MODE 1 — VOLTMETER

Ziel & Anwendung

Drei Servo-Zeiger verwandeln den ProtoPeaks in ein echtes Analog-Messgerät: S1 zeigt den 0–3,3 V Direkt-Bereich, S2 den erweiterten 0–10 V Bereich via simuliertem Spannungsteiler, S3 misst parallel die LDR-Lichtspannung. Der Stepper rollt wie ein mechanischer Rollenzähler mit und der DC-Motor warnt bei hoher Spannung.

• Servo-Zeiger als analoge Messanzeige (Galvanometer-Prinzip) aufbauen.
• Zwei Messbereiche (3,3 V und 10 V) auf separaten Zeigern darstellen.
• Stepper als mechanisches Rollenzählwerk für den Spannungswert einsetzen.

Anschluss & Funktion

Motoren am Board

Materialliste

• Kartonstreifen je ca. 12 × 3 cm als Zeiger (3 Stück)
• Halbkreis-Skala aus Karton (Ø ~16 cm) als Messskala-Hintergrund
• Strohhalme als Zeiger-Lager
• Klebeband und Heißkleber
• Filzstift zum Einzeichnen der Skalenteilung

Step-by-Step Tutorial

1. Skalenbrett aufbauen

   Halbkreis (Ø 16 cm) aus Karton ausschneiden und hochkant aufstellen. Skala mit Filzstift einteilen: 0 links, Maximum rechts. Drei Servo-Positionen gleichmäßig verteilt darunter einzeichnen. Karton-Basis beschweren (Steine oder Schrauben innen einfüllen) damit das Brett kippsicher steht.

   Check: Halbkreis-Karton steht stabil — drei Servo-Positionen gleichmäßig markiert

   Tipp: Skala in drei Zonen teilen: links S1 (0–3,3 V), Mitte S2 (0–10 V), rechts S3 (LDR). Je eine Gradzahl-Teilung mit Filzstift einzeichnen.

2. Servo-Zeiger montieren

   Für jeden Servo zuerst das Plastik-Servo-Horn aufschrauben. Karton-Zeiger (12 × 1,5 cm, Pfeilform) flächig auf das Horn kleben — nie direkt auf die Servo-Achse. Zeiger müssen in Ruheposition (1000 µs) ganz links stehen und bei 2000 µs ganz rechts zeigen. Leichtgängigkeit ohne Strom von Hand prüfen.

   Check: Alle drei Zeiger bewegen sich frei von 1000 µs bis 2000 µs ohne zu klemmen

   Tipp: Zeiger leicht halten (Papier statt dickem Karton) — Servos haben wenig Drehmoment, Hebel maximal 8 cm.

3. Stepper als Rollenzähler aufbauen

   Kleines Karton-Rädchen (Ø 3 cm) auf den Stepper-Mitnehmer schrauben. Rädchen an Skalen-Unterkante positionieren damit es sichtbar dreht. Code bewegt den Stepper um (voltPin - lastVolt) × 10 Schritte — bei 1 V Änderung also 10 Schritte.

   Check: Stepper dreht sich proportional zur Spannungsänderung — 10 Schritte pro Volt

   Tipp: Stepper-Mitnehmer auf ein schmales Karton-Rädchen (Ø 3 cm) kleben — sichtbare Drehbewegung zeigt Spannungsänderung an.

4. Leichtgängigkeits-Test ohne Strom

   Jeden Zeiger von Hand langsam von Null bis Maximum drehen: kein Klemmen, keine Schleifgeräusche? Stepper-Rädchen von Hand drehen: dreht es leicht? Erst wenn alles mechanisch einwandfrei läuft, ProtoPeaks einschalten.

   Check: Alle drei Zeiger drehen frei von Hand. Stepper-Rädchen dreht ohne Klemmen.

   Tipp: Strohhalm-Lager für Zeiger-Achsen mit Kugelschreiber aufweiten damit Reibung minimal ist.

5. MODE 1 aktivieren — Spannung messen

   Messgeräte → MODE 1. Hand langsam über den IR-Sensor halten: S1 und S2 drehen je nach Nähe. LDR abdecken: S3 bewegt sich. Stepper dreht bei jeder Spannungsänderung um >0,05 V. DC-Motor läuft bei Spannung >2 V als Warn-Vibration.

   Check: S1 zeigt IRSensor-Spannung (0–3,3 V). S2 zeigt erweiterten Bereich. S3 folgt LDR.

   Tipp: IRSensor an Helligkeit oder Wärme heranhalten: S1 und S2 bewegen sich sichtbar. LDR abdecken: S3 dreht zu Null.

6. Skalenbeschriftung kalibrieren

   IRSensor komplett abdecken: S1 bei 1000 µs (Null). IRSensor in helles Licht: S1 bei 2000 µs (Maximum). Skalenpunkte mit Filzstift nachjustieren. Display zeigt V-Pin, V-Ext und ADC-Rohwert zur Referenz.

   Check: Zeiger-Position bei bekanntem Wert stimmt mit aufgemalter Skala überein

   Tipp: Bei 1500 µs (Mitte) sollte der Zeiger auf 50 % der Skala zeigen — Skala ggf. anpassen.

Troubleshooting

• S1 bleibt bei Null obwohl IRSensor belichtet ist — IRSensor-Rohwert im Display (ADC-Wert) prüfen. Liegt er wirklich nahe 4095? Falls nicht, Sensor-Ausrichtung oder Belichtung anpassen. Kabel-Verbindung prüfen.
• Stepper dreht ständig ohne Pause — Schwellwert 0,05 V zu klein für verrauschtes Signal. Im Code lastVolt0-Threshold auf 0,1 f erhöhen. Alternativ Sensor von Wärmeqüllen fernhalten.

Modifikationen & Sicherheit

• Pro-Tipp: Zeiger aus dünnem Papier falten und farbig gestalten für professionellen Galvanometer-Look.
• Erweiterung: Zweite Skala auf der Rückseite des Kartons für negativen Bereich (Delta-Messung).
• Sicherheit: Nur Kleinspannungen (max. 3,3 V am ESP32-Pin) messen — niemals Netzspannung anschließen.

Wichtige Code-Teile

// IRSensor → Spannung berechnen
float voltPin  = (IRSensor / 4095.0f) * 3.3f;
float voltExt  = voltPin * 3.03f; // Spannungsteiler-Simulation bis ~10V
// S1 (180°): 0–3,3V Zeiger
servocontroller.setServoPulse(1, map(constrain(IRSensor, 0, 4095), 0, 4095, 1000, 2000));
// S2 (180°): 0–10V Zeiger
servocontroller.setServoPulse(2, map(constrain((int)(voltExt * 100), 0, 1000), 0, 1000, 1000, 2000));
// S3 (180°): LDR als zweiter Messkanal
servocontroller.setServoPulse(3, map(constrain(LDR, 0, 4095), 0, 4095, 1000, 2000));
// Stepper: Rollenzähler-Prinzip (10 Schritte/Volt)
static float lastVolt0 = 0;
if(abs(voltPin - lastVolt0) > 0.05f) { stepper.move((int)((voltPin - lastVolt0) * 10)); lastVolt0 = voltPin; }
// DC-Motor: Warnung bei Spannung > 2V
setMotorspeed(voltPin > 2.0f ? 30 : 0);

Ähnliche Projekte

• MODE 2 — KLIMA LAB — Fünf Servo-Zeiger zeigen gleichzeitig Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte des BME280 an. Zwei 360°-Servos fungieren als lebendige Trend-Indikatoren: steigt die Temperatur, dreht S4 nach rechts — fällt der Druck, schlägt S5 nach links. Bei Extremwerten (>35 °C oder >85 % Feuchte) löst der Buzzer automatisch Alarm aus.
• MODE 3 — WASSERWAAGE — Drei Servo-Zeiger visualisieren X- und Y-Neigung sowie die Gesamtneigung (Pythagoras-Betrag) in Echtzeit. Ein Stepper korrigiert sich automatisch gegen die Neigung — dreht sich der ProtoPeaks schief, dreht der Stepper entgegen. Bei perfekter Waage (Neigung <1°) ertönt ein kurzer Bestätigungs-Piepton.
• MODE 6 — PEAK HOLD — Ein universeller Peak-Detektor für fünf verschiedene Sensoren: Encoder-Button wechselt den aktiven Sensor (Temperatur, Distanz, Helligkeit, Spannung, Feuchte), S1 zeigt den Live-Wert, S2 hält das bisherige Maximum und S3 das bisherige Minimum — alle gleichzeitig auf derselben Skala. touch2 löscht alle gespeicherten Extremwerte.