Taster-Telegraf

Was das Kind lernt

• Dass ein Stromkreis meterlang sein kann: Der Strom kommt in einem Bruchteil einer Sekunde am anderen Ende des Kabels an.
• Was ein Taster (im Ruhezustand offen) ist und wie zwei parallele Taster dieselben Signalgeber steuern können.
• Buchstaben mit Punkten und Strichen zu verschlüsseln und zu entschlüsseln und wie wichtig die Pausen sind (Rhythmus 1–3–7).
• Dass LED und aktiver Summer eine Polarität haben und dass die LED einen Widerstand braucht (100 Ω bei 3 V).
• Wie der Telegraf von Morse und Vail (1844) funktionierte, das erste System für Sofortnachrichten.

Vorher vorbereiten

• Drucke die Vorlagen mit 100 % aus: 2 Taster B, 2 obere Grundplatten A und 2 Morsekarten C.
• Teste vorher jeden Summer und jede LED mit dem Batteriehalter (Summer: rot an rot; LED: langes Beinchen über den Widerstand an +).
• Schneide die 3 Adern à 5 m zu (oder trenne 3 Adern aus dem mehradrigen Kabel) und isoliere jedes Ende 15 mm ab.
• Prüfe, ob die Reißzwecken aus Metall sind: Kratz mit einer Münze am Kopf; kommt Farbe ab, taugen sie nicht.
• Klebe die 3 Lagen jeder Grundplatte mit Bastelkleber zusammen und beschwere sie 30 min vor der Einheit.

Materialien und Werkzeuge

• Aktiver Summer — 2 (einer pro Station) kaufen
  aktiv, 3–24 V (oder „3 V“), Ø 12 mm, mit Beinchen oder Kabeln; das lange Beinchen / rote Kabel ist +
• Rote LED — 2 (+1 als Ersatz) kaufen
  5 mm, 2 V / 20 mA, langes Beinchen = +
• Widerstand 100 Ω — 2 kaufen
  1/4 W (Ringe braun-schwarz-braun)
• AA-Batterien — 2 kaufen
  1,5 V Alkaline (insgesamt 3 V)
• Batteriehalter 2 × AA — 1 kaufen
  mit rotem (+) und schwarzem (−) Kabel, am besten mit Schalter
• 3-adriges Kabel — 5 m (+ 30 cm für Verbindungen) kaufen
  4-adriges Alarm- oder Telefonkabel (0,22 mm²) oder 3 dünne Kabel in verschiedenen Farben à 5 m (rot, gelb, schwarz)
• Reißzwecken aus Metall — 4 (2 pro Station)
  aus Messing oder Stahl mit unlackiertem METALL-Kopf, Dorn ≤ 8 mm
• Büroklammern aus Metall — 2 (1 pro Station)
  32 mm, aus Stahl ohne Beschichtung
• Wellpappe — 6 Rechtecke von 150 × 100 mm
  3–4 mm (3 Lagen pro Station)
• Fotokarton — 1 A4
  200 g/m², für die Taster und die Morsekarten
• Isolierband — 1 m
  zum Umwickeln der Verbindungen
• Klebeband und Bastelkleber (Weißleim) — ≈ 1 m Klebeband und ein Schuss Kleber
  zum Festhalten der Kabel und Laminieren der Grundplatten

Werkzeuge

• Schere und Lineal — Vorlagen ausschneiden und Kabel abmessen
• Cuttermesser und Schneidematte — die Kartonlagen schneiden Erwachsene
• Abisolierzange oder alte Schere — an jedem Kabelende 15 mm abisolieren Erwachsene
• Spitzzange — Verbindungen verdrillen und die Büroklammer biegen
• Vorstecher — das Vorloch für die Reißzwecken machen Erwachsene

Teile und Vorlagen

• A · Obere Grundplatte (Montageplan) ×2 — Wellpappe 3–4 mm
• A2 · Untere Lagen der Grundplatte ×4 — Wellpappe 3–4 mm
• B · Taster (Karte) ×2 — Fotokarton 200 g/m²
• C · Morsekarte ×2 — Fotokarton 200 g/m² (mit durchsichtigem Klebeband überzogen)

Schritt für Schritt

1. Laminiere die Grundplatten

   Klebe für jede Station 3 Kartonrechtecke von 150 × 100 mm mit Bastelkleber aufeinander: unten die beiden Lagen A2, oben die Lage A mit dem aufgedruckten Plan. Leg die Kartonwellen abwechselnd quer und beschwere das Ganze 30 Minuten.

   Prüfe: Die Grundplatte ist etwa 10 mm dick und biegt sich nicht.

2. Klebe den Taster auf Erwachsene

   Schneide die Karten B aus und klebe je eine auf den Bereich „TASTER“ jeder Grundplatte. Stich mit dem Vorstecher die beiden Vorlöcher, 20 mm voneinander entfernt, durch die Karte und 3–4 mm in den Karton.

3. Bereite die kurzen Kabel des Tasters vor Erwachsene

   Schneide pro Station 2 Kabelstücke von 15 cm (rot für X, gelb für Y) und isoliere je ein Ende 15 mm ab. Verdrille das Kupfer jedes Kabels zu einer kleinen Öse von 3 mm.

4. Drück Reißzwecke 1 mit der Klammer ein

   Steck Reißzwecke 1 durch die Öse des roten Kabels und durch die kleine Schlaufe an einem Ende der Büroklammer und drück sie ganz ins linke Loch. Kopf, Klammer und Kupfer müssen fest zusammengedrückt sein, die Klammer lässt sich aber noch um die Reißzwecke drehen.

5. Drück Reißzwecke 2 ein

   Dreh die Klammer zur Seite, damit das andere Loch frei ist. Steck Reißzwecke 2 durch die Öse des gelben Kabels und drück sie in dieses Loch, 20 mm entfernt. Dreh die Klammer zurück, sodass sie über Reißzwecke 2 verläuft, und biege sie ab Reißzwecke 1 nach oben, sodass das Stück der Klammer über dem Kopf von Reißzwecke 2 4–5 mm darüber steht, ohne sie zu berühren. Die Spitze ragt etwa 12 mm weiter hinaus: Dort wird gedrückt.

   Prüfe: Drückst du die Klammer, berührt sie Reißzwecke 2; lässt du los, federt sie von selbst hoch. Bleibt sie unten, biege sie etwas weiter nach oben.

6. Bring Summer und LED an

   Klebe an jeder Station den Summer mit Klebeband auf seine Markierung und die LED auf ihre. Verdrille den 100-Ω-Widerstand mit dem langen Beinchen der LED (4 Umdrehungen). Biege die Beinchen waagerecht, damit sie flach auf dem Karton liegen.

   Tipp: Schreib mit Filzstift „+“ neben das lange LED-Beinchen und das rote Kabel des Summers, damit du später nichts verwechselst.

7. Mach an jeder Station den Knoten Y Erwachsene

   Verbinde in einer einzigen Verbindung: das gelbe Kabel des Tasters, das + des Summers und das freie Ende des LED-Widerstands. Verdrille die Kupferenden mindestens 4-mal zusammen und lass ein Ende frei für das lange gelbe Kabel.

8. Mach an jeder Station den Knoten Z Erwachsene

   Verbinde in einer zweiten Verbindung das − des Summers (schwarzes Kabel) und das kurze LED-Beinchen. Diese Verbindung kommt an das lange schwarze Kabel. Umwickle beide Verbindungen mit Isolierband, damit sie sich nicht berühren.

   Prüfe: Kein blankes Kupfer einer Verbindung darf die andere Verbindung oder die Büroklammer berühren können.

9. Verleg die Leitung

   Spanne die 3 Adern à 5 m zwischen den beiden Stationen (rot, gelb, schwarz). Bündle sie alle 50 cm mit Klebeband, damit sie zusammenbleiben. Klebe jedes Ende 3 cm vor der abisolierten Stelle mit Klebeband an der Grundplatte fest, damit ein Ruck die Verbindungen nicht abreißt.

10. Schließ Station A an

    An Station A: Verbinde das lange rote Kabel mit dem roten Kabel des Tasters (X), das lange gelbe mit dem Knoten Y und das lange schwarze mit dem Knoten Z. Verdrille 4-mal und umwickle jede Verbindung mit Isolierband.

11. Schließ Station B und den Batteriehalter an Erwachsene

    Mach an Station B dieselben drei Verbindungen und zusätzlich: rotes Kabel des Batteriehalters an die Verbindung X (rot) und schwarzes Kabel des Batteriehalters an die Verbindung Z (schwarz). Klebe den Batteriehalter mit Klebeband hinten an die Grundplatte.

    Prüfe: Prüfe vor dem Einlegen der Batterien: Das Rote des Batteriehalters geht nur zur Klammer der Taster, das Schwarze nur zu den Minuspolen von Summer und LED.

12. Leg die Batterien ein und teste

    Leg die 2 AA-Batterien richtig herum ein (+ und − beachten). Drück die Klammer an Station B: Beide Summer müssen piepen und beide LEDs leuchten. Lass los und teste die Klammer an Station A.

    Prüfe: Leuchtet die LED nicht, aber der Summer piept, ist die LED verkehrt herum: Dreh sie um.

13. Bereite die Morsekarten vor

    Drucke die Karte C auf Fotokarton, schneide sie aus und überzieh sie mit breitem durchsichtigem Klebeband. Leg eine neben jede Station, mit der Regel: Punkt = 1 Zeiteinheit, Strich = 3, Pause zwischen Buchstaben = 3, zwischen Wörtern = 7.

14. Erste Nachricht

    Stell die Stationen in zwei Zimmer. Schick mehrmals SOS (··· ——— ···), dann deinen Namen, Buchstabe für Buchstabe, während die andere Person ihn auf einem Zettel notiert.

Funktioniert es? Der Test

Mit den Stationen 5 m auseinander (oder in verschiedenen Zimmern) schickt einer ein geheim gewähltes Wort aus 4 Buchstaben, der andere schreibt es mit. Dann werden die Rollen getauscht.

Was passieren soll: Jeder Tastendruck lässt beide Stationen gleichzeitig piepen und leuchten, ohne spürbare Verzögerung. Ein Anfänger sendet ein kurzes Wort in ≈ 20–40 s. Beim Loslassen muss alles still und dunkel sein.

Wenn etwas nicht klappt

• Nichts piept und nichts leuchtet — Batterien verkehrt herum oder leer, Reißzwecke mit lackiertem Kopf oder lose Verbindung. Lösung: Teste den Batteriehalter, indem du Rot direkt mit dem Knoten Y verbindest: Piept es, liegt der Fehler am Taster. Nimm Reißzwecken aus Metall und klemm die Kupferöse fest unter den Kopf.
• Piept dauernd, ohne zu drücken — Die Klammer berührt Reißzwecke 2 in Ruhestellung oder die Verbindungen X und Y berühren sich. Lösung: Biege die Klammer 4–5 mm nach oben und umwickle jede Verbindung gut mit Isolierband.
• Der Summer piept nicht, aber die LED leuchtet — Passiver Summer oder verkehrt herum angeschlossen. Lösung: Dreh ihn um (rot/langes Beinchen an Knoten Y). Bleibt er stumm, ist er passiv: Tausch ihn gegen einen aktiven mit 3–24 V.
• Die LED leuchtet nicht, aber der Summer piept — LED verkehrt herum oder Widerstand schlecht verbunden. Lösung: Dreh die LED um (langes Beinchen zum Widerstand und Knoten Y).
• Funktioniert an einer Station, an der anderen nicht — Eine Ader der Leitung ist durchtrennt oder eine Verbindung an dieser Station ist locker. Lösung: Prüfe die drei Verbindungen der Station, die nicht geht; zieh vorsichtig an jedem Kabel: Löst es sich, mach die Verbindung mit mehr Umdrehungen neu.
• Der Ton ist leise — Leere Batterien oder ein 5–12-V-Summer, der bei 3 V leise piept. Lösung: Tausch die Batterien oder nimm einen Batteriehalter 3 × AA (4,5 V) statt 2 × AA und tausch dann die Widerstände gegen 150 Ω.

Sicherheit

• Das 5-m-Kabel liegt quer über dem Boden: Klebe es fest oder führe es an der Wand entlang, damit niemand stolpert.
• Reißzwecken stechen: Drück sie ein, während ein Radiergummi den Daumen schützt, und bewahre sie außer Reichweite von Kindern unter 3 Jahren auf.
• Kabel mit Schere oder Cuttermesser abisolieren macht ein Erwachsener.
• Verbinde rotes und schwarzes Kabel des Batteriehalters nie direkt: Das ist ein Kurzschluss und die Batterien werden heiß.
• Nimm die Batterien heraus, wenn du das Gerät nicht benutzt, und bring leere Batterien zur Batteriesammlung.
• Schließ den Telegrafen nie an eine Steckdose oder ein Ladegerät an.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Strom ist wie Wasser in einem vollen Gartenschlauch: Drehst du an einem Ende den Hahn auf, kommt das Wasser am anderen sofort heraus, auch wenn der Schlauch riesig lang ist. Drückst du die Klammer, öffnest du den „Hahn“, und der Strom lässt den Summer an der anderen Station sofort piepen. Der Morsecode verwandelt Buchstaben in kurze und lange Pieptöne, wie eine geheime Sprache aus Rhythmen. Vor fast 200 Jahren haben sich Menschen so Nachrichten von einer Stadt zur anderen geschickt.

Für Erwachsene

Die beiden Taster liegen parallel zwischen Ader X (+3 V) und Ader Y (Signal); die beiden Summer und die beiden Zweige LED + Widerstand liegen parallel zwischen Y und Z (−). Schließt irgendein Taster, liegt Y auf 3 V und alle vier Signalgeber werden aktiv; deshalb genügen 3 Adern für Kommunikation in beide Richtungen (Halbduplex: einer spricht, der andere hört). Ein aktiver Summer enthält einen Oszillator (≈ 2–4 kHz) und eine Piezoscheibe oder eine Spule: Er piept mit Gleichspannung und braucht ≈ 10–30 mA. Rote LED: I = (3,0 − 2,0)/100 ≈ 10 mA. Gesamtverbrauch ≈ 40–80 mA, nur während gedrückt wird. Die Leitung aus 2 × 5 m Kupfer mit 0,22 mm² hat R ≈ 0,0175·10/0,22 ≈ 0,8 Ω: Es fallen < 0,1 V ab, vernachlässigbar. Das Signal bewegt sich nicht mit der Geschwindigkeit der Elektronen (sehr langsam), sondern mit der des elektromagnetischen Felds im Kabel, ≈ 2/3 der Lichtgeschwindigkeit: 5 m werden in ≈ 25 ns zurückgelegt. Der Morsecode (Morse und Vail, 1838; erste Leitung Washington–Baltimore 1844) nutzt eine Zeiteinheit: Punkt = 1, Strich = 3, Pause innerhalb = 1, zwischen Buchstaben = 3, zwischen Wörtern = 7. Die häufigsten Buchstaben im Englischen haben die kürzesten Codes (E = ·, T = —): Es ist eine Codierung mit variabler Länge, ein Vorläufer der Datenkompression.

• Telegraf: Gerät, um Nachrichten über weite Strecken mit elektrischen Impulsen durch ein Kabel zu schicken.
• Morsecode: Alphabet aus Punkten (kurze Töne) und Strichen (lange Töne).
• Taster: Schalter, der den Stromkreis nur schließt, solange du ihn drückst.
• parallel: nebeneinander angeschlossen, sodass jedes Teil für sich funktionieren kann.
• codieren: eine Nachricht nach Regeln, die Sender und Empfänger kennen, in Signale umwandeln.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene macht die Verbindungen; das Kind laminiert die Grundplatten, drückt mit Hilfe die Reißzwecken ein, verziert und spielt, SOS und seinen Anfangsbuchstaben zu senden.
• 8–10 Jahre: Sie bauen Taster und Signalgeber zusammen und machen die Verbindungen unter Aufsicht; sie üben mit der Karte Buchstaben mit 1–2 Zeichen und dann kurze Wörter.
• 11–12 Jahre: Sie zeichnen den Schaltplan, berechnen den Strom in jedem Zweig und entwerfen eine dritte Station oder ein System mit eigenem Code (Caesar-Verschlüsselung + Morse).

In der Gruppe oder in der Klasse

Teams zu 4 (2 pro Station), ein Telegraf pro Team (≈ 5–6 € Bauteile). Vorher: Grundplatten laminieren, Kabel schneiden und abisolieren, Summer und LEDs testen. Einheit von 90 min: 10 min Geschichte und Vorführung, 50 min Bauen, 30 min Spielen (die Stationen jedes Teams an entgegengesetzten Enden des Raums oder Flurs, geheime Nachrichten im Umschlag). Halte Ersatzbatterien, -LEDs und -Büroklammern bereit und Klebeband, um die Kabel am Boden zu befestigen.

Challenges

• Bau einen Hauptschalter am Batteriehalter ein, damit die Batterien nicht leer werden.
• Bau eine dritte Station und organisiere ein „Netz“ aus 3 Stationen, die abwechselnd sprechen.
• Ersetze die LED durch eine RGB-LED oder setz zwei bunte LEDs und einen Wahlschalter ein, um Nachrichten mit Farben zu senden.
• Entwirf eine Morsetaste aus Holz mit Feder (Wäscheklammer), die bequemer ist als die Büroklammer.
• Erfinde deinen eigenen Piepcode für 5 häufige Nachrichten (komm, ja, nein, warte, Essen).

Weitere kostenlose Projekte

• Schwebendes Gespenst mit statischer Elektrizität
• Kürbislaterne mit flackerndem Licht
• Röhren-Taschenlampe mit Schalter
• Stromkreise aus leitfähiger Knete
• Tischventilator mit Motor
• Türalarm mit Summer
• Zitronenbatterie, die eine LED leuchten lässt
• Ampel mit drei Lichtern
• Haus mit LED-Licht in jedem Zimmer
• Spukhaus mit leuchtenden Augen

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