MODE 3 — G-FORCE

Ziel & Anwendung

Astronauten spüren 3g beim Raketenstart — und du kannst das messen! Der Beschleunigungssensor von ProtoPeaks erfasst jede Kraft die auf ihn wirkt. Eine Anzeige zeigt die aktuelle g-Kraft live, eine zweite hält den Rekordwert. Freier Fall, schnelle Drehung, Aufprall — alles messbar per Knopfdruck kalibriert und zurückgesetzt.

• Der Beschleunigungssensor misst Kraft in g-Einheiten — die Live-Anzeige zeigt den aktuellen Wert, eine zweite hält den Spitzenwert
• Die erste Berührungsfläche kalibriert den Nullpunkt (1g Erdanziehung), die zweite setzt den Rekord zurück
• Bei freiem Fall springt die Alarm-Anzeige um, und ein pulsierender Ton meldet Schwerelosigkeit

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Kleiner Karton-Kasten (10×8 cm) als ProtoPeaks-Schutzhülle für Wurfversuche
• Polsterung innen (Küchenpapier) zum Schutz beim Auffangen
• Gummiband als Sicherungsleine (damit ProtoPeaks nicht wirklich fällt)
• Klebeband

Step-by-Step Tutorial

1. ProtoPeaks schützen und Sensor-Display verstehen

   Schutzhülle bauen: Karton-Kasten mit Küchenpapier auspolstern. ProtoPeaks sicher einlegen, Gummiband als Sicherungsleine befestigen. Plastik-Servo-Horn auf die Live-Anzeige aufschrauben, langen Zeiger (5 cm) draufkleben. Die erste Berührungsfläche kalibriert: der aktuelle Wert wird als Nullpunkt (1g) gespeichert — die Anzeige sollte danach in Ruheposition stehen.

   Check: Die Live-Anzeige zeigt bei ruhigem Aufliegen einen stabilen mittleren Wert — das ist 1g Erdanziehung

   Tipp: ProtoPeaks flach auf den Tisch legen: Anzeige zeigt 1g. Senkrecht halten: anderer Wert. So lernt man den Sensor kennen

2. Kalibrierung und Nullpunkt setzen

   ProtoPeaks flach und ruhig auf den Tisch legen. Erste Berührungsfläche drücken: der Nullpunkt wird gesetzt. Jetzt zeigt die Live-Anzeige exakt die Mitte (1g) in Ruhe. Mehr als 1g: sie dreht nach rechts. Weniger als 1g (freier Fall): sie fällt nach links. Die Rekord-Anzeige hält den bisher höchsten g-Wert — die zweite Berührungsfläche setzt sie zurück für neue Rekordversuche.

   Check: Nach der Kalibrierung steht die Live-Anzeige in der Mitte, wenn ProtoPeaks flach auf dem Tisch liegt

   Tipp: Kalibrierung immer in ruhiger, flacher Position durchführen — jede Bewegung verfälscht den Nullpunkt

3. Freier-Fall-Erkennung testen

   Die Alarm-Anzeige ist der Freier-Fall-Indikator: bei fast schwerelosem Zustand springt sie um, und der Ton pulsiert. ProtoPeaks an der Gummi-Leine kurz hochwerfen: für einen kurzen Moment ist es schwerelos — die Alarm-Anzeige und der Ton reagieren! Die beiden Richtungs-Anzeigen zeigen die seitlichen Komponenten der Beschleunigung.

   Check: ProtoPeaks kurz senkrecht nach oben werfen (Gummiband gesichert): die Alarm-Anzeige springt um, ein pulsierender Ton ertönt

   Tipp: Echter freier Fall zeigt sehr wenig g — kurzes Hochwerfen und Auffangen reicht für die Erkennung

4. Leichtgängigkeitstest der Zeiger-Servos

   Bevor Wurfversuche gestartet werden: Live- und Rekord-Anzeige manuell durch den vollen Bereich bewegen. Leichtgängig? Zeiger kratzen nicht an der Schutzhülle? Gummiband-Leine fest befestigt? Dann erst die g-Kraft-Experimente beginnen.

   Check: Live- und Rekord-Anzeige drehen frei über den vollen Bereich — Zeiger klemmen nicht an der Box

   Tipp: Zeiger-Arme kurz halten (max. 5 cm) damit die Servos nicht überlastet werden

5. g-Kraft-Rekord: Wer schafft das meiste g?

   ProtoPeaks an der Gummi-Leine. Arm ausstrecken, langsam drehen: die Live-Anzeige steigt. Schneller: mehr g, die Rekord-Anzeige steigt mit. Vorher zweite Berührungsfläche: Rekord zurücksetzen. Dann maximale Drehgeschwindigkeit: Rekord! Aufprall testen: ProtoPeaks (gepolstert) auf den Tisch fallen lassen — kurze Spitze beim Aufprall. Pulsierender Ton, wenn freier Fall erkannt wird.

   Check: Schnelle Kreisbewegung mit ausgestrecktem Arm: die Rekord-Anzeige hält den Höchstwert — wie viel g schaffst du?

   Tipp: Arm ausstrecken und schnell drehen: am Handgelenk wirken bis zu 2–3g — die Rekord-Anzeige zeigt den Höchstwert

Troubleshooting

• Die Live-Anzeige zeigt nach der Kalibrierung nicht die Mitte — ProtoPeaks war beim Kalibrieren nicht flach — erste Berührungsfläche nochmal bei flachem, ruhigem ProtoPeaks drücken
• Freier Fall wird beim Hochwerfen nicht erkannt — Wurfhöhe zu gering — ProtoPeaks muss mindestens 20–30 cm steigen für deutlichen Schwerelosigkeits-Moment
• Die Rekord-Anzeige steigt schon bei ruhigem Halten — Kalibrierung wiederholen: nach dem Kalibrieren sollte die Live-Anzeige in Ruhe genau bei 1g liegen, nicht höher

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Stepper dreht einen Zeiger-Arm mit zunehmender Länge — mehr g = längerer Arm (Fliehkraft-Demo)
• Sicherheit: ProtoPeaks immer mit Gummiband sichern — bei Wurfversuchen niemals loslassen!

Wichtige Code-Teile

// Kalibrierung: touch1 setzt 1g als Nullpunkt
if(touch1) gOffset = sqrt(XAcceleration*XAcceleration + YAcceleration*YAcceleration) - 9.81f;

float totAcc = sqrt(XAcceleration*XAcceleration + YAcceleration*YAcceleration) - gOffset;
float gFactor = totAcc / 9.81f; // in g-Einheiten
if(gFactor > gPeak) gPeak = gFactor;
if(touch2) gPeak = 0; // Peak-Reset

// S1: aktuelle g-Kraft, S2: Peak-Halten, S3: Freier-Fall-Indikator
servocontroller.setServoPulse(1, map(constrain((int)(gFactor*100),0,500),0,500,1000,2000));
servocontroller.setServoPulse(2, map(constrain((int)(gPeak*100),0,500),0,500,1000,2000));
servocontroller.setServoPulse(3, gFactor < 0.3f ? 2000 : 1000);

// Buzzer: Alarm bei freiem Fall
if(gFactor > 3.0f)      Buzzer.setMode(SHORT_BLINK);
else if(gFactor < 0.3f) Buzzer.setMode(HEARTBEAT);
else                     Buzzer.setValue(0);

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