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Experimentier-System elektor-Heft 2007-12s032 Früh übt sich... Elektronik-Experimentierkästen Bei vielen gestandenen Elektronikern begann das Interesse an ihrem Fach in jugendlichem Alter – und mit einem Experimentierkasten. Für die ersten Schritte in die Elektronik sind solche Baukästen auch heute noch eine gute Wahl. Sie sind erprobt und ausgreift und verhelfen schnell zu einem ersten Erfolgserlebnis. Das Angebot reicht vom klassischen Detektorempfänger-Experiment bis zu anspruchsvollen Lernpaketen für Digitaltechnik und Mikrocontroller. In der Jugendzeit der heutigen Elternund manchmal schon Großeltern-Generation unter den Elektor-Lesern waren es meist Baukästen von Philips oder Kosmos, mit denen das erste Detektorradio, der erste Verstärker und die erste Blinkschaltung aufgebaut wurden. Von Philips gibt es schon lange keine Baukästen mehr, aber Kosmos hat die Stellung gehalten und teilt sich heute den Markt im deutschsprachigen Raum vor allem mit den Experimentiersystemen von Busch und den Lernpaketen von Franzis. Daneben gibt es auch gelegentlich Importprodukte hauptsächlich aus China, die vor allem in der Vorweihnachtszeit als Aktionsware bei verschiedenen Discountern angeboten werden. Diese zeitlich begrenzten Angebote haben wir bei der Auswahl nicht berücksichtigt. Unsere Übersicht beschränkt sich daher auf die Experimentierkästen von Busch, Franzis und Kosmos, und die Reihenfolge ist alphabetisch und stellt keine Wertung dar. Die meisten Baukästen verwenden das bewährte und bekannte Konzept, das aus einer Kunststoff-Grundplatte mit einem Steck- oder Klemmsystem besteht, mit dem die Bauteile ohne Werkzeug und besonderes handwerkliches Geschick entsprechend der meist ausführlich illustrierten Anleitung zusammengesteckt werden können. Teilweise sind die Bauteile auch schon fest vormontiert, so dass nur noch die Verbindungen zwischen den Bauteilen gesteckt werden müssen. Die Anzahl der auf diese Weise realisierbaren Schaltungen ist ein wichtiges Verkaufsargument und daher auf den Kästen meist groß angegeben, etwas kleiner ist dann die Anzahl der enthaltenen Bauteile aufgedruckt. So enthält zum Beispiel der Anfängerkasten “easy electronic” von Kosmos über 60 Bauteile und enthält eine Anleitung für 200 Experimente. Generell gilt die Regel: Je mehr Experimente und Bauteile, desto höher der Preis. Bei den größeren Kästen mit nicht fest vormontierten Bauteilen hat man die Möglichkeit, auf dem Stecksystem auch eigene Schaltungsideen (zum Beispiel aus der i-TRIXX-Schaltungssammlung in dieser Ausgabe) auszuprobieren. Außerdem lassen sich diese Kästen leicht mit handelsüblichen Elektronik-Bauteilen in Eigenregie ergänzen und erweitern, was natürlich entsprechende Kenntnisse oder Hilfestellung und Betreuung voraussetzt. Ohne eine solche Begleitung werden die Schaltungen und Bauteile trotz der Beschreibungen in den Anleitungen häufig unverstanden bleiben. Wer also einen solchen Baukasten verschenkt, sollte nach Möglichkeit auch bereit und in der Lage sein, sich persönlich um den „Support“ zu kümmern. Was und für wen? Von Wunderkindern einmal abgesehen, die schon im Vorschulalter zum Lötkolben greifen, beginnt das sinnvolle „Eintrittsalter“ in die Welt der Elektronik-Experimente bei etwa 8 bis 12 Jahren. Für diese Zielgruppe gibt es einige geeignete und durchaus ansprechend gestaltete kleinere Experimentierkästen, die auch finanziell im Rahmen liegen. Der Einstieg ist schon ab etwa € 20,- möglich, siehe auch Kartonschaltungen, die baue ich mit meinen Enkelkindern immer gerne. Für den (hoffentlich eintretenden) Fall, dass mit diesem ersten Kasten das Interesse an weiteren Elektronik-Experimenten geweckt wird, sollte man darauf achten, dass es entsprechende Upgrade-Möglichkeiten gibt. Dies ist dann der Fall, wenn der Experimentierkasten den Grundbaustein in einer darauf aufbauenden, aufsteigenden Reihe bildet. Wenn der erste Kasten nur sehr beschränkte Möglichkeiten bietet, ist es vielleicht eine Überlegung, den Anschlusskasten schon „vorzuhalten“ oder gleich mitzuschenken. Das mit Abstand wichtigste ist aber, dass der erste Kasten optimal geeignet ist, eben dieses Interesse zu wecken. Gerade bei Kindern im genannten Altersbereich ist das nicht immer leicht einzuschätzen. Hier muss man versuchen, die individuelle Situation, also zum Beispiel schon vorhandene Interessen und Erfahrungen, aber auch Abneigungen und „Fehlschläge“ zu berücksichtigen. In der Übersicht haben wir aus den Programmen der drei Anbieter für die verschiedenen Schwierigkeitsgarde jeweils ein typisches Produkt ausgewählt. Am sowohl altersmäßig als auch inhaltlich „oberen” Ende stehen Kästen, die auch schon im Bereich Ausbildung und eventuell sogar in der (privaten) beruflichen Fortbildung eingesetzt werden können. Dazu zählen das digitale Experimentiersystem „Computertechnik“ von Busch, der Mikrocontroller-Experimentierkasten von Kosmos und verschiedene Lernpakete von Franzis. Bei letzteren wird mit Assemblerprogrammierung und Schaltungssimulation schon fast der Übergang zu den professionellen Starterkits der Halbleiterhersteller erreicht. So gesehen reicht das Spektrum der Elektronik-Experimentierkästen vom Sachkundeunterricht in der Grundschule bis hin zum späteren Hochschulstudium. Schon aus eigenem Interesse (als Elektronik-Zeitschrift) wünschen wir uns, dass dieses Angebot an Experimentierkästen dazu beiträgt, das Interesse für die mit Abstand interessanteste Techniksparte des 21. Jahrhunderts möglichst früh, zahlreich und dauerhaft zu wecken… elektor 060338-11 ********************************************************* 1. Busch Experimentier-System 4000 (ca. € 40,- ab 9 Jahre) Die Experimentiersysteme 4000 bis 6000 bilden eine aufsteigende Reihe, die in einem gemeinsamen Handbuch behandelt wird. Alle Baukästen von Busch verwenden ein Kontaktsystem mit kleinen Buchsen in Form von Hohlnieten, in die man Drahtenden steckt und mit einem konischen Plastikstecker fixiert. Die Bauteile befinden sich auf Kunststoff-Steckplatten, die auf einer Grundplatte angeordnet werden. Das Experimentiersystem 4000 bildet das preiswerte Einsteigersystem für Kinder ab neun Jahre mit zwei NPN-Transistoren, einer LED, Kondensatoren und Widerständen. Damit lassen sich mehr als 80 Experimente durchführen, die einen Einstieg in die Elektronik ermöglichen. Zu den Versuchen gehören eine Einbrecher-Meldeanlage, Zeitschalter, Quiz-Uhr, Regenwarnanlage, Treppenhaus-Lichtautomat, Sensortaste, Kurzzeitmesser, Blinklicht, Batterietester und viele mehr. Dazu werden fundierte Erklärungen geliefert. 2. Busch Experimentier-System 5000 (ca. € 65,- ab 10 Jahre) Die Experimentiersystem für Kinder ab zehn Jahre hat ein Bedienpult mit eingebautem Drehkondensator, Poti und Lautsprecher. Entsprechend findet man unter dem Versuchsmaterial auch einen Ferritstab und Draht zum Wickeln von Schwingkreisspulen. Ein dreipoliges Empfänger-IC ZN414 ermöglicht den Aufbau verschiedener Radios für Mittelwelle und Langwelle. Insgesamt werden über 100 Experimente vorgestellt, darunter Telefon-Mithörverstärker, elektronisches Metronom, Tongenerator, Martinshorn, Annäherungsmelder, Morsegenerator, Mini-Orgel und ein Lügendetektor. 3. Busch Experimentier-System 6000 (ca. € 110,- ab 12 Jahre) Dieses System besitzt ein größeres Pult mit einer abdeckbaren Arbeitsfläche. Auch komplexere Schaltungen lassen sich aufbauen und staubsicher aufbewahren. Neben Drehko, Poti und Lautsprecher gibt es nun noch einen Schiebeschalter. Ein Messgerät und eine Lautsprecherbuchse können nachgerüstet werden. Das Material umfasst u.a. vier Transistoren, zwei LEDs, eine Infrarot-LED, einen Fototransistor sowie die HF-Bauteile wie im System 5000. Damit kann man über 220 Experimente und Geräteschaltungen wie Lichtorgel, Radio mit Gegentakt- Endstufe, Infrarot-Lichtschranke, Dämmerungs-Schalter, elektronisches Klavier, Abhöranlage und Leitungssuchgerät aufbauen. Kinder und Jugendliche können mit diesem Baukasten solide Grundkenntnisse erwerben. 4. Busch Computertechnik (ca. € 90,- ab 12 Jahre) Die Bezeichnung Computertechnik ist vielleicht etwas zu hoch gegriffen, der Untertitel Digitaltechnik trifft den Inhalt genauer. Enthalten sind drei Platinen mit CMOS-ICs, dazu gibt es noch Leuchtdioden, Taster, Kondensatoren, Widerstände usw. Eine große Platine trägt einen zweifachen BCD-Zähler 4518 und ein zweistelliges LC-Display mit Displaytreibern 4056. Der Anwender hat Zugriff auf Clock und Reset jeder Zählerstufe und einen Strobe-Eingang, um das Daten-Latch im Diplay-Treiber zu steuern. Außerdem sind die binären Zähler-Ausgänge herausgeführt. So lassen sich beide Zähler wahlweise einzeln oder kaskadiert als Zähler bis 100 betreiben. Zwei weitere Platinen enthalten ein vierfaches UND-Gatter 4081 und einen sechsfachen Inverter 4069. Das ausführliche Handbuch beschreibt über 100 Experimente wie z. B. den zweistelligen Zähler, Addierer, programmierbarer Digital-Timer, Synthesizer, Frequenz-Messgerät, Personenzählanlage, Digital-Analog-Wandler, elektronische Spieluhr, Digital- Multimeter, Alarm-Zentrale und Verkehrsampel. Dabei werden auch digitale Grundfunktionen wie z.B. NAND, EXOR, RS-Flipflop usw. fundiert erläutert. Wer die Experimente durchgeführt hat, ist fit für die digitale Elektronik. ********************************************************* 5. Franzis Lernpaket LEDs (ca. 20 €) Die Lernpakete aus dem Franzis-Verlag wenden sich nicht speziell an Kinder und haben daher keine Altersempfehlung. Es handelt sich durchweg um Lernkurse mit Handbuch und dem erforderlichen Experimentiermaterial, die für die Ausbildung und den Hobbyelektroniker konzipiert sind. Dieses Lernpaket behandelt einfache Experimente mit LEDs und eignet sich für Elektronik-Einsteiger ohne Vorkenntnisse. Der Anwender lernt die entscheidenden Grundlagen von der Schaltungstechnik bis zur Berechnung der erforderlichen Vorwiderstände. Allein mit LEDs und Widerständen lassen sich bereits zahlreiche Versuche durchführen. Zu den Experimenten gehören farbige und weiße LED-Taschenlampen, Testgeräte und Sensoren, z.B. ein Temperatursensor, der den Temperaturkoeffizienten der LED-Spannung ausnutzt. Das Experimentiersystem verwendet eine Labor-Steckplatine und ist daher beliebig ausbaubar. Das beiliegende Handbuch erläutert zahlreiche Schaltungen und Bauvorschläge für einfache und anspruchsvollere Projekte, wie z.B. Schaltregler, LED-Dimmer und so weiter. Wenn der Anwender die einfachen Versuche mit dem vorhandenen Material durchgeführt hat, kann er mit größeren Projekten und zusätzlich zu beschaffenden Bauteilen fortfahren. 6. Franzis Lernpaket Elektronik-Experimente mit dem PC (ca. 40 €) Dieses Lernpaket gibt eine einfache Einführung in die Elektronik und die Programmierung in Visual Basic. Kleine Schaltungen lassen sich mit dem beiliegenden Versuchsmaterial nach den Anweisungen auf der CD auf einer Platine aufstecken und mit den vorhandenen Programmen erproben. Der PC dient dabei als universelles Werkzeug. Er liefert sowohl die Stromversorgung als auch die erforderlichen Anzeige-, Steuerungs- und Bedienelemente. Der Anwender kann deshalb ohne zusätzliche Werkzeuge und Messgeräte sofort loslegen. Alle Versuche verwenden die serielle Schnittstelle des PCs und erhalten von dort ihre Stromversorgung. Man erhält genaue Anweisungen, Zeichnungen und Fotos zum Aufbau der Versuche. Zu jedem Experiment gibt es in Programm, das auch im Visual-Basic-Quelltext zugänglich ist. Zu den vorgestellten Versuchen gehören ein LED-Blinker, Blitzlicht, Berührungssensor, Stoppuhr, Digitalzähler, Messgeräte für Widerstand, Licht und Temperatur, Lügendetektor, Analog-Digitalwandler als Voltmeter und Batterietester, Messwerterfassung, Messdatenplotter, Testgeräte für elektronische Bauelemente, Tonerzeugung und die automatische Dekodierung von Morsezeichen. 7. Franzis Lernpaket Elektronische Schaltungen selbst entwickeln und aufbauen (ca. 30 €) Das Lernpaket verbindet den Aufbau einfacher Halbleiterschaltungen mit der Simulation am PC. Als Simulationswerkzeug dient Switcher CAD III von Linear Technology. Die realen Versuche verwenden ein Laborsteckboard, zwei LEDs, 44 elektronische Bauteile und ein Piezoelement. Insgesamt werden 40 virtuelle und 36 reale Versuchsschaltungen vorgestellt. Zu den Projekten gehören ein elektronisches Nebelhorn, Mückenscheuche, Lügendetektor, Metall-Suchgerät, DC/DC-Wandler, Gitarren-Verzerrer, rauscharme Vorverstärker und ein Wassermelder. Einige der aufgebauten Versuche werden mit einem PC-Oszilloskop und einem NF-Signalgenerator über die Soundkarte untersucht. Das Handbuch liefert auch den mathematischen Hintergrund anhand zahlreicher Formeln mit passenden Rechenbeispielen vom Ohmschen Gesetz über Schwingkreise bis zu einzelnen Transistorschaltungen mit ihrer Dimensionierung. Die Verbindung von Simulation mit realen Versuchen macht das Lernpaket auch interessant für Studenten der Elektrotechnik und verwandter Studienfächer. 8. Franzis Lernpaket Mikrocontroller (ca. 50 €) Das Lernpaket vermittelt die Grundlagen hardwarenaher Mikrocontroller-Programmierung mit einer gründlichen Einführung in Assembler. Es enthält einen Bausatz für ein Programmier- und Entwicklungssystem rund um den ATtiny13. Der Anwender muss die Platine zuerst zusammenlöten und erhält damit zugleich ein kleines Programmiergerät und ein Versuchsfeld für zusätzliche Bauelemente. Die eigentlichen Versuche werden in Stecktechnik durchgeführt und über die serielle Schnittstelle mit Energie versorgt. Fehler können nicht zur Zerstörung von Bauteilen führen, weil der Betriebsstrom begrenzt ist. Das Handbuch gibt einen gründlichen Einsteigerkurs zur Mikrocontroller-Programmierung. Der ATtiny13 wird vor allem in Assembler programmiert. Das beiliegende Windows-Programm dient zum Programmieren und Experimentieren und enthält auch ein RS232-Terminal sowie Funktionen zur direkten Interface-Steuerung und für ein einfaches Oszilloskop. Die Experimente umfassen LED-Steuerungen, Flipflops, Messen von Spannungen und Helligkeit, Speicheroszilloskop und Datenlogger, Helligkeitssteuerung mit PWM-Ausgang, programmgesteuerte Timer und Zähler sowie Grenzwertüberwachung und Regelkreise. Neben Assembler werden auch erste Schritte in den Programmiersprachen Basic und C gezeigt. 9. Franzis Lernpaket Röhrentechnik (ca. 50 €) Dieses Lernpaket aus dem Franzis-Verlag nimmt eine Sonderstellung ein, weil keine modernen Halbleiter, sondern Röhren im Mittelpunkt stehen und weil hier nicht gesteckt wird, sondern durchgehend gelötet werden muss. Aber anders als früher üblich kommt man ohne hohe Anodenspannungen aus. Die Versuche arbeiten mit einer Anodenspannung von 9 V bzw. 18 V aus ein bis zwei 9-V-Batterien. Die verwendeten Batterieröhren sind direkt geheizte Pentoden vom Typ 2SH27L und werden aus zwei Akkuzellen mit 2,4 V und mit ca. 60 mA geheizt. Das Lernpaket enthält zusätzlich Widerstände, Kondensatoren, zwei Piezo-Schallwandler, zwei LEDs und einen Transistor. Die LEDs dienen als Indikatoren für den Anodenstrom. Damit lassen sich Grundversuche zur Röhren-Schaltungstechnik durchführen. Das Handbuch beschreibt 25 vorbereitete Projekte mit detailgetreuen Aufbauzeichnungen. Dazu gehören ein Sensorverstärker mit Piezo-Wandler, ein- und zweistufige NF-Signalverstärker, ein Puls-Monitor mit Kopfhörerausgang, Tongeneratoren und Blinkschaltungen, HF-Prüfoszillatoren im Kurzwellenbereich und Radioschaltungen vom Röhrendetektor bis zum Audion. ********************************************************* 10. Kosmos Easy Electronic (ca. € 65,- ab 8 Jahre) Dieser Elektronik-Experimentierkasten ist für Kinder ab acht Jahre konzipiert und zeichnet sich durch eine besonders einfache Aufbautechnik aus. Alle Bausteine werden mit Druckknöpfen verbunden. Ein Experimentier-Board aus transparentem Kunststoff mit Rastnoppen nimmt die komplette Schaltung auf. Das System ist nicht für Erweiterungen mit eigenen Bauteilen geeignet und nicht kompatibel zu den übrigen Experimentierkästen von Kosmos. Das farbige Anleitungsheft mit 64 Seiten führt durch alle Experimente. Der Baukasten enthält über 60 Bauteile, darunter Transistoren, HF-Verstärker, Widerstände, Glühlämpchen, Kondensatoren, Dioden, Mikrofon, Lautsprecher, Piezopiepser, Motor und komplette integrierte Sound-Funktionsblöcke (Melodie, Alarm, Sound, Verstärker) mit je 5 Anschlüssen und weiteres Material. Der Experimentierkasten gibt wegen der einfachen und zuverlässigen Aufbautechnik Kindern eine Chance, ganz ohne die Hilfe Erwachsener zu spielen und zu lernen. 11. Kosmos Abenteuer Wissen Elektronik (ca. € 20,- ab 8 Jahre) In der Reihe „Abenteuer Wissen“ vertreibt der Kosmos-Verlag Experimentierkästen, die Schulkinder ab acht Jahre für die Naturwissenschaften begeistern sollen. Dieser Baukasten mit zwei Transistoren, zwei LEDs sowie Widerständen, Kondensatoren und anderen Bauteilen ermöglicht die ersten Schritte in die Elektronik. Die Stecktechnik dieses Experimentierkastens erlaubt den schnellen und kontaktsicheren Zusammenbau von rund 20 Schaltungen. Dabei entstehen Anwendungen wie Zeitschalter, Batterietester, Alarmanlage oder Temperaturfühler. Die auch in den folgenden Baukästen verwendeten Steckfedern nehmen die Transistormodule im 15-mm-Raster und die bedrahteten Bauelemente auf. Das Stecksystem bietet den Vorteil, dass eine Erweiterung mit handelsüblichen Bauelementen jederzeit möglich ist. Es ist kompatibel zu den folgenden Baukästen bis zum Kosmos-Mikrocontroller, so dass Bauteile weiter verwendet werden können und Verbindungen zwischen den Baukästen möglich sind. Kinder, die mit den ersten Experimenten im „Abenteuer Wissen Elektronik“ Erfolgserlebnisse hatten, können einen der folgenden Experimentierkästen auf ihre Wunschliste schreiben. 12. Kosmos Electronic Basic (ca. € 50,- ab 10 Jahre) Dieser Experimentierkasten für Kinder ab 10 Jahre bietet 148 Experimente vom einfachen Stromkreis bis zur aufwendigen Transistorschaltung. Der Baukasten enthält ein Experimentierpult mit eingebautem Drehkondensator und LEDs und ein Verdrahtungsfeld mit Kontaktfedern. Außerdem gibt es NPN-Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, eine Germanium-Diode, einen Ohrhörer und ein Steck-Modul mit Mittelwellenspule. Das Anleitungsbuch behandelt Experimente von der Blinkschaltung über ein Mittelwellenradio bis zur Alarmanlage. Dabei werden die Grundlagen und Fachbegriffe der Schaltungstechnik kindgerecht erläutert. 13. Kosmos Electronic Profi (ca. € 180,- ab 12 Jahre) Der Experimentierkasten für Kinder ab 12 Jahre enthält das komplette Material aus dem „Electronic Basic“ und ein zusätzlich angedocktes Pult mit eingebautem Lautsprecher, zwei Potis und einem Messgerät. Außerdem gibt es NPN- und PNP-Transistoren, integrierte Schaltkreise (Timerbaustein NE555, Vierfach-Operationsverstärker LM324, NF-Verstärker TBA820 und PLL-Baustein 4046), einen Dual-Gate-MOSFET, Fotodiode und Fototransistor und einen Lichtwellenleiter. Zu den Themen des Handbuchs gehören neben vielen anderen Versuchen der Sägezahn-Generator, eine Reflex-Lichtschranke, ein elektronisches Thermometer und eine Fernsteuerung per Haustelefon. Insgesamt können 300 Versuche durchgeführt werden. Der Nachwuchs-Elektroniker erhält damit einen breiten Überblick mit Experimenten aus den verschiedensten Bereichen der Elektronik. Kinder und Jugendliche erarbeiten sich solide Grundkenntnisse, die auch für eine spätere Ausbildung oder ein Studium wertvoll sind. 14. Kosmos Electronic Microcontroller (ca. € 150,- ab 12 Jahre) Der Experimentierkasten rundet die Elektronik-Reihe von Kosmos mit einem Mikrocontroller ab. Auch hier werden die bewährten Steckfedern benutzt. Das Mikrocontroller-Modul enthält eine Infrarot-Schnittstelle zum Datenaustausch mit dem PC. Das System eignet sich auch für den portablen Einsatz z.B. bei der mobilen Messdatenerfassung. Die Software erlaubt neben der Programmierung auch den Einsatz als Messgerät und die grafische Darstellung von Messdaten. Der Baukasten enthält zusätzlich ein Poti, ein Mikrofon, einen Motor und einen Piezo-Schallwandler. Außerdem gibt es steckbare Bauteile wie ein zweistelliges LED-Displaymodul, Transistoren, Sensoren und passive Bauelemente. Das Handbuch beschreibt ausführlich etwa 100 Versuche mit Aufbauzeichnungen, Schaltplänen und Programm-Quelltexten. Zu den wichtigsten Experimenten zählen ein LED-Lauflicht, Würfel, Timer, Lichtschranke, Balkenanzeige, Zufallsgenerator, Digitaluhr, Digitalvoltmeter, Lärmpegelmessung, PWM-Motorsteuerung, Tresorschloss und eine Alarmanlage. Dabei lernt man wichtige Grundbegriffe und programmtechnische Abläufe. Ein einmal geladenes Programm bleibt auch nach dem Ausschalten erhalten und kann beliebig oft gestartet werden.
Quelle:
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