MODE 3 — GERADE

Ziel & Anwendung

Eine gerade Linie — ganz ohne Schiene! Diese jahrhundertealte Mechanik-Erfindung erzeugt aus einer reinen Drehbewegung eine fast perfekt gerade Bahn. Ein Zeiger bewegt sich scheinbar linear hin und her, während im Hintergrund alles rund läuft. Ein Klassiker, bevor es Linearführungen aus Metall gab.

• Aus reiner Kreisbewegung eine nahezu gerade Bahn erzeugen — ganz ohne Schiene oder Führung
• Den Punkt der größten Abweichung von der geraden Linie sichtbar markieren
• Die Antriebskurbel und die erzeugte Gerade gleichzeitig beobachten und vergleichen

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Vier Karton-Streifen als Koppelglieder (je 10–15 cm) mit Gelenk-Löchern alle 2 cm
• Kleiner Karton-Rahmen (20×10 cm) als Gestell
• Filzstift-Halterung am Endpunkt für die Bahnkurven-Aufzeichnung
• Streifen Papier unter dem Zeichenpunkt
• Stecknadeln als Gelenk-Pins, Heißkleber

Step-by-Step Tutorial

1. Koppelglieder-Kette aufbauen

   Baue einen Karton-Rahmen (20×10 cm) als festes Gestell. Verbinde vier Karton-Streifen zu einer Gelenkkette: Plastik-Servo-Horn auf die Antriebskurbel aufschrauben, den Antriebs-Arm flächig darauf kleben. Die weiteren Koppelglieder mit Stecknadeln als Gelenk-Pins verbinden. Am freien Ende der Kette sitzt der Zeichenpunkt — hier befestigst du später den Filzstift.

   Check: Alle Gelenke drehen sich frei — die Kette lässt sich von Hand vollständig durchbewegen

   Tipp: Gelenk-Löcher mit einem Kugelschreiber weiten und glätten — das reduziert die Reibung spürbar

2. Zeigerpunkt und Anzeigen montieren

   Plastik-Servo-Horn aufschrauben, einen Zeiger-Arm flächig darauf kleben — er zeigt die horizontale Position des Endpunkts. Der zweite Zeiger zeigt die vertikale Abweichung, die bei dieser Mechanik absichtlich sehr klein bleibt. Die Phasen-Anzeige zeigt die aktuelle Kurbel-Phase als Referenz, damit der Zusammenhang zwischen Kurbeldrehung und Geradführung sichtbar wird.

   Check: Der horizontale Zeiger bewegt sich deutlich sichtbar, der vertikale kaum merklich

   Tipp: Der vertikale Ausschlag ist bewusst winzig — genau das macht die Bahn scheinbar gerade

3. Antriebskurbel und Markierung der Abweichung

   Die Antriebskurbel dreht sich kontinuierlich in eine Richtung. Eine kleine Klappe am Gestell hebt sich immer dann, wenn der Endpunkt gerade den Punkt der größten Abweichung von der idealen Geraden durchläuft — so lässt sich die kleine Restkrümmung der Bahn gezielt beobachten. Ein Stift am Endpunkt kann optional die tatsächliche Bahnkurve auf ein Blatt Papier zeichnen.

   Check: Die Klappe hebt sich genau an der Stelle, an der die Bahn am wenigsten gerade ist

4. Leichtgängigkeitstest der Gelenkkette

   Bevor Strom eingeschaltet wird: die Antriebskurbel von Hand langsam drehen. Folgt die gesamte Kette gleichmäßig? Klemmt eines der Gelenke? Stecknadel-Pins nachjustieren. Bewegt sich der Zeichenpunkt tatsächlich näherungsweise geradlinig? Erst nach OK Strom einschalten.

   Check: Die komplette Kette lässt sich manuell durchbewegen, ohne dass ein Gelenk hakt

   Tipp: Jedes einzelne Gelenk separat prüfen — ein einziges klemmendes Gelenk verfälscht die ganze Bahnkurve

5. Geradführung in Bewegung beobachten

   Strom einschalten. Die Antriebskurbel dreht sich gleichmäßig. Der Zeichenpunkt am Ende der Kette bewegt sich dabei fast wie auf einer Schiene hin und her, obwohl keine einzige gerade Führung verbaut ist. Ein Blatt Papier unter den Zeichenpunkt legen: die aufgezeichnete Linie zeigt, wie nahe die Mechanik an eine echte Gerade herankommt.

   Check: Die Kurbel dreht sich rund, der Endpunkt bewegt sich scheinbar gerade hin und her

   Tipp: Am besten von der Seite beobachten — von oben ist der Effekt der geraden Bahn am deutlichsten sichtbar

Troubleshooting

• Die Bahn des Endpunkts krümmt sich deutlich statt gerade zu wirken — Koppelglied-Längen prüfen — bei dieser Mechanik entscheidet das genaue Längenverhältnis über die Geradheit der Bahn
• Die Klappe hebt sich an der falschen Stelle — Gelenke auf Spiel prüfen — schon kleine Abweichungen an den Pins verschieben den Punkt der größten Krümmung
• Die Kette hakt bei bestimmten Kurbelstellungen — Die betroffene Gelenkstelle einzeln testen und den Pin dort lockern oder das Loch weiten

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Koppelglied-Längen leicht variieren und die Geradheit der neuen Bahn mit der alten vergleichen
• Pro-Tipp: Zwei Geradführungen nebeneinander bauen — sie ergeben zusammen eine parallel geführte Plattform

Wichtige Code-Teile

// Antriebsphase laeuft kontinuierlich
drivePhase += 0.025f;
if(drivePhase > 6.28f) drivePhase -= 6.28f;

// Tschebyscheff-Naeherung: fast lineare X-Bewegung, sehr kleine Y-Auslenkung
float px = cos(drivePhase) * 2.0f;
float py = (sin(drivePhase) > 0) ? sin(drivePhase) * 0.1f : 0;

// S1: horizontale Position (wirkt linear), S2: vertikale Abweichung (winzig)
servocontroller.setServoPulse(1, constrain(1500 + (int)(px * 225), 1000, 2000));
servocontroller.setServoPulse(2, constrain(1500 + (int)(py * 4000), 1000, 2000));
// S3: Phasen-Anzeige
servocontroller.setServoPulse(3, constrain(1500 + (int)(sin(drivePhase) * 450), 1000, 2000));

// S4/S5: Antriebskurbel, gespiegelte Geradfuehrung
servocontroller.setServoPulse(4, constrain(1700 + (int)(sin(drivePhase) * 100), 1000, 2000));
servocontroller.setServoPulse(5, constrain(1300 - (int)(sin(drivePhase) * 100), 1000, 2000));

// S6: Klappe am Punkt groesster Abweichung
bool maxDeviation = (py > 0.09f);
servocontroller.setServoPulse(6, maxDeviation ? 2000 : 1000);

// Stepper: zeichnet die Bahnkurve mit
if(sin(drivePhase) > 0 && stepper.distanceToGo() == 0) stepper.move(2);
setMotorspeed(30);

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