MODE 5 — RPM HOLD

Ziel & Anwendung

Ein Antriebsmotor jagt einer Zieldrehzahl hinterher, die der Steuerknüppel vorgibt — und du selbst lieferst mit dem Dreh-Regler das Tacho-Signal von Hand. Zwei Schwungrad-Servos drehen mit, als würden sie die Trägheit des Antriebs spüren, und eine Klappe schnappt auf, sobald Ist- und Soll-Drehzahl exakt zusammenpassen.

• Steuerknüppel gibt die Zieldrehzahl vor, der Dreh-Regler liefert von Hand das Tacho-Signal
• Der Antriebsmotor regelt sich selbst auf die Zieldrehzahl ein — mit Trägheits-Show an zwei Schwungrad-Servos
• Eine Klappe zeigt sofort an, wenn Ist- und Soll-Drehzahl exakt übereinstimmen

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Kleine Papier- oder Kartonflügel als Rotor-Attrappe auf der DC-Motor-Achse
• Drei kurze Karton-Zeiger (ca. 6 cm) für Ist/Soll/Leistung
• Zwei runde Karton-Scheiben (ca. 5 cm Ø) für die Schwungrad-Servos
• Filzstift für Skalen-Beschriftung
• Heißkleber

Step-by-Step Tutorial

1. Rotor-Attrappe auf die Antriebsachse setzen

   Stecke den DC-Motor-Mitnehmer aus dem Kit auf die Motorachse und klebe die Papierflügel flächig darauf. Drehe den Rotor mehrfach von Hand durch — er muss rund laufen, sonst zittert er später bei Volllast.

   Check: Rotor dreht von Hand komplett frei, keine Unwucht, kein Schleifen am Gehäuse

   Tipp: Kleine Flügel = weniger Unwucht bei hoher Drehzahl als große Flügel

2. Zeiger-Servos S1/S2/S3 aufbauen

   Schraube auf S1, S2 und S3 je ein Plastik-Servo-Horn und klebe einen kurzen Karton-Zeiger flächig darauf. Zeichne dahinter Skalen für Ist-Drehzahl, Soll-Drehzahl und Motorleistung.

   Check: Alle drei Zeiger laufen frei über eine Skala von ganz links bis ganz rechts

   Tipp: Zeiger unter 8 cm halten — dann ist kein Gegengewicht nötig

3. Schwungrad-Servos S4/S5 als Trägheits-Anzeige bauen

   Servo-Hörner auf S4 und S5 schrauben, je eine runde Karton-Scheibe flächig aufkleben. Die beiden Scheiben drehen später gegenläufig — je schneller der Antrieb simuliert wird, desto weiter drehen sie aus.

   Check: Beide Scheiben drehen frei durch, ohne sich gegenseitig zu berühren

   Tipp: Scheiben in Gegenfarben bemalen — der Spiegeleffekt zwischen den beiden Schwungrädern wird dann besser sichtbar

4. Leichtgängigkeitstest aller Servos

   Bewege Rotor, Zeiger und Schwungrad-Scheiben einzeln von Hand durch ihren gesamten Bereich. Erst wenn alles leichtgängig ist, Strom einschalten.

   Check: Rotor und alle fünf Servo-Anbauten lassen sich von Hand ohne Widerstand bewegen

   Tipp: Klemmt ein Zeiger an der Skala: Loch mit einem Kugelschreiber etwas aufweiten und glätten

5. Zieldrehzahl setzen und Tacho von Hand liefern

   Steuerknüppel nach rechts bewegen: Soll-Zeiger wandert nach oben. Jetzt den Dreh-Regler gleichmäßig drehen — das ist dein Tacho-Signal. Je schneller du drehst, desto höher der Ist-Zeiger. Der Antrieb passt seine Leistung automatisch an, um Ist an Soll anzunähern.

   Check: Steuerknüppel nach rechts erhöht den Soll-Zeiger, Dreh-Regler drehen bewegt den Ist-Zeiger

   Tipp: Ohne echten Tacho misst das System die Drehzahl an deiner eigenen Dreh-Geschwindigkeit am Regler

6. Lock-Anzeige und Schwungrad-Effekt testen

   Dreh-Regler so einstellen, dass der Ist-Zeiger genau auf dem Soll-Zeiger steht. Die Klappe öffnet sich als Bestätigung. Beobachte gleichzeitig die beiden Schwungrad-Scheiben — sie drehen umso weiter aus, je höher die simulierte Drehzahl ist.

   Check: Klappe springt auf, sobald Ist- und Soll-Zeiger fast übereinstimmen

   Tipp: Gleichmäßiges Drehtempo halten — bei Ist = Soll bleibt die Klappe offen

Troubleshooting

• Ist-Zeiger bewegt sich nur ruckartig statt gleichmäßig — Dreh-Regler gleichmäßiger und langsamer drehen — sehr schnelle Rucke werden nur grob erfasst
• Antrieb bleibt trotz passender Zieldrehzahl aus — Dreh-Regler kurz weiterdrehen — der Regler baut seine Leistung über ein paar Sekunden auf
• Schwungrad-Servos zappeln unruhig — Normal bei sehr sprunghaftem Dreh-Tempo — nach ein bis zwei Sekunden gleichmäßigem Drehen wird die Bewegung von selbst ruhig

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Echten optischen Encoder oder Tacho-Sensor am Rotor einbauen statt Hand-Simulation über den Dreh-Regler
• Pro-Tipp: Steuerknüppel-Taste als Not-Aus für den Antrieb belegen
• Sicherheit: Rotor-Flügel gut auswuchten — unwuchtige Anbauten können sich bei hoher Motorleistung lösen

Wichtige Code-Teile

// Zieldrehzahl aus dem Steuerknüppel (0–200)
float targetRPM = map(constrain((int)JoystickX, 0, 4095), 0, 4095, 0, 200);

// Dreh-Regler von Hand gedreht = simuliertes Tacho-Signal
float deltaEnc = EncoderPos - lastEncPos;
lastEncPos = EncoderPos;
float currentRPM = abs(deltaEnc) * 240.0f;

// PI-Regler auf die Zieldrehzahl
float errR = targetRPM - currentRPM;
integR = constrain(integR + errR * dt, -100.0f, 100.0f);
float pwrR = constrain(errR * 0.8f + integR * 0.4f, 0.0f, 100.0f);
setMotorspeed(pwrR);

// Anzeigen
servocontroller.setServoPulse(1, map(constrain((int)currentRPM, 0, 200), 0, 200, 1000, 2000)); // Ist
servocontroller.setServoPulse(2, map(constrain((int)targetRPM, 0, 200), 0, 200, 1000, 2000));  // Soll
servocontroller.setServoPulse(3, map((int)pwrR, 0, 100, 1000, 2000));                           // Leistung

// Schwungrad-Trägheit (S4/S5 gegenläufig, weich gefiltert)
static float flywheel = 1500;
filterAnalog(1500 + (int)(currentRPM * 2), flywheel, 0.15f);
servocontroller.setServoPulse(4, constrain((int)flywheel, 1000, 2000));
servocontroller.setServoPulse(5, constrain((int)(3000 - flywheel), 1000, 2000));

// Lock-Anzeige: Klappe öffnet bei Ist = Soll
bool rpmLocked = abs(errR) < 5;
servocontroller.setServoPulse(6, rpmLocked ? 2000 : 1000);

// Stepper als mechanischer Backup-Zähler
stepper.move((int)deltaEnc);

Ähnliche Projekte

• MODE 2 — THERMOSTAT — Ein echter Temperatur-Fühler steuert den Heizer! Anhauchen, mit der Hand wärmen oder kühl anfassen — der Dreh-Regler stellt die Zieltemperatur ein, ein PI-Regler hält den Heizer automatisch nach. Wird es zu warm, schaltet der Heizer ab und eine Lüftungsklappe öffnet sich zum Auskühlen.
• MODE 8 — SEGWAY — Der heilige Gral der Robotik aus Karton! Ein Neigungsregler liest den Kippwinkel und steuert die beiden Antriebsräder genau entgegen — so bleibt der Roboter aufrecht, ganz wie ein echter Segway. Der Dreh-Knopf gleicht kleine Bauungenauigkeiten aus, bei zu starker Neigung schaltet der Roboter zum Schutz automatisch ab.
• MODE 9 — LEVEL PID — Halte einen Behälter-Füllstand automatisch auf konstantem Niveau! Ein Nähe-Sensor misst den aktuellen Pegel, ein Regler steuert Einlass- und Auslassventil, der DC-Motor simuliert die Pumpe. Ein Zeiger zeigt den aktuellen Pegel — exakt wie in einer echten Automatisierungsanlage.