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4.4.3 Sirene

Erstellt ab Herbst 2003

Eines Sonntags fragte mich mein Sohn Jan (9) immer wieder: „Papa, was können wir nun mal basteln ?” Und er erinnerte mich an mein Versprechen, jeden Sonntag von 10:00 Uhr bis 12:00 Uhr eine Bastelstunde einzulegen. Die Werkstatt war ja nun wieder komplett eingerichtet.

Foto (c) 2003 Stephan Mischnick

Also ließ ich mich überreden und wir gingen in unsere Werkstatt. Dort angekommen wühlte ich ein wenig in meinen alten Schaltungsunterlagen herum und fand auch bald eine kleine Blinkschaltung, den astabilen Multivibrator. Wir löteten dann auch gleich drauf los.

Wir benötigten folgende Bauteile für das komplette Projekt:

  • 2 Brettchen, etwa 10 x 20 cm
  • 4 Transistoren 2N2222
  • 4 Widerstände 4,7k Ohm
  • 4 Widerstände 330 Ohm
  • 1 Potentiometer 100 k Ohm
  • 2 LEDs Standard rot 5mm
  • 1 Kleinlautsprecher 8 Ohm, Durchmesser 5 cm genügt
  • 3 Elektrolytkondensatoren 100µF 16 Volt oder mehr
  • 2 Kondensatoren 0,1µF 16 Volt oder mehr
  • 5 Dioden 1N4148
  • 2 Flachbatterien 4,5 Volt
  • 6 Krokodilstrippen
  • Verzinnter Kupfer-Draht
  • Reißbrettstifte

Wir bastelten zunächst folgende Schaltung zusammen:



Die LEDs blinkten immer abwechselnd, wenn wir die Batterien anklemmten.

Die Anschlussbelegung der Transistoren sieht so aus:



Nun wollte Jan wissen, ob man das auch hören kann, wenn man da einen Lautsprecher anschließt. Ich sagte „Natürlich !” und wir wechselten die eine LED gegen einen kleinen Lautsprecher aus. Tatsächlich konnten wir, wenn wir ganz still waren, den Lautsprecher leise im Takt knacken hören.


„Was passiert denn nun, wenn wir den Lautsprecher ganz schnell knacken lassen ?” bohrte Jan weiter. „Dann gibt das einen Ton” erklärte ich. Also löteten wir die Elkos aus und löteten dann dort die Kondensatoren mit 0,1 µF ein. Tatsächlich war ein deutlicher Piepston zu hören.


„Damit kann man auch bestimmt Musik machen !” warf Jan ein. „Ja,” antwortete ich, „wir müssen nur einen veränderbaren Widerstand einbauen !” Also veränderten wir die Schaltung folgendermaßen:


Wenn wir nun an dem Potentiometer drehten, so konnten wir den Ton in der Höhe verändern. „Geht das auch automatisch ?” fragte Jan nun. Ich stöhnte... „Klar !” sagte ich.

Wir bauten also nun folgende zusätzliche Schaltung auf dem 2. Brettchen auf:


Als wir die Batterien anschlossen, blinkte die LED zur Kontrolle der Funktion. Nun löteten wir das Potentiometer aus der 1. Schaltung aus und veränderten diese Schaltung 1 folgendermaßen:




Danach verbanden wir die Punkte A, B und C der Schaltungen 1 und 2 miteinander, das sah dann so aus:


Nun hatten wir eine Sirene gebastelt. Der Heulton war deutlich zu hören.

Hier der Sound der Sirene.



Um ein wenig mit dem Heulton experimentieren zu können, baute ich nun das Potentiometer (gelb eingezeichnet) in die 2. Schaltung ein. Nun konnten wir schön an der Schaltung herum spielen...

Aus der Küche rief Andrea: „Kommt her, es ist Kaffeezeit, wir wollen ein Stückchen Kuchen essen !”

Ui ! Da sind aus den 2 geplanten Stunden fast 5 Stunden Bastelei mit der Sirene geworden.

Tipp:

Probiere noch andere Kondensatoren aus und vergleiche die Töne ! Überlege einmal, wie du eine kleine Orgel daraus entwerfen kannst, auf der du richtig  tolle Noten spielen kannst.

Inzwischen sind die Jahre verflogen und wir schreiben das Jahr 2009 ...

Ich habe die gleiche Bastelei nun mit Nico (10) gemacht.


Diesmal haben wir uns glaich an ein Steckbrett heran gewagt:


Foto: (c) 2009 Stephan Mischnick

Ich erklärte Nico grob die Funktionsweise der Bauteile, meistens mit dem Wassermodell.

Einige Schwierigkeiten ergaben sich mit der Anordnung der internen Brücken in dem Steckbrett. hier habe ich Nico gern geholfen, in dem ich ihm erklärte, dass man eine "Fünfergruppe" wie einen Reißzwecken bei der Brettschaltung ansehen kann. Vor dieser Erklärung piepsten wir die "Fünfergruppen" mit einem Multimeter durch.

Diese "Fünfergruppen" sind auf den Steckbrettern so gruppiert:



Also meistens eine oder zwei Plus- und Minusleisten und dazwischen zwei Bereiche mit den  "Fünfergruppen".  Wenn man nun jede der Fünfergruppen als einen  Reißbrettstift ansieht, klappt die Verdrahtung  der Schaltung fast ohne Hilfe.

Der Jan (inzwischen 15) beschäftigte sich inzwischen mit seinem neuen PC und erschuf wohl neue PureBasic-Programme.

Zum Schluss sahen Nico und ich und das Ergebnis an, das auf Anhieb lief, ohne dass ich selber vorher eine Kontrolle des Steckbretts gemacht hatte.  Das wollt der Nico nicht.

Also "Risiko", und dran mit der Versorgungsspannung.


Meine Frau hatte ein Einsehen mit uns und so konnten wir um 0:30 Uhr die Stufe 1 des Projekts erfolgreich abschließen. Dann war es aber schon reichlich spät und Nico ging zufrieden schlafen. Das macht aber nichts, denn heute ist Sonnabend und morgen kann ganz bequem ausgeschlafen werden, um vielleicht am Früstückstisch ein wenig über das Steckbrett und die nächste Stufe 2 des Projekts zu plaudern.

Später machten wir dann wieder die Experimente mit den verschieden großen Kondensatoren und fast automatisch ergabe es sich, dass die LEDs bei einer bestimmten Kombination der Kondensatoren so aussahen, als leuchteten sie einfach nur.

Ich erklärte, dass das menschliche Auge nur etwa 20 Bilder pro Sekunde auseinander halten könne und dass man das Blinken darüber schon schlecht wahrnehmen könne.

Wir schauten noch einmal ganz genau und meinten die LEDs könnten wohl flimmern, also würden sie auch blinken, nur eben ganz schnell.

Ich erklärte Nico, dass man so oetwas dann mit einem Oszilloskop untersucht, und damit kann man auch ganz schnelle Blinker erkennen.

Ich ließ Nico also den Tastkopf des Oszilloskops an eine LED anklemmen und stelle ihm das Oszilloskop ein, denn das wäre für ihn noch zuschwierig gewesen.

Ich erzählt noch kurz, wie man auszählt und berechnet, wie hoch die Frequenz des Blinker gerade ist. Das heißt, wie oft eine LED pro Sekunde an und aus geht.

Das Ergebnis war 66.7 Hertz. Also blinkte unser Blinker jetzt knapp 67 mal pro Sekunde und damit tatsächlich viel zu schnell für das menschliche Auge.

Dann machten wir eine Pause, denn  die Sache mit dem Oszilloskop schien noch sehr schwierig für Nico zu sein und er versucht immer, sich alles genau zu merken.

Mal sehen, wann er Lust hat, an der Sirene weiter zu  experimentieren...


Experimente,  die Spaß machen,


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