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Brick'R'Knowledge: Elektronik-Bauklötze zum Selberstecken

| Redakteur: Sebastian Gerstl

Ein Elektronikbaukasten der etwas anderen Art: Mit Brick'R'Knowledge lassen sich Schaltkreiszeichnungen auf spielerische Weise direkt zu funktionierender Elektronik zusammenstecken. Gerade Elektronik-Neulingen lässt sich somit Grundlagenwissen spielerisch näher bringen.

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Bauklötzchen statt Breadboard: die 3,5 mal 3,5 großen Brick'R'Knowledge-Blöcke verleiten auf spielerische Weise dazu, elektronische Schaltkreise zusammenzubasteln.
Bauklötzchen statt Breadboard: die 3,5 mal 3,5 großen Brick'R'Knowledge-Blöcke verleiten auf spielerische Weise dazu, elektronische Schaltkreise zusammenzubasteln.
(Bild: Sebastian Gerstl)

Auf den allerersten Blick lässt der Baukasten oberflächlich eine gewisse Ähnlichkeit an Legos aufkommen: Bausteine in Plastik-Optik, die zusammengesteckt werden sollen, um am Ende ein Modell oder ein kleines Gerät zu erhalten – erst nach Bauanleitung, aber mit dem Versprechen der freien Kreativen Entfaltung. Doch wo die Lego Technik Sets aufhören, geht es bei Brick'R'Knowledge erst richtig los. Statt kleine Landschaften oder Elektrotechnik-Spielzeuge mit kleinem vorgefertigten Elektromotor legt es der Baukasten darauf an, spielerisch Wissen über Elektronik selbst zu vermitteln – von einfachen Schaltkreisen bis hin zu logischen Gattern.

Das Bauklötzchen-Prinzip weckt den Spieltrieb

Dabei scheint die Idee ebenso simpel wie pfiffig: Die kleinen quadratischen Bausteine lassen sich einfach auf allen vier Seiten mit anderen Bausteinen verknüpfen. Von der Arte der Kontakte und den Seitenmaßen (ca 3,5 mal 3,5 Zentimeter für ein Standardmodul) sind die Elemente identisch aufgebaut. Ein Blick auf den Aufdruck an der Oberseite macht allerdings sofort den Unterschied klar. Ob Masse, Leitung, Schalter, Widerstände und Kondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitäten, alles wird auf einen geübten Blick hin schnell auf seine Funktion hin erkennbar.

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Alle diese Bauelemente, ob Stromversorgung oder LED, verwenden dasselbe einfache Verbindungsprinzip: Nur an den Seiten, an denen ein Baublock über eine anschließbare Leitung verfügt, verfügt dieser auch über Kontakte, an denen er an die Leitung eines anderen Blocks gesteckt werden kann. Jede Blockseite verfügt über vier Kontakte, die durch Isolierstege voneinander getrennt sind.

Die Idee ist, möglichst wenig Spielraum für ein fehlerhaftes Zusammenstecken der Elemente zu lassen. In der Tat hat man in Windeseile schnell seinen ersten Stromkreislauf zusammengestellt, in dem sich etwa eine LED ein- und ausschalten lässt – ganz ohne Breadboard, Kabel oder feinfühliges Gefummel mit Drähten. Das19-teilige Basis-Set enthält neben Massebrick, Anschluss zur Stromversorgung, Verbindungsleitungen, Schalter und LEDs auch einen NPN-Transistor BC817 (45V), der sich als reaktiver Schalter oder Verstärker verwenden lässt. Damit lassen sich zumindest schon einmal einige einfachen Schaltungen realisieren, die in dem beilegelten Basis-Handbuch in einem Dimmregler für eine LED kulminieren. Selbst Neulinge, die noch nie zuvor einen Stronkreislauf selbst gelegt haben, fühlen sich durch die Bauklötzchen ermutigt, es doch selbst einmal zu versuchen.

Erst in der Vielfalt steckt so richtig Potential

Sein wahres Potential entfaltet das Brick'R'Knowledge-System allerdings erst mit dem Advanced Set., das in der neuesten, aktualisierten Fassung bereits über 111 Bauelemente verfügt. Hier kommen weitere Blöcke hinzu, mit denen sich deutlich komplexere Experimente durchführen lassen: Dioden, Spulen, OpAmps und sogar FETs in unterschiedlichen Kapazitäten bzw. Stärken eröffnen eine deutlich komplexere elektronische Spielwiese. Das erlaubt beispielsweise die Konstruktion logischer Gatter (UND/ODER/NICHT-Schaltungen), Touchsensor-Steuerungen oder Reed Relais.

Eine große Hilfe ist dabei das jedem Set beiliegende Handbuch, dass – wie es ein guter Experimentierbaukasten auch sollte – sich langsam von den Grundprinzipien hocharbeitet. Angefangen bei simplen Stromkreisläufen werden nach und nach immer komplexere Aufbauten beschrieben, die zum direkten Nachbauen einladen. Dabei hat man vor allem in der erst im Dezember 2017 neu überarbeiteten Revision des Advanced Sets einige Verbesserungen gegenüber der Urversion vorgenommen. Alle wesentlichen Bauelemente werden individuell noch einmal anschaulich vorgestellt, die Versuchsaufbauten sind nun deutlicher und übersichtlicher erklärt. Das macht die Experimente vor allem für komplette Neueinsteiger deutlich zugänglicher. Ein bis zwei Jahre Physikunterricht sollten Bastler – oder zumindest ein Bastel-Helfer – allerdings idealerweise schon hinter sich haben, ehe sie sich in die Tiefen vorwagen, die gerade das Advanced Set mit sich bringt. Insgesamt warten über 100 Beispielschaltungen auf experimentierfreudige Bastler im umfangreichen Advanced Set Handbuch (das übrigens auch, selbst ohne den Experimentierkasten selbst zu besitzen, auf der Brick'R'Knowledge-Webseite kostenlos als PDF zum Download bereit steht).

Damit ist es allerdings nicht belassen: Die Brick'R'Knowledge-Kästen lassen sich stetig erweitern. So sind nicht nur einzelne Bauteile separat erhältlich, es stehen auch sondern auch dedizierte Sets im Angebot. So lassen sich die Experimente schnell beispielsweise um Sensoren-Kits, einen Arduino-Coding-Blockbausatz, diverse auch programmierbare LED- und Logik-Erweiterungen sowie ein dediziertes IoT-Set für eine einfache Internetansteuerung der Elektronik-Projekte erweitern.

Gerade für Einsteiger und schnelle Versuche praktisch

Man mag sich nun denken: wozu so ein Baukasten, wenn doch Drähte, LEDs oder Transistoren bei jedem gut sortierten Distributor günstig zu haben sind, teilweise für wenige Cent das Stück? Das Blockbau-Prinzip hat hier allerdings einige Vorteile. Die Kleinteiligkeit einzelner Bauelemente wirkt gerade für Elektronik-Anfänger oft abschreckend. Auf Breadboards müssen Kontakte korrekt sitzen, für zuverlässige Funktionsweise ist oft ein Lötkolben notwendig. Zudem ist auf Breadboards das Fehlerpotential - wegen nicht richtig sitzender Kontakte oder Drähte, die sich versehentlich berühren - gerade für ungeübte Bastler deutlich höher.

Das Steckprinzip der Brick'R'Knowledge-Blöcke macht solche zusätzliche Verbindungsmaßnahmen unnötig. Einmal ordentlich zusammengesteckt, hält eine Verbindung auch. Allerdings lassen sich die Blöcke nicht ganz so einfach zusammenstecken, wie es am Anfang scheint - ein klein wenig Kraftaufwand ist schon nötig,bis die Kontakte richtig sitzen. Gerade deshalb sollte auch zumindest für den Anfang jemand mit einem geübten Blick bei Experimenten dabei stehen, der kontrolliert, ob die Module auch korrekt zusammengesteckt wurden - im Test ist es jedenfalls anfänglich schon mal passiert, dass ein Kontaktstift seitlich an der beabsichtigten Kontaktstelle vorbeiging.

Auch die Bauteil-Größe hat zumindest für den Anfang einen großen Vorteil. Ein robuster Brick-Kondensator geht eindeutig nicht so leicht verloren wie die übliche keramische Variante, auch das Hantieren mit Widerständen und Drahtverbindungen gerät eindeutig nicht so fummelig. Die Bauteile sind auch durchaus stabil, ein einfacher Sturz vom Tisch macht ihnen wenig aus. Und ein weiterer, nicht zu vernachlässigender Vorteil: Hat man einen Fehler gemacht, oder ist das Experiment erfolgreich beendet, lassen sich die Bricks ohne Probleme wieder auseinandernehmen – ganz wie ein Lego-Set. So kann man dieselben Bauelemente leicht und unproblematisch für Dutzende andere Projekte wiederverwenden.

Hilfestellung erfahrenerer Bastler ist willkommen

Die Größe der Bausteine bringt allerdings auch einen Nachteil mit sich: Sie benötigen deutlich mehr Platz als herkömmliche ICs, Widerstände oder Kondensatoren. Ein einzelner quadratischer Brick besitzt schließlich wie erwähnt etwa 3,5 mal 3,5 cm Kantenlänge – bei komplexeren Advanced-Set-Experimenten mit 40 Bausteinen oder mehr wird schnell ein großer Tisch oder das Ausweichen auf den Fußboden notwendig, um für den kompletten Aufbau den nötigen Platz zu finden.

Zudem erfordert es anfangs doch ein wenig Übung, um die Bausteine richtig zusammenzufügen. Gerade unerfahrenen Bastlern erschließt sich nicht gleich auf den ersten Blick, warum eine anleitungsgemäß zusammengesteckte Konstruktion nicht auf Anhieb wie geplant funktioniert. Zumindest für den Anfang ist es daher bei dem Baukasten ratsam, einen mit Elektronik etwas erfahreneren erwachsenen Bastler an der Seite zu haben, der noch einmal überprüft, ob alles auch korrekt sitzt.

Man darf auch natürlich nicht erwarten, dass der Experimentierbaukasten einem schlagartig die Welt der Mikroelektronik eröffnet. Wie bei jedem Experimentierkasten ist auch hier wärmstens empfohlen, dass für die ersten paar Dutzend Experimente dem Neuling ein mit Elektronik etwas erfahrenerer Erwachsener zur Seite steht. So gut die Anleitungen auch beschrieben sind, gerade im fortgeschrittenen Stadium ist nicht jede Versuchsbeschreibung auch auf Anhieb verständlich – hier sind Ratschläge eines erfahrenen Elektronikbastlers überaus wertvoll.

Zudem hilft ein zusätzliches Paar geübter Augen, dass das Resultat und den korrekten Sitz der einzelnen Verbindungen noch mal prüft, deutlich mehr dabei, das in den Aufbauten beschriebene Elektronik-Wissen auch wirklich zu verinnerlichen. Denn manchmal ist es vielleicht doch nur ein verhakter Kontakt zwischen zwei Baublöcken, der die ordnungsgemäße Funktionsweise des Aufbaus verhindert. Auch sollte unbedingt darauf geachtet werden, dass vor allem Neulinge, die sich an die Sets heranwagen, auch wirklich jedes Experiment nacheinander wie im Handbuch aufgelistet durchführen – einzelne Unterkapitel zu überspringen ist nicht empfehlenswert, selbst wenn man sich schon für geübt hält.

Fazit

Hat man erst einmal die Materie und das Prinzip verinnerlicht, dann eröffnet sich einem auch die Welt der elektronischen Kreativität, die der Baukasten verspricht. Die Art des Aufbaus von Brick'R'Knowledge lässt sich auch für schnelle kleine Prototypen für eigene Bastelprojekte verwenden – gemäß ihrer Markierungen lassen sich die Blöcke 1:1 so zusammensetzen wie auf einem Schaltplan vorgezeichnet – jeder Transistor, jeder Widerstand, jeder Diode besitzt gleich die passende Markierung. So hat man eine Schaltplanzeichnung in Windeseile in einen funktionierenden, wenn auch „blockigen“ und etwas sperrigen, Prototypen umgesetzt, der sich durch Umplatzieren der einzelnen Bauelemente auch noch im Nachgang verändern und so optimieren oder ergänzen lässt.

Das Breadboard wird ein Brick'R'Knowledge deswegen noch lange nicht ersetzen – und für praktikable Elektronik greift der Bastler doch lieber zum bewährten Steckbrett und Lötkolben. Das ist aber auch nicht Ziel eines Expermientierkastens wie Brick'R'Knowledge. Aber das Bauklötzchen-Prinzip hilft vor allem Neulingen, die vor der Kleinteiligkeit der Elektronikbastelei zurückschrecken, diese Berührungsängste abzubauen. Die Module wecken den Spieltrieb und regen durchaus dazu an, zumindest auf die Schnelle einige erste Schaltungen zusammenzustecken. Als Lernmaterial oder Ergänzungen zum Schulunterricht sind die Experimentierkästen gut geeignet.

Preise und Verfügbarkeit

Die Brick'R'Knowledge-Sets sowie einzelne Bausteine können primär direkt über die Webseite des Anbieters bezogen werden. Das Basis-Set kostet 59 Euro, das Advanced-Set schlägt mit 329 Euro zu Buche.

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