ein 10 Jahre altes Konzept
neu aufzulegen.
Anlässlich der Hochzeit eines Kollegen war es wieder einmal Zeit,
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ein 10 Jahre altes Konzept
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neu aufzulegen.
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Schon vor etwa einer Dekade hatte sich das Brio-Labyrinth als Schloßmechanismus aus den folgenden Gründen bewährt:
- die Natur des Rätsels ist einfach zu erfassen,
- auch umstehende Zuschauer haben etwas davon und
- die Grundregel wenn der Beschenkte vor Ablauf von 30 Minuten an das Geschenk kommt, dann hat die Verpackungsabteilung schlecht gearbeitet ist dennoch praktisch automatisch eingehalten.
Die Version 1.0 des hase-Hülcker Selbstöffners vom Brio-Typ hatte seinerzeit verschiedene Designschwächen.
Aber wir bauen hier ja die Version 1.1, also die perfekte Kiste.
Anders als perfekt kann die eigentlich nich' werden, denn das Bauteam aus hase und Matthias verfügt schließlich über umfassende internationale Projekterfahrung und perfekte Organisation. Jawohl!
An dieser Stelle ein Hinweis in technischer Sache: die Bilder der v1.0 stammen aus einer Apple Quicktake 100, die 1994 zwar nicht ganz den aktuellen Stand der Technik verkörperte, aber unkompliziert zu nutzen war. Die Auflösung dieser Kamera im Werte eines Monatsnettogehaltes wird heute (10 Jahre später) von Dreingabe-Kameras z.B. in Handies natürlich locker überboten. Das damals übliche Wandlerrauschen allerdings ist auch bei der aktuellen 10-Megapixel-Klasse wieder gut zu sehen.
Der Schneckentrieb der v1.0, der aus einer Gewindestange als Schnecke und einer runden MDF-Platte als “Zahnrad” bestand, erwies sich damals als sehr knifflig in der Handhabung.
So war die Lagerung der Schnecke, die Reibung mit dem getriebenen Rad und damit die nötige Antiebsleistung nicht leicht in den Griff (oder in die Kiste) zu bekommen.
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Im Bild sieht man die Anordnung bei der v1.0. Der Motor treibt die Gewindestange (die dank 1994er Digicam-Auflösung nicht als solche zu erkennen ist sondern eher wie ein glatter Metallstab wirkt) an. Außen an der runden Platte aus MDF ist eine Holhkehle eingefräst und in diese wurde ein Gewinde eingedrückt, nachdem das Material durch Zugabe der zweitwichtigsten Erfindung des 20sten Jahrhunderts noch etwas gehärtet wurde. Das ganze bildet dann einen Schneckentrieb. |
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Für die v1.1 war daher zunächst vorgesehen, an der Unterseite des MDF-Rades eine Mutter stehend zu befestigen und diese mit der Gewindestange anzutreiben.
Für diese Konstruktion wäre es jedoch nötig gewesen, den Motor, der die Gewindestange antreibt, drehbar aufzuhängen. Auch die "Mutter", also der Bolzen mit Gewinde-Querbohrung, müßte drehbar sein, da bei einem vorgesehenen Drehwinkel von ca. 30° für den Deckel sich sonst das Gewinde sicher verklemmt hätte. Diese drehbare Lagerung hätte wieder stabil genug sein müssen, die Öffnungskräfte zuverlässig zu übertragen. Auch aus einem anderen Grund ist so eine Drehebel-Konstruktion doof: der Motor ist mit dem Unterteil der Kiste verbunden, die MDF-Platte gehört zum Deckel/Oberteil. Der Drehebel hätte (bei der dargestellten Länge) dann eine permanente Verbindung der beiden Teile dargestellt, der Deckel hätte sich nicht ohne weiteres abheben lassen. Man kann das relativieren, indem man die Gewindestange genau passend abschneidet:: sobald der Deckel ganz offen ist, löst sich die "Verschraubung" von Deckel und Boden; im Prinzip spart das auch den Endschalter - diese Variante kommt definitiv wieder in die engere Wahl für den nächsten Selbstöffner |
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Die v1.1 erhielt daher einen Zahnradantrieb. Dieser ist zwar im Prinzip nicht – und das ist mein Lieblingsvorteil der Schneckengetriebe – selbstsperrend, aber für den Zweck völlig ausreichend: die hohe Übersetzung multipliziert sich mit dem Motormoment zu einem hinreichend verschlossenen Verschluß.
Unbestreitbarer Vorteil: der Deckel läßt sich jetzt problemlos bei jedem Drehwinkel abheben, die Zahnräder gleiten einfach auseinander. Die Verzahnung am MDF-Rad des Deckels ist eine vorgefertigte Zahnstange, die nach Abfräsen überflüssigen Materials auch biegsam wurde (Wärme allein konnte das Plastik irgendwie nicht erweichen) und die dann mit 2 Schauben festen Halt auf dem Umfang des MDF-Rades findet. |
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Das MDF-Rad ist wie bei v1.0 auf Matthis Proxxon Hobbymat rundgefräst. An der Unterseite trägt es 4 Alu-Riegel, die in Schlitze in der Wandung der Kiste greifen. Das Rad stützt sich radial direkt gegen die Wandung der Kiste ab, die zur Verminderung der Reibung an den Kontaktstellen 4 PTFE-Streifen trägt. Das Gewicht des Deckels tragen 4 Industriekugellagerdirekt unter den Schlitzen, in die die Riegel greifen. |
Der Motor sitzt einfach in einer Ecke der Kiste, sein Ritzel greift in die Verzahnung auf dem MDF-Rad und kann den Deckel so mit majestatischer Geschwindigkeit drehen.
Selbstverständlich fand sich in der Bastelkiste nur noch ein 30V-Motor. Daher musste die Spannungsversorgung der Kiste von geplant 6V-single auf 6V/24V dual verändert werden mußte.
Neben dem Motor sitzt ein Endschalter damit die Kiste definiert öffnet und sich dann wieder stromlos stellt.
Ausgelöst wird die Selbstöffnung durch einen Kontakt unter Loch Nummer 42 (das Brio-Labyrinth hat übigens 2 mit 42 bezeichnete Löcher), wo auch sonst? Zumal dieses Loch im Layout der Labyrinthplatte wunderbar geeignet ist, darunter noch was dranzuhängen.
Als Kugel-Kontakt war zunächst ein Mikroschalter vorgesehen, der gleiche Typ wie wir ihm oben als Endschalter schon begegnet sind.
In der v1.0 hatten wir einfach unter dem Loch zwei parallele Kupferstäbe angebracht. Die Idee: wenn die Kugel darauf zu liegen kommt, haben wir einen Kontakt, der den Strom zum Motor leiten kann.
Kupfer ist übrigens kein geeignetes Kontaktmaterial: es oxidiert innerhalb eines Tages so sehr, dass der Kontakt schon sehr mau wird.
Ein anders Problem dieses Kontaktes ist, dass die Kugel immer etwas springt, was einen Wackel- oder eher Zappelkontakt ergibt. Dadurch bekommt der Motor eine zappeligen Strom, ruckelt was die Kugel wieder mehr springen läßt – alles bäh!
Daher der Mikroschalter.
Der springt nicht. Der liefert einen guten Kontakt, der hat sauberes, edles Kontaktmaterial, das nicht rumoxidiert.
Doof nur, dass die üblichen Typen eine Betätigungskraft erfordern, die deutlich über der Gewichtskraft einer 14mm Stahlkugel liegt :-(
Dreck.
Aber es ist ja Samstag, man kann noch was einkaufen. Plan C ist eine Lichtschranke, sowas funktioniert immer. Braucht aber auch immer Strom, was so nicht erwünscht ist.
Vorversuche für Plan B zeigten, dass der Kontakt aus 2 Stäben (im Vorversuch noch Messing, in der Endversion dann Niro) und der Stahlkugel durchaus etwas Strom leiten können. Nur entzappeln muss man das, also wird das eigentlich für die Motor-Umpolung vorgesehene Relais schnell zum Flipflop umdeklariert.
Der Kugelkontakt liefert also jetzt dem Relais einen Spulenstrom und der eine Arbeitskontakt des Relais liegt dazu parallel – so erreichen wir eine Selbsthaltung. Den “Zündimpuls” für das Relais liefert der Kugelkontakt laut Vorversuch zuverlässig genug.
Der Endschalter unterbricht dann wieder den Spulenstrom für das Relais, wir wollen ja auch wieder stromlos werden.
So, das hätten wir, am Netzteil funktioniert das alles schon ganz gut, nach dem Aufbohren aller Löcher klappt es auch mit der Kugel (denkt man). Aufbohren, wieso?
Weil hase natürlich mal wieder die Original-Kugeln von Brio verbummelt hat und weil modulor keine 14mm Stahlkugeln hat sondern nur 15mm. Grummel.
Also schliessen wir mal die Laternenbatterie an, die ursprünglich als Versorgung für Schalter und Motor vorgesehen war. Diese Batterien haben mit 6V und 7Ah an sich vielversprechende Leistungsparameter, sollten also gut funktionieren.
Und sie eignen sich aus noch einem Grund: Batterien werden niemals, unter keinen Umständen, auch nicht ausnahmsweise (!) in Batteriehalter eingesetzt sondern Batterien werden immer angelötet. Wenn es jemals eine Lehre aus der v1.0 Version gegeben hat dann diese: Batteriehalter brechen kaputt.
Immer.
Und immer erst vor Ort, auf der Hochzeit. Noch 5 Minuten vor der Übergabe zeigt ein Test keine Probleme, aber sofort danach löst sich der Batteriehalter grundsätzlich, böswillig und murphyisch auf.
Immer.
Löten an Rundzellen ist Glückssache und klappt selten. Genaugenommen eigentlich nie.
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An Flachbatterien oder Laternenbatterien sind jedoch recht passabel lötbare Kontakte dran, eine Überhitzung der Chemiesuppe in der Batterie läßt sich so vermeiden. Daher ist die Laternenbatterie für 6V Anwendungen eigentlich erste Wahl. Und wenn man für den Motor dann doch 24V braucht, dann kommen halt 4 von den Klötzen rin inne Kiste – basta!
Laternenbatterien sind zuverlässige Energiespender, leistungsfähig, problemlos in der Anwendung. |
Aber in der gemeinen Laternenbatterie ist offenbar doch kein Wein drin.
6V steht auf dem Etikett – und die sind an allen 4 Batterien auch meßbar, aber eben nur im Leerlauf. Wenn dann ein Motor sagenhafte 200 mA Strom sehen will, dann reduziert sich das schnell auf 4 Volt und darunter – und mit 16V mag unser
Bühler-Motörchen halt nicht mehr drehen.
Und wann merkt man sowas? Natürlich genau 2 Tage vor der Hochzeit, auf der die Kiste zum Einsatz kommen soll.
Also vieeeeel Zeit, den Bug noch schnell zu fixen.
Von Laternenbatterien bin ich für mein Leben geheilt. Nie wieder! Ausserdem sind die mit 5 Euro das Stück auch nicht grade billig.
Bleiakkus kosten so 8 Euronen für den billigsten, schnellverfügbaren 6V-Typ. Da das Relais ja 6V Spulenspannung braucht, kamen 12V oder 24V Akkus nicht in Frage.
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4 Akkus zu je 6V 4Ah versorgen die Kiste also jetzt von innen mit Strom. Alle Kabel sind angelötet, Steckverbindern kann man bekanntlich nicht trauen - vor allem dann nicht, wenn eh' keine mehr in der Bastelkiste zu finden sind. (Waren da nicht letzte Woche noch welche in dieser Keksdos.. - nee, wohl doch nicht.). Damit die Akkus wiederverwendet werden können, werden sie nicht direkt in die Kiste geklebt sondern ihre Verpackungskartons finden dank Heisskleber halt am Boden der Kiste. |
Und wo wir schon mal die Stromversorgung debuggen, da können wir auch gleich den Mikro-Endschalter auswechseln, der beim Transport von Matthi zu mir seinen Betätigungshebel eingebüßt hat. Es gibt eben keine Qualität mehr, heutzutage!
Wieso hat Matthi den eigentlich mit Torx-Schrauben angeschaubt? Torx? So neumodisher Qutsch ist an meinem Profi-Werkzeug nicht dran. Naja, Zange geht auch.
So, jetzt das ganze in die Firma geschleppt und dem Kollegen übergeben, der den Boten zur Hochzeit spielt.
Klar, dass so eine Kiste im Büro sofort den Spieltrieb hervorlockt und dass sich jeder mal an dm Labyrith probieren will.
Schön auch, dass dabei dann doch noch auffällt, dass zwar die aufgeohrten Löcher alle zur 15mm Kugel passen, dass aber der Abstand zwischen Steg und Wand an Loch 6 offenbar nur 14,9mm beträgt – och Menno!
Kann es denn wahr sein? Ein Tag bis zum Go-Live für das Projekt und dann so ein Showstopper? Kann endlich mal jemand Murphy beseitigen?
Aber Glück muss man haben. Unsere Köchin in der Firma kocht nicht nur hervorragend, sie ist im Nebenberuf auch noch Goldschmiedin und hat in ihrer Werkstatt Stahlkugeln verschiedener Durchmesser. Darunter auch eine 13,9mm durchmessende Kugel. Damit klappt es dann.
Danke Bea!
Meine Lieblingsfeatures an der v1.1 sind aber
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1. externe Kontaktpunkte (versteckt in der Seitenwand; 2mm Messingdraht fällt kaum auf in OSB-Platte), die direkt Strom zum Motor leiten können. Für Notöffnung mit externer Spannungsversorgung. Ein weiterer Kontakt führt die 24V aus den Akkus, damit ist Notöffnung auch ohne externes Netzteil möglich. |
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2. Der integrierte Punkbuster (Anti-Cheat-Einrichtung). Bei der v1.0 war es noch möglich, über dem Kugeleinwurf einen Magneten anzubringen, und dann die Kugel uner der Glasplatte am Magneten hängend bis zum 42er-Loch zu bugsieren und dort fallen zu lassen. Cheat! Der Einwurf bei der v1.1 erlaubt das nicht mehr, den nder Auslass des Rohres für den Einwurf ist so tief, dass der Magnet mächtig stark sein müßte (ein Magnet aus einem Festplattenantrieb reicht nicht aus – und das ist schon eine Version, die ohne Gewalt von einer Stahlwand nicht mehr abgeht). |
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3. Die Rohre für Kugelauslass und Kugeleinwurf. Karbon. Höchste Festigkeit bei geringstem Gewicht! Denn Gewicht sparen ist wichtig bei einer Kiste, die sowieso schon 10 kg wiegt! |
Wieso Karbon-Rohr? Weil - wie immer am Bastelwochenende - nichts anderes da war natürlich. Jedenfalls nichts, was für eine 15mm Kugel gepasst hätte. Grummel! Sonst ist von den Wasserkülexperimenten für den heimischen PC doch immer noch ein Rest 18 CU-Rohr da – aber wenn man sich drauf verlässt, dann ist alles weg und verlötet.
hase
Letzte Änderung: 31-Mar-2007
Und sie geht auch wieder zu, wenn man den Motor von aussen mit umgepolter Spannung versorgt.
Die Kontakte für die Notöffnung und für dsa Schliessen sind in der Seitenwand versteckt