Ergebnisse der QOOOL Sensing DIY-Challenge

Im Sommer haben wir zur QOOOL Sensing DIY-Challenge aufgerufen: Mit dem QOOOL DIY-Kit sollten Teilnehmerinnen und Teilnehmer ein eigenes Experiment rund um den NV-Zentren-Magnetfeldsensor entwickeln, selbst aufbauen und dokumentieren. Herausgekommen sind vier Projekte, die zeigen, wie vielseitig sich Quanten-Magnetometrie in den Alltag und in didaktische Experimente übersetzen lässt.

Magnetfelder im Lautsprecher

Idee und Alltagsbezug: Ob Kopfhörer oder Standlautsprecher – kaum jemand weiß, dass in ihrem Inneren Magnetfelder für die Tonerzeugung sorgen. Das Projekt macht diesen Mechanismus sichtbar und dreht ihn anschließend um: Aus dem gemessenen Magnetfeld der Lautsprecherspule wird über den NV-Sensor, einen Hochpassfilter und einen zweiten Lautsprecher wieder ein hörbarer Ton.

Didaktischer Mehrwert: Auf dem Weg dorthin lernen Schülerinnen und Schüler Lorentzkraft und Induktion praktisch kennen und stoßen auf einen überraschenden Effekt: Da der Sensor nur den Betrag des Magnetfelds misst, verdoppelt sich die gemessene Frequenz gegenüber dem Eingangssignal.

➡️ Zu den Folien: Magnetfelder im Lautsprecher

Positionsbestimmung mit der Magnetfeldleiste

Idee und Alltagsbezug: Wie weiß die Düse eines 3D-Druckers, wo sie sich gerade befindet? Das Projekt überträgt dieses Prinzip auf eine selbst gebaute Leiste mit eingelassenen Neodym-Magneten, die wie die Striche eines Meterstabs funktioniert.

Didaktischer Mehrwert: Beim Testen zeigt sich schnell ein Problem: Ein einzelner Sensor erkennt zwar jeden Magneten, aber nicht die Bewegungsrichtung. Erst zwei versetzte Magnetleisten liefern – ähnlich wie ein Quadratur-Encoder in echten Maschinen – zusätzlich die Richtungsinformation.

Stromkabel in der Wand suchen

Idee und Alltagsbezug: In einem kleinen Alltagsszenario soll Stella herausfinden, wo sie gefahrlos ein Bild aufhängen kann, ohne eine Stromleitung in der Wand zu treffen. Mit dem Magnetfeldsensor wird über den Steckdosen gemessen, welche Leitung zum Sicherungskasten führt.

Didaktischer Mehrwert: Besonders wertvoll ist der ehrliche Blick auf die Grenzen der Methode im echten Alltag – etwa, dass sich die Magnetfelder von Hin- und Rückleiter oft gegenseitig auslöschen. So wird deutlich, dass ein physikalisches Prinzip und seine praktische Anwendbarkeit zwei verschiedene Dinge sind.

➡️ Zu den Folien und 3D-Druckdateien: Stromkabel in der Wand suchen

Geschwindigkeitsdrosselung beim E-Bike

Idee und Alltagsbezug: Pedelecs erkennen ihre Geschwindigkeit oft über einen Magneten an der Speiche, der an einem Sensor vorbeifährt – Magnetfeldsensoren sind hier ideal, da sie unempfindlich gegen Schmutz und Nässe sind. Die Projektidee: Ein zweiter Magnet an der Speiche lässt den Sensor doppelt so viele Impulse pro Umdrehung zählen, wodurch das Pedelec bereits bei halber realer Geschwindigkeit abregelt.

Dieses Projekt wurde als Idee entwickelt, aber im Rahmen der Challenge noch nicht experimentell umgesetzt – ein guter Ausgangspunkt für eine weitere Runde.

Fazit

Die vier Projekte zeigen eindrucksvoll, wie sich der NV-Zentren-Magnetfeldsensor für ganz unterschiedliche didaktische Experimente einsetzen lässt. Wir danken allen Teilnehmerinnen und Teilnehmern für ihren Einsatz und ihre kreativen Ideen!