gleichspannung: Sicherung, Trafo, Gleichrichter, Elko.
2. Spannungsregler: Ein Vorwiderstand begrenzt den Strom, die Z-Diode hält die Ausgangsspannung fest, egal was die Last macht.
3. LED-Lampenkreis: Eine LED braucht ihren Vorwiderstand: R = (U − U_F) / I_F. Ohne ihn wäre sie nach einem Blitz hinüber.
4. Schaltstufe: Ein kleiner Basisstrom reicht: Der Transistor schaltet das Relais, die Freilaufdiode fängt die Spannungsspitze der Spule ab.
5. Motorsteuerung: Der MOSFET schaltet den Motorstrom tausendmal in der Sekunde. Wie lange er an ist, bestimmt das Tempo.
6. Abwärtswandler: Der Schalter hackt die Spannung, die Spule glättet den Strom, der Kondensator die Spannung: fast ohne Verluste.
7. Spannungsteiler: Ein Poti ist ein Widerstand mit Schleifer: Er greift jeden Teil der 12 V ab. Eine Last am Ausgang zieht die Spannung herunter.
8. Brückengleichrichter: Vier Dioden im Viereck: Jede Halbwelle findet ihren Weg, beide kommen in derselben Richtung heraus. Der Elko glättet die Buckel.
9. Dämmerungsschalter: Lisa und R1 teilen die 12 V. Im Dunkeln wächst Lisas Widerstand, die Spannung an ihr steigt, und der Transistor schaltet die LED ein.
10. Temperaturwächter: Nora und R2 teilen die 12 V. In der Wärme sinkt Noras Widerstand, die Spannung an R2 steigt, und der Transistor schaltet die Warn-LED ein.
11. Blinker: Der Kondensator lädt über R1 und R2 bis 2/3 der Spannung und entlädt über R2 bis 1/3. Im selben Takt schaltet der 555 die LED.
12. Optokoppler: Links leuchtet eine LED, rechts fängt ein Fototransistor das Licht. Zwei Kreise mit eigener Masse, verbunden nur durch Licht.
13. Komparator: R1 und R2 legen die Schwelle fest. Liegt U_E darüber, springt der Ausgang des OPV nach oben und die LED leuchtet.

4 Platinen zum Fräsen

Die Schaltungen aus dem Haus gibt es als echte Platinen mit Bauanleitung für CNC.myWerkzeug.de. Alle laufen mit 12 V; das Netzteil nimmt nur ein Steckernetzteil 12 V~, keine 230 V auf einer Platine.

• Netzteil 12 V Aus einem Steckernetzteil 12 V~ werden glatte 12 V: Sicherung, Gleichrichter, Elko und Regler 7812.
• LED-Lampenkreis Drei LEDs, jede mit eigenem Vorwiderstand 1 kΩ an 12 V: die erste Platine zum Löten lernen.
• Schaltstufe mit Relais Ein BC547 schaltet ein 12-V-Relais, die Freilaufdiode schützt ihn. Die Kontakte schalten nur Kleinspannung.
• Wechselblinker 12 V Ein NE555 lässt zwei LEDs im Wechsel blinken, gut einmal pro Sekunde.

19 Bewohner

• Rudi · WiderstandRuhig und stur: Rudi bremst jeden Strom gleich, egal woher er kommt, und wird dabei warm.
• Elli · ElektrolytkondensatorGeduldige Speicherin: Elli sammelt in den Spitzen Ladung und gibt sie in den Tälern wieder ab.
• Lenz · Spule (Speicherdrossel)Träge und gemütlich: Lenz wehrt sich gegen jede Änderung des Stroms mit einer Gegenspannung.
• Dina · GleichrichterdiodeStrenge Türsteherin: Dina lässt den Strom nur in eine Richtung durch und verlangt etwa 0,7 V Eintritt.
• Lumi · Leuchtdiode (LED)Fröhlich und strahlend: Lumi leuchtet gern, aber nur mit einem Vorwiderstand, der auf sie aufpasst.
• Zeno · Z-DiodeUnerschütterlich: Zeno hält die Spannung fest, egal wie sehr der Eingang schwankt.
• Toni · Bipolartransistor (NPN)Der Hebel-Typ: Toni macht aus einem winzigen Basisstrom einen großen Kollektorstrom.
• Feli · MOSFET (N-Kanal)Cool und sparsam: Feli lässt sich mit Spannung steuern, braucht fast keinen Strom und bleibt kühl.
• Kerstin · KeramikkondensatorDie Taktgeberin: Kerstin lädt sich nie sofort, sondern Schritt für Schritt nach ihrer Zeitkonstante.
• Rolf · RelaisLaut und ehrlich: Rolf klickt bei jedem Schalten und trennt die Steuerung sicher von der Last.
• Siggi · FeinsicherungDer Aufpasser: Siggi opfert sich, bevor zu viel Strom etwas kaputt macht.
• Theo · TransformatorDer Brummbär: Theo verwandelt Spannung ganz ohne bewegliche Teile, aber nur mit Wechselstrom.
• Paula · Potentiometer (Poti)Die Vermittlerin: Paula teilt die Spannung genau so, wie man an ihrem Knopf dreht, und mag keine schweren Lasten.
• Bruno · BrückengleichrichterDer Verkehrslotse: Bruno schickt jede Halbwelle über ihr eigenes Diodenpaar, am Ende fließen alle in dieselbe Richtung.
• Lisa · Fotowiderstand (LDR)Die Nachteule: Im Hellen wird Lisa ganz durchlässig und kneift die Augen zu, im Dunkeln sperrt sie und weckt den Transistor.
• Nora · Heißleiter (NTC)Die Fröstelnde: In der Kälte macht Nora dicht, in der Wärme taut sie auf und lässt alles durch. Fieber merkt sie sofort.
• Tim · Timer-IC NE555Der Pünktliche: Tim zählt nicht, er vergleicht. Zwei Vergleicher und ein Flipflop in ihm geben den Takt, Tick für Tack, seit 1972.
• Otto · Optokoppler PC817Der Bote: Otto trägt Nachrichten von einer Seite zur anderen, ohne dass sich die beiden je berühren. Er spricht nur mit Licht.
• Vera · Operationsverstärker LM358Die Waage: Vera wiegt zwei Spannungen gegeneinander ab und sagt nur eins von beiden, ja oder nein. Für ein Vielleicht ist sie viel zu schnell.