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Geschicklichkeits-Tester

 

Der Geschicklichkeitstester ist nach dem Reckturner (GtB 7) und der Nachtlampe (GtB 9) das dritte von meinem Kollegen Arno Friedel übernommene Werkstück. Gebaut haben wir es erstmals im Schuljahr 2005/2006 mit den 7. Klassen an der Hauptschule Karlstadt. Für die Schüler ist gerade die Aussicht auf das Endprodukt äußerst motivierend. Vor allem das Löten bildet einen der Schwerpunkte des Werkstücks.

 

Dauer für den Bau des Werkstücks
(einschließlich Theoriephasen):

ca. 7 - 8 Wochen à 2 Unterrichtsstunden

 

 

 

Beinhaltete Werktechniken:

Ablängen von Holz mit der Feinsäge

Feilen und Schleifen von Holz

Bohren von Holz

Löten

 

Notwendige Materialien:

1 Sperrholzplatte 300 x 60 x 10

2 Sperrholzplatten 170 x 90 x 8

1 Holzleiste 200 x 15 x 15

13 Reißzwecken

5 Transistoren NPN

5 Schraubösen M3 x 25

5 Beilagscheiben Durchmesser 3 mm

10 Muttern M3

5 Widerstände 120 Ohm

5 Widerstände 1 Kiloohm

1 Schalter (Öffner)

4 Leuchtdioden rot

1 Leuchtdiode grün

Litze

Draht

1 Stück Schweißdraht (ca. 30 cm)

Einige schmale Holzleisten (Abfallholz)

2 Kabelschuhe (Durchmesser der Öffnung 4 mm)

2 Schrauben M4 x 20

4 Muttern M4

1 Flachbatterie

 

Arbeitsschritte:

Zuerst trennen die Schüler das lange Sperrholzstück in vier Seitenteile für den Bau eines Kastens. Die Seitenteile müssen so angepasst werden, dass sie rund um die Grundplatte angebracht werden können. Gemeinsam mit den Schülern sollten die nötigen Maße für die einzelnen Seitenteile erarbeitet werden.

   

Die einzelnen Rahmenteile werden geschliffen...

   

...und der Kasten mitsamt der Grundplatte anschließend verleimt. Dabei sollte darauf geachtet werden, Holzteile unter die Schraubzwingen zu legen, um das Werkstück nicht zu verletzen.

   

Die Kanten und Flächen des Kastens werden ordentlich geschliffen

 

Die Schüler erhalten ein Arbeitsblatt, auf dem die Positionen der einzelnen nötigen Bohrungen für das Werkstück angegeben sind. Abstand der Bohrungen für die Leuchtdioden sind 50 mm vom rechten Rand, für die Ösen 30 mm. Der Abstand der ersten Bohrung von der oberen Kante sind 20 mm, die einzelnen Bohrungen haben dann einen Abstand von 30 mm zueinander. Von der unteren Kante aus 15 mm entfernt werden die Bohrungen für den Schalter und das Kabel angebracht, welches später durch die Platte geführt werden muss. Die Abstände sind vom rechten Rand 15 mm (Kabel) und 40 mm (Schalter).

Die Bohrungen für LEDs und Schalter haben einen Durchmesser von 5 mm, die Bohrungen für die Ösen 3 mm und die Bohrung für das Kabel hat einen Durchmesser von 2 mm.

 

 

Die Schüler zeichnen die Positionen der einzelnen Bohrungen auf die Deckplatte auf.

   

Anschließend werden die Bohrungen angebracht.

   

Vier Stücken einer Holzleiste mit einem Maß von 15 x 15 werden abgelängt...

   

...und in den Holzkasten an allen vier Ecken  eingeleimt. Die Länge muss so gewählt werden, dass der Deckel des Kastens eingesetzt werden kann und anschließend genau mit den Seitenteilen abschließt.

 

Nun beginnt die Arbeit an der Elektronik des Baukastens. Es gibt die Möglichkeit, den Schülern sowohl den Stromlaufplan für das Werkstück, als auch einen Steckplan für die genauen Positionen der einzelnen Bestandteile vorzugeben. In wie weit man den Schülern diese Daten vorgibt, oder sie mit ihnen gemeinsam erarbeitet, liegt dabei ganz im eigenen Ermessen der Lehrkraft. (Links ist der Stromlaufplan zu sehen, rechts der Steckplan für die Unterseite der Deckplatte)

 

 

 

Zuerst werden als Löthilfe einige Reißzwecken von unten in der Deckplatte platziert (siehe Steckplan oben).

   

Die Reißzwecken werden anschließend allesamt vorverzinnt.

   

Zwischen die beiden Reißzwecken rechts oben und rechts unten wird ein Draht als durchgehender Leiter eingelötet. Anschließend werden die Transistoren eingelötet. Wichtig ist, dass die richtige Einbaurichtung des Transistoren eingehalten wird. Liegt die Platte so vor dem Schüler, dass das Loch für den Schalter unten ist, muss die flache Seite des Transistors auf den Schüler zu zeigen (eine Erklärung mit Position der einzelnen Anschlüsse dürfte für die Schüler in diesem Fall ungeeignet sein). Der rechte Anschluss wird nun auf die durchgehende Leiterbahn (den eingelöteten Draht) gelötet, die beiden anderen Anschlüsse jeweils auf die beiden Reißzwecken (siehe Stromlaufplan). Wichtig ist, dass darauf geachtet wird, die Anschlüsse der einzelnen Bauteile stets vorzuverzinnen, um später eine kalte Lötstelle zu vermeiden.

   

Der Fuß der Leuchtdiode, welcher zum Transistor zeigen muss, wird eingelötet. Wichtig ist, beim Verlöten der Leuchtdioden auf die richtige Stromlaufrichtung zu achten. Erfahrungen zeigen allerdings, dass auch mehrmalige Erläuterungen zu diesem Thema nicht verhindern können, dass immer wieder Schüler dabei sind, die sämtliche Dioden gegen die Flussrichtung einbauen.

   

Die Schraubösen werden durch die Löcher geführt und verschraubt. Unter die Ösen sollte eine Beilagscheibe gelegt werden, um das Material nicht zu verletzen. Von unten wird zur Sicherung eine Mutter aufgeschraubt.

   

Die Widerstände zwischen Transistor und Schrauböse werden ebenso wie jedes andere Bauteil zuerst vorverzinnt, bevor sie anschließend in die Schaltung eingelötet werden.

   

Um die Widerstände an den Schraubösen zu befestigen, wird an einem Ende eine Öse gebogen, die anschließend mit etwas Lötzinn zugelötet wird. Die so entstandene Schlaufe kann anschließend über das Gewinde der Schrauböse geschoben werden. Zur Sicherung wird eine zweite Mutter auf die Schrauböse gedreht. Der Kontakt zwischen Widerstand und Muttern ist so ausreichend genug, um den Strom zu leiten.

   

Sind alle Widerstände eingelötet, wird der Schalter in seiner Position verschraubt und anschließend von der Reißzwecke links oben zum Schalter eine weitere durchgehende Leiterbahn mit Hilfe von festem Draht verlegt. Je nach Art des Schalters muss dabei die Verlötung angepasst werden. In dem von mir gezeigten Beispiel haben wir einen Öffner verwendet, zu dessen Funktion zwei der drei Kontakte mit der Leiterbahn verbunden werden mussten. Bei den meisten Schaltern aber (vor allem bei Tastern), werden nur zwei Kontakte zur Verfügung stehen, von denen einer mit der Leiterbahn verbunden werden muss.

Danach werden die fehlenden Widerstände zwischen LED und Leiterbahn eingelötet.

   

Nachdem die Schaltung selbst nun fertig gestellt ist, werden nun die externen Verdrahtungen vorgenommen. Dazu benötigen die Schüler drei Stücken Litze, zwei etwas kürzere für die Verbindung zwischen Deckplatte und Batterie und ein ziemlich langes für die Verbindung zum Zeigestab.

Alle Litzen-Stücke werden an beiden Enden abisoliert (nicht zu lang), verdrillt und anschließend vorverzinnt.

   

Die beiden kürzeren Litzen-Stücke werden an den in der Zeichnung bezeichneten Positionen angelötet. Eines am übrigen Kontakt des Schalters, das zweite am untersten rechten Reißnagel. Anschließend werden Kabelschuhe für die Verbindung zur Batterie auf die Enden der Litzen gepresst. Wichtig ist dabei folgendes: Der Kabelschuh, der auf das Ende der Litze gepresst wird, welche vom Schalter kommt, nimmt nur diese eine Leitung auf. In den anderen Kabelschuh aber muss auch das Ende des dritten Drahts mit eingepresst werden, an dessen anderen Ende später der Zeigestab angebracht wird.

   

Aus einigen schmalen Leisten wird ein Kästchen für die Halterung der Batterie angefertigt.

   

So sehen die Einzelteile für das fertige Batteriekästchen aus. Die beiden Längsleisten werden eingeleimt.

   

In die Querleiste des Kästchens werden zwei Löcher gebohrt (Durchmesser 4 mm). Anschließend wird eine Schraube durch das Loch geführt und von hinten mit einer Mutter verschraubt. Dann folgen die beiden Kabelschuhe mit den darin eingequetschten Litzen und eine zweite Mutter wird zur Sicherung aufgesetzt. Anschließend wird auch die nun fertige Querleiste in den Kasten geleimt.

 

Abschließend wird in die Litze, welche zum Zeigestab führen soll, ein Knoten gemacht (als Zugsicherung) und das restliche Kabel von unten durch die Deckplatte geführt. Das Ende der Litze wird an ein Stück Schweißdraht gelötet.

Für den Draht kann zusätzlich noch ein Loch in die Deckplatte gebohrt werden. So kann der Zeigestab in die Platte gesteckt werden und ist gut aufbewahrt.

Nach einer Beschriftung der Deckplatte ist das Werkstück fertig gestellt.

 

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C. Bordes 2008