MODE 1 — 3-AX GIMBAL

Ziel & Anwendung

Deine Kamera wackelt nicht mehr! Baue einen aktiven 3-Achsen-Gimbal aus Karton, der per Bewegungssensor jede Erschütterung in Echtzeit ausgleicht. Drei Servos gleichen Rollen, Nicken und Drehen aus, zwei weitere zeigen die Ausgleichsbewegung live an. Der Schrittmotor übernimmt optional eine vierte Achse.

• Bewegungssensor-Signale direkt in Servo-Gegenbewegungen übersetzen
• Sanfte, ruckelfreie Ausgleichsbewegung statt zittriger Reaktion erreichen
• Kardanische Aufhängung aus Kartonringen bauen

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• 3 Kartonröhren aus Küchenrollen als Kardanringe (Ø ca. 6–8 cm)
• Zahnstocher als Schwenkachsen
• Strohhalme als Gleitlager
• Heißkleber
• Münze oder Stein als Gegengewicht
• Gummibänder zur elastischen Aufhängung

Step-by-Step Tutorial

1. Leichtgängigkeitstest der Kardanringe vorbereiten

   Schneide zwei ineinander liegende Kartonrahmen: äußerer ca. 14×14 cm, mittlerer ca. 10×10 cm. Verbinde sie über zwei gegenüberliegende Zahnstocher-Achsen, die durch Strohhalm-Lager geführt sind. Drehe beide Ringe von Hand gegeneinander — erst wenn das ohne Klemmen läuft, geht es weiter.

   Check: Beide Ringe lassen sich frei ineinander drehen, bevor überhaupt ein Servo montiert ist

   Tipp: Strohhalm durch die Kartonwand stecken, Zahnstocher gleitet darin reibungsarm als Achse

2. Äußersten Ring mit Roll-Servo verbinden

   Schraube das Servo-Horn von Servo 1 auf den Servo, klebe ihn flächig am äußeren Rahmen fest, so dass sein Horn mit der Roll-Achse fluchtet.

   Check: Mittlerer Ring dreht sich frei in der Roll-Achse ohne zu klemmen

3. Nick-Achse und inneren Ring einbauen

   Befestige Servo 2 am mittleren Ring, Horn zeigt nach innen. Der innere Ring (Kamera-Träger, ca. 6×6 cm) verbindet sich über einen kurzen Kartonarm mit dem Horn von Servo 2. Prüfe den rechten Winkel beider Achsen zueinander.

   Check: Innerer Ring wippt nach vorne/hinten unabhängig von der Roll-Achse

   Tipp: Die zweite Achse muss exakt im rechten Winkel zur ersten stehen — sonst verhaken sich die Bewegungen gegenseitig

4. Dreh-Servo und Basis aufbauen

   Servo 3 trägt als Dreh-Achse die gesamte Gimbal-Einheit. Sein Horn ist flächig mit dem Boden des mittleren Rahmens verklebt. Befestige Servo 3 auf einer stabilen Kartonbasis (mind. 15×15 cm), beschwert mit Steinen oder einer gefüllten Wasserflasche. Servo 4 und 5 kommen als Anzeige-Servos an der Basis dazu.

   Check: Gesamte Gimbal-Einheit dreht sich auf der Basis, ohne umzukippen

   Tipp: Bei ausladender Konstruktion: Basis mit Steinen beschweren, Schwerpunkt muss tief liegen

5. Kalibrierung im Betrieb testen

   Kippe den Gimbal langsam in alle Richtungen — die Servos müssen sauber entgegenwirken und die Kamera ruhig halten. Servo 4 zeigt dabei live an, wie stark gerade um die Roll-Achse gegengesteuert wird.

   Check: Servos korrigieren sanft ohne zu zittern bei ruhiger Lage

   Tipp: Zittern die Servos bei Stillstand: die Filterung im Programm etwas träger einstellen lassen (siehe Troubleshooting)

6. Schrittmotor als optionale 4. Achse

   Der Schrittmotor kann als 4. Rotationsachse (volle Drehung der Basis) eingesetzt werden. Mitnehmer auf die Schrittmotor-Welle schrauben, flächig auf eine runde Kartonscheibe kleben.

   Check: Schrittmotor dreht die Basis präzise auf neue Positionen

   Tipp: Lieber langsam einstellen — zu schnell und die Basis kippt beim Drehen

Troubleshooting

• Servos zittern ständig auch bei ruhiger Lage — Filterung im Programm träger einstellen (Köffizient von 0.25 auf 0.15 reduzieren) — mehr Dämpfung
• Gimbal korrigiert in die falsche Richtung — Vorzeichen der betroffenen Achse im Programm umkehren
• Kardanring klemmt nach kurzer Zeit — Strohhalm-Lager mit Bleistift-Graphit schmieren — funktioniert als trockenes Schmiermittel

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: 3D-gedruckte Kardanringe statt Karton für deutlich stabilere Funktion
• Pro-Tipp: Reaktionsgeschwindigkeit der Ausgleichsbewegung live per Dreh-Regler anpassen — Rauschen gegen Reaktionszeit direkt vergleichen
• Sicherheit: Servo-Hörner müssen fest mit den Achsen verbunden sein — löst sich eine Verbindung, können Servos gegeneinander arbeiten und überhitzen

Wichtige Code-Teile

// Gyro-Werte filtern (0.25 = träge aber rauscharm)
filteredGyroX = filterAnalog(GyroX, filteredGyroX, 0.25f);
filteredGyroY = filterAnalog(GyroY, filteredGyroY, 0.25f);
filteredGyroZ = filterAnalog(GyroZ, filteredGyroZ, 0.25f);

// Servo-Korrektur: invertiert = Gegensteuerung
servocontroller.setServoPulse(1, 1500 - (int)(filteredGyroX * 12.0f));
servocontroller.setServoPulse(2, 1500 - (int)(filteredGyroY * 12.0f));
servocontroller.setServoPulse(3, 1500 - (int)(filteredGyroZ * 12.0f));

// S4/S5: Rotationsrate-Anzeige
int rateDisplay = constrain(1500 + (int)(filteredGyroX * 8.0f), 1000, 2000);
servocontroller.setServoPulse(4, rateDisplay);
servocontroller.setServoPulse(5, 3000 - rateDisplay);

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