MODE 5 — PANTOGRAPH

Ziel & Anwendung

Zeichne mit einem Arm — der andere zeichnet gleichzeitig größer oder kleiner! Der Pantograph ist das älteste Kopier-Gerät der Welt: ein Gelenkviereck das Bewegungen maßstabsgetreu überträgt. Der Joystick steuert den Eingangs-Arm, der Ausgangs-Arm folgt skaliert. Der Dreh-Regler stellt den Vergrößerungs-Faktor ein.

• Der Eingangs-Arm folgt der seitlichen Joystick-Bewegung — der Ausgangs-Arm kopiert sie mit einstellbarem Skalierungs-Faktor
• Der Dreh-Regler stellt den Faktor von der Hälfte (kleiner) bis zum Vierfachen (größer) ein
• Die zweite Achse folgt der Vor-Zurück-Bewegung des Joysticks mit demselben Faktor — zwei Achsen gleichzeitig skaliert

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Vier Karton-Streifen (je 15 cm) als Pantograph-Arme mit Gelenk-Löchern alle 3 cm
• Bleistift oder Filzstift an der Spitze des Ausgangs-Arms zum Zeichnen
• Stabiles Karton-Gestell (25×20 cm) als Zeichenfläche und Halterung
• Weißes Papier (A4) als Zeichenfläche
• Stecknadeln als Gelenk-Pins, Heißkleber

Step-by-Step Tutorial

1. Pantograph-Arme aufbauen und Gelenke einsetzen

   Baue vier Karton-Streifen (15 cm) als Pantograph-Arme. Löcher alle 3 cm einstechen. Arme zu einem Parallelogramm-Gelenk verbinden: zwei Arme parallel, zwei Verbindungs-Arme senkrecht dazu. Stift am Ausgangs-Ende. Eingangs-Punkt am anderen Ende. Gestell-Befestigung in der Mitte. Das Horn des Eingangs-Servos mit dem Eingangs-Arm verbinden, das Horn des Ausgangs-Servos mit dem Ausgangs-Arm.

   Check: Eingangs-Arm bewegt sich — Ausgangs-Arm folgt proportional mit erkennbarem Vergrößerungs-Effekt

   Tipp: Je weiter außen der Stift am Ausgangs-Arm sitzt, desto größer die Vergrößerung — Stift-Position bestimmt den Maßstab

2. Skalierungs-Faktor per Encoder einstellen

   Der Dreh-Regler stellt den Skalierungs-Faktor ein. Bei Faktor 1: Eingang und Ausgang bewegen sich identisch. Bei Faktor 2: der Ausgangs-Arm dreht doppelt so weit wie der Eingangs-Arm. Bei der Hälfte: der Ausgangs-Arm bewegt sich nur halb so weit. Die zweite Achse zeigt den aktuellen Faktor als Zeiger. Die seitliche Joystick-Bewegung steuert den Eingangs-Arm, die Vor-Zurück-Bewegung steuert die zweite Achse — beide werden mit demselben Faktor auf den Ausgangs-Arm übertragen.

   Check: Dreh-Regler auf Faktor 1: Eingangs- und Ausgangs-Arm machen gleich große Bewegungen. Faktor 2: Ausgangs-Arm macht doppelt so große

   Tipp: Faktor 2 ist am deutlichsten sichtbar — kleiner Joystick-Ausschlag erzeugt eine große Bewegung des Ausgangs-Arms

3. Zeichnen mit dem Pantograph testen

   Weißes Papier unter dem Ausgangs-Stift befestigen. Faktor auf 2 stellen. Joystick langsam in einem Kreis bewegen: Stift zeichnet eine größere Kreisbahn. Faktor auf die Hälfte: Joystick groß bewegen, Stift zeichnet kleine Spur. Faktor auf das Dreifache: winzige Joystick-Bewegung erzeugt riesige Stift-Bewegung. So wurden früher Karten und Gemälde kopiert!

   Check: Stift am Ausgangs-Arm zeichnet auf Papier — die Spur ist größer (oder kleiner) als der Eingangs-Bewegungsbereich

   Tipp: Erst mit Faktor 2 testen: kleinen Kreis mit dem Joystick beschreiben — Stift zeichnet einen doppelt so großen Kreis

4. Leichtgängigkeitstest aller Gelenke

   Bevor Strom eingeschaltet wird: Eingangs-Arm manuell in alle Richtungen bewegen. Folgt der Ausgangs-Arm gleichmäßig? Klemmt ein Gelenk? Stecknadeln ausrichten. Gestell kippt beim Bewegen? Basis befestigen oder beschweren. Erst nach OK Strom einschalten.

   Check: Eingangs-Arm manuell bewegen: Ausgangs-Arm folgt ohne Ruckeln — alle acht Gelenke frei

   Tipp: Gelenke mit Stecknadeln locker einsetzen — zu feste Pins blockieren den Mechanismus

5. Kopier-Demo mit verschiedenen Faktoren

   Strom einschalten. Faktor 1: Eingangs- und Ausgangs-Arm identisch. Faktor 2: Joystick nur halb so weit ausgelenkt — Ausgangs-Arm und Stift gehen ganz weit. Buchstaben auf Papier nachfahren: Pantograph schreibt sie vergrößert. Die erste Berührungsfläche hält die Bewegungs-Referenzen für einen ruhigen Zeichnungs-Modus fest. Die zweite Berührungsfläche schiebt das Papier weiter. Das Grundprinzip von Kopiermaschinen, Gravurgeräten und alten Landkarten-Kopierern!

   Check: Drei verschiedene Faktoren (halb / einfach / doppelt) vorgeführt — Stift-Spur ist klar unterschiedlich groß

   Tipp: Demo-Idee: einfaches Wort 'ProtoPeaks' mit dem Joystick 'schreiben' — Pantograph vergrößert es auf das Papier

Troubleshooting

• Ausgangs-Arm schlägt am Anschlag an bei großem Faktor — Die Bewegung wird intern auf den Servo-Bereich begrenzt — bei Faktor 4 nur kleine Joystick-Ausschläge verwenden
• Physischer Pantograph-Arm folgt nicht korrekt — Gelenk-Punkte prüfen: Pantograph-Arme müssen ein echtes Parallelogramm bilden — alle vier Arme gleich lang?
• Stift zeichnet zittrige Linien — Gelenk-Pins zu locker — Stecknadeln etwas fester einsetzen; zu viel Spiel erzeugt Zittern

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Zwei Stifte — einer am Eingang, einer am Ausgang — zeichnen Eingang und Ausgang gleichzeitig auf zwei Blätter
• Pro-Tipp: Encoder-Button schaltet zwischen Vergrößern und Verkleinern (Faktor >1 oder <1)

Wichtige Code-Teile

// Eingangs-Servo folgt JoystickX
servocontroller.setServoPulse(1, map(JoystickX, 0, 4095, 1000, 2000));

// Skalierungs-Faktor per Encoder
scale = constrain(scale + (float)EncoderPos * 0.1f, 0.5f, 4.0f); EncoderPos = 0;

// Ausgangs-Servo: skalierte Kopie
int inputPos = map(JoystickX, 0, 4095, 1000, 2000);
int scaledPos = 1500 + (int)((inputPos - 1500) * scale);
servocontroller.setServoPulse(2, constrain(scaledPos, 1000, 2000));

// S3: JoystickY ebenfalls skaliert
int inputY = map(JoystickY, 0, 4095, 1000, 2000);
int scaledY = 1500 + (int)((inputY - 1500) * scale);
servocontroller.setServoPulse(3, constrain(scaledY, 1000, 2000));

// S4/S5: delta-Bewegung als Referenz
servocontroller.setServoPulse(4, 1500 + (inputPos - 1500) / 5);
servocontroller.setServoPulse(5, 1500 + (scaledPos - 1500) / 5);
// touch1/2: Stepper für Papier-Vorschub
if(isButtonPressed(touch1, lastT1)) stepper.move(10);
if(isButtonPressed(touch2, lastT2)) stepper.move(-10);
stepper.run();

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