Technikspiele (13) selbst gemacht E-Book

Dr. Hans Gruber

• Herausgeber: BookRix
• Kategorie: Für Kinder und Jugendliche
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2016

Beschreibung

Zum Inhalt: Auch in dieser 13. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht von und für große und kleine Leute' verbinden sich wieder Technik mit Gestaltung - auch wenn es diesmal 'nur' ein 'zweckentfremdetes' Marmeladenglas ist: Kinder mit und ohne Begleitung durch Erwachsene lernen, eine (ausgediente) kurzlebige Billig-Gartensolarleuchte in eine langlebige Solarleuchte zu verwandeln, die wesentlich länger als nur 1 Saison hält. Die Leuchte kann mit (auch gebrauchten) Akkus fast aller Größen und sogar Alkali-Batterien, die noch 'Restenergie' haben, betrieben werden. Da dadurch mehr Platz als vorher benötigt wird, reicht das Original-Gehäuse der Billig Leuchte nicht mehr, so dass Platine und Akku der 'neuen' Leuchte in (z.B.) einem Marmeladenglas passender Größe 'versenkt' werden muss - daher der Name 'Marmeladenglas-Solarleuchte'.  Zum Umbau sind Elektronikkenntnisse nicht erforderlich - Erfahrungen im Umgang mit Lötkolben allerdings sind hilfreich. (Lötübungen für Anfänger(innen) stehen in der 8. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht ... Elektrik: Von Spulen und Magnetismus'.)   Zum Lernziel: Während des Umbaues der Leuchte erfahren die eifrigen Bastler Interessantes über den Aufbau und die Elektronik einer Solarleuchte. Kursleiter(innen) und Lehrer(innen) können hier Vertiefungen zu den Themen Spannungswandler aus Kondensator, Spule und Transistor / Akkumulator / Solarmodul / Photovoltaik - alternative Energien / LED-Leuchten statt z.B. 'Energiesparlampen' (Leuchtstofflampen) ... anknüpfen. Zum Autor: Der Autor - Jahrgang 1943 - hat als Chemiker selbst das meiste durch Experimentieren gelernt und verfasst seit seiner Pensionierung die Jugendsachbuchreihe 'Technikspiele selbst gemacht (von und für große und kleine Leute). Sein Wunsch ist, in (nicht nur) Kindern und Jugendlichen die Liebe zu Naturwissenschaft und Technik zu wecken und zu pflegen. So sind mittlerweile 13 Ausgaben der 'Technikspiele selbst gemacht ...' als E-Books erschienen - dazu ein 'Auswahlhaft 2015' mit Beispielen aus den Ausgaben bis 2015 sowie die Sonderausgabe 'Nageltronik', in der einfache elektronische Schaltungen (auch ohne Löten) vorgeführt werden.   

Leseprobe

Dr. Hans Gruber

Technikspiele (13) selbst gemacht

Wie kam die Solarleuchte ins Marmeladenglas?

BookRix GmbH & Co. KG80331 München

Die Vorgeschichte

Eines Tages - genauer: eines Nachts - war Nachbars Weg durch den Vorgarten zur Haustüre wunderschön erhellt: 24 Solarleuchten - mit ihren Spießen in den Boden gesteckt - spendeten bis spät nachts von dem Licht, das sie tagsüber von der Sonne bekommen hatten. Es erinnerte an die Einflugsschneise eines Flughafens - in Miniatur versteht sich. Doch nach nur wenigen Wochen erloschen die Lichter der Einflugsschneise immer früher bis sie dann nach Sonnenuntergang nur noch so vor sich hin funzelten. Schließlich sammelte mein Nachbar die ehemalige Herrlichkeit wieder ein und machte sich auf den Weg zur Mülltonne. Auf diesen Moment hatte ich gelauert und kam ihm - wie zufällig - in die Quere. "Das ist Sondermüll wegen der Akkus, das darf nicht in die Hausmülltonne, du musst das beim Schadstoffmobil abgeben oder zur Abfallsammelstelle der Gemeinde bringen! Soll ich das für dich machen?" Sein anfänglich frustrierter Gesichtsausdruck wich der Erleichterung: "Ja, wenn du so lieb wärst!" Seitdem bin ich Besitzer von listig erschlichenen 24 Solarleuchten, an denen ich dann so lange rumbastelte bis sie als 24 wunderschöne 'Marmeladenglas-Leuchten' - nun für viele Jahre - nächtens meinen Garten erhellen. Und in dieser Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht von und für große und kleine Leute' verrate ich euch das Geheimnis meiner Bastelei - Nachahmen erwünscht!

Zum Thema:

Diese vorliegende 13. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht ...' ist vom Thema her verwandt mit der 7. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht ...Apropos Solarleuchte': In vorliegender Ausgabe bauen wir mit einfachen Mitteln aus einer gebrauchten bzw. 'ausgedienten' Billig-Solarleuchte und einem Schraubdeckelglas eine 'Solarleuchte im Marmeladenglas'. Wir verlängern durch Ersatz der originalen Akkus durch neue oder auch gebrauchte und egal welcher Größe - die 'Lebenszeit' der Billigleuchte von ursprünglich nur wenigen Monaten auf mehrere Jahre. Darüber hinaus kann die 'Marmeladenglasleuchte' auch mit Batterien - sogar 'gebrauchten' mit Restspannung - betrieben werden. Während wir die Billig-Leuchte umbauen - wie das geht, erkläre ich Schritt für Schritt - erfahren wir wie Solarleuchten - kleine Wunderwerke - funktionieren. Zum Mitmachen sind keine Elektronikkenntnisse erforderlich - etwas Erfahrung im Umgang mit einem Lötkolben allerdings ist hilfreich. (Übungen zum Umgang mit Lötkolben findest du in der 8. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht ... Elektrik: Von Spulen und Magnetismus'.)

Garten-Solarleuchten:

Gartensolarleuchten gibt es bereits für 1 bis 2 €. Meist wird bei derart billigen Leuchten am teuersten Teil - dem Akku - gespart. Und der gibt dann nach vergleichsweise kurzer Zeit seinen 'Geist auf'. So wandert die ganze Leuchte nach kurzer Betriebszeit in den Müll - zusammen mit dem immer noch funktionsfähigen Solarmodul sowie der pfiffigen Elektronik. Billige Leuchten sind also nicht immer auch die preiswertesten. Und umweltfreundlich sind sie gar nicht, wenn sie in den Hausmüll geraten: Wegen der Akkus müssen sie als Sondermüll entsorgt werden. Im Hausmüll stellen Akkus sogar eine Umweltgefährdung dar. Im Bild unten eine der Leuchten, die mein Nachbar wegwerfen wollte.

Kopf und Stil einer der Billig-Solarleuchten meines Nachbarn

Billig-Leuchten bestehen aus einem Leuchtenkopf mit (meist) 'amorphem' Solarmodul, einem Stil (und Spieß) zum Aufstellen im Garten. Zum Bau einer Marmeladenglasleuchte brauchst du nur den Leuchtenkopf - den Stil nicht. Ist er aus Edelstahl wie oben im Bild, kannst du ihn zum Bau eines Regenbogenrohres weiter verwenden - siehe die 7. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht ... Apropos Solarleuchte' und 10. Ausgabe 'Schwingungen Teil 2: Licht und Farbe'. Zum Wegwerfen ist der Stil wirklich zu schade! Und nun zum Kopf obiger Solarleuchte:

So sieht es im Kopf der Solarleuchte aus!

Dieser Leuchtenkopf steckt in der 'Marmeladenglas-Solarleuchte' des Titelbildes und den verwende ich in der (Um-)Bauanleitung weiter unten. Aber bevor es zur Bauanleitung geht, ein paar Zeilen zur Arbeitsweise von Solarleuchten.

Das Prinzip:

Eine derartige Leuchte besteht aus einem Solarmodul, an dem bei Lichteinfall eine Spannung von ca. 2 Volt entsteht und ein Strom von einigen Milliampere (mA) fließt - je nach Lichtintensität mehr oder weniger. Mit diesem Strom wird ein Akku geladen - bei viel Lichteinfall schneller und bei weniger langsamer. Leuchten mit Akkus mit höheren Milli-Ampere-Stunden (mAh) Leistung leuchten nachts länger als Akkus mit niedrigeren Leistungen. Die Spannung eines geladenen Akkus beträgt 1.2 V - zu wenig zum Betrieb einer LED: LED's brauchen Mindestspannungen zwischen ca. 2 V (rot, grün, gelb) und min. 3 V (blau, weiß). Es wären daher zwei (2.4 V) bis drei (3.6 V) Akkus nötig, um die LED einer Solarlampe ans Leuchten zu bringen - und entsprechend 'stärkere' Solarmodule zum Laden der Akkus. Genau so hat man das früher gemacht - Solarleuchten waren damals eher etwas für reichere Leute. Dann kamen pfiffige Elektroniker auf eine glänzende Idee: Geschickt löteten sie auf der Solarplatine Spule, Kondensator und Transistoren ... zusammen und wandelten so die 1.2 V des Akkus in die Spannung, die weiße LED zum Leuchten brauchen.

Platine einer Leuchte

Hier das Foto einer Solarleuchten-Platine. Ganz links siehst du - als schwarzer 'Strich' rechts neben dem Loch - ein miniaturisiertes Bauteil (IC) mit Transistoren und Kondensatoren, das u. a. die Leuchte bei Dunkelheit ein und bei Helligkeit wieder ausschaltet. Zusammen mit dem kleinen grünen 'Würmchen' rechts daneben wandelt das Bauteil den 1.2 V Gleichstrom aus dem Solarmodul in den 3.2 V gepulsten (Wechsel-)Strom für die LED um. Links - da wo sich die vier Drähte S(+), S(-), B(-) und B(+) treffen - ist eine Diode, die verhindert, dass der Strom bei Dunkelheit vom Akku in das Solarmodul zurückfließt. (Wenn du das alles genauer wissen willst, lies nach in der 7. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht ... Apropos Solarleuchte', der 11. und 12. Ausgabe 'Ein Einstieg in die Elektronik' Teile 1 und 2.)

So! Genug der Theorie! Nun geht's zur Bauanleitung der 'Marmeladenglas-Solarleuchte': Zum Bau eignet sowohl eine Solarleuchte mit Akku auf der Platine als auch eine mit Akku getrennt von der Platine (siehe 7. Ausgabe der 'Technikspiele selbst gemacht ... Apropos Solarleuchte' und weiter unten im Anhang 1: 'Beispiele einiger Billig-Solarleuchten'). Ist der Original-Akku 'verbraucht', benötigst du einen Ersatzakku. Er kann 'gebraucht' sein und in z.B. einem Spielzeug-Auto nicht mehr gut funktionieren: Als Ersatz-Akku für eine LED-Leuchte ist er meist noch sehr gut zu gebrauchen! Verwende ihn dort weiter! Du kannst die Leuchte sogar mit einer Alkali-Mangan-Batterie betreiben - mehr dazu am Ende des Kapitels 'Bauanleitung'. Hier noch einmal der 'offene' Kopf der Solarleuchte der folgenden Bauanleitung: