MODE 9 — BALANCE

Ziel & Anwendung

Schiffe, Flugzeuge und Kameras nutzen Gyro-Stabilisatoren um auch bei Turbulenzen ruhig zu bleiben — dein ProtoPeaks macht dasselbe! Der Gyro-Sensor erkennt jede Neigung und der Stepper gegensteuert sofort. Kippt du ProtoPeaks: der Stepper bewegt eine Ausgleichsmasse in die entgegengesetzte Richtung. Selbstausgleichendes System!

• Der Neigungssensor erkennt jede Kippbewegung — der Schrittmotor verschiebt eine Gegengewichtsmasse zur Kompensation
• Eine Berührungsfläche kalibriert die Nullposition, zwei Anzeigen zeigen die Neigung in beide Richtungen live
• Zwei weitere Servos machen Mikro-Korrekturen — eine Anzeige zeigt, wie weit das Gegengewicht verschoben wurde

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Kleines Gewicht (Stein, Münzstapel, ca. 50g) als verschiebbares Gegengewicht
• Linearer Führungskanal (15 cm Karton-Kanal) für die Stepper-Verschiebung
• Kleiner Wagen aus Karton mit dem Gewicht (passt in den Kanal)
• Faden und Klebeband
• Stabile Karton-Grundplatte (20×15 cm)

Step-by-Step Tutorial

1. Balance-Plattform aufbauen

   Stabile Karton-Grundplatte (20×15 cm) aufbauen. ProtoPeaks auf einer Seite befestigen. Auf der anderen Seite den Führungskanal (15 cm) anbringen. In den Kanal passt der Gewichts-Wagen. Ein Faden zieht den Wagen hin und her. Die Berührungsfläche kalibriert: dieser Moment ist die Null-Balance-Position.

   Check: ProtoPeaks liegt flach auf der Grundplatte — der Neigungssensor zeigt keine starke Neigung in eine Richtung

   Tipp: Grundplatte so bauen, dass ProtoPeaks und Führungskanal symmetrisch angeordnet sind — Symmetrie erleichtert die Balance

2. Kalibrierung und Nullpunkt setzen

   ProtoPeaks flach und ruhig hinlegen. Berührungsfläche drücken: die aktuelle Neigung wird als Nullpunkt in beiden Richtungen gespeichert. Jetzt zeigen beide Neigungs-Anzeigen genau die Mitte = ausbalanciert. Plattform leicht kippen: eine der Anzeigen weicht von der Mitte ab = das Gegengewicht muss korrigieren. Das ist das Ziel: der Antrieb reagiert auf jede Abweichung.

   Check: Nach der Kalibrierung stehen beide Neigungs-Anzeigen in der Mitte — das ist die Balance-Referenz

   Tipp: Kalibrierung in ruhiger, möglichst waagerechter Position — jede Neigung beim Kalibrieren verschiebt die Nulllage

3. Automatische Korrektur testen

   Strom einschalten. Plattform leicht nach links kippen. Der Gewichts-Wagen fährt nach rechts — Ausgleich! Plattform nach rechts: Wagen nach links. Der Neigungssensor misst die Kippung, der Antrieb gleicht sie mechanisch aus. Die Positions-Anzeige zeigt, wie weit der Wagen von der Mitte entfernt ist. Zwei weitere Servos machen zusätzliche Mikro-Korrekturen.

   Check: Plattform neigen: das Gegengewicht bewegt sich sofort in die Gegenrichtung

   Tipp: Korrekturbewegung langsam und gleichmäßig — schnelle Zuckungen können die Mechanik überlasten

4. Leichtgängigkeitstest des Führungskanals

   Vor dem Einschalten: Wagen manuell von einem Ende zum anderen schieben. Gleitet er leicht? Kein Haken? Faden ist gespannt und wickelt sich gleichmäßig? Antrieb manuell drehen: Wagen bewegt sich gleichmäßig hin und her? Gewicht im Wagen fest befestigt? Erst nach OK Strom einschalten.

   Check: Gewichts-Wagen gleitet frei von einem Ende zum anderen — kein Klemmen, Faden bleibt gespannt

   Tipp: Kanalwände müssen glatt sein — Innenseite des Kartons mit einem Kugelschreiber glätten

5. Maximale Auslenkung testen

   Plattform graduell immer stärker neigen. Kleines Kippen: perfekter Ausgleich. Mittleres Kippen: fast perfekt. Starkes Kippen: der Wagen fährt bis an den Anschlag — kann nicht mehr weiter korrigieren. Das ist die Ausgleichsgrenze des Systems.

   Check: Starke Neigung: das Gegengewicht fährt bis zum Anschlag — Plattform bleibt trotzdem stabiler als ohne Ausgleich

   Tipp: Korrekturgeschwindigkeit hat Grenzen — zu starke Neigungen können nicht vollständig ausgeglichen werden

Troubleshooting

• Stepper korrigiert in die falsche Richtung — Vorzeichen der Korrektur umdrehen — aus -(tiltX*30) wird +(tiltX*30) im moveTo()
• System schwingt auf und wird instabiler statt stabiler — Reaktionsverstärkung zu hoch — Faktor 30 auf 10 reduzieren. Zu starke Korrektur erzeugt Überschwingen
• Die Neigungs-Anzeigen zeigen ständig Ausschlag auch in Ruhe — Kalibrierung wiederholen: Berührungsfläche drücken, wenn ProtoPeaks absolut ruhig und waagerecht liegt

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Zwei Kanäle in X und Y-Richtung für 2D-Ausgleich — Schiff-Stabilisator-Simulation
• Pro-Tipp: Kamera-Handy auf der Plattform befestigen — bei Neigung bleibt das Handy-Bild stabil

Wichtige Code-Teile

// touch1 kalibriert Nulllage
if(touch1) { gyrTrim8 = mapGyroX; gyrTrim9 = mapGyroY; }

// Neigung relativ zur Nulllage
float tiltX = mapGyroX - gyrTrim8;
float tiltY = mapGyroY - gyrTrim9;

// Stepper: Gegengewicht verschieben
if(stepper.distanceToGo() == 0)
    stepper.moveTo(constrain(-(int)(tiltX * 30), -500, 500));
stepper.run();

// S1/S2: Neigung live
servocontroller.setServoPulse(1, mapGyroX);
servocontroller.setServoPulse(2, mapGyroY);
// S3: Stepper-Position (wie weit verschoben)
servocontroller.setServoPulse(3, map(constrain(stepper.currentPosition(),-500,500),-500,500,1000,2000));

// S4/S5: Mikro-Korrekturen
servocontroller.setServoPulse(4, constrain(1500 - (int)(tiltX * 10), 1000, 2000));
servocontroller.setServoPulse(5, constrain(1500 - (int)(tiltY * 10), 1000, 2000));

// Buzzer: Alarm wenn Ausgleichsgrenze erreicht
if(abs(stepper.currentPosition()) >= 490) Buzzer.setMode(SHORT_BLINK);
else                                        Buzzer.setValue(0);

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