Lötworkshops mit dem Nachtlicht-Bausatz
Elektronische Komponenten sind omnipräsent in unserem Alltag. Das Nachtlicht ist ein vollständig im Chaotikum entworfener Bausatz zum Löten lernen, der einen ersten Einstieg in den Zusammenbau und die Funktionsweise elektronischer Bauteile liefert.
Mit diesem Bausatz haben wir in den letzten Jahren einige Workshops durchgeführt, bei welchen Kinder und Erwachsene unter Anleitung diesen Bausatz aufgebaut haben. Durch das selbstständige Aufbauen und Löten eines Bausatz, kann man durch praktische Tätigkeit begreifen, wie Elektronik funktioniert. So kann ein erster Anstoß gegeben werden, die Funktionsweise bekannter Objekte zu hinterfragen und die Möglichkeiten der Herstellung und Reparatur von elektronischen Komponenten kennen zu lernen.
Der Bausatz und die didaktischen Ziele
Wir bauen den Bausatz gemeinsam mit Besucher*innen unserer Workshops unter Anleitung auf. Der Bausatz und die Workshops richten sich an Menschen, die noch nie gelötet haben. Hierfür stellen wir bei den Workshops, neben dem Bausatz, auch Lötstationen, ausgerüstete Arbeitsplätze und Materialien zur Verfügung.
Alle notwendigen Fertigkeiten können je nach Geschicklichkeit innerhalb von 15 bis 30 Minuten erlernt werden. Die fertigen Bausätze können dann als Erinnerung mitgenommen werden und funktionieren als ein Nachtlicht, dass die Umgebungshelligkeit erkennt und sich bei Dunkelheit einschaltet. Durch die kurze Bauzeit und die geringen Voraussetzungen eignet sich der Workshop sehr gut als niedrigschwelliges Angebot für Messen, Festivals und Veranstaltungen mit Laufkundschaft. Interessierte Besucher*innen können sofort praktisch etwas tun und so einen unmittelbaren Einblick erhalten.
Die Workshops und der Bausatz richten sich an alle Interessierten ab ca. 8 Jahren. Die einzige Voraussetzung ist das Lesen der Anleitung und dass sicher mit dem Lötkolben hantiert werden kann. Dies ist für Kinder ab 8 Jahren unter dauerhafter Aufsicht, sowie Erwachsene und Jugendliche ab 12 Jahren unter Anleitung möglich.
Während bei typischen Elektronik-Bausätzen Wissen über die Bauteile und Kompetenzen beim Lesen von Schaltplänen und Bestückungslisten notwendig sind, haben wir diesen Bausatz mit seiner selbsterklärenden Anleitung so entworfen, sodass keinerlei Vorkenntnisse notwendig sind. Einfache Piktogramme erklären die Grundlagen des Lötens von Bauteilen in der klassischen Durchsteckmontage. Die einzelnen Schritte des Aufbaus sind grafisch visualisiert, sodass die Bauteile leicht zugeordnet werden können. Wir haben die Platine dediziert für diesen Anwendungszweck entworfen: Extra große Lötpads und große Abständen erlauben es, dass Löten schrittweise zu üben. Man beginnt mit größeren Bauteilen, die sehr tolerant gegenüber typischen Anfängerfehlern sind, und arbeitet sich schrittweise zu kleineren Bauteilen vor, bei denen eine feinere Arbeit notwendig ist.
Durch die Anleitung und unsere Betreuung im Rahmen des Workshops können grundlegende Aspekte der Funktionsweise von Platinen, Lötzinn und der elektrischen Verbindung von Bauteilen diskutiert werden. Die Bauteile des Bausatz haben wir danach ausgesucht, eine breite Auswahl verschiedener analoger Bauelemente zu umfassen: Es sind Widerstände, Transistoren, ein Fotowiderstand, ein Potentiometer, ein Operationsverstärker, und LEDs enthalten. So können wir Bauformen, Funktionsweise und Verarbeitung dieser grundlegenden Bauteile zeigen und die Tätigkeit bleibt abwechslungsreich, da stets nur sehr weniger Bauteile gleicher Art verarbeitet werden.
Die Bauanleitung erläutert jeweils die notwendigen Grundlagen, um die Bauteile korrekt einsetzen zu können. So werden zum Beispiel Farbkodierungen von Widerständen oder Ausrichtung von Dioden leicht verständlich und direkt umsetzbar dargestellt.
Die Schaltung steuert zwei LEDs über einen Fotowiederstand, sodass die LEDs bei niedrigem Umgebungslicht automatisch eingeschaltet werden. Während die Helligkeit der einen LED direkt vom Fotowiederstand beeinflusst wird, wird die andere LED durch eine zusätzliche Komparatorschaltung diskret eingeschaltet. Je nach Altersgruppe und Interesse können hier über den Aufbau des Bausatzes hinaus verschiedene inhaltliche Aspekte weiter vertieft werden:
- Der Unterschied zwischen digitalen und analogen Signalen kann praktisch erfahren werden: Dunkelt man den Fotowiederstand schrittweise weiter ab, so wird die eine LED langsam heller, während die andere bei unterschreiten eines einstellbaren Grenzwerts unmittelbar mit voller Helligkeit leuchtet, also im digitalen Sinne nur zwei diskrete Zustände kennt.
- Für altere Zielgruppen kann die Schaltung des Spannungsteilers und die Nutzung des Operationsverstärkers als Komparator weiter vertieft werden. Beide Schaltungen verdeutlichen elementare Konzepte, die sich in vielen elektronischen Schaltkreisen wiederfinden.
Schließlich stellt die Platine fünf Messpunkte bereit, an denen die unterschiedlichen Spannungen abgegriffen werden. Mit einem Voltmeter oder einem Oszilloskop können die Spannungen am Fotowiederstand, nach dem Spannungsteiler, sowie vor und nach dem Komparator gemessen und visualisiert werden. So kann die Funktionsweise der Schaltung weiter vertieft und der Zusammenhang zwischen Schaltbild und realer Platinen dargestellt werden.
Auf diese Weise kombiniert der Bausatz einen sehr leichten und direkten praktischen Einstieg in den Selbstbau elektronischer Bauteile mit der optionalen Möglichkeit der umfangreichen inhaltlichen Vor- und Nachbereitung. Entsprechend kann der Bausatz sowohl auf Veranstaltungen mit wechselnder Laufkundschaft mit kurzer Aufmerksamkeitspanne als auch in Projekten mit längerem zeitlichen Umfang gleichermaßen gut eingesetzt werden.
Die Anleitungen, Materialien, sowie das Platinenlayout stehen unter freier Lizenz auf unserer Website https://nachtlicht.chaotikum.org zur Verfügung, sodass eine Adaption und Einbettung in andere Projekte zum Beispiel von Bildungseinrichtungen problemlos möglich ist.
Projektinformationen:
Nachtlicht LötbausatzUm Löten zu lernen, braucht es einen einfachen und dennoch unterhaltsamen Lötlern-Bausatz. Am Chaotikum haben wir das Nachtlicht entworfen und verbessert. Version 3 ist die aktuelle Version des Bausatzes, die im Herbst 2022 fertiggestellt wurde.