Licht und Spaß E-Book

René Bohne

• Herausgeber: O'Reilly
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2015

Seitenzahl: 237

Beschreibung

Man bittet sechs erfahrene Makerinnen und Maker, jeweils drei Licht-Elektronikprojekte zu entwickeln, die man an einem Wochenende nachbauen kann - sei es allein, sei es in einer Bastelgruppe. Dann bringt man die Makerinnen und Maker zu einem gemeinsamen Wochenende zusammen und trägt 18 faszinierende Elektronikprojekte rund um das Thema Licht zusammen. Anschließend gibt man den Lichtkünstlerinnen und -künstlern knappe sechs Wochen Zeit, ihre Projekte zu beschreiben, vierfarbig zu fotografieren und - wo notwendig - Code zu schreiben. Herausgekommen ist dabei ein wunderschönes Bastelbuch zum Thema Licht und Elektronik, das für jeden etwas bereit hält: für den jungen Bastler, der gemeinsam mit seiner Mutter eine originelle Papierfigur faltet und sie mit leuchtenden LEDs bestückt (die sich auch auf jedem Geek-Schreibtisch gut macht) genauso wie für die Textilgestalterin, die mithilfe eines Arduinos LED-Streifen in allen erdenklichen Farben und Muster auf Textilien zum Leuchten bringen kann. Oder die Laserharfe für die nächste Party, um Musik damit zumachen, oder das selbstgebaute Infrarot-Thermometer für den Hobby-Bierbrauer oder oder oder.

Leseprobe

Licht und Spaß – Elektronisches Basteln mit Licht

René Bohne, Christoph Emonds, Mario Lukas, Roksaneh Krooß, Lina Wassong, Alex Wenger

O’REILLY®

Beijing · Cambridge · Farnham · Köln · Sebastopol · Tokyo

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O’Reilly Verlag

Balthasarstr. 81

50670 Köln

E-Mail: [email protected]

Copyright der deutschen Ausgabe:

© 2015 O’Reilly Verlag GmbH & Co. KG

Bibliografische Information Der Deutschen Bibliothek

Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar.

Lektorat: Volker Bombien, Köln

Korrektorat: Dr. Dorothée Leidig, Freiburg

Umschlaggestaltung: Michael Oreal, Köln

Produktion: Karin Driesen, Köln

Satz: le-tex publishing services GmbH, Leipzig, www.le-tex.de

Belichtung, Druck und buchbinderische Verarbeitung:

Druckerei Mediaprint, Paderborn

ISBN: 978-3-95875-037-1

Dieses Buch ist auf 100% chlorfrei gebleichtem Papier gedruckt.

Inhaltsverzeichnis

Einleitung

1.   Das Hexentreppentier

Material

Benötigtes Werkzeug

Anleitung

Der Marienkäfer

Der Drache

Der Tiger

Das geht auch

2.   Die Korkenmaus

Material

Benötigtes Werkzeug

Anleitung

Das geht auch

3.   Das Glühwürmchen-Glas

Benötigte Bauteile

Werkzeuge

Die Vorbereitung

LEDs und Knopfzellenhalter verlöten

Der Bau des Schalters

Die Halterung festkleben

Die Glühwürmchen leuchten lassen

4.   Der Color-Twister

Benötigte Bauteile

Benötigtes Werkzeug

Holzbearbeitung

Löten

5.   Mit Licht Grüße versenden: der Platinen-Geschenkanhänger

Benötigte Bauteile und Werkzeuge

Die Vorbereitung

Die Umsetzung

Fehlerbehebung

So geht’s auch

Links zu Projekten

6.   Das Launometer zeigt gute Laune

Benötigte Bauteile

Die Vorbereitung

Die Umsetzung

Das Ausprobieren

So geht’s auch

Links

Zusammenfassung

7.   Die leuchtenden Hosenträger

Benötigte Bauteile für die LED-Hosenträger

Werkzeuge

Aufbau

Die Installation der LED-Bibliothek

Das Hochladen des NeoPixel-Codes

Arduino-Leiterplatte vorbereiten

Box zusammenbauen

Die Vorbereitung der LED-Hosenträger

LED-Streifen zuschneiden

Klettband anbringen

LED-Streifen zusammenlöten

8.   Lichtschranken

Lichtschranke mit Photodiode

Lichtschranke mit Phototransistor

Lichtschranke mit Abstandssensoren

Ausblick

9.   Sonnenlicht aus der Konserve

Materialien

Werkzeug

Schaltung

Löten

Wetterfest machen

10. Laser-Pong: Wer ist hier schneller als das Licht?

Benötigte Bauteile

Benötigtes Werkzeug

Optional

Der Aufbau beginnt

Zusammenbau der einzelnen Teile

Das Spiel

So gehts auch

Der Schaltplan

Links

Zusammenfassung

11. Die Milchstraße im Schlafzimmer

Materialien

Werkzeug

12. Die Glasfaserqualle

Benötigte Bauteile

Werkzeuge

Die Vorbereitung

Schritt 1: LED-Streifen und PVC-Schlauch zurechtschneiden

Schritt 2: Glasfasern vorbereiten

Schritt 3: Glasfasern in den Schlauch kleben

Schritt 4: LED-Streifen präparieren

Schritt 5: Glasfaser-Halterung kleben

Schritt 6: Lampe zusammenbauen

13. Der LED-Würfel fordert das Glück heraus

Benötigte Bauteile

Benötigtes Werkzeug

Optional

Die Einzelteile

Zusammenbauen der Elektronik

Zusammenbau des Würfels

Die Ansteuerung der LEDs

So gehts auch

Links

Zusammenfassung

14. Lichtwecker

Materialien

Werkzeug

Übersicht

Holzarbeiten

Sonnenstrahlen

LED-Streifen

Software

Erweiterungen/Ideen

Links

15. Infrarot-Thermometer

Vorbereitung

Einfacher Aufbau auf dem Steckbrett

Der Sensor

Schaltplan

Steckbrett

Arduino-Sketch

Fehlerbehebung

So geht es auch: ein mobiles Thermometer

Weiterführende Informationen

Ausblick

16. Dunkelheitssensor: Wie dunkel ist es?

Aufbau auf dem Steckbrett

Schaltplan

Steckbrett

Arduino-Sketch

Mobile Version

Für Experten

So geht es auch: Für Hobby-Astronomen

Verbindung mit dem Internet

Ausblick

17. Die Laserharfe oder Licht hörbar machen

Benötigte Bauteile und Werkzeuge

Die Umsetzung

Fehlerbehebung

So geht es auch

Links zu Projekten

18. Mit Licht die Zeit lesen: die Wortuhr

Benötigte Bauteile und Werkzeuge

Die Vorbereitung

Die Umsetzung

Anzeigen der Uhrzeit

Fehlerbehebung

So geht es auch

Links zu Projekten

Index

Einleitung

Man nehme ...

... sechs erfahrene Makerinnen und Maker und bittet sie, sich jeweils drei originelle Elekronik-Bastelprojekte zu überlegen, die man an einem Wochenende bauen kann, sei es allein, sei es gemeinsam.

Dann lädt man diese Makerinnen und Maker zu einem gemeinsamen Wochenende im Januar 2015 nach Leinefelde ein und trägt 18 faszinierende Elektronikprojekte rund um das Thema Licht zusammen und bringt sie in eine sinnvolle Reihefolge. Anschließend gibt man den Lichtkünstlerinnen und -künstlern knappe sechs Wochen Zeit, ihre Projekte zu beschreiben und zu fotografieren und sich gegenseitig zu zeigen.

Heraus gekommen ist dabei ein wunderschönes Bastelbuch zum Thema Licht und Elektronik, das für jeden etwas bereit hält: für den jungen Bastler, der gemeinsam mit seinem Vater eine originelle Papierfigur faltet und sie mit leuchtenden LEDs bestückt (die sich auch auf jedem Geek-Schreibtisch gut macht) genauso wie für die Textilgestalterin, die mithilfe eines Arduino LED-Streifen in allen erdenklichen Farben und Muster auf Textilien zum Leuchten bringen kann. Oder die Laserharfe für die nächste Party, um Musik damit zu machen, oder das selbstgebaute Infrarot-Thermometer für den Hobby-Bierbrauer oder oder oder.

Die Autorinnen und Autoren sowie der Lektor bedanken sich herzlich für die ideelle und materielle Unterstützung ihrer Arbeit bei der Make Light Initiative des BMBF wie auch bei Karina und Stephan Watterott von Watterott Electronic.

Alle Beteiligten wünschen viel Bastelspaß bei Licht und Spaß – Basteln mit Licht

Im Mai 2015

René Bohne

Volker Bombien

Christoph Emonds

Mario Lukas

Roksaneh Krooß

Lina Wassong

Alex Wenger

Aufbau des Buches

Die Projekte sind vom Einfachen zum Komplexen hin geordnet. Es wird jeweils angegeben, welche Bauteile benötigt werden. Dabei wurde darauf geachtet, dass die verwendeten Bauteile überall erhältlich sind und nicht teuer sind. Auch zu Beginn wird jeweils angegeben, wie lang ungefähr das Basteln an einem Projekt dauern wird.

Manche Projekte benötigen elektronisches Hintergrundwissen, um die Bastelschritte nachvollziehen zu können. Deshalb erläutern die Autoreninnen und Autoren gelegentlich – vom sonstigen Text abgesetzt – einige Grundlagenthemen der Elektronik. Diese Passagen sind immer als Themeninsel bezeichnet.

Gelegentlich sind bei der Bastelei wichtige Dinge zu beachten, es geht ja immerhin auch um Elektrizität, wenn auch meistens in schwacher Form. Oder es werden Materialien und Werkzeuge eingesetzt, bei denen man etwas Besonderes beachten muss. Diese Textstellen wurden mit Warnung bezeichnen.

Tipps haben die Autorinnen und Autoren die Passagen genannt, in denen Hinweise gegeben werden, um etwas schneller an ein Bastelziel zu gelangen oder mit denen man einen Schritt etwas eleganter erledigen kann.

Wird Code in den Projekten verwendet, dann steht dieser auch unter http://github.com/LichtUndSpass zum freien Download zur Verfügung.

1 Das Hexentreppentier

von Roksaneh Krooß

Abbildung 1-1: Ein fertiger Marienkäfer

Das Hexentreppentier ist ein kleines Projekt, das sich mit den einfachsten Bauteilen innerhalb von 30 Minuten realisieren lässt. Es eignet sich sehr gut für den Einstieg in das Basteln mit LEDs und Licht, da in dem Projekt erklärt wird, wie ein Stromkreis aufgebaut ist, was die Zeichen + und – auf einer Batterie bedeuten und wie eine LED grundsätzlich funktioniert.

Material

• 2 Bierdeckel (0,20 €)

• 1–2 LED (0,50 €)

• 1 Pappe (1 €)

• 1 Fotokarton (1 €)

• 1 Knopfzellen-Batterie (0,50 €)

Benötigtes Werkzeug

• Tacker

• Klebestift

• Klebeband

Anleitung

Schritt 1

Eine Hexentreppe zu basteln, ist vielen vielleicht schon aus dem Kindergarten bekannt. Dazu werden zwei gleich lange Pappstreifen in einem rechten Winkel aufeinandergeklebt. Um ein Hexentreppentier zu basteln, reichen zwei Streifen von je ca. 25 cm Länge und 1 cm Breite aus.

Weil die Hexentreppe später im Inneren des Tieres verschwindet und von außen nicht mehr sichtbar ist, können dafür auch Pappreste aus dem Haushalt wie alte Tiefkühlpizza-Kartons oder Schachteln verwendet werden.

Abbildung 1-2: Die Pappstreifen werden aus alten Kartons ausgeschnitten

Im Wechsel werden nun die einzelnen Pappstreifen übereinandergefaltet, bis eine Art Ziehharmonika entsteht.

Abbildung 1-3: Die Pappstreifen werden aufeinandergelegt und abwechselnd übereinandergefaltet

Schritt 2

Die gebastelte Hexentreppe wird dann in die Mitte eines Bierdeckels geklebt. Damit der Bierdeckel später nicht mehr als Bierdeckel zu erkennen ist, kann man ihn zuvor mit etwas Pappe bekleben.

Abbildung 1-4: Die gefalteten Pappstreifen werden in die Mitte des Bierdeckels geklebt

Schritt 3

Jetzt muss eine Batteriehalterung gebaut werden, die halb so hoch ist wie die zusammengedrückte Hexentreppe. Dazu faltet man am besten ein Stück Pappe mehrfach, bis sie etwa halb so hoch ist wie die Hexentreppe, und klebt die Pappe kurz hinter der Hexentreppe mit Klebeband fest.

Abbildung 1-5: Eine „Batteriehalterung“ wird hinter der Hexentreppe fixiert

Themeninsel: Die Batterie

Batterien gibt es in vielen verschiedenen Größen und Formen. Sie werden auch als galvanische Zellen bezeichnet. Bei den meisten Projekten in diesem Buch werden Batterien als Stromquellen verwendet.

In sogenannten Schaltplänen, auf die wir an späterer Stelle im Buch zurückkommen werden, werden Batterien als zwei parallele Striche, ein längerer und einen kürzerer, dargestellt.

Abbildung 1-6: Das Schaltplan-Symbol für einen Batterie

Die beiden Striche stehen jeweils für die beiden Pole einer Batterie. Jede Batterie hat zwei Pole, einen +-Pol und einen –-Pol. Der +-Pol wird auch als Anode bezeichnet. Wenn hingegen der –-Pol gemeint ist, spricht man von einer Kathode. Das ist wichtig, weil die elektrische Ladung in einer Batterie immer nur in ein und dieselbe Richtung fließen kann. Daher spricht man auch von einer Gleichspannung.

Wenn man sich eine Batterie genauer anschaut, erkennt man, dass auf jeder Batterie ein + und ein – aufgemalt oder eingraviert sind. Dadurch weiß man beim Basteln, wie herum die Batterie eingesetzt werden muss.

Batterien gibt es in vielen verschiedenen Formen:

Abbildung 1-7: Links: Blockbatterie. Mitte: Mignon. Rechts: Knopfzelle.

Für die ersten Projekte in diesem Buch reicht eine Knopfzelle aus. Sie heißt so, weil sie an einen Hosen- oder Jackenknopf erinnert. Je mehr LEDs jedoch bei den Projekten zum Einsatz kommen, desto komplexer wird auch die Stromversorgung der Projekte.

Schritt 4

Mit einem zweiten Stück Klebeband kann man nun die Batterie auf der Pappe befestigen. Dabei ist darauf zu achten, dass der +-Pol der Batterie nach oben zeigt.

Abbildung 1-8: Die Batterie wird auf der Halterung fixiert

Im nächsten Schritt wird die LED durch die Hexentreppe geschoben. Es ist wichtig, dass sich das kürzere Bein der LED unter der Batterie befindet. Das längere Bein der LED liegt mit etwas Abstand über dem +-Pol der LED.

Abbildung 1-9: Die LED wird durch die Hexentreppe hindurchgesteckt und mit der Batterie verbunden

Themeninsel: Die LED

Abbildung 1-10: LED

Eine LED oder auch Leuchtdiode wird in den meisten Projekten dieses Buches als Lichtquelle verwendet. LEDs leuchten, sobald elektrischer Strom durch sie hindurchfließt, zum Beispiel der Strom aus einer Batterie.

Wie bei einer Batterie fließt auch bei einer LED der Strom nur von einer bestimmten Richtung in die andere. Man spricht dann von der sogenannten Durchlassrichtung. Deshalb haben LEDs auch wie Batterien einen Plus-und einen Minuspol.

Welcher der Plus- bzw. Minuspol der Leuchtdiode ist, lässt sich testen, indem man ein Bein der LED an den Plus- und das andere an den Minuspol der Knopfzelle hält. Ist die Polung korrekt, wird die LED leuchten. Leuchtet die LED nicht, sollte sie aufleuchten, sobald man die Position der Beine tauscht. Gerade wenn man das erste Mal mit LEDs arbeitet, sollte man diesen Test einmal durchführen, um mit der Polung vertraut zu werden.

Bei den meisten LEDs haben daher auch die beiden Beinchen unterschiedliche Längen. In den meisten Fällen handelt es sich bei dem längeren Beinchen um den Pluspol. Das muss jedoch nicht immer der Fall sein und sollte vor dem Basteln mit LEDs immer getestet werden. Mit Permanent-Marker kann der Pluspol dann gekennzeichnet werden. Das hilft, um die Pole während des Bastelns voneinander unterscheiden zu können, denn manchmal müssen die Beine geknickt oder gekürzt werden. Durch die Markierung kann man sich von Anfang an Frust und Arbeit ersparen.

Schritt 5

Sobald die Batterie befestigt und die LED in die Hexentreppe geklemmt wurde, kann man einen zweiten Bierdeckel auf das obere Ende der Hexentreppe kleben.

Abbildung 1-11: Der zweite Bierdeckel wird nun von oben auf die Hexentreppe geklebt

Anschließend werden die beiden Bierdeckel hinter der Hexentreppe zusammengetackert.

Abbildung 1-12: Die beiden Bierdeckel werden hinter der Hexentreppe mit Hilfe eines Tackers verbunden

Wenn nun die beiden Bierdeckel aufeinandergedrückt werden, sollte die LED leuchten. Sobald der Druck nachlässt, sollte auch die LED aufhören zu leuchten.

Leuchtet die LED jedoch nicht, ist zu prüfen, ob beide Beine im zusammengedrückten Zustand auch wirklich die Batterie berühren, ob die Polung richtig ist oder ob die Batterie leer ist.

Schritt 6

Wenn die LED aufleuchet, kann man sich dem Äußeren des Tieres widmen. Dabei sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt. Hier ein paar Vorschläge:

Der Marienkäfer

Die Bierdeckel werden zu Beginn des Bastelvorgangs mit schwarzer Pappe beklebt. Aus roter Pappe lassen sich nun zwei Flügel ausschneiden und mit schwarzen Punkten bekleben. Sobald die Grundkonstruktion des Hexentreppentieres fertig ist, können die Flügel auf die obere Pappe aufgeklebt werden. Wenn man die Flügel nur an der vorderen Seite anklebt und anschließend ein bisschen nach oben knickt, wirkt der Marienkäfer direkt viel plastischer.

Abbildung 1-13: Marienkäfer

Der Drache

Die Bierdeckel werden zu Beginn mit grüner Pappe beklebt. Aus einer schwarzen Pappe werden zwei Halbkreise geschnitten. Knickt man sie 2 mm von den Halbkreisen um, kann man sie als Augen auf den oberen Deckel kleben. Es sieht realistischer aus, wenn man zusätzlich einen weißen Punkt in die Augen klebt und in deren Mitte eine Pupille einzeichnet.

Aus einer anderen farbigen Pappe kann man einen Streifen ausschneiden, aus dem man auf einer Seite Dreicke herausschneidet, so dass Zacken entstehen. Wer eine Zackenschere besitzt, kann die Dreiecke natürlich auch damit herausschneiden.

Die andere Seite des Streifens wird im Abstand von 1 cm etwa 3 mm tief senkrecht eingeschnitten. Wenn man diese Einschnitte abwechselnd nach rechts und links umknickt, kann man sie als Klebefläche benutzen und den Streifen auf die Mitte des Deckels kleben. So erhält man einen Kamm auf dem Drachenrücken. Natürlich darf der Drache auch zum Krokodil werden – wie bereits erwähnt, sind der Kreativität keine Grenzen gesetzt.

Abbildung 1-14: Drache

Der Tiger

Die Bierdeckel werden zu Beginn des Bastelvorgangs mit gelber oder orangefarbener Pappe beklebt. Aus schwarzer Pappe kann man aus freier Hand Streifen ausschneiden.

Die Streifen müssen nicht gerade sein. Dies gibt dem Tiger später einen natürlicheren Effekt. Im Anschluss werden die Streifen auf die Bierdeckel geklebt.

Für die Augen kann man wie beim Drachen Halbkreise aus schwarzer Pappe ausschneiden. Wenn man die gerade Seite ein Stück umknickt, erhält man eine Klebefläche und kann so die Augen auf die Bierdeckel kleben. Kleinere weiße Punkte kann man verwenden, um die Augen realistischer zu gestalten. Die Pupillen lassen sich einfach mit einem schwarzen Stift einzeichnen.

Abbildung 1-15: Tiger

Das geht auch

Statt die Bierdeckel zu Beginn des Bastelvorgangs zu bekleben, kann man sie auch bemalen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Zeit mit eingeplant werden sollte, die die Farbe zum Trocknen benötigt.

Warum nicht einfach mal 2 LEDs nebeneinander in der Hexentreppe fixieren? Dies sieht ein bisschen so aus, als ob das Tier zwei Zähne hätte.

2 Die Korkenmaus

von Roksaneh Krooß

Abbildung 2-1: Die fertig gebastelte Korkenmaus

Bei der Korkenmaus handelt es sich um ein Projekt, das mit einfachen Materialien, die man im Haushalt findet, umsetzbar ist. Im Vergleich zum ersten Projekt dieses Buches kommt neben den Funktionen der Batterie und der LED nun das Löten hinzu.