Türalarm mit Summer

Was das Kind lernt

• Was ein geschlossener und ein offener Stromkreis ist und dass ein Schalter den Weg des Stroms nur öffnet oder schließt.
• Welche Materialien Strom leiten (Metalle) und welche isolieren (Fotokarton, Kunststoff).
• Dass es Schalter gibt, die „normalerweise offen“ und „normalerweise geschlossen“ sind, und warum ein Alarm den richtigen braucht.
• Dass Summer und LED eine Polarität (+ und −) haben und nur in einer Richtung angeschlossen funktionieren.
• Wie ein einfacher Sensor (Faden und Zunge) eine Bewegung in ein Signal verwandelt.

Vorher vorbereiten

• Teste den Summer, BEVOR du anfängst: Halte sein rotes Kabel an die +-Seite der Batterie (die mit Schrift) und das schwarze an die −-Seite. Wenn er nicht piept, ist er passiv oder falsch herum.
• Drucke die Vorlage mit 100 % auf Fotokarton (oder klebe sie auf) und prüfe die rote 50-mm-Linie im Kopf jedes Blatts.
• Isoliere 15 mm an jedem Kabelende ab und schneide 3 Stücke: eines mit 15 cm, um den Batteriehalter mit der Klammer zu verbinden (Schritt 6), ein weiteres mit 15 cm als Reserve, um das schwarze Summerkabel zu verlängern, falls es nicht bis zur Klammer reicht, und eines mit 25 cm für die LED im Experiment oder für eine zweite Klammer (Challenges).
• Bewahre die Knopfzelle bis zum Einbau weit oben auf: Wenn Kinder unter 6 Jahren im Haus sind, setzt ein Erwachsener sie ein.

Materialien und Werkzeuge

• Aktiver Summer 3 V — 1 kaufen
  „aktiver Buzzer“ (mit Oszillator), 3–5 V oder 3–24 V, Ø 12 mm; rotes Kabel/langes Beinchen = +. Verbraucht 5–30 mA
• Knopfzelle CR2032 — 1 kaufen
  3 V, Ø 20 mm × 3,2 mm; große Seite mit Schrift = +, kleine Seite = −
• Dünnes Kabel — 60 cm
  eindrähtig oder Litze, 0,2–0,5 mm², am besten rot und schwarz (aus einem alten Ladegerät oder Klingeldraht)
• Alu-Klebeband — 30 cm
  aus dem Sanitärbedarf, 25–50 mm breit (leitet auf der glänzenden Seite)
• Wäscheklammer aus Holz — 1
  mit Metallfeder, ≈ 7 cm
• Fotokarton — 1 A4-Blatt
  200–250 g/m² für den Kasten; 1 Stück für die Zunge
• Dünner Karton — 1 Stück 3 × 7 cm
  von einer Müslischachtel (Batteriehalter)
• Reißfester Faden — 50 cm
  dickes Nähgarn, Angelschnur oder Zahnseide
• Durchsichtiges Klebeband — 1 Rolle
  zum Sichern der Verbindungen und Laminieren der Zunge
• Klebeknete oder Malerkrepp — 1 Streifen
  um Kasten und Faden an der Tür zu befestigen, ohne die Farbe zu beschädigen
• Kleine Metallklammer (Bürobedarf) — 1
  um den Batteriehalter aus Karton geschlossen zu halten
• Rote LED 5 mm und Widerstand 100 Ω — 1 + 1 (optional, Experiment) kaufen
  LED: langes Beinchen = +; Widerstand 1/4 W, Farbringe braun-schwarz-braun

Werkzeuge

• Schere — Kasten, Zunge und Alu-Klebeband ausschneiden
• Abisolierzange oder vorsichtig eine Schere — 15 mm an jedem Kabelende abisolieren Erwachsene
• Lineal und leerer Kugelschreiber — die Falzlinien des Kastens rillen
• Vorstecher oder spitzer Bleistift — das Schallloch und das Kabelloch stechen
• Klebestift oder Bastelkleber (Weißleim) — die Klebelaschen des Kastens verkleben

Teile und Vorlagen

• A · Versteck-Kasten (Netz 80 × 50 × 30 mm) ×1 — Fotokarton 200–250 g/m²
• B · Faltbarer Batteriehalter ×1 — dünner Karton (Müslischachtel)
• C · Isolierende Zunge ×1 — mit Klebeband laminierter Fotokarton
• D · Auslösefaden ×1 — reißfester Faden

Schritt für Schritt

1. Teste den Summer Erwachsene

   Halte das rote Kabel des Summers an die +-Seite der CR2032 (die große, mit Schrift) und das schwarze an die −-Seite (die kleine). Er muss piepen. Wenn nicht, dreh ihn um: Piept er immer noch nicht, ist es ein passiver Summer und er taugt nicht.

   Prüfe: Er piept laut und gleichmäßig bei Berührung und verstummt, wenn du ein Kabel wegnimmst.

2. Baue den Kasten

   Schneide Teil A aus Fotokarton aus, mache das 8-mm-Loch in der Vorderseite und das 4-mm-Loch in der Seite. Rille die Falzlinien mit dem leeren Kugelschreiber, falte nach innen und klebe die 4 Klebelaschen innen an die Seiten.

   Prüfe: Der Kasten misst 80 × 50 × 30 mm und der Deckel schließt mit der eingesteckten Lasche.

3. Baue den Batteriehalter

   Schneide Teil B aus dünnem Karton aus und falte es in der Mitte. Klebe auf jede Hälfte innen ein Quadrat Alu-Klebeband von 20 × 20 mm. Schreibe mit Filzstift „+“ auf die eine und „−“ auf die andere.

4. Verbinde den Summer mit dem Batteriehalter

   Lege das abisolierte Ende des roten Summerkabels auf die +-Fläche, an ihren Rand, und befestige es mit einem Stück durchsichtigem Klebeband, gut andrücken. So berührt das Kupfer die glänzende Seite des Alus.

   Tipp: Schiebe das Kabel nie unter das Alu-Klebeband: Sein Kleber leitet nicht.

5. Bereite die Kontakte der Klammer vor

   Schneide 2 Streifen Alu-Klebeband von 15 × 40 mm. Klebe jeden um die Spitze einer Klammerbacke herum: Die glänzende Seite muss innen liegen, dort, wo sich die Backen berühren.

   Prüfe: Beim Schließen der Klammer berührt Alu das Alu an beiden Spitzen.

6. Verkable die Klammer

   Verbinde das schwarze Summerkabel mit dem Alustreifen einer Backe: Kupfer auf die glänzende Seite, außen an der Klammer, Klebeband darüber. Reicht es nicht, verlängere es mit dem 15-cm-Reservestück: Verdrille die beiden Kupferenden und umwickle sie mit Klebeband. Verbinde auf die gleiche Weise ein 15-cm-Kabel von der −-Fläche des Batteriehalters mit dem Streifen der anderen Backe.

   Prüfe: Keine Kupferverbindung ist vom Kleber des Alus verdeckt.

7. Teste den Stromkreis Erwachsene

   Lege die CR2032 in den Batteriehalter, die +-Seite zur +-Fläche, klappe ihn zu und halte ihn mit der Büroklammer aus Metall fest. Öffne die Wäscheklammer: Stille. Lass sie los: Es muss piepen.

   Prüfe: Es piept beim Loslassen der Klammer und verstummt beim Öffnen. Piept es nie, prüfe jede Verbindung und die Seite der Batterie.

8. Stecke die Zunge ein

   Schneide die Zunge C aus, beklebe sie mit durchsichtigem Klebeband und knote den Faden D in ihr Loch. Schiebe 10 mm der Zunge zwischen die Backen: Der Alarm verstummt.

   Prüfe: Wenn du sanft am Faden ziehst, rutscht die Zunge heraus und der Alarm piept.

9. Baue alles in den Kasten ein

   Klebe den Summer innen an die Vorderseite, seine Öffnung vor dem 8-mm-Loch. Lege den Batteriehalter auf den Boden. Führe die beiden Kabel durch das Loch in der Seite nach außen. Gib einen Klecks Kleber auf das hintere Ende der Klammer (das Ende der Schenkel, weit weg von den Backen) und klebe sie außen an diese Seite, neben das Loch, auf halber Höhe, mit den Backen vom Kasten weg zeigend. Lass es 10 Minuten trocknen, ohne die Klammer zu öffnen.

   Tipp: Kleber allein hält dem Zug des Fadens kaum stand: In Schritt 10 wird die Klammer mit einem Kügelchen Klebeknete gegen die Tür verstärkt.

10. Bringe den Alarm an der Tür an Erwachsene

    Klebe den Kasten mit Klebeknete mit dem BODEN (der großen Seite ohne Löcher) auf die Seite der Tür, die zu deinem Zimmer zeigt, 1,3 m über dem Boden (weit weg von der Klinke), mit dem Deckel zu dir und der Klammerseite zur Kante auf der Griffseite. Setze ihn etwa 15 cm von der Kante entfernt: Kasten, Klammer (7 cm) und Zunge (6 cm außen) nehmen etwa 21 cm ein, und die Spitze der Zunge muss ≈ 2 cm vor der Kante liegen. Drücke ein Kügelchen Klebeknete von 1 cm zwischen den Klammerschenkel, der zur Tür zeigt, und die Tür, ohne die Backen zu verdecken. Schließe die Tür. Führe den Faden um die Kante und klebe ihn mit Malerkrepp an die Innenseite des Rahmens (die der Kante gegenüberliegt), 2 cm über die Türfläche hinaus, zu der Seite, die der Öffnungsrichtung ENTGEGENGESETZT ist.

    Prüfe: Bei geschlossener Tür ist der Faden gespannt, die Zunge steckt noch in der Klammer und die Klammer bewegt sich nicht, wenn du sanft am Faden ziehst.
    Tipp: Der dünne Faden passt durch den 2–3 mm breiten Spalt zwischen Kante und Rahmen. Geht die Tür in dein Zimmer auf, klebt der Faden am Rahmen auf der Flurseite; geht sie zum Flur auf, am Rahmen auf der Zimmerseite.

11. Teste die Tür

    Öffne die Tür von außen langsam und miss mit dem Lineal, wie viele Zentimeter sich die Kante geöffnet hat, wenn es zu piepen beginnt. Um den Alarm zum Schweigen zu bringen, steckst du die Zunge wieder in die Klammer.

    Prüfe: Es piept, bevor sich die Tür 2 cm öffnet.

12. Tarne ihn

    Gestalte den Kasten in der Farbe der Tür oder klebe ein Bild oder ein kleines Poster darüber, um ihn zu verstecken. Klebe den Faden mit einem Stückchen Klebeband an der Kante entlang, damit man ihn nicht sieht.

Funktioniert es? Der Test

Schließe die Tür mit eingesteckter Zunge. Öffne sie von außen langsam und miss die Öffnung an der Kante in dem Moment, in dem es zu piepen beginnt. Wiederhole es 3-mal.

Was passieren soll: Der Alarm piept ununterbrochen, sobald sich die Tür 1–2 cm öffnet, und hört nicht auf, auch wenn du sie wieder schließt (die Zunge ist ja schon heraus). Mit einer neuen CR2032 und einem aktiven Piezo-Summer kann er mehrere Stunden am Stück piepen.

Wenn etwas nicht klappt

• Es piept nie — Batterie falsch herum, Kupfer unter dem Kleber des Alus oder passiver Summer. Lösung: Teste den Summer direkt an der Batterie; prüfe, dass die +-Seite (Schrift) zur +-Fläche zeigt und jedes Kabel die glänzende Seite berührt.
• Es piept mit eingesteckter Zunge — Die Alufolien berühren sich seitlich an der Zunge vorbei oder die Zunge ist zu schmal. Lösung: Nimm eine 20 mm breite Zunge, die die ganze Spitze abdeckt, und schneide überstehendes Alu an den Seiten ab.
• Es piept leise oder „heiser“ — Knopfzelle leer oder magnetischer Summer, der mehr Strom braucht, als die CR2032 liefert. Lösung: Wechsle die Batterie oder nimm 2 AA-Batterien in einem Batteriehalter (3 V).
• Man muss die Tür weit öffnen, bis es piept — Faden locker, zu lang oder Zunge zu tief eingesteckt. Lösung: Spanne den Faden bei geschlossener Tür, prüfe, dass er am Rahmen zur Seite entgegen der Öffnungsrichtung läuft, und stecke nur 8–10 mm Zunge ein.
• Der Kasten löst sich beim Öffnen — Die Zunge sitzt zu fest und der Faden reißt den Kasten von der Tür. Lösung: Nimm mehr Klebeknete, eine dünnere Zunge oder lockere die Feder der Klammer etwas.
• Es piept nur zeitweise — Lockerer Kontakt im Batteriehalter. Lösung: Drücke den Batteriehalter mit der Büroklammer aus Metall oder mit einem doppelt gewickelten Gummiband fester zusammen.

Sicherheit

• Knopfzellen sind SEHR gefährlich, wenn sie verschluckt werden: Innerhalb von 2 Stunden können sie die Speiseröhre verätzen. Bewahre sie außer Reichweite kleiner Kinder auf; ein Erwachsener setzt die Batterie ein und verschließt den Kasten gut. Bei Verdacht, dass eine verschluckt wurde, sofort in die Notaufnahme.
• Nimm die Knopfzelle nicht in den Mund und trage sie nicht zusammen mit Münzen oder Schlüsseln in der Tasche (sie schließt kurz und wird heiß).
• Kabel mit Schere oder Cuttermesser abisolieren macht ein Erwachsener.
• Nimm an der Tür Klebeknete oder Malerkrepp: Gewebeband reißt die Farbe ab.
• Sag zu Hause Bescheid, wo der Faden ist, damit niemand stolpert oder kräftig am Kasten zieht.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Strom ist wie ein Zug, der nur im Kreis fahren kann, wenn die Schiene ganz ist, von einer Seite der Batterie bis zur anderen. Der Summer liegt an dieser Strecke und piept, wenn der Zug vorbeifährt. Die Wäscheklammer ist eine Zugbrücke: Solange die Zunge aus Fotokarton dazwischen steckt, ist die Brücke offen und der Zug kommt nicht durch. Wenn jemand die Tür öffnet, zieht der Faden die Zunge heraus, die Klammer schließt sich, die Brücke ist wieder ganz ... und es piept!

Für Erwachsene

Der Stromkreis ist eine Reihenschaltung: 3-V-Batterie → Summer → Schalter → Batterie. Strom fließt nur, wenn die Schleife durchgehend ist; die Zunge aus Fotokarton (Isolator) hält den Schalter offen, und wird sie entfernt, drückt die Feder der Klammer die beiden Alufolien zusammen und schließt den Stromkreis. Es ist ein „normalerweise geschlossener“ Schalter, der von der Zunge offen gehalten wird: Der Sensor reagiert auf das Entfernen eines Gegenstands, dasselbe Prinzip wie bei Stolperdraht-Alarmen und bei der Sicherheitsleine von Laufbändern. Ein Aufbau mit Kontakten, die sich beim Schließen der Tür berühren, ist ein Schalter, der bei geschlossener Tür schließt; damit er beim Öffnen warnt, bräuchte man einen Transistor, der die Logik umkehrt. Der aktive Summer hat einen eingebauten Oszillator, der den Gleichstrom in eine Schwingung von ≈ 2–4 kHz einer piezoelektrischen oder magnetischen Membran verwandelt; ein passiver ist nur der Lautsprecher und macht mit Gleichstrom nur „klick“. Eine CR2032 (3 V, ≈ 220 mAh, Innenwiderstand 10–20 Ω) versorgt einen piezoelektrischen Summer mit 5 mA gut für Dutzende Stunden; ein magnetischer mit 30 mA senkt die Batteriespannung und klingt schwächer. Für die rote LED (Spannungsabfall ≈ 1,8–2 V) kommt ein 100-Ω-Widerstand in Reihe: I = (3 − 2) / 100 ≈ 10 mA. Das Alu-Klebeband leitet nur über das Metall; der Acrylkleber isoliert, deshalb müssen die Verbindungen Metall auf Metall sein.

• Stromkreis: geschlossener Weg, auf dem der Strom von einem Pol der Batterie zum anderen fließt.
• Schalter: Bauteil, das den Stromkreis öffnet oder schließt.
• Leiter: Material, das Strom durchlässt, wie Metalle.
• Isolator: Material, das keinen Strom durchlässt, wie Papier oder Kunststoff.
• Polarität: die +-Seite und die −-Seite einer Batterie oder eines Bauteils.
• Sensor: Gerät, das eine Veränderung erkennt (hier, dass die Tür aufgeht).

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene testet den Summer, isoliert die Kabel ab und setzt die Batterie ein. Das Kind baut den Kasten, klebt das Alu an die Klammer und probiert das „Zunge rein, Zunge raus“ aus. Konzentriere dich auf „geschlossener Weg = es piept“.
• 8–10 Jahre: Sie bauen alles selbst, mit Hilfe nur beim Abisolieren und beim Einsetzen der Batterie. Lass sie den Fehler selbst finden, wenn es nicht piept, indem sie Verbindung für Verbindung prüfen.
• 11–12 Jahre: Lass sie den Schaltplan mit Symbolen zeichnen und die LED mit ihrem Widerstand hinzufügen, inklusive Berechnung des Stroms. Challenge: ein Sicherheitsschalter (eine weitere Klammer oder eine Büroklammer), um den Alarm zu entschärfen, ohne die Batterie herauszunehmen.

In der Gruppe oder in der Klasse

Zu zweit. Material pro Paar: 1 Summer, 1 CR2032 (die Lehrkraft teilt sie aus und sammelt sie ein), 1 Wäscheklammer, 60 cm abisoliertes Kabel, 30 cm Alu-Klebeband, Fotokarton mit der Vorlage. Vorher: alle Summer testen, Kabel abisolieren und zuschneiden. Einheit von 50 min: 10 min Erklärung des Stromkreises an einem Beispiel, 30 min Bauen, 10 min „Fallentüren“ an der Klassenzimmertür und an Schubladen testen. Zähle die Batterien am Anfang und am Ende.

Challenges

• Sorge dafür, dass der Alarm aufhört, wenn die Tür wieder geschlossen wird (Tipp: Du brauchst eine andere Art von Schalter oder einen Transistor).
• Baue einen Scharf-/Unscharf-Schalter in Reihe aus einer Büroklammer und zwei Reißzwecken.
• Schließe zwei Sensoren (zwei Klammern) an, um Tür und Fenster zu überwachen: in Reihe oder parallel?
• Entwirf einen Alarm, der piept, wenn ein Gegenstand (eine Keksdose) hochgehoben wird, statt beim Öffnen einer Tür.

Weitere kostenlose Projekte

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

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