Conrad Components 15000 Arduino für Young Makers Maker kit 14 years and over Bedienungsanleitung

Typ
Bedienungsanleitung
Mit Arduino-kompatibler Platine
einfache Programmierung mit Snap!
inkl. aller Bauteile
kein Löten erforderlich
Speziell für Kinder konzipierte Programmiersprache
Selber programmieren hat
noch nie so viel Spaß gemacht …
… wie mit den Arduino-Projekten für Young
Makers. Denn mit diesem Paket geht es gleich
ans Eingemachte: Schon bald blinkt die erste
LED, und kurz darauf hast du eine ganze
Ampelanlage aufgebaut und programmiert.
Oder hast du schon mal einen elektronischen
Würfel mit einem Knete-Controller gesteuert?
Nein? Dann leg gleich los!
2017/01
© 2017 Franzis Verlag, Richard-Reitzner-Allee 2, D-85540 Haar,
Innovationen, Irrtümer und Druckfehler vorbehalten.
Subject to innovation, errors and printing errors.
Für Kinder unter 14 Jahren nicht geeignet.
This is not a toy! Not suitable for children under 14 years.
Projekte, die Spaß machen
Diese Teile sind enthalten:
Arduino-kompatible Nano-Platine, LEDs,
Widerstände und weitere elektronische
Bauteile, Steckbrett und Knete.
Diese Projekte setzt du um:
Wechselblinklicht, Fußgängerampel,
LED-Würfel, LED-Dimmer, Pegelanzeige
Arduino-Projekte für Young Makers
POWERED BY
Das Handbuch in englischer Sprache ist als
Download unter www.conrad.de erhältlich.
The English version of the handbook can be
downloaded at www.conrad.de
.
!
15000-4 HB_DIN-A5_Rücken_5mm.qxp_Layout 1 22.03.17 12:18 Seite 1
Arduino-Projekte für Young Makers
15000-4 Titelei.qxp 22.03.17 12:14 Seite 1
15000-4 Titelei.qxp 22.03.17 12:14 Seite 2
POWERED BY
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Alle Rechte vorbehalten, auch die der fotomechanischen Wiedergabe und der Speicherung in elektronischen Medien.
Das Erstellen und Verbreiten von Kopien auf Papier, auf Datenträgern oder im Internet, insbesondere als PDF, ist nur
mit ausdrücklicher Genehmigung des Verlags gestattet und wird widrigenfalls strafrechtlich verfolgt.
Die meisten Produktbezeichnungen von Hard- und Software sowie Firmennamen und Firmenlogos, die in diesem
Werk genannt werden, sind in der Regel gleichzeitig auch eingetragene Warenzeichen und sollten als solche
betrachtet werden. Der Verlag folgt bei den Produktbezeichnungen im Wesentlichen den Schreibweisen der Hersteller.
Alle in diesem Buch vorgestellten Schaltungen und Programme wurden mit der größtmöglichen Sorgfalt entwickelt,
geprüft und getestet. Trotzdem können Fehler im Buch und in der Software nicht vollständig ausgeschlossen werden.
Verlag und Autor haften in Fällen des Vorsatzes oder der groben Fahrlässigkeit nach den gesetzlichen Bestimmungen.
Im Übrigen haften Verlag und Autor nur nach dem Produkthaftungsgesetz wegen der Verletzung des Lebens, des
Körpers oder der Gesundheit oder wegen der schuldhaften Verletzung wesentlicher Vertragspflichten.
Der Schadens- ersatzanspruch für die Verletzung wesentlicher Vertragspflichten ist auf den vertragstypischen,
vorhersehbaren Schaden begrenzt, soweit nicht ein Fall der zwingenden Haftung nach dem Produkthaftungsgesetz
gegeben ist.
Liebe Kunden!
Dieses Produkt wurde in Übereinstimmung mit den geltenden europäischen Richtlinien hergestellt und trägt daher das
CE-Zeichen. Der bestimmungsgemäße Gebrauch ist in der beiliegenden Anleitung beschrieben.
Bei jeder anderen Nutzung oder Veränderung des Produktes sind allein Sie für die Einhaltung der geltenden Regeln
verantwortlich. Bauen Sie die Schaltungen deshalb genau so auf, wie es in der Anleitung beschrieben wird.
Das Produkt darf nur zusammen mit dieser Anleitung weitergegeben werden.
Das Symbol der durchkreuzten Mülltonne bedeutet, dass dieses Produkt getrennt vom Hausmüll als Elektroschrott
dem Recycling zugeführt werden muss. Wo Sie die nächstgelegene kostenlose Annahmestelle finden, sagt Ihnen Ihre
kommunale Verwaltung.
Autor: Christian Immler
Art & Design: www.ideehoch2.de
Satz: DTP-Satz A. Kugge, München
© 2017 Franzis Verlag GmbH, Richard-Reitzner-Allee 2, 85540 Haar
Achtung! Augenschutz und LEDs:
Blicken Sie nicht aus geringer Entfernung direkt in eine LED, denn ein direkter Blick kann Netzhautschäden verursachen!
Dies gilt besonders für helle LEDs im klaren Gehäuse sowie in besonderem Maße für Power-LEDs. Bei weißen, blauen,
violetten und ultravioletten LEDs gibt die scheinbare Helligkeit einen falschen Eindruck von der tatsächlichen Gefahr für
Ihre Augen. Besondere Vorsicht ist bei der Verwendung von Sammellinsen geboten. Betreiben Sie die LEDs so wie in der
Anleitung vorgesehen, nicht aber mit größeren
Strömen.
15000-4 Titelei.qxp 22.03.17 12:15 Seite 4
5
1 Nano-Platine und PC vorbereiten ..................................................6
Arduino und kompatible Platine
n
............................................................. 7
W
as
d
u sonst noc
h
b
rauc
h
st
.....................................................................
7
S
oftware installiere
n
.................................................................................
8
2 Die Teile im Paket ..........................................................................12
teckbretter .............................................................................................
.
1
4
Knete, Draht und Krokod
i
l klemmenkabel ..............................................
.
14
W
i
derständ
e
.............................................................................................
.
20
Potenz
i
ometer
..........................................................................................
22
LEDs
..........................................................................................................
22
3 Wechselblinklicht ............................................................................26
Programmieren mit
S
nap4Arduin
o
..........................................................
2
7
S
o funktioniert das Program
m
...............................................................
.
3
1
4 Fußgängerampel ............................................................................36
E
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gg
gg
................................................................................................
41
S
o funktioniert das Program
m
................................................................
4
5
5 LED-Würfel .....................................................................................50
S
o funktioniert das Pro
g
ram
m
...............................................................
.
54
LED-Würfel mit echtem Würfeleffekt .....................................................
.
6
0
6 LED dimmen ....................................................................................62
S
o funktioniert das Program
m
...............................................................
.
6
6
7 Pegelanzeige .................................................................................68
So funktioniert das Programm
gg
g
...............................................................
.
7
0
Inhaltsverzeichnis
15000-4 Arduino für Young Makers_NEU03.indd 5
15000-4 Arduino für Young Makers_NEU03.indd 5
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6
Der kleine Hacker
De
r klei
n
ne
ac
ker
1
Nano-Platine
und PC vorbereiten
Das Programmieren von Mi
-
kr
oco
ntr
o
ll
e
rn w
a
r fr
ü
h
e
r
nur etwas für Ingenieure und
Informatiker. Arduino ermög
-
licht dank übersichtlicher
Hardware und einfach zu ver
-
s
tehender Software auf ein
-
mal jedem den Einstieg in
d
ie Mikrocontrollertechnik.
Die Arduino-Plattform
,
eine
S
erie kleiner, kostengüns
-
t
iger Platinen auf der Basis
von Atmel-Mikrocontrollern
,
wurde ursprün
g
lich für Bast
-
ler und Künstler entwickelt
,
d
ie damit interaktive elektro
-
nische Objekte schufen. Die
Pl
a
ttf
o
rm i
s
t inzwi
sc
h
e
n in
WAS IST EIN MIKROCONTROLLER?
Ein Mikrocontroller ist ein kleiner (mikro = winzig) pro-
grammierbarer Elektronikchip, der zur Steuerung (to
control = steuern
)
von unterschiedlichster Hardware
v
erwendet wird. Mikrocontroller sind heute in den meis-
t
en Geräten eingebaut, die eine elektronische Steuerung
haben, wie unter anderem Küchengeräte, Elektronik-
spielzeug, Alarmanlagen, Heizungsanlagen oder Fahr-
radtachos. Im Gegensatz zu einem „echten“ Computer
haben sie kein Betriebssystem und auch keine Fest
p
lat-
t
e. Prozessor, Pro
g
rammspeicher und Datenspeicher
befinden sich alle auf dem
g
leichen Chip, der zusätzlich
a
uch Anschlüsse zur Steuerun
g
externer Hardware wie
LEDs, LCD-Anzei
g
en, Tastern und Sensoren hat
.
DER NAME
„ARDUINO“
Der Arduino kommt aus
Italien und wurde nach
dem italienischen Köni
g
A
rduino benannt
,
der bis
ins Jahr 1005 in Ivrea
,
dem Firmensitz des
A
rduino-Herstellers
,
herrschte. Nach diesem
König ist dort auch die
Lieblingsbar der Ardui-
no-Entwickler Massimo
Banzi und David Cuarti-
elles benannt
.
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7
d
er Maker-Szene zum allgemeinen
S
tandard für mikrocontroller
g
esteu
-
erte Hardwareprojekte
g
eworden
.
ARDUINO UND
KOMPATIBLE
PLATINEN
Die Arduino-Plattform bietet mittler
-
weile eine große Vielfalt von Platinen
für unterschiedliche Anwendun
g
s
-
z
w
ec
k
e.
Neben dem Ori
g
inal-Arduino
g
ibt es
j
ede Menge kompatibler Platinen,
d
ie nicht nur fast
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leich aussehen,
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Ar
du
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funktionieren. Für die Experimente
ist in diesem Paket eine kom
p
atible
Nano-Platine enthalten. Der Nano
De
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Na
no
Na
no
hat
g
e
g
enüber dem klassischen UNO
eine kleinere Bauform und kann
d
irekt
,
d. h. ohne zusätzliche Kabel
,
a
uf ein Steckbrett gesteckt werden
.
WAS DU SONST NOCH
BRAUCHST
In unserem Paket sind bereits alle
Bauteile enthalten
,
die du zum Auf
-
bau der Experimente benötigst
.
Zur Pro
g
rammierun
g
des Arduino
verwenden wir in den Experimen
-
t
en einen Windows-PC. Die Ardui
-
n
o
-
So
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a
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e
int
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r
a
ktiv
e
Programmiersprache Snap4Arduino
werden außer für Windows auch für
Nano und UNO im Größenver
g
leic
h
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8
Der kleine Hacker
De
r klei
n
ne
ac
ker
1
Nano-Platine
und PC vorbereiten
Linux und Mac OS angeboten. Eine
App für Chromebooks befindet sich
noch in der Experimentierphase,
funktioniert aber schon ziemlich
z
uverlässig
.
USB-KABEL
Die Verbindung zwischen PC und
Nano erfol
g
t über ein USB-Kabel
mit
e
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B-
S
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einer Seite. Du brauchst dir ein sol
-
ches Kabel nicht extra zu besor
g
en,
fast alle modernen Smart
p
hones
verwenden diesen Steckertyp. Die
-
s
es USB-Kabel wird gleichzeitig zur
Programmierung und zur Stromver
-
s
or
g
un
g
der Platine verwendet. Der
Nano braucht also für unsere Ex
p
eri
-
mente kein ei
g
enes Netzteil
.
SOFTWARE
INSTALLIEREN
Zur Programmierung des Nano sind
ein paar Programme auf dem PC
erforderlich, die alle kostenlos her
-
u
nter
g
eladen werden können
.
Alle notwendige
S
oftware und auch
d
ie Beispielprogramme aus diesem
Paket findest Du auf www.buch.cd.
G
ib dort den Code 15000-4 ein und
l
ade dir die Zip-Datei herunter. Ent
-
p
acke diese anschließend in ein Ver
-
z
eichnis auf der Festplatte
.
TREIBER INSTALLIEREN
Der Nano braucht zur Verbindun
g
mit dem PC über das USB-Kabel
einen speziellen Treiber.
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9
1
S
chließe den Nano über das
USB-Kabel am PC an. Ver
-
wende nach Mö
g
lichkeit einen USB
-
2.0-Anschluss, da es an USB-3.0
-
Anschlüssen eher zu Verbindun
g
s
-
problemen kommen kann
.
2
Install
i
ere den Tre
i
ber m
i
t
einem Doppelklick auf die Datei
CH341SER.EXE
aus dem entpackten
E
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Anfrage der Windows Benutzerkon-
nu
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ko
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ensteuerun
g
bestäti
g
t werden. Soll
-
t
est du nicht mit Administratorrech
-
t
en angemeldet sein, muss ein
Administrator diese Anfra
g
e bestäti
-
gen
.
3
Kl
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cke
i
m Installat
i
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alog
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f Install und warte, bis eine
Bestätigung erscheint, dass der Trei
-
be
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de.
4
Danach kannst du das Fenster
de
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ßen
.
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Der kleine Hacker
Der k
l
ei
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H
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k
1
Nano-Platine
und PC vorbereiten
DIE
PROGRAMMIERSPRACHE
SNAP4ARDUINO
Für die Projekte im Paket verwenden
wir die besonders einfach zu erler
-
nende Pro
g
rammiersprache Snap
-
4Ar
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die
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-
si
on be
i
snap4arduino.org
h
erunter
oder verwende einfach die Datei
Snap4Arduino.exe aus den Down
-
loads zum Paket
.
S
na
p
4Arduino verwendet wie viele
a
ndere interaktive Programme die
S
tandardFirmata als Grundla
g
e
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ur Kommunikation zwischen P
C
u
nd Arduino. Auf der Nano-Platine
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S
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d
Fir
-
mata bereits vorinstalliert. Darum
brauchst du dich also nicht zu küm
-
mern.
Klicke in
S
nap4Arduino oben links
a
uf das Einstellungen-
S
ymbol und
wähle im Menü Language
.
Wähle dort
in der Liste Deutsch aus
.
Bevor du mit dem Programmieren
beginnen kannst, muss eine Verbin
-
d
ung zum Nano hergestellt werden.
Ge
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11
p
alette Arduino
d
u
nd
u
nd
klicke auf Mit Arduino
verbinden. Wähle
d
ann
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en vom
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us. Snap4Arduino
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Ardu
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Ports angezeigt wer
-
d
en
,
ist meistens
d
er mit der höheren
Nummer der richtige.
Probiere es einfach
a
us. Bestätige die
erfol
g
reiche Verbin
-
d
ung mit einem Klick
a
uf OK
.
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Der kleine Hacker
Der kleine Hacker
2
Die Teile im Paket
In diesem Kapitel erhältst du das nötige Exper
-
t
enwissen, um mit den Bauteilen in diesem
Paket perfekt umgehen zu können.
1
S
teckbrett
2 LEDs
g
rün
(mit Vorwiderstand)
d
d
d
d
d
d
d
d
d
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)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
)
2 LEDs rot
(mit Vorwiderstand)
2 LEDs gelb
(
mit Vorwiderstand
)
1
20-MOhm-Widerstand
1
Arduino-kom
p
atible
N
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13
1
blanker
S
chaltdraht
2 Krokodilklemmenkabe
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2
Kn
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ede
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Farben (die Farben der
Knete können abweichen
)
1
Potenziometer 1
5
kOh
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1
Schaltdraht
(
isoliert
)
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14
Der kleine Hacker
Der kleine Hacker
2
Die Teile im Paket
STECKBRETTER
Für den schnellen Aufbau elektro
-
nischer
S
chaltun
g
en, ohne löten
z
u müssen, ist im Paket ein Steck
-
brett enthalten. Elektron
i
sche Bau
-
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t wer
d
en
.
Bei diesen Steckbrettern sind die
ä
ußeren Längsreihen alle mit Kon
-
t
akten (X und Y) miteinander ver
-
bunden. Diese Kontaktreihen wer
-
d
en oft als Plus- und Minus
p
ol zur
S
tromversor
g
un
g
der Schaltun
g
en
g
enutzt. In den anderen Kontaktrei
-
hen sind jeweils fünf Kontakte (A bis
E und F bis J)
q
uer miteinander ver
-
bunden, wobei in der Mitte der Pla
-
t
in
e
e
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e
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s
t.
So
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d
i
e
Mitte größere Bauelemente, wie z. B.
d
ie Nano-Platine,
g
esteckt und nach
a
ußen hin verdrahtet werden
.
KNETE, DRAHT
UND KROKODIL-
KLEMMENKABEL
Im Paket befinden sich Knete
,
Draht
u
nd Krokodilklemmenkabel. Damit
bauen wir Kontaktschalter
,
um die
Elektronikexperimente zu steuern.
Kn
e
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Tasten ersetzen
.
Das Bild zei
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bunden sind.
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15
Der Nano auf
einem Steck-
b
rett – links
außen
d
er
U
SB-Ansc
hl
uss
WARUM EIGENTLICH KNETE?
Knete leitet den Strom etwa so gut wie deine Haut.
Sie lässt sich leicht in jede beliebige Form bringen,
und ein Knetekontakt fasst sich viel besser an als
ein einfaches Stück Draht. Die Fläche
,
mit der deine
Hand den Kontakt berührt, ist deutlich grö
ß
er. So
kommt es nicht so leicht zu einem
Wackelkontakt
.
Natürlich kannst du auch andere leitfähige Dinge,
w
ie zum Beis
p
iel einen Löffel oder eine Münze, an
ein Krokodilklemmenkabel klemmen und als Kon-
t
akt nutzen. Die neuartige, leichte „Kugelknete
mit
ihren eingebauten Styroporkügelchen eignet sich
nicht. Sie leitet den Strom nicht
g
ut
g
enu
g.
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Der kleine Hacker
Der kleine Hacker
2
Die Teile im Paket
KNETEKONTAKTE BAUEN
1
Für einen Knetekontakt
brauchst du als Erstes ein
S
tück Knete. Forme aus einem Stück
d
er Knete eine etwa 2 bis
3
cm gro
ß
e
Kugel oder e
i
ne andere Form, d
i
e gut
i
n der Hand l
i
egt
.
2
S
chneide mit einer Zange ein
etwa 4 bis 5 cm lan
g
es Stück
vom blanken Draht ab, biege es zu
einem „U“ und stecke die beiden
Enden so weit in die Kneteku
g
el,
dass
de
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3
A
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e so
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er
D
ra
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t noc
h
etwa 0,5 cm aus der Knete her
-
auss
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n. Kl
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es
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Kr
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e
nk
abe
l
a
n
.
KROKODILKLEMME
Warum die Krokodilklemmenkabel so hei
ß
en, kann sich
j
eder
leicht vorstellen. Wir haben uns diesen Namen übrigens nicht
a
us
g
edacht. Es ist wirklich die unter Elektrikern
g
ebräuchliche
Bezeichnung für diese Art von Kabel
.
15000-4 Arduino für Young Makers_NEU03.indd 16
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17
4
Das andere Ende des Krokodil
-
klemmenkabels soll mit der
Elektronik auf dem
S
teckbrett ver
-
bunden werden.
S
chneide dazu noch
ein kürzeres, nur etwa 2 cm langes
S
tück vom blanken Draht ab und
biege daraus ebenfalls ein „U
. Ste
-
c
k
e
d
i
eses
da
nn in
das
S
t
ec
k
b
r
e
tt.
Auf den Zeichnungen sind diese
Kabelanschlüsse in Grau dar
g
estellt,
um die blanken Drähte von den farbi-
n
de
n fa
r
d
n
fa
r
g
en isolierten Verbindun
g
skabeln zu
u
nterscheiden. Die farbigen Draht
-
brücken in den Zeichnungen kannst
d
u aus kurzen Stücken des isolierten
S
chaltdrahts bauen. Du musst nur an
be
i
de
n En
de
n mit
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e
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Messer etwa
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,5 cm der Isolierung
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DRAHT SCHRÄG ABSCHNEIDEN
Der mitgelieferte Draht ist relativ dick, damit
er sich nicht zu leicht verbiegt und mit den Kro-
kodilklemmen gut greifen lässt. Dafür kann es
passieren, dass er sich besonders am Anfang,
w
enn die Steckbretter noch neu sind
,
schwer in
die Kontaktlöcher stecken lässt. Schneide des-
halb den Draht für die Anschlüsse am Steckbrett
mit der Zange schräg ab. Dann entsteht eine
leichte S
p
itze, die sich einfacher in das Steck-
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rett stec
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Der kleine Hacker
Der kleine Hacker
2
Die Teile im Paket
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Anschluss auf dem
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WENN DIE KNETE HART
WIRD ...
Die Knete ist so weich, weil sie ein
bisschen Wasser enthält. Bei trocke
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ner Luft, wenn die Knete zum Bei
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mehr so gut kneten. Außerdem kann
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Knetekontakte funktionieren dann
nicht mehr so
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enn du die Knete ein paar Stun
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en nicht brauchst, packe sie immer
i
n eine geschlossene Plastikdose.
MERKLISTE – FÜR
JEDEN KNETEKONTAKT
BRAUCHST DU:
1 Stück Knete
1 U-förmig gebogener
blanker Draht
,
etwa 4 bis
5 cm
,
für den Anschluss
der Krokodilklemme an
die Knete
1 U-förmi
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ener
blanker Draht
,
etwa 2 bis
3
cm
,
für den Anschluss
der Krokodilklemme am
Steckbrett
1 Krokodilklemmenkabe
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Die Dosen
,
die man zum
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Wenn die Knete doch ein
-
mal zu hart geworden ist,
hilft der folgende Trick
.
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KNETE WIEDER WEICH MACHEN
Nimm ein Stofftuch, das nicht fusselt
(
sonst hast du die
Fusseln später an der Knete kleben
)
und mache es mit
Wasser nass. Drücke es dann so weit aus
,
dass es sich
nur noch ganz leicht feucht anfühlt. Wickle die Knete in
das Tuch ein und lass sie über Nacht darin liegen. Am
nächsten Morgen wird sich die Oberfläche leicht glit-
schig anfühlen. Knete die Masse dann gut durch. Da-
durch verteilt sich die Feuchtigkeit gleichmä
ß
ig, und die
Knete kann wieder ganz normal benutzt werden
.
Damit die Feuchtigkeit besser in die Knete hineinge-
langt, forme keine Kugeln, sondern drücke die Knete
platt, bevor du sie in das Tuch packst. Die Kugel ist die
Form, die im Verhältnis zum Volumen die geringste
O
berfläche hat, es kann also wenig Feuchtigkeit ein-
dringen. Umgekehrt kommt über die geringe Oberfläche
a
uch kaum Feuchtigkeit heraus. Deshalb sind die meis-
t
en Früchte annähernd kugelförmig – damit sie im Som-
mer nicht so schnell austrocknen
.
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Conrad Components 15000 Arduino für Young Makers Maker kit 14 years and over Bedienungsanleitung

Typ
Bedienungsanleitung