MODE 1 — CRANK ROCK

Ziel & Anwendung

Die einfachste Gelenk-Magie der Mechanik: Eine Kurbel dreht sich endlos, die Schwinge pendelt hin und her — aus einer Drehbewegung wird eine Schaukelbewegung! Der Dreh-Regler steuert die Geschwindigkeit. Die Schwinge schaukelt, die Kurbel rotiert. Klassische Mechanik zum Anfassen.

• Die Kurbel dreht sich endlos, die Schwinge pendelt durch die Koppelstange hin und her
• Der Dreh-Regler steuert die Kurbel-Geschwindigkeit — von sehr langsam bis schnell
• Eine zweite Schwinge zeigt einen zeitlichen Versatz von einer Vierteldrehung als Vergleich

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Drei Karton-Streifen als Kurbel (8 cm), Koppelstange (12 cm) und Schwinge (10 cm)
• Zwei Holzstäbchen als Gelenk-Achsen zwischen den Stangen
• Kleiner Karton-Rahmen (15×10 cm) als Gestell
• Heißkleber, Klebeband, Stecknadeln als Gelenk-Pins

Step-by-Step Tutorial

1. Kurbel-Schwingen-Gestell aufbauen

   Baue ein stabiles Karton-Gestell (15×10 cm). Plastik-Servo-Horn auf die Kurbel aufschrauben, Kurbel-Arm (8 cm Karton-Streifen) flächig draufkleben. Am Ende des Kurbel-Arms: Stecknadel als Gelenk-Pin durch die Koppelstange stecken. Koppelstange (12 cm) führt zur Schwinge. Schwinge (10 cm) ist oben am Gestell mit einem weiteren Gelenk-Pin befestigt und kann frei pendeln. Die Schwinge wird direkt mit ihrem Servo verbunden.

   Check: Kurbel dreht sich vollständig — Schwinge pendelt dabei gleichmäßig von links nach rechts

   Tipp: Koppelstange etwas länger als Kurbel-Arm wählen (1.5× so lang) — dann pendelt die Schwinge sauber ohne zu blockieren

2. Kurbel-Geschwindigkeit per Encoder einstellen

   Der Dreh-Regler stellt die Kurbel-Geschwindigkeit ein. Langsam gedreht: die Kurbel dreht sich ruhig, die Schwinge pendelt gleichmäßig. Schneller gedreht: die Kurbel dreht zügiger, die Schwinge schwingt entsprechend schneller. Die beiden Referenz-Motoren drehen ebenfalls mit der Kurbel-Geschwindigkeit mit. Die Kurbel dreht sich endlos — die Schwinge pendelt nur innerhalb ihres Winkelbereichs.

   Check: Dreh-Regler langsam: Schwinge pendelt gemächlich. Dreh-Regler schneller: Schwinge schwingt zügig

   Tipp: Sehr langsame Geschwindigkeit (Dreh-Regler auf Minimum) ist ideal um den Mechanismus beim ersten Test zu beobachten

3. Zweite Schwinge mit Phasen-Versatz

   Plastik-Servo-Horn aufschrauben, zweiten Schwingen-Arm (10 cm) draufkleben. Die zweite Schwinge bekommt dieselbe Bewegung wie die erste, aber mit einem festen Zeitversatz. So pendelt sie immer dann, wenn die erste Schwinge in der Endposition ist. Zwei Schaukeln die verschiedene Phasen zeigen — perfekt um den Mechanismus zu erklären.

   Check: Die zweite Schwinge pendelt anders als die erste — wenn die erste ganz links ist, ist die zweite schon auf dem Rückweg oder umgekehrt

   Tipp: Ein Versatz von einer Vierteldrehung erzeugt eine schöne zeitlich versetzte Bewegung — wie zwei Beine beim Laufen

4. Leichtgängigkeitstest der Gelenke

   Bevor Strom eingeschaltet wird: Kurbel manuell drehen — bewegt sich die Schwinge gleichmäßig mit? Klemmt die Koppelstange irgendwo? Gelenk-Pins drehen leicht? Gestell steht stabil? Kein Teil berührt einen Servo oder ein Servo-Kabel? Erst nach vollständigem OK Strom einschalten.

   Check: Kurbel manuell drehen: Schwinge folgt ohne Ruckeln. Alle Gelenk-Pins sitzen fest aber drehen frei

   Tipp: Gelenk-Pins (Stecknadeln) durch das Karton stecken und an der Rückseite leicht umbiegen — so bleiben sie ohne Heißkleber

5. Kurbel-Mechanismus in Aktion beobachten

   Strom einschalten. Dreh-Regler auf Minimum: Kurbel dreht ganz langsam. Schwinge pendelt gleichmäßig. Dreh-Regler steigern: alles schneller. Die zweite Schwinge pendelt versetzt zur ersten. Jetzt den Zusammenhang erklären: die Kurbel macht eine volle Drehung — die Schwinge macht einen Pendelschlag hin und einen zurück. Das ist die Grundlage aller Maschinen die aus Drehbewegung eine Hin-und-her-Bewegung machen!

   Check: Kurbel dreht endlos, Schwinge pendelt gleichmäßig — Dreh-Regler ändert die Geschwindigkeit für beide gleichzeitig

   Tipp: Auf langsamer Geschwindigkeit beginnen und dann langsam steigern — so sieht man wie Kurbel und Schwinge zusammenhängen

Troubleshooting

• Schwinge blockiert an einem Punkt statt durchzupendeln — Koppelstange zu kurz — auf mindestens 1.5× die Kurbel-Länge verlängern; oder Gelenk-Pins klemmen
• Kurbel dreht aber Schwinge bewegt sich nicht — Koppelstangen-Verbindung prüfen: Gelenk-Pin am Kurbel-Ende und am Schwingen-Ende beide frei drehend?
• Der Schwingen-Servo dreht sich aber der Schwingen-Arm folgt nicht — Servo-Horn-Verbindung zum Schwingen-Arm prüfen: Horn fest verschraubt und Arm fest auf Horn geklebt?

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Kurbel-Arm-Länge ändern — kürzerer Arm = kleinerer Schwingen-Ausschlag, längerer Arm = größerer Ausschlag
• Pro-Tipp: Stepper dreht ein zweites Kurbel-System mit anderem Verhältnis — zwei verschiedene Bewegungsmuster gleichzeitig

Wichtige Code-Teile

// Kurbel-Geschwindigkeit per Encoder
crankSpd = constrain(crankSpd + (float)EncoderPos * 0.01f, 0.02f, 0.3f); EncoderPos = 0;
crankAngle += crankSpd;

// Schwingen-Position aus Kurbel-Winkel
// Koppelstangen-Geometrie: Schwinge pendelt mit der Kurbel
float rockerOut = atan2(sin(crankAngle), 1.5f - cos(crankAngle));

// S1: Schwinge, S2: Kurbel
servocontroller.setServoPulse(1, 1500 + (int)(rockerOut * 350));
servocontroller.setServoPulse(2, 1500 + (int)(sin(crankAngle) * 450));
// S3: zweite Schwinge, 90° versetzt
float rockerOut2 = atan2(sin(crankAngle + 1.5708f), 1.5f - cos(crankAngle + 1.5708f));
servocontroller.setServoPulse(3, 1500 + (int)(rockerOut2 * 350));

// S4/S5: Kurbel-Geschwindigkeit als Referenz
servocontroller.setServoPulse(4, 1500 + (int)(crankSpd * 1500));
servocontroller.setServoPulse(5, 1500 - (int)(crankSpd * 1500));
setMotorspeed((int)(crankSpd * 300));

Ähnliche Projekte

• MODE 2 — SCHUBKURBL — So funktioniert jeder Motor der Welt! Eine Kurbel dreht sich, eine Pleuelstange verbindet sie mit einem Kolben — und der Kolben schiebt sich vor und zurück. Ein Servo ist die rotierende Kurbel, ein anderer zeigt die Kolben-Position. Der Dreh-Regler stellt die Pleuelstangen-Länge ein — und ändert damit die Kolben-Bewegung!
• MODE 3 — GERADE — 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.
• MODE 7 — GENEVA — Das Malteserkreuz ist das genialste Getriebe der Mechanik: ein kontinuierlich drehender Antrieb erzeugt ruckweise Schritte! Eine Umdrehung des Antriebsrads = ein Schritt des Ausgangsrads. Der Schritt-Zeiger zeigt den aktuellen Index, der Antriebs-Zeiger die Antriebsdrehung. Der Dreh-Regler regelt die Schritt-Geschwindigkeit. So funktionieren Filmkameras!