Mittwoch, 2. Oktober 2013

Dem heißen Draht auf der Spur




Der heiße Draht ist wohl der absolute Klassiker wenn es um elektrische Spiele geht. Heißer Draht ist aber nicht gleich heißer Draht, es gibt viele unterschiedliche Schaltungen und Arten ihn zu bauen und zu Spielen. Auf dieser Seite möchte ich euch 12 Schaltungen und verschiedenen Bauarten des heißen Drahtes vorstellen.
Hier findet ihr alle Schaltungen von mir auf youtube erklärt.

1. Wie spielt man mit dem heißen Draht?

Der HEIßE DRAHT ist ein Geschicklichkeitsspiel. Ziel ist es, eine Drahtöse so schnell wie möglich über einen gebogenen und/oder geraden Draht zu führen, ohne diesen mit der Öse zu berühren. Wird die Öse berührt ist es ein Fehler. 

2. Heißen Draht bauen:

Der Draht kann an bzw. zwischen den unterschiedlichsten Stellen aufgebaut/ gespannt werden, hier einige Beispiele.

Ganz klein auf einem Brettchen zwischen zwei schrägen Rundhölzern, mit einer Schaltung in einer kleinen Tupperdose


Mit einem 6mm Kupferrohr das in einem dicken Holzklotz steckt und einer 7 Segment Anzeige die, die Fehler zählt.

Zwischen zwei Bäumen gespannt mit 5 Metern Länge

Klassisch auf einer Holzplatte und zwei Rundhölzner 

Ganz einfacher heißer Draht, die Schaltung in einer Lüsterklemme, also eine Lötfreie bastelei

Als heißes Brett, das mit einem Stab gespielt wird

Mit einem Spielstab der durch Ösen bzw. eine Spirale geführt werden muss


Als kreatives "ich liebe dich" Geschenk in Herzform




3. Heißer Draht Schaltungen:

3.1 Schaltung mit LED und Summer:

Dies ist die einfachste Variante eines heißen Drahtes. Zwischen der Batterie ist nur ein Schalter zum ein und aus schalten, wenn gerade nicht gespielt wird. Vom Schalter geht es zu einem Vorwiderstand mit 470 Ohm, damit die Led nicht zerstört wird und dann schon zum Draht. Wird der Stromkreis durch einen Fehler geschlossen leuchtet die Led auf. Ist der Kontakt zu Ende hört die Led auf zu leuchten.

Oder ganz einfach dargestellt in einer Bauskizze:



Der nachteil ist natürlich dass ein Fehler ganz schlecht "auszumachen" ist also muss noch ein Summer mit rein.  Dieser wird parallel zu der LED eingebaut. Nun wird der Fehler optisch und akustisch dargestellt.

3.2 Schaltung mit einem Transistor als Verstärker:

Ein Transistor kann eine kleine Spannung die an der Basis anliegt verstärken. Also legen wir an die Basis des Transistors die Spannung an, die von Berührung zwischen Draht und Schlaufe her kommt. Diese geringe Spannung wird durch den Transistor verstärkt.
Hier die Schaltung wie sie in einer Lüsterklemme aufgebaut wird. Das orangene in Klemme 3 ist der Kupferdraht der direkt in die Lüsterklemme gesteckt und festgeschraubt wird. So gibt es bei dieser Schaltung keine Lötstellen. Die ideale Schaltung für kleine neugierige Bastler. 


Hier die Schaltung fertig aufgebaut in einer Lüsterklemme. Die Schaltung war ein Projekt in der Grundschule 4 Klasse, die Schaltung wurde von der Schülern Stück für Stück unter meiner Leitung aufgebaut. 

3.3 Schaltung mit einem Kondensator als speicher: 

Damit ein Fehler "noch" eindeutiger zu erkennen ist, muss der Summer und die LED den Fehler, länger anzeigen als er tatsächlich begannen wurde. Ein Kondensator hat die tolle Eigenschaft dass er sich im Gegensatz zu einer Batterie im Bruchteil einer Sekunde auf-und entladen kann.
Nach einer Berührung entlädt sich der Kondensator über den BC 547. Da dem Transistor eine kleine Spannung zum Schalten reicht, ist nach einer Berührung (einem Fehler) der Summer noch zu hören und die LED leuchtet noch.
Den Kondensator C1 habe ich als "verstellbaren" Kondensator gezeichnet, da es hilfreich sein kann die Zeit einzustellen, die der Fehler noch angezeigt wird. Wenn ihr keinen einstellbaren Kondensator verwenden wollt, dann probiert es mal mit einem Kondensator zwischen 10uf und 22uf aus.
Hier die Schaltung mit dem Kondensator in einer Lüsterklemme oder auf einer Streifenrasterplatine aufgebaut.

3.3.1 Heißer Draht in einer Lüsterklemme bauen- Vorlage:


Hier die Originalschaltung dazu. Habe ich mit einem Nachbarsjungen und unseren Kinder zusammen gebaut. Auch wieder Bauteil nach Bauteil in die Lüsterklemme gesteckt und so die Schaltung fertig gebaut. Eine ganz einfache Sache und die Kinder haben ein echt tolles Erfolgserlebnis und wollen noch mehr experimentieren und basteln.

3.3.2 Heißer Draht auf einer Platine bauen- Vorlage:


3.4 Schaltung mit einem NE 555:

Wird ein Fehler begangen "merkt" sich dass der Ne 555 über die Kondensatoren und über die Widerstände R2 und R3. Im Falle eines Fehlers schaltet er den Ausgang (3) für eine vorgegebenen Zeit ein  (hier 2/3 Sekunden) und dann sofort wieder aus. Zusätzlich habe ich einen Schalter vor den Summer gebaut, so lässt sich der Summer aus schalten. Das kann auf einem Geburtstag oder für genervte Eltern ein Segen sein.
Wird der Draht noch einmal berührt während der Summer summt und die LED leuchtet, ändert sich nichts. Erst wenn der Fehler nicht mehr angezeigt wird kann ein weiterer Fehler "angezeigt" werden. Im Laufe meiner Zeit als Spieleverleiher, hat sich das als beste Spielweise herausgestellt. Denn wer ernsthaft spielt, spielt langsam und besonnen und zwei Berührungen hintereinander sind eher unwahrscheinlich.

3.5 Schaltung mit Fehleranzeige über 10 LED´s

Am Ende des Spiels kann man an den LED´s "ablesen" wie viele Fehler von einem Spieler begangen wurden. Dabei arbeitet der NE555 nun als entprellter Schalter und gibt bei jedem Fehler eine "Meldung" an den IC 4017, der darauf hin eine LED weiter schaltet und somit die Fehler zählt.
Der Reset ist an der falschen Stelle, PIN 15 ist RESET!!!

3.6 Schaltung mit Fehler Anzeige durch 7 Segmentanzeigen: 


 Die beiden Anzeigen werden über zwei ICs, den 4026 angesteuert. Bei jedem Impuls an Pin 1 schalter der IC selbständig eine Zahl weiter und gibt nur die Ausgänge frei, die für die Aktuelle Zahl benötigt werden. Damit übernimmt er das Zählen und das Schalten der jeweiligen Anzeige.

Zum entprellen gibt es diesmal keinen Ic, sondern einen 1 uf Kondensator. Der Kondensator sorgt dafür dass die Spannung für einen kurzen Augenblick anliegt an Pin 1 anliegt und es nur zu einem Impuls kommt. Aber natürlich kann auch die Schaltung mit dem NE555 gebaut werden.

3.7 Schaltung mit einem Arduino und Minibloq Software

Der Arduino ist ein kleiner Computer und diesen kann man Programmieren. Weil ich das nicht so gut kann aber dennoch gerne mit dem Arduino arbeite, mache ich es mit der Software minibloq. Mit dieser Software kann ich grafisch Programmieren und damit ist es ein Kinderspiel.


Wird der Starttaster betätigt läuft eine 3 Stellige 7 Segmentanzeige Los und die Zeit wird gezählt die der Spieler bis zum Ende des Drahtes braucht. Am Ende des Drahtes ist ein zweiter Taster der die Anzeige anhält. Bei jeder Berührung mit dem Draht wird ein Fehler gezählt indem ein Signal an eine weitere 7 Anzeigenelemente geht. Außerdem wird der Ton mit jedem Fehler tiefer, zum Zeichen dass der Spieler immer schlechter wird. Die Ausgabe erfolgt an Pin 12 zu einem Piezo.

Die Start und Stop Taster sind ganz nah am Draht angebracht so dass sie mit dem Holz an die Öse befestigt ist, ganz einfach betätigt werden können.


Hier gibt es die kostenlose Software.
Hier gibt es das Skipt, das ungefähr so aussieht:

3.8 Schaltung 8, "one chance"

Einmal den Draht berührt und das Spiel ist vorbei. Aus und vorbei, bei nur einer Berührung, Ende Gelände. Damit das ganze noch etwas spannender wird, "klopft" es im Hintergrund. Die Schaltung ist der absolute Nervenkitzel für alle heiße Draht Fans.

Sobald der Startknopf gedrückt wird, beginnt eine Zeit abzulaufen, die man aber nirgends ablesen kann. Irgendwann wechselt die Schaltung von "Bum, Bum, Bum" auf Buuuuuuuuuuuuuuuuuuuuu, und damit ist das Spiel verloren. Das gleiche passiert auch wenn man den Draht berührt Buuuuuuuuuuuuuuuuuu und das Spiel ist aus. Eine Wirklich tolle Sache, weil man sich beeilen muss, doch ein Fehler und das Spiel aus.

3.9 Schaltung 9, "one chance" einfache Ausführung


Weil die "one chance" Schaltung so eine tolle Sache ist, gibt es diese auch in einer einfachen Version. Aber nicht nur weil man hier keine zwei NE555 braucht sonder auch, weil hier die Zeit keine Rolle Spielt. Wird ein Fehler gemacht leuchtet die rote Led und das Spiel ist aus. Mit dem Reset Taster wird die Schaltung zurück gestellt und die grüne Led leuchtet wider. 

3.10 Schaltung 10, mit Spielersperre

Diese Schaltung kann auf zwei Arten verwendet werden.
Entweder als Spielersperre mit einem 500 uf Kondensator bei dem das Spiel nach circa 1,1/2 Minuten erst wieder freigeschaltet wird und dann erst neues Spiel gestartet werden kann. Bei dieser Art sollte der Summer aber weg gelassen werden, weil es sonst nicht auszuhalten ist :-).
Oder als Zeitschalter mit einem 100 uf Kondensator bei dem ein Fehler für circa 1 Sekunde angezeigt wird.


3.11 Alles in einem mit dem Attiny 45 

Mit dem Attiny 45 lassen sich alle zehn vorhergegangen Schaltungen recht einfach nachbauen. Der Attiny kostet unter einem Euro und hat 5 frei Programmierbare Ein/Ausgänge, damit lassen sich LEDs anschließen, Treiber für 7 Segmentanzeigen bedienen, Summer ansteuern und vieles mehr.

Dabei reagiert der Attiny so schnell das garantiert jeder Fehler auch gezählt bzw. angezeigt wird.
Durch die grafische Programnierung mit minibloq, kann das auch jeder. Ein Arduino wird als Programiergerät verwendet und dann mit minibloq, das Programm für den heißen Draht nach euren Wünschen geschrieben.
Auf der Seite von Sachsendreinen findet ihr eine Anleitung wie der Arduino als Programmiergerät genut wird und auf meiner Youtube Seite findet oder direkt zu den Video Anleitungen geht, ihr eine einfache Anleitung zum Umgang mit minibloq.

Attiny 45 mit Fehleranzeige: 

Der Draht wird berührt, PIN 2 bekommt das Signal und gibt auf PIN 5 der LED Spannung und nach 1 Sekunde schaltet er die LED wieder aus. Der 10 K. Ohm Widerstand dient als pull down, damit der Eingang auch immer low ist.


Das Programm dazu sieht so aus. Die wihle Schleife fragt den Zustand des heißen Drahtes D3 ab, wird er geschlossen, wird D0 "wahr" bekommt also Spannung, nach 1 Sekunde wird D0 low, bekommt also keine Spannung mehr.

Attiny 45 mit LED und Summer


Hier das gleiche D0 und D1, also Summer und LED sind gleichzeitg high sind, also Spannung bekommen aber der Summer noch einer 1/2 Sekunde aus geht und die LED erst nach 1 Sekunde aus geht.

So könnt ihr Zeiten einbauen und eine LED schneller blinken lassen, je mehr Zeit vergangen ist. Ihr könnt die one Chance Schaltung ganz einfach bauen, indem ihr eine Zeit gegen unendlich einstellt und erst über den Reset Pin die Schaltung wieder frei gebt. Oder wie wäre es mit 5 LEDs die die Fehler zählen usw.

Ihr seht die Möglichkeiten sind fast grenzenlos :-)......

3.12 Heißer Draht per USB mit dem PC verbinden bzw. spielen

Nun gehen wir noch einen Schritt weiter, wir verbinden unseren heißen Draht mit dem PC und zeigen die Fehler bzw. die benötigte Zeit auf dem Monitor des PCs an. Damit habt ihr bestimmt die ultimative Aufmerksamkeit auf jedem Jahrmarkt, Geburtstag oder Sportfest. Und so sieht das ganze aus, stellt euch das auf einem Monitor oder Beamer auf der nächsten Kirmes vor.....
Links und rechts vom heißen Draht sind Taster angebracht, wenn der Spieler startet, drückt er auf einen Knopf und die Zeit beginnt zu laufen. Ist er auf der anderen Seite angekommen, drückt er wieder auf einen Knopf und die Zeit bleibt stehen. Bei jeder Berührung des Drahtes wird auf dem Monitor der Fehlerzustand aktualisiert.
Damit der heiße Draht mit dem Computer kommunizieren kann, beidienen ich mich eines ganze einfachen tricks, ich verwende die Taster einer Maus oder einer Tastatur, damit spare ich mir viel Arbeit. Einfach eine Maus öffnen und an die Kontakte der Taster Drähte anlöten und mit dem heißen Draht verbinden. Somit habt ihr ein USB-Interface das 100% zuverlässig ist, nicht programmiert oder gar selber gebaut werden muss und für circa 10 Euro zu haben ist.
 Hier noch ein kleiner Schaltplan wie ihr die Mausplatine mit dem heißen Draht verlöten müsst.

Nun ist euer heißer Draht mit dem PC verbunden bzw. an den Computer angeschlossen. Nun muss der Computer aber auch wissen wie er mit den Signalen die von der Platine kommen umzugehen hat. Denn noch erkennt er einen Mausklick als Mausklick und nicht als Fehler am heißen Draht. Das geht aber ganze einfach ihr müsst euch nur das Programm www.autohotkey.com herunterladen und installieren. Mit diesem Programm könnt ihr alle Tasten von Maus und Tastatur frei belegen. Nun ladet ihr euch noch das Skript heißer Draht mit Autohotkey herunter und öffnet es mit einem Doppelklick, schon öffnet sich das Fenster und die Fehler werden gezählt und die Zeit gespeichert. Mit F7 wird das Spiel neu gestartet.
Wenn ihr die Tasten verändern wollt geht das ganze einfach.
~MButton:: = mittlere Maustaste
~LButton:: = linke Maustaste
Wenn ihr nun eine Taste verändern wollt einfach den Buchstaben vor dem Button verändern. Eine Maustate benötigt immer ein ~ vor dem L,R oder M. Wenn ihr ein Buchstaben von der Tastatur verwenden wollt einfach das ~ weglassen.
F1Button:: = F1 Taste
LButton:: = L Taste und so weiter.

4. Und nun viel Spaß beim nachbauen 

 Wenn ihr weiter Schaltungen habt dann meldet euch doch bitte bei mir und wenn ich Zeit habe denke ich mir einfach noch ein paar Schaltungen aus :-). bis dahin müssen diese 10 Schaltungen reichen.