Ersatz-Chip Binäre Uhr

Dieser einfache Lötbausatz kombiniert die Themen Handwerk, Elektronik, Mathematik und Informatik. Mit den übersichtlichen Komponenten und der ausführlichen Anleitung eignet er sich gut für Löteinsteiger wie auch für fortgeschrittene Elektronikbastler. Am Ende dieses Projektes hat man nicht nur mehr als 40 elektronischen Bauteile verlötet, sondern dazu noch einen extravaganten Zeitmesser gebaut.

Was ist in diesem Lötbausatz enthalten?

Neben der Platine gehört zu dem Bausatz ein bereits programmierter Mikroprozessor. Zur Erklärung: Eine Platine oder Leiterplatte besteht aus einer elektrisch isolierenden Unterlage. Sie kann zum Beispiel aus Kunststoff sein. Darauf sind leitende Verbindungen für die elektronischen Bauteile aufgebracht, mit der die Platine bestückt werden soll. Die Bauteile wie zum Beispiel Widerstände und LEDs sind auf dem Foto oben zu sehen. Sie werden auf die Platine gelötet.

Die Aufgabe des Mikroprozessors besteht darin, die Binäruhr zu steuern bzw. dafür zu sorgen, dass die Uhrzeit „binär“ auf den LEDs ausgegeben wird. Dabei wird die aktuelle Uhrzeit über Taster eingestellt und je eine LED-Reihe ist für die Stunden, Minuten und Sekunden zuständig. Die Stromversorgung erfolgt über eine Powerbank oder direkt an einem USB-Port und ist damit besonders umweltfreundlich. Die binäre Uhr besitzt eine Front aus Sperrholz, die die binären Werte anzeigt. Damit kann die Umrechnung auf dezimale Werte erfolgen. Die Maße der binären Uhr betragen 10 × 8 Zentimeter und die Anleitung ist nicht nur sehr ausführlich, sondern auch reich bebildert und leicht verständlich.

Wie funktioniert eine Binäruhr?

Die besondere Uhr zeigt die Zeit nicht über die üblichen Ziffern von 1 bis 12 für die Stunden und 1 bis 60 für die Minuten und Sekunden an. Stattdessen verwendet sie LEDs, denen auf dem Ziffernblatt die Zahlen einer einfachen Zahlenfolge zugeordnet sind: 1, 2, 4, 8, 16 und 32. Die LEDs sitzen in drei verschiedenfarbigen Reihen und geben dort Auskunft über die aktuelle Stunde, Minute und Sekunde. Wer die Uhrzeit auf dem Sperrholz-Ziffernblatt ablesen will, muss ein wenig rechnen und die Zahlen der leuchtenden LEDs addieren (siehe Foto oben):

• Leuchten bei den Stunden-LEDs die 1 und die 2, ist es: 1 + 2 = 3 Uhr.
• Zeigen die Minuten-LEDs dann auch noch 16 und 8, ist es: 16 + 8 = 24 Minuten, also 3:24 Uhr.
• Für die Sekunden funktioniert die Darstellung analog und wäre in diesem Fall: 2 + 16 = 18 Sekunden
• Damit ist es auf der oben gezeigten Binäruhr also 3:24:18 Uhr

So lässt sich jede auf der Uhr dargestellte Uhrzeit auch von Nicht-Mathematikern ganz einfach in die heute übliche 24-Stunden-Zählung mit dezimalen Zahlen umrechnen. Das Produkt eignet sich auch gut für den Mathematik-Unterricht, wenn als Thema die binären Zahlen behandelt werden. Der Name des Bausatzes stammt übrigens von der binären Arbeitsweise der verbauten LEDs. Jede davon nimmt immer genau einen von zwei möglichen Zuständen an – sie ist entweder an oder aus. Somit bilden die LEDs aus der Sicht der Informatik die Bits eines Binärcodes. Aus der Kombination der LEDs und ihrer Zustände (an oder aus) ergibt sich dann eine bestimmte Uhrzeit. Ist die herkömmliche Uhrzeit bei diesem Zeitmesser per Taster eingestellt, rechnet der vorprogrammierte Mikroprozessor diese für die Schaltung der LEDs in das binäre Format um. Die Stromversorgung der angenehm nerdigen Uhr erfolgt dann einfach über den auf der Platine selbst verlöteten USB-Stecker.

Für wen ist dieser Lötbausatz geeignet?

Der hier gezeigte Lötbausatz ist als einfacher Einstieg in das Thema Löten gedacht, vermittelt wichtige Grundkenntnisse und bietet zugleich Gelegenheit, das Löten an einem praktischen Beispiel zu üben. Er eignet sich nicht nur für geführte Lötkurse in Schulen und auf Workshops, sondern kann zudem bei Ferienprogrammen, in Landschulheimen und sonstigen Veranstaltungen rund um das Thema Löten zum Einsatz kommen. Selbstverständlich ist das Produkt auch für ein schönes Bastelprojekt in den eigenen vier Wänden geeignet.

Was wird noch benötigt?

Lötkolben, Lötzinn, Seitenschneider, Pinzette, Powerbank

Ein Video zum Thema „Löten lernen für Anfänger“ sowie die Bauanleitung, das Datenblatt bzw. den Schaltplan finden Sie weiter unten (Dokumente stehen zum Download als PDF zur Verfügung).