Löten

And if smells like chicken, it’s the wrong side.

Nachdem wir uns eine ganze Zeit mit Software beschäftigt haben, machen wir eine Runde Hardware. Am einfachsten dürfte das für dich sein, wenn du dich dafür in einen (deinem?) lokalen Hackerspace begibst. In Berlin bietet sich der familienfreundliche xHain an. Da gibt es immer wieder Veranstaltungen zum Löten. Sonst sprich uns einfach auf unserem Matrix-Kanal an. Wir setzen wie beim Programmieren beim Löten keinerlei Vorkenntnisse voraus, da die Teilnehmenden unterschiedlich alt sind und dem Thema in der Schule unterschiedliches Gewicht beigemessen wird. Es kann also gut sein, dass du gerade am Anfang gähnst. Keine Sorge, auch hier steigern wir uns Stück für Stück. Aber wir wollen alle mitnehmen.

Grundlagen

Zunächst solltest du grundlegend üben, wie man mit einem Lötkolben umgeht. Wenn du noch keine Erfahrung hast, lass dir ein kleines Stück Lochraster geben und ein paar alte Bauteile und versuche die, ein- und auszulöten. Wir können hier nur bedingt etwas zu erklären, da dir am besten eine Mentorin kurz zeigt, wie es geht. Der Rest ist handwerkliche Fähigkeit, dass muss man also einfach ein bißchen selber gemacht haben.

Lötfigur

Am Anfang nimm dir einfach ein paar (Schrott-) Teile und versuche dich an einer Lötfigur. Das Foto soll dir nur als Idee dienen. Du kannst da deiner Kreativität freien Lauf lassen.

Erleuchtung

Wenn du damit klar kommst, dann kommt als nächstes, eine LED zum Leuchten zu bringen. Lass Dir dafür bitte die passenden Bauteile geben. Für die Mentoren - benötigt werden:

• Lochraster,
• Draht,
• 5mm LED rot (für Mentoren: Prüfe bitte vorher, dass sie keinen eingebauten Vorwiderstand drin hat),
• 220 Ω Widerstand und
• 4,5 V-Batterieadapter.

Strom braucht zum Fließen immer einen Stromkreis. Manche Bauelemente können Strom nur durch eine Richtung durchlassen, so wie die LED. Wenn die LED also mal nicht leuchtet - probiere sie mal zu drehen. Die mag es aber nicht wirklich, falsch herum angeschlossen zu werden. Deshalb haben die ein langes und ein kurzes Beinchen. Das lange nennt man Anode und kommt in Richtung Pluspol (die kurze Seite heißt Kathode; Eselsbrücke k wie K athode). LEDs sind empfindlich. Wir arbeiten gerne mit einem Batterieadapter, der drei 1,5 Volt-Batterien zu 4,5 Volt (V) verbindet. Bei 4,5 V geht den meisten LEDs nur kurz ein Licht auf. Danach sind sie durchgebrannt. Das ist schade um das Bauteil, denn danach kann es nur noch in den Müll.

Widerstand ist (nicht) zwecklos

Mit Hilfe eines Widerstandes kann man diese Spannung reduzieren. Mit dem Vergleich zu einem Wasserkreislauf kann man gut verstehen, was da passiert. Die Batterie ist dort ein Motor, der das Wasser antreibt. Die Röhren entsprechen den Stromleitungen. Und ein Widerstand ist einfach eine Röhre, die dünner wird. Da kann nicht so viel Wasser durchfließen, wie durch eine große Röhre. Stell Dir jetzt vor, die LED besteht aus einer dünnen Glasröhre. Drückt man da zuviel Wasser durch, platzt es. Das verhindern wir mit dem Widerstand. Hier eine kleine Zeichnung dazu: (Zeichnung ist in Arbeit)

Solche Zeichnungen stellt man technisch mit sogenannten Schaltplänen dar. Dabei haben bestimmte Bauelemente fest definierte Zeichen. Die kleine Schaltung, die du Dir zurecht gelötet hast, schaut dann so aus:

Vergleiche das mal mit Deiner Schaltung, wenn du fertig bist. Widerstände gibt es viele. Die Stärke wird gemessen in der Einheit Ω (gesprochen Ohm). Wenn man das Zeichen Ω nicht hat, kürzt man es mit R (das englische Wort für Widerstand ist ´resistor´) ab.

Wieviel Ohm muss den unser Widerstand nun haben? Da wird es jetzt kurz einmal theoretisch, denn das kann man mit einer kleinen Formel selbst ausrechnen:

Äh - wie meinen? Das hört sich erstmal kompliziert an. Wer es mit Zettel und Stift mal selbst nachrechnet wird feststellen, dass das kein Hexenwerk ist. Und am Ende kannst du daraus ein kleines Programm machen. Das solltest du schon quasi als Fingerübung runterschreiben können.

Beim nächsten mal geht es dann fix. Wir wollen den Widerstand vor der LED rauskriegen. Das ist der Vorwiderstand. Zunächst müssen wir wissen, wieviel Strom wir da eigentlich vernichten wollen. Unsere Batterie liefert 4,5 V. Jetzt müssen wir wissen, wie hoch die Spannung in der LED sein darf. Wir arbeiten hier mit einer kleinen (5mmm), roten LED und die haben es meist so bei 1,6 V bis 2 V kuschelig. Diesen Wert liefern die Hersteller in ihren Spezifikationen mit. Es gibt also zu jedem Bauteil so ein Datenblatt. Aus Vereinfachungsgründen sagen wir die notwendigen Werte aber an.

Vereinfacht können wir jetzt sagen - 4,5 V Batteriespannung - 2 V will-die-LED-haben = 1,5 V zu vernichtende Spannung. Jetzt brauchen wir noch den Nennstrom der LED. Aus das stünde im Datenblattn, gehe jetzt bitte einfach von 0,025 Ampere (A) aus. Wir dividieren die zu vernichtende Spannung (1,5 V) durch den Nennstrom (0,025 A). Taschenrechner nehmen und nachrechnen. Da kommen 160 Ω raus. Wenn du dann an den Materialschränken im xHain oder einem anderen Makerspace schaust, wirst du sehen, dass es einen 160 Ω - Widerstand nicht gibt. Man nimmt dann einfach den nächst größeren - denn mehr Widerstand heißt, da fließt weniger Strom. Dann ist die LED vielleicht etwas dunkler, aber sie überlebt. Der nächst größere Widerstand sind 220 Ω. Die bunten Ringe darauf erklären wir Dir beim nächsten Kyū. Damit du sicher bist, dass du wirklich den richtigen genommen hast - lass Dir mal ein Messgerät zeigen und wie man damit umgeht. Da werden nicht genau 220 Ω angezeigt werden, aber so ungefähr 200 bis 240 Ω. Jetzt weißt du, wie man so einen Widerstand aussucht. Okay, also brauchst du zwei Daten für die LED und den Strom, den Dir jeweils die Batterie liefert. Daraus mach doch mal gleich in ein Programm. Mit der Zeit kannst du da noch andere Werte für andere LEDs reinpacken. Jedenfalls brauchst du zukünftig dafür keinen Taschenrechner mehr. Alles klar soweit? Wenn nicht, nicht schlimm. Deine Mentor:innen vor Ort helfen Dir da gerne.

Okay, wenn Deine LED leuchtet, soll es an dieser Stelle erstmal mit dem Kapitel löten gewesen sein. Beim nächsten Kyū wird ein Controller, quasi ein kleiner Computer, zusammengelötet. Einen Kyū später kümmern wir uns dann auch um die Programmierung desselben.