Elektronik Spiele-Kalender 2019
https://www.amazon.de/FRANZIS-Elektronik-Adventskalender-Selberbauen-Bastelspaß/dp/B07PF99Y8S
(Hinweis: Die Spiele von 2019 sind identisch mit denen von 2017)
Dieser Elektronik-Kalender bietet Ihnen 24 spannende Experimente mit elektronischen Spielen. Jeden Tag finden Sie ein neues Bauteil, und jeden Tag bauen Sie Ihr Spiel um. Spiel und Spaß in der Adventszeit.
Die Spiele erinnern oft an die Anfangszeit in den 1970er Jahren, als die ersten elektronischen Spielgeräte auftauchten. Vielleicht kennen Sie noch die vielen Arcade-Games in den Spielhallen. Später kamen dann Spielecomputer und kleine elektronische Spiele in den Handel. Und auch die ersten Home-Computer der 1980er-Jahre wurden oft für Computer-Spiele verwendet. Heutige Spielekonsolen sind dagegen wesentlich weiter entwickelt und leistungsfähiger.
Hier geht es um die ganz einfachen Spiele und um einen Blick zurück auf die Anfänge, Nostalgie pur. Was früher einen ganzen Computer erforderte, passt dank großer Fortschritte in der Mikrocontrollertechnik in einem Chip. Und deshalb ist es nun möglich, dass Sie alles selbst zusammenbauen.
Der Aufbau der Spiele gelingt auch ohne Vorerfahrungen, weil die Aufbauzeichnungen alle Bauteile und alle Drähte genau in ihrer Position zeigen. Man kann alles einfach genauso nachbauen, und dann wird es funktionieren. Oft findet man dann am nächsten Tag ein neues Bauteil, das noch eingefügt wird. Manchmal werden auch Bauteile aus dem Aufbau entfernt, die man dann gut aufbewahren muss, denn sie können später wieder eingesetzt werden.
Viel Erfolg und viel Spaß in der Vorweihnachtszeit!
Inhalt
Tag 1: Die verborgene Leitung
Tag 2: Eine Bombe entschärfen
Tag 3: Kopf oder Zahl
Tag 4: Spielautomat
Tag 5: Spieleautomat mit vier LEDs
Tag 6: Heißer Draht (engl. Wire maze)
Tag 7: Heißer Draht – Version 2
Tag 8: Quiz Buzzer
Tag 9: Konzentrationsspiel
Tag 10: Spiel mir ein Lied
Tag 11: Lügendetektor
Tag 12: Hörtest
Tag 13: Tresorknacker
Tag 14: Balltrainer
Tag 15: Balltrainer für Zwei
Tag 16: Balltrainer für Drei und Entspannungslicht
Tag 17: Hau den Maulwurf (engl. Whack a Mole)
Tag 18: Whack a Mole 2
Tag 19: Pong
Tag 20: Pingpong für Profis
Tag 21: Reaktionstest
Tag 22: Stoboskop und Soundeffekte
Tag 23: Die elektronische Grille
Tag 24: Senso (engl. Simon )
Tag 1: Die verborgene Leitung
| - |
Es ist der erste Tag im Dezember und damit Zeit, das erste Türchen des Kalenders zu öffnen. Hinter diesem Türchen befinden sich gleich mehrere Bauteile. Neben dem Batteriefach, einem Tastschalter und einer LED findet sich dort auch ein aufgewickelter Draht, von dem einige Stücke für das erste Spiel gebraucht werden. Es geht um ein Suchspiel. Ein Draht in der Mitte (blau gezeichnet) wird mit einem Stück Karton abgedeckt. Ein Spielpartner muss nun die richtigen Anschlüsse suchen und die beiden rot gezeichneten Drähte einsetzen. Wenn er dann auf den Knopf drückt, leuchtet die LED. Wer möchte, kann das Spiel noch erweitern und mehrere geheime Drähte einbauen. Auf den Karton könnte man ein Labyrinth mit mehreren Wegen zeichnen. Der Phantasie sind keine Grenzen gesetzt.
Das Spiel dient auch dazu, des Steckboard kennenzulernen und den Aufbau eines Stromkreises zu verstehen. Unter der Kunststoffplatte mit den vielen Löchern befinden sich Metallfedern, die jeweils mehrere Anschlüsse verbinden. Es gibt zweimal 23 vertikale Streifen mit jeweils fünf Kontakten und zwei längere horizontale Streifen mit jeweils 20 Anschlüssen. Ein Draht muss exakt von oben in die Kontakte gedrückt werden. Dabei hilft eine kleine Flachzange. Drahtstücke müssen passend mit einer Zange abgetrennt werden. Dann müssen die Enden abisoliert werden. Dazu zieht man an beiden Enden mit den Fingernägeln oder mit einer Zange auf einer Länge von 5 mm die Isolierung ab, sodass das blanke Metall des Drahtes zum Vorschein kommt.
Die Anschlüsse des Batteriefachs verwenden weiche Drahtlitze, die am Ende abisoliert und verzinnt ist. Die Enden lassen sich in die Kontakte stecken. Aber sie sollten möglichst nur einmal eingesteckt werden und dann immer an ihrer Position bleiben, weil sie bei mehrfachem Einstecken leicht abnutzen und weicher werden. Stechen Sie Löcher in die untere Abdeckfolie der Steckplatine und führen Sie die Drähte von unten hindurch. Damit erreicht man eine Zugentlastung und eine stabile Befestigung. Das schwarze Kabel soll genau im Kontakt H23 stecken, das rote im Anschluss C23. Dann muss die Position bis zum 24. Spiel nicht mehr geändert werden. Immer wenn Sie Sie Ihr Spiel ausschalten wollen, entfernen Sie eine Batterie aus dem Batteriefach.
Info: LED mit eingebautem Widerstand
Die grüne LED benötigt nur eine Spannung von etwa 2 V. Die Batterie hat aber 4,5 V. Eine ganz normale LED dürfte niemals so angeschlossen werden, wie es das Aufbaubild zeigt. Sie würde dann nämlich stark überlastet und könnte zerstört werden. Die allgemeine Regel lautet: LEDs dürfen nur mit Vorwiderständen verwendet werden. Aber die in diesem Kalender verwendeten Spezial-LEDs besitzen schon einen eingebauten Widerstand. Man kann ihn sogar sehen. Die LED hat einen kürzeren Draht, der innen zu einem kleinen Kelch geformt ist, in den der LED-Kristall eingesetzt ist. Dieser Anschluss heißt Kathode und ist der Minus-Anschluss. Der längere Draht ist die Anode, also der Pluspol. Im Kunststoff der LED kann auf der Spitze dieses Drahtes einen kleinen Block erkennen. Das ist der eingebaute Widerstand, der übrigens ein Kiloohm hat. Die Gehäuse dieser Spezial-LEDs sind kürzer als bei anderen LEDs. Das hilft gegen Verwechselungen.
Alle LEDs haben übrigens noch ein weiteres Kennzeichen für die Anschlüsse. Der kleine Kragen am unteren Rand ist an der Kathoden-Seite abgeflacht, sodass man den Minuspol auch im eingebauten Zustand leicht erkennen kann. Wenn etwas mal nicht so funktioniert wie geplant, kann es ja an einer falsch herum eingebaute LED liegen. Das ist aber nicht weiter schlimm, man kann sie einfach umdrehen.
Tag 2: Eine Bombe entschärfen
Hinter dem heutigen Türchen befinden sich mehrere ganz wichtige Bauteile. Das wichtigste ist der Mikrocontroller HT46F47 mit seinen 18 Anschlussbeinchen. Dass es so viele Anschlüsse sind, zeigt schon, dass man sehr viele Möglichkeiten für unterschiedliche Spiele hat. Aber einige Anschlüsse werden immer gleich verwendet und sind unbedingt nötig, damit der Mikrocontroller überhaupt funktioniert. Dazu muss man einige Drähtchen anschließen und zusätzlich zwei Widerstände und drei Kondensatoren. Rechts oben auf der Steckplatine findet man den Reset-Schalter.
Alles muss ganz genau stimmen. Aber zuerst einmal müssen nur die blauen Drähte berücksichtigt werden. Wenn alles richtig angeschlossen und noch einmal sorgfältig kontrolliert wurde, darf die Batterie eingelegt werden. Nun blinkt die grüne LED. Das ist ein großer Erfolg, denn das gesamte System arbeitet damit korrekt. Fast alle Verbindungen dürfen bei den folgenden Spielen so bleiben.
Und jetzt kommt das Spiel! Der ganze Aufbau ist eine tickende Zeitbombe, die unbedingt entschärft werden muss. Im Plan sind drei Drähte eingezeichnet, ein roter, ein gelber und ein grüner. Aber nur einer davon soll eingesteckt werden, und die Farbe ist natürlich nicht wichtig. Man kann die Verbindungen auch nacheinander versuchen. Aber in welcher Reihenfolge und zu welchem Zeitpunkt, das kann man nicht wissen. Wenn man es richtig macht, bleibt die LED aus. Aber wenn man es falsch macht, bleibt die LED ganz an und die Bombe explodiert.
Anders als im richtigen Leben kann man aber den Draht entfernen, auf den Reset-Knopf drücken und es dann noch einmal probieren. Und wer findet die Regel? Wie genau muss man diese Bombe entschärfen?
Info Bauteile und Anschlüsse
Der Mikrocontroller vom Typ HT46F47 hat 18 Anschlüsse. Wenn man ihn wie im Bild gezeigt einsetzt, ist die Beschriftung lesbar. Außerdem gibt es am linken Rand eine Kerbe. Der erste Pin unten links ist der Pin 1. Er soll genau im Kontakt F8 stecken. Der Pin 9 unten rechts steckt dann im Kontakt F16. Der Pin 10 liegt oben rechts und belegt den Kontakt E16, der Pin18 oben links den Kontakt E8. Die richtige Position ist ganz wichtig, weil später weitere Bauteile hinzukommen, die nur so passen werden. Außerdem ist es ganz wichtig, dass die Batterie an den richtigen Anschlüssen liegt. Der Anschluss für die negative Betriebsspannung (GND) ist der Pin 9, der positive Pol (VCC) liegt am Pin 12. Falls die Batterie falsch angeschlossen wird, kann der Mikrocontroller zerstört werden. Deshalb muss vor dem ersten Einlegen der Batterien alles ganz genau kontrolliert werden. Die obere und die untere horizontale Kontaktleiste ist an den Minuspol gelegt. Das bleibt bei allen folgenden Spielen so. Wenn eine LED angeschlossen wird, muss der kürzere Draht (die Kathode) grundsätzlich an diesem Minus-Anschluss liegen.
Tag 3: Kopf oder Zahl
Hinter dem dritten Türchen kommt eine rote LED zum Vorschein. Mit zwei Farben kann man schon einiges anfangen. Kopf oder Zahl heißt das Spiel, rot oder grün ist hier die Frage. Zu Beginn blinken beide LEDs so schnell, dass es wie ein Flackern aussieht. Der bisherige Reset-Knopf ist nun an anderer Stelle eingebaut und kann das Flackern beenden. Wenn man ihn betätigt, bleibt eine der Farben stehen, aber man vorher nicht wissen, welche.
Was genau damit gespielt wird, bleibt jedem selbst überlassen. Es könnten zum Beispiel zwei Personen besondere sportliche Übungen ausdenken. Und dann sagt einer rot, der andere grün. Wessen Farbe kommt, der muss die Aufgabe versuchen.
Info: Reihenschaltung und Schaltausgang
Die rote und die grüne LED sind bei diesem Spiel in Reihe geschaltet und liegen direkt an der Batterie. Das ist übrigens auch hier wieder nur deshalb erlaubt, weil die LEDs eingebaute Widerstände haben. Ohne den Mikrocontroller würden beide LEDs leuchten. Der Pin 4 des Mikrocontrollers hat aber einen internen elektronischen Umschalter, der den Pin abwechselnd an GND und VCC legt. Damit wird jeweils eine der LEDs abgeschaltet und die andere voll eingeschaltet. Dieser und andere Anschlüsse werden als so genannte Ausgänge verwendet, die man am besten mit einem automatischen Schalter vergleichen kann.
Tag 4: Spielautomat
Hinter dem vierten Türchen findet man eine weitere grüne LED. Mit insgesamt drei LEDs kann nun ein kleiner Spieleautomat gebaut werden, wie er sonst nur im Casino oder in der Kneipe zu finden ist. Alle drei LEDs werden in einer Reihe an die benachbarten Anschlüsse des Mikrocontrollers gelegt. Die kurzen Anschlüsse (Kathoden) müssen wieder an die untere Minus-Schiene angeschlossen werden.
Nun blinken alle LEDs schnell, ähnlich wie sich die Rollen eines Automaten drehen. Ziel des Spiels ist es, mit dem Button die LEDs so anzuhalten, dass alle drei LEDs gleichzeitig leuchten (111). Nur so können Sie den Jackpot knacken.
Das Spiel kennt auch noch ein Unterprogramm zum Würfeln. Dazu muss man nur beim Einschalten, also beim Einlegen der Batterien, den Taster gedrückt halten. Wenn man ihn dann loslässt, erscheint die erste gewürfelte Zahl. Nach jedem neuen Tastendruck erscheint wieder eine neue Zahl. Ein Würfel mit nur drei LEDs? Ja, das geht tatsächlich, wenn man das Ergebnis als Binärzahl abliest:
1 = 001
2 = 010
3 = 011
4 = 100
5 = 101
6 = 110
Info: Binärzahlen
Computer rechnen mit Binärzahlen, weil dabei jede Ziffer nur zwei Zustände kennt, 0 oder 1, die sich leicht mit Stromkreisen abbilden lassen: Sie sind dann an oder aus. Mit vier Stellen (vier Bit) kann man Zahlen bis 15 (dezimal) darstellen. Das Bit ganz rechts hat die Wertigkeit 1, das links daneben die Wertigkeit 2. Jeweils eine Stelle weiter links verdoppelt den Wert eines Bits. Und wenn man alle vier addiert (1+2+4+8), erhält man die höchste darstellbare Zahl 15. Bei allen Zahlen bis 7 ist die vierte Stelle eine Null. Daher braucht man nur drei LEDs, um Zahlen bis 6 dazustellen.
| 8 | 4 | 2 | 1 | Dezimal |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 0 | 1 | 0 | 2 |
| 0 | 0 | 1 | 1 | 3 |
| 0 | 1 | 0 | 0 | 4 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 5 |
| 0 | 1 | 1 | 0 | 6 |
| 0 | 1 | 1 | 1 | 7 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 8 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 9 |
| 1 | 0 | 1 | 0 | 10 |
| 1 | 0 | 1 | 1 | 11 |
| 1 | 1 | 0 | 0 | 12 |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 13 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 14 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | 15 |
Tag 5: Spieleautomat mit vier LEDs
Öffnen Sie das fünfte Türchen und finden Sie eine gelbe LED. Damit wird der Spieleautomat erweitert und das Spiel noch schwieriger. Wieder blinken alle LEDs und müssen mit dem Taster gestoppt werden. Zur Abwechslung soll diesmal erreicht werden, dass alle LEDs aus sind (0000).
Das ist ein reines Glücksspiel, denn die LEDs blinken so schnell, dass es unmöglich ist, den richtigen Zeitpunkt zu sehen. Theoretisch sollte im Durchschnitt auf 16 Spiele ein Treffer kommen. Überprüfen Sie das einmal mit einer größeren Anzahl von Durchläufen. Aber erst bei sehr vielen Spielen werden sich Theorie und Praxis annähern.
Tag 6: Heißer Draht (engl. Wire maze)
Hinter dem heutigen Türchen befindet sich ein Piezo-Schallwandler, der hier als kleiner Lautsprecher dient. Er wird im heutigen Spiel verwendet, um akustische Signale zu erzeugen. Es ist das bekannte Geschicklichkeitsspiel „Heißer Draht“. Man muss eine Drahtschlaufe so entlang des gebogenen Drahtes führen, dass sich beide nie berühren. Bei jeder Berührung entsteht ein Warnton und zeigt an, dass das Spiel verloren wurde. Wenn aber am Ende der Zielkontakt berührt wird, ohne dass man vorher am heißen Draht angestoßen ist, ertönt ein Sieger-Klang. Für dieses Spiel muss ein neues Programm gestartet werden. Der Pin 8 des Mikrocontrollers liegt dazu nicht mehr an GND (Minus), sondern diesmal an VCC (+4,5 V).
Zu Vorbereitung müssen Sie einen etwa 30 cm langen Draht abschneiden und komplett abisolieren. Dies ist der Draht, an dem man sich entlanghangeln muss ohne ihn zu berühren. Ein zweiter, etwa 5 cm langer Draht, der ebenfalls komplett abisoliert ist, fungiert als Kontakt am Ende. Ein dritter Draht mit ca. 15 cm Länge dient als Kontaktschlaufe, hier müssen nur die Enden abisoliert werden, auf der einen Seite so lang, dass sich eine Schlaufe bilden lässt. Wie genau der heiße Draht gebogen ist und wie groß die Schlaufe ist, bestimmt den Schwierigkeitsgrad.
Info: Eingänge des Mikrocontrollers
Während die meisten Anschlüsse des Mikrocontrollers als Ausgänge für den Anschluss von LEDs und des Lautsprechers verwendet werden, dienen einige als Eingänge. Hier sind es die Pinne 5 und 6. Intern wird jeweils ein Widerstand gegen VCC zugeschaltet. Wenn der Mikrocontroller den Zustand dieser Eingänge liest, wird im Normalfall eine hohe Spannung erkannt, also ein Eins-Zustand gelesen. Wenn aber über die Drähte oder einen Schalter eine Verbindung nach GND geschlossen wird, erkennt der Controller einen Null-Zustand. In diesem Fall wird der zugehörige Ton eingeschaltet. In einigen der folgenden Spiele gibt es übrigens noch zwei weitere Eingänge an den Anschlüssen 3 und 4 des Controllers. Und zusätzlich gibt es zwei analoge Eingänge an den Eingängen 7 und 8, an denen nicht nur An oder Aus unterscheiden werden kann, sondern eine Messung der Spannung ausgeführt wird.
Tag 7: Heißer Draht – Version 2
Hinter dem Türchen Nummer 7 befindet sich ein Widerstand mit 100 kΩ (Braun, Schwarz, Gelb). Er wird nun anstelle des kleineren Widerstands von 47 kΩ (Gelb, Violett, Orange) eingesetzt. Das Ergebnis ist, dass der Mikrocontroller nur noch mit halber Geschwindigkeit arbeitet. Alles andere bleibt gleich. Der heiße Draht funktioniert genauso wie vorher, aber diesmal sind die erzeugten Töne um eine Oktave tiefer.
Info Taktfrequenz
Jeder Computer und jeder Mikrocontroller arbeitet mit einer Taktfrequenz, die oft mit einem Quarz stabilisiert wird. Der Mikrocontroller HT46F47 besitzt einen internen Oszillator, mit dem eine Taktfrequenz bis 12 MHz eingestellt werden kann. Die Frequenz wird über den Widerstand am Pin 13 festgelegt. Mit 47 kΩ bekommt man eine Frequenz von etwa 4,5 MHz. Bei 100 kΩ ist die Frequenz ungefähr halbiert, man hat also nur noch 2,25 MHz, der Controller wird langsamer. Zum Vergleich: Der Home-Computer Sinclair ZX81 von 1981 lief mit 3,25 MHz und hatte einen Arbeitsspeicher von 1 KB. Inzwischen ist alles in einem Chip integriert, läuft deutlich schneller und mit wesentlich mehr Speicher von 2 KB beim HT46F47. Deshalb sind alle Spiele schon im Speicher vorhanden.
Tag 8: Quiz Buzzer
Hinter dem heutigen Türchen versteckt sich ein weiterer Tastschalter. Mit ihm ist es nun möglich, einen Quiz-Buzzer zu bauen, um spannende Quizduelle zu bestreiten. Dazu muss man den heißen Draht abbauen und stattdessen zwei Tastschalter gegen GND anschließen. Es läuft weiterhin dieselbe Software, deshalb bleibt der Programm-Auswahl-Pin an VCC. Der bisherige Reset-Schalter wird nun als zweiter Taster gebraucht. Weil Sie nun nicht mehr auf Reset drücken können, muss das Spiel durch Anlegen der Batteriespannung gestartet werden. Für einen Neustart nehmen Sie eine Batterie aus dem Fach und setzten Sie neu ein.
Nun benötigen Sie noch einen Quizmaster, der schwierige Fragen stellt, sowie zwei würdige Kontrahenten, die die Antworten finden sollen. Der Quizmaster stellt eine Frage, und wer seinen Button zuerst drückt, darf zuerst antworten. Weil zu jedem Button ein anderer Ton gehört, ist es immer unzweifelhaft klar, wer zuerst gedrückt hat.
Tag 9: Konzentrationsspiel
Das neunte Türchen verbirgt einen weiteren Tastschalter. Damit hat man nun wieder den bewährten Resetknopf für den Controller. Dadurch müssen Sie nicht immer wieder die Batterie vom Board trennen um ein Programm neu zu starten. Das ist diesmal besonders wichtig, denn Sie werden bei dem Reaktionsspiel des heutigen Tages mit Sicherheit mehrere Versuche benötigen. Der Piezo-Schallwandler ist diesmal an einem anderen Pin angeschlossen und erzeugt während des Laufs des Spielautomaten ein ratterndes Geräusch. Und die LEDs werden nun an den oberen Ausgängen angeschlossen. Sie blinken diesmal so langsam, dass man es gut verfolgen kann. Damit es nicht zu langsam wird, ist nun wieder der Widerstand mit 47 kΩ am Takt-Eingang Pin 13 angeschlossen.
Das Spiel geht nun folgendermaßen: Sie drücken den Reset-Knopf um das Spiel neu zu starten und müssen dann die LEDs genau beobachten. Sobald erstmalig die beiden linken LEDs an sind (1100) müssen Sie ganz schnell reagieren und den Stopp-Button (rechts) drücken. Wenn eine der beiden rechten LEDs leuchtet, haben Sie das Spiel verloren. Aber Sie können über die Reset-Taste einen neuen Versuch starten. Alternativ können Sie auch den linken Knopf drücken. Dann gehen alle LEDs an (1111). Sobald Sie loslassen, folgt der nächste Zustand 0000 und danach alle weiteren bis zum Ziel 1100.
Tag 10: Spiel mir ein Lied
Hinter dem zehnten Türchen finden Sie einen weiteren Widerstand. Er hat 10 kΩ (Braun Schwarz, Orange) und dient dazu, ein weiteres Programm auszuwählen. Bisher gab es nur zwei Programme die mit 0 V und 4,5 V am Auswahl-Eingang gewählt wurden. Aber der Controller erkennt auch andere Spannungen. In diesem Fall liegt ein Spannungsteiler mit 10 kΩ und 100 kΩ am Eingang, sodass nur eine kleine Spannung gemessen wird. Der Mikrocontroller weiß dann nach einem Neustart sofort, welches Programm gestartet werden soll. Und das ist eine kleine, automatische Orgel.
Das Spiel verwendet einen Draht, der nach außen führt. Man kann ihn berühren um den erzeugten Ton zu ändern. Ohne Berühreng entsteht meist eine ansteigende oder absteigende Tonfolge, die auf einen mittleren Ton zustrebt. Für die Berührung kann der Ton höher oder tiefer werden. Und auch eine Bewegung der Füße beeinflusst die Tonhöhe. Wenn Sie sich in der Nähe elektrischer Leitungen befinden, kann sich die Tonhöhe ganz unregelmäßig ändern. Diesen Effekt können Sie verstärken, wenn eine zweite Person die Steckplatine mit dem Batteriefach in der Hand hält. Mit etwas Geschick und wiederholten Berührungen können Sie die Melodie beeinflussen. Wer weiß, vielleicht entdecken Sie in sich einen Meister der atonalen Musik.
Info: Elektrische Ladungen
Das sieht alles aus wie Zauberei, aber tatsächlich beruht es auf der Physik. Das Programm misst immer wieder die elektrische Spannung am Eingang und steuert damit die Tonhöhe. Es handelt sich aber um einen offenen, extrem hochohmigen Eingang, der sich ganz beliebig auf eine zufällige Spannung aufladen kann. Kleinste Ladungen können die Spannung ändern. Jeder Mensch trägt immer gerade irgendeine elektrische Ladung, die sich durch Reibung schnell ändern kann. In der Nähe einer elektrischen Wechselstrom-Leitung tragen Sie selbst auch eine gewisse Wechselspannung, die zu einer abwechselnden Tonfolge führen kann.
Tag 11: Lügendetektor
Hinter dem heutigen Türchen befindet sich wieder ein Widerstand, der für das heutige Spiel gebraucht wird. Er hat 470 kΩ (Gelb, Violett, Gelb) und wird diesmal nicht für die Programmauswahl sondern für eine Spannungsmessung gebraucht. Am Eingang liegt ein Spannungsteiler aus diesem Widerstand und einem zweiten Widerstand, der durch die Drahtkontakte an zwei Fingern der Testperson gebildet wird. So entsteht ein Lügendetektor, der den Hautwiderstand misst und in eine Tonhöhe umsetzt. Wenn die Testperson bei einer strengen Befragung lügt, gerät sie ins Schwitzen, was die Leitfähigkeit der Haut erhöht. Das hört man dann einem höheren Ton. Das Programm ist übrigens immer noch das gleiche wie bei der automatischen Orgel vom letzten Tag und wird deshalb wieder mit dem Widerstand von 10 kΩ ausgewählt.
Die Fingerkontakte werden aus Drahtstücken hergestellt, die nicht zu fest um zwei Finger gewickelt werden. Und nun beginnt das Spiel für zwei Personen. Einer stellt die Fragen, der andere muss sie beantworten, mit oder ohne Lügen. Man muss natürlich immer bedenken, dass dieser Lügendetektor nur ein Spiel ist und nicht zweifelsfrei beweisen kann, dass jemand lügt. Die Befragung beginnt ganz harmlos, sodass erst einmal eine Entspannung eintritt, wobei der Ton tiefer wird. Dann wird ganz langsam ein unangenehmes Thema aufgeworfen, das den Befragten unter Druck setzt. Und wenn dann schließlich die entscheidende Frage mit einer Lüge beantwortet wird, kann sich der Ton erhöhen. Das hängt allerdings davon ab, wie sensibel jemand ist. Eine Person mit extrem starken Nerven kann auch eine Lüge verbergen, sodass der Lügendetektor versagt. Aber die meisten Menschen reagieren mit schnellerem Puls und vermehrten Schweißausbruch, was die Leitfähigkeit der Haut messbar erhöht. Wenn man dann auch noch hört, wie der Ton höher wird, fühlt man sich ertappt, was die Sache noch schlimmer macht.
Info Hautwiderstand
Der menschliche Körper leitet elektrischen Strom, weil er Wasser enthält. Das ist auch der Grund, warum höhere Spannungen wie die Netzspannung gefährlich sind. Unterhalb 24 V kann aber nichts passieren, weil der Widerstand der Haut so groß ist, dass nur noch ein sehr kleiner Strom unter 1 mA fließt. Im Normalfall liegt der Hautwiderstand zwischen etwa 100 kΩ und 1 MΩ. Hier wird der Strom zusätzlich durch den Widerstand mit 470 kΩ begrenzt. Der maximale Strom liegt unter 10 µA und ist absolut nicht spürbar. Gefährlich wird es erst bei 100 mA, also einem zehntausendfach größeren Strom, der erst bei sehr viel größeren Spannungen fließen kann. Aber auch der sehr kleine Strom reicht schon für eine Messung aus, die Auskunft über den Hautwiderstand und über eventuelle Lügen geben kann.
Tag 12: Hörtest
Hinter dem 12. Türchen befindet sich ein Widerstand mit 15 kΩ (Braun, Grün, Orange). Er dient wieder dazu, das aktuelle Programm auszuwählen. Das heutige Spiel ist ein Hörtest, mit dem jeder feststellen kann, welchen höchsten Ton er noch hört.
Nach dem Start des Spiels hören Sie zuerst einen relativ tiefen Ton. Dieser wird schnell höher, und Sie müssen den Knopf drücken, sobald Sie den eigentlichen Ton nicht mehr wahrnehmen können. Man hört dann zwar immer noch ein Knacken mit jedem Umschalten auf einen neuen Ton, aber nicht mehr den Ton selbst. Die letzte Tonhöhe wird dann festgehalten, damit andere überprüfen können, ob sie diesen Ton noch hören. Meist können Kinder die höchsten Töne hören, ältere Leute dagegen erreichen ihre Grenze schon eher. Jugendliche und junge Erwachsene haben normalerweise noch den vollen Frequenzumfang. Allerdings kann das Gehör durch übermäßige Lärmbelastung vorschnell altern.
Info Töne und Frequenzen
Der Ton beginnt bei 1,5 kHz und endet bei etwa 40 kHz. Ein junger Mensch hört Töne bis etwa 20 kHz, im Alter kann die Grenze dagegen deutlich unter 10 kHz liegen. Aber erst wenn Töne von 3 kHz nicht mehr gehört werden können, wird man ernsthaft schwerhörig. Den letzten Ton von 40 kHz sollte kein Mensch mehr wahrnehmen können. Für Hunde und Katzen kann der am Ende endlos wiederholte Ton aber sehr unangenehm sein. Schalten Sie dann schnell ab. Aber Sie können den höchsten Ton auch verwenden um einen Fledermausdetektor zu testen, denn die Rufe von Fledermäusen liegen ebenfalls in diesem Bereich.
Tag 13: Tresorknacker
Hinter dem heutigen Türchen findet sich ein weiterer Tastschalter. Er wird für das geheime Codeschloss eines Tresors benötigt. Das Schloss hat nur zwei Tasten. Aber nur der rechtmäßige Besitzer (in diesem Fall die Königin von England) weiß, wie man sie bedient. Werden Sie zum Panzerknacker und finden Sie den geheimen Code heraus. Der Aufbau startet ein neues Programm. Dazu braucht man ja bekanntlich einen neuen Widerstand. In diesem Fall ist er mit 470 kΩ (Gelb, Violett, Gelb) schon vorhanden, weil er für den Lügendetektor gebraucht wurde.
Tag 14: Balltrainer
Hinter dem Türchen Nr. 14 finden Sie einen Widerstand mit 22 kΩ (Rot, Rot, Orange), der zur Auswahl eines weiteren Programms gebraucht wird. Diesmal handelt es sich um ein Sport-Spiel. Sie müssen einen Ball mit dem rechten Taster hochschlagen, der dann wieder herunter kommt. Genau im richtigen Moment schlagen Sie erneut, immer wieder, solange Sie es schaffen. Die linke Taste kommt heute nicht zum Einsatz, aber sie darf aufgebaut bleiben, weil sie morgen schon wieder gebraucht wird.
Die Ballhöhe wird durch vier LEDs dargestellt. Ganz rechts ist der obere Punkt erreicht. Außerdem wird der Ball nach oben langsamer, bis er seinen Umkehrpunkt erreicht hat, ganz genau so wie es im Physikbuch steht. Die Wurfdauer ist konstant, sodass man sich darauf verlassen kann, wann der Ball wieder unten ankommt. Genau in dem Moment soll er wieder abgeschlagen werden. Wenn man zu spät schlägt, ist dies daran erkennbar, dass für einen Moment alle LEDs aus sind. Also trainieren Sie gut, sei es für Tennis oder sei es für Volleyball.
Tag 15: Balltrainer für Zwei
Heute finden Sie eine weitere grüne LED im Kalender. Damit bauen Sie die LED-Reihe so um, dass die ersten drei LEDs grün sind. Zusätzlich wird nun eine fünfte LED am Pin 10 angeschlossen. Nun können zwei Personen den Ball abwechselnd abschlagen. Die fünfte LED ändert laufend ihre Helligkeit. Je höher der Ball gerade fliegt, desto heller wird sie. Denn wenn Sie mit Freude spielen, fliegt Ihr Ball der Sonne entgegen!
Info Helligkeitssteuerung
Bisher wurden alle LEDs entweder ganz an- oder ganz ausgeschaltet. Das entspricht dem normalen Verhalten eines Schalters, und im Mikrocontroller befinden sich ja elektronische Schalter. Am Pin 10 liegt ein ganz besonderer Ausgang, mit dem man mehr kann als nur ein- und ausschalten. Hier kann die Helligkeit in vielen Stufen verändert werden. Tatsächlich verbirgt sich dahinter allerdings auch ein Schalter, der so schnell ein- und ausgeschaltet wird, dass man nur die mittlere Helligkeit sieht. Das Verfahren nennt sich Pulsweitenmodulation (PWM). Man verändert dabei das Verhältnis zwischen An-Zeit und Aus-Zeit.
Tag 16: Balltrainer für Drei und Entspannungslicht
Hinter dem Türchen Nummer 16 kommt ein weiterer Tastschalter zum Vorschein. Damit können Sie das Spiel für drei Personen erweitern, die reihum den Ball abschlagen sollen. Das erfordert noch mehr Konzentration. Wer wird der erste sein, der seinen Abschlag verpasst?
Nach einer harten Spielrunde sollte man sich auch mal entspannen. Und dafür gibt es nun ein Entspannungsprogramm, genauer gesagt ein Unterprogramm zum Balltrainer. Um es zu starten drückt man Reset und den linken Taster. Dann lässt man zuerst Reset los und dann erst den linken Taster. Nun sieht man nur noch die ganz rechte LED, die sanft blinkt und dabei immer wieder heller und dunkler wird. Sie können die Blinkgeschwindigkeit nach Belieben einstellen. Mit der rechten Taste wird es schneller, mit der linken langsamer. Stellen Sie die Geschwindigkeit zum Beispiel so ein, dass das Blinken Ihrem Atem-Rhythmus entspricht. Konzentrieren Sie sich dann ganz auf Ihren Atem und erreichen Sie damit die vollständige Entspannung.
Tag 17: Hau den Maulwurf (engl. Whack a Mole)
Hinter dem heutigen Türchen befindet sich ein Widerstand mit 33 KΩ (Orange, Orange, Orange), mit dem Sie wieder ein neues Spiel auswählen können. Es handelt sich um ein altes Jahrmarkt-Spiel, bei dem man versuchen muss, aus Löchern schauende Maulwürfe mit dem Hammer zu treffen. Whack a Mole, Hau den Maulwurf!
Sie können das Spiel nun starten und sehen eine der LEDs leuchten. Nun haben Sie nur wenig Zeit, den passenden Taster zu dieser LED zu drücken. Es ist also ein Reaktionsspiel, denn der Maulwurf wird nicht lange aus genau diesem Loch schauen. Wenn Sie rechtzeitig gedrückt, den Maulwurf also getroffen haben, ertönt ein Ton. Wenn Sie falsch oder zu spät gedrückt haben, hören Sie einen andern Ton. Aber es dauert nicht lange und schon schaut der Maulwurf durch ein anderes Loch heraus! Wenn Sie zehnmal richtig getroffen haben, hören Sie die Sieger-Fanfare. Wenn Sie dagegen mehrmals danebengehauen haben, kommt ein Verloren-Klang, und das Spiel startet neu.
Tag 18: Whack a Mole 2
Hinter dem heutigen Türchen entdecken Sie eine weitere grüne LED. Damit haben Sie nun insgesamt vier grüne LEDs. Nun hat jeder Maulwurf die gleiche Farbe, womit das Spiel noch schwieriger wird. Aber so ist das eben, alle Maulwürfe sind grau, besonders in der Dunkelheit der Nacht, wenn sie aus ihren Löchern schauen.
Tag 19: Pong
Hinter dem Türchen Nummer 19 verbirgt sich ein Widerstand mit 47 kΩ (Gelb, Violett, Orange). Damit wählen Sie ein einfaches Tennis-Spiel aus. Es ist dem bekannten Spieleklassiker Pong von Atari nachempfunden, wenn auch in einer stark vereinfachten Form.
Der Ball fliegt ganz allein immer hin und her. Sie müssen gar nichts tun. Aber wenn Sie mitspielen wollen, müssen Sie genau dann auf den Taster drücken, wenn der Ball gerade an der betreffenden Seite angekommen ist. Wenn der Zeitpunkt stimmt, hören Sie jedes Mal einen kurzen Ton. Wenn Sie zu lange drücken, wird der Ball aufgehalten. Sie können mit zwei Händen oder mit zwei Personen spielen. Wenn Sie gut spielen, hört man die absolut gleichmäßigen Abschläge. Aber das ist gar nicht so einfach. Schaffen Sie mehr als 20 fehlerfreie Schläge?
Tag 20: Pingpong für Profis
Hinter dem Türchen Nummer 20 kommt ein neuer Widerstand mit 68 kΩ (Blau, Grau, Orange) zum Vorschein. Und damit starten Sie eine zweite Tennis-Version, die wesentlich schwieriger zu spielen ist. Diesmal muss alles ganz genau stimmen. Wieder spielen zwei Spieler, die den Ball genau zu dem Zeitpunkt zurückschlagen müssen, wenn er auf ihrer Seite ankommt. Der präzise Zeitpunkt wird diesmal genau überwacht. Wenn Sie zu früh oder zu spät schlagen, erscheint ein Fehler-Ton, und das Programm hält an, bis Sie den Taster wieder loslassen.
Nur wenn Sie ganz präzise spielen, läuft das Spiel gleichmäßig weiter, und Sie hören jeden Schlag mit einem gleichen Ton. Auch ein unbeteiligter Dritter hört also den gleichmäßigen Schlagabtausch. Das ist wie bei einer Tennis-Übertragung im Fernsehen. Sie müssen gar nicht hinsehen und hören das gleichmäßige Geräusch der Abschläge, Pingpong für Profis eben.
Tag 21: Reaktionstest
Hinter dem heutigen Türchen finden Sie einen Widerstand mit 100 kΩ (Braun, Schwarz, Gelb), mit dem Sie ein Reaktions-Spiel starten können. Sie sehen einen schnell von links nach rechts wachsenden Leuchtbalken aus bis zu vier LEDs. Sobald die erste LED an ist, sollen Sie den Knopf drücken. Meist schaffen Sie das aber nicht ganz, und dann leuchten schon zwei oder drei LEDs. Jede LED steht für eine Zehntelsekunde. Die übliche Reaktionszeit ist 0,2 s bis 0,3 s. Aber wenn Sie es in einer Zehntelsekunde schaffen, ertönt eine Sieger-Fanfare.
Und wenn Sie erst den Taster drücken, wenn alle vier LEDs an sind, wissen Sie, dass Sie dringend mal richtig entspannen müssen. Das Programm wechselt dann automatisch zum Entspannungs-Licht, das Sie ja schon vom Tag 16 kennen. Die Helligkeit der LED ganz rechts ändert sich in einem langsamen Rhythmus. Falls Sie schon vorher wissen, dass Sie Entspannung brauchen, können Sie das Entspannungslicht auch direkt starten, indem Sie den linken Taster gedrückt halten und einen Reset ausführen. Die für Sie optimale Geschwindigkeit können Sie wieder mit den beiden Tasten einstellen. Und wenn es dann mit dem Reaktionstest weiter gehen soll, drücken Sie einfach noch einmal die Reset-Taste.
Tag 22: Stoboskop und Soundeffekte
Hinter dem Türchen Nummer 22 befindet sich ein Widerstand mit 150 kΩ (Braun, Grün, Gelb). Damit starten Sie das Stroboskop. Das ist ein Blitzlicht, bei dem alle angeschlossenen LEDs gemeinsam kurze Lichtblitze abgeben. Mit den beiden Tastern können Sie die Geschwindigkeit einstellen. Betrachten Sie bei völliger Dunkelheit bewegte Gegenstände allein im Licht des Stroboskops. Die Bewegung wird dabei in Einzelbilder aufgelöst. Wenn Sie einen drehenden Motor oder einen Lüfter an Ihrem Computer beleuchten, können Sie eine Stroboskop-Geschwindigkeit einstellen, bei der die Drehbewegung scheinbar einfriert oder sehr langsam wird.
Ein ähnlicher Effekt ist auch aus dem Piezo-Lautsprecher zu hören. Er erzeugt einen Ton, der im Takt des Stroboskops immer nur ganz kurz eingeschaltet wird. Wenn die Tonfrequenz und die Stroboskop-Frequenz fast genau in einem ganzzahligen Verhältnis zueinander stehen, entstehen besondere Ton-Effekte. Mal hört es sich an wie ein Klingelton, mal wie ein Dieselmotor. Sie können mehrere markante Geräusche einstellen und dann jemand raten lassen, welches Geräusch da wohl gemeint ist.
Tag 23: Die elektronische Grille
Hinter dem vorletzten Türchen finden Sie eine blaue LED. Damit kommt noch mehr Farbe in Ihr Spiel. Und mit einem blauen Licht kann man in der Dunkelheit geheimnisvolle Lichteffekte erzielen. Dazu kommen noch die besonderen Geräusche einer Grille. Dieser ganz andere Soundeffekt entsteht, wenn man das Unterprogramm des Stroboskops mit der linken Taste und Reset startet. Sie halten also die linke Taste gedrückt, während Sie einmal kurz auf Reset drücken.
Die elektronische Grille erzeugt seltene, sehr hohe Töne, die man nur schlecht orten kann. Zusätzlich entstehen ganz schwache, blaue Lichtblitze in unregelmäßiger Folge. Eine Grille im Haus nervt! Also sucht man sich ein passendes Opfer. Das ganze Gerät soll dann irgendwo in seinem Raum versteckt werden. Und dann beginnt die schwierige Suche, erschwert durch die hohen Töne und das schwache Licht. Aber wenn die Grille gefunden ist, muss man nur auf den rechten Knopf drücken. Dann ertönt die Siegerfanfare, das Licht geht für eine kurze Zeit voll an, um das Versteck zu beleuchten, und danach ist endlich wieder Ruhe.
Tag 24: Senso (engl. Simon )
Das letzte Türchen bringt einen Widerstand von 220 kΩ zum Vorschein. Damit starten Sie ein anspruchsvolles Spiel, das seit 1978 unter dem Namen Senso bekannt ist und im englischen Sprachraum Simon genannt wird, manchmal auch Simon Says. Es wurde von mehreren Firmen als kleines Handgerät gebaut, darunter auch Atari. Später erschien es immer wieder in neuen Varianten.
Bei diesem Spiel gibt es vier unterschiedliche Farben, die in einer zufälligen Reihenfolge aufleuchten. Zu jeder Farbe gibt es einen eigenen Ton. Die Aufgabe besteht darin, sich die Farben zu merken und die Folge mit den Tasten zu wiederholen. Die linke Taste schaltet die rote LED ein, die zweite von links die gelbe, und so weiter. Außerdem werden auch die zugehörigen Töne gespielt. Beim ersten Durchlauf müssen Sie sich nur eine Farbe merken, beim zweiten schon zwei. Und so geht es weiter bis zu einer Abfolge von zehn Farben und Tönen. Wenn Sie die Zehnerfolge korrekt wiederholen können, haben Sie das Spiel gewonnen. Dann ertönt die bekannte Sieger-Fanfare. Aber wenn Sie schon vorher eine falsche Taste drücken, endet das Spiel vorzeitig mit dem Verlierer-Sound. Da muss man sich sehr konzentrieren. Veranstalten Sie ein Turnier. Wer schafft die meisten fehlerfreien Spiele?
Überlegen Sie am Ende einmal im Kreise der Familie oder Freunde, welches der 24 Spiele Ihnen am besten gefallen hat. Und das kann dann mit wenigen Änderungen wieder aufgebaut werden. So bleibt der Spaß auch über die Weihnachtszeit erhalten.