Das Spurt-Mobil Bastelanleitung & Theorie von Martin Bücker

Präsentation zum Thema: "Das Spurt-Mobil Bastelanleitung & Theorie von Martin Bücker"—  Präsentation transkript:

1 Das Spurt-Mobil Bastelanleitung & Theorie von Martin Bücker
(Idee: spurt.uni-rostock.de) incl. didaktischer Hinweise hier im Kommentarfeld Spurt = Schüler- Projekte um Roboter-Technik

2 Übersicht Bastelanleitung Bauteile-/Werkzeugliste Theorie Formel Spurt

3 Aufbau – Chassis (1/6) Löcher in Eisstiel bohren Material:
- Reflexkoppler (als Vorlage) Werkzeug: - Dremel (kleiner Bohrer mit ca. 1mm ø) + Holzunterlage Löcher im vorderen Bereich des Stiels anbringen, den Refelxkoppler dabei als Vorlage verwenden Eis essen! 

4 Aufbau – Chassis (2/6) Achse aufkleben
Achse muss schön mittig, waagerecht und rechtwinklig zum Stiel sitzen! Material: - 8cm Rundholz Eisstiel zunächst auf 5cm breitemittig leicht anrauen Werkzeug: Epoxy-Kleber (+ Mixstäbchen, Unterlage) Schleifpapier Hinweise zum Kleber: - Kleber reizend und giftig! - Beide Kleberkomponenten vor Ver- arbeitung mit Stäbchen gut mischen - Nicht mit der Haut berühren - Mit Stäbchen auf beiden Teilen dünn auftragen und Teile zusammenpressen Auf Gefahren des Klebers hinweisen

5 Aufbau – Chassis (3/6) Motoren befestigen
Motoren müssen schön parallel zur Achse sitzen! Auf Orientierung der Mo-toren achten: roter Punkt am Anschluss muss zum Holzstab zeigen! Material: - 2x Motor Motorachsen dürfen nicht über Holzsstab hinausragen! Werkzeug: - Epoxy-Kleber (+ Mixstäbchen, Unterlage) ( Zeit für kurze Theorie während Trocknen) Hinweise zum Kleber: - vgl. vorige Seite - Verarbeitungszeit ca. 5 min - Aushärtezeit ca. 45 min Theorie zur Funktionsweise

6 Aufbau – Elektronik (1/4)
Refelxkoppler  Motoren Orientierung und Beinchen von Refelxkoppler beachten! Material: Refelxkoppler rote Litze  Anode und Kollektor zusammenbiegen und rote Litze anlöten (Anschlüsse nicht vertauschen!) Werkzeug: Lötstation + Lötzinn ( Kleiner Lötkurs) Seitenschneider Abisolierzange Spitzzange ( evtl. vorher kleinen Lötkurs durchführen) darauf achten, dass Emitter und Katode des Reflexkopplers nicht schon mitverlötet werden Lötklecks darf Emitter und Katode nicht berühren!

7 Aufbau – Elektronik (2/4)
Widerstand 1 + Transistor 1 Einen Anschluss des Wider-stands kürzen, den anderen nach links biegen (Beachte: Widerstand kann anders aussehen als hier im Bild) Material: Widerstand 270Ω ( Farbcode-Tabelle) Transistor ( Theorie) Anschlüsse des Transis-tors nicht vertauschen! Werkzeug: Lötstation + Lötzinn Seitenschneider Abisolierzange Spitzzange hier: Transistor mit flacher Seite vorne linkes Bein nach vorne  rechtes Bein nach hinten / oben biegen  mittiges Bein an freien Pin von Reflexkoppler löten

8 Aufbau – Elektronik (3/4)
Widerstand 2 + Transistor 2 Anschlüsse des Transistors nicht vertauschen! Material: Widerstand 1,2kΩ ( Farbcode-Tabelle) Transistor Werkzeug: Lötstation + Lötzinn Seitenschneider Abisolierzange Spitzzange Anschlüsse des Widerstands passend biegen und entsprechend kürzen je nach vorherigem Biegen kann das Ergebnis auch etwas anders aussehen

9 Aufbau – Elektronik (4/4)
restliche Verdrahtung incl. Batterieclip Anschlüsse des Batterieclips nicht vertauschen: rot: schwarz: – Material: grüne Litze Batterieclip Werkzeug: Lötstation + Lötzinn Seitenschneider Abisolierzange Spitzzange

10 Aufbau – Chassis (4/6) Räder anbringen
Kugellager muss soweit auf die Achse geschoben werden, dass die Mitte der Motorachse und des Kugellagers auf einer Linie liegen Material: Kugellager Tipp: Lager sitzen sehr stramm; daher Flachzange leicht gespreizt auf das Kugellager auflegen, so dass mit vorsichtigen Hammer-schlägen auf die Zange das Lager weiter auf die Achse geschlagen werden kann Werkzeug: Hammer längliche Flachzange aufpassen, dass beim Hämmern die Konstruktion nicht wieder auseinanderfällt

11 Aufbau – Chassis (5/6) Antriebsriemen herstellen
Ballon am Hals dehnen vor Zerschneiden! Aus dem Halsbereich die Riemen als Röllchen ausschneiden Material: Luftballon(s) Breite: 1cm Tipp: Luftballon zum Schneiden in Papier einfalten, falls Schere zu stumpf Werkzeug: Schere Riemen aufziehen: Der Riemen sollte das Kugellager leicht umschließen (kann knifflig sein) Motorachse, Riemen und Kugellager bilden zusammen die Übersetzung

12 Aufbau – Chassis (6/6) Letzte Schritte
Halter mit doppelseitigem Klebeband auf die Motoren kleben (lose Kabel dabei unter dem Halter fixieren) Material: Batteriehalter 2x Mignon Batterien Werkzeug: doppelseitiges Klebeband Clip an Halter befestigen  Batterien einsetzen  FERTIG !!! ...jetzt Spurt-Mobil auf Bahn setzen! „Formel Spurt“ mit offizieller Rennbahn zurück zur Übersicht

13 Bauteile-/Werkzeugliste
Material Mechanik / Verbrauchsmaterial Anzahl Bezeichnung Lieferant (Bestell-/Artikel-Nr.) 2 Stk Kugellager Bauform 608 (Innen-/Außen-ø 8/22 mm, Breite 7 mm), beidseitig geschlossen Pollin ( ) (8 cm) Riffelstab (Buche), Durchmesser 8 mm Baumarkt 1-2 Luftballon (normale Größe = flachgepresster Hals ca. 2cm Breite) Spielwarengeschäft etc. 1 Eisstiel (normale Größe, kein Mini-Eis!) Discounter, Kiosk, etc. 1 Tube 2-Komponenten Epoxy-Kleber (alternativ: Heißkleber, hält aber nicht so gut) Pollin ( ); Baumarkt (3 cm) Doppelseitiges Klebeband mit Schaumgummi (2 mm Dicke) Pollin ( = 5 Rollen); Baumarkt Schwarzes Isolierband (ca. 2cm Breite)  für Rennbahnmarkierung Pollin ( ); Baumarkt

14 Bauteile-/Werkzeugliste
Material Elektronik Anzahl Bezeichnung Lieferant (Bestell-/Artikel-Nr.) 2 „Solarmotor“ Mabuchi FF-180PH Lüdeke Elektronik (544) 1 Reflexkoppler CNY70 Reichelt (CNY70) Halter für 2 Mignonzellen (AA), Druckknopf Reichelt (HALTER 2XUM3-DK) Batterieclip für 9-Volt-Block, vertikal Reichelt (CLIP 9V) Alkaline Mignon Batterie (AA) Reichelt (GP AL16 MIGNON =16er-Pack) 20 cm Kupferlitze isoliert, 1x0,14mm  versch. Farben, z.B. rot / grün verwenden Reichelt (LITZE RT bzw. LITZE GN = 10m) Widerstand 1.2kOhm, 1/4W 1/4W 1,2K Widerstand 270Ohm, 1/4W 1/4W 270 Transistor BC337-40 BC337-40 Alternativ Falls Mabuchi Motor nicht verfügbar: DC KLEINSTMOTOR  dann als Transistor rechts BC875 einsetzen (anderes Pinout!) Rb = 5,6k (statt 1,2k) 4x AA-Batterie und entsprechenden Halter verwenden Conrad (DC KLEINSTMOTOR )

15 Bauteile-/Werkzeugliste
Dremel + 1mm (max. 2mm) Bohrer + Unterlage Holzsäge (Fuchsschwanz o.ä.) Lötstation + Lötzinn + Unterlage Kneifzange (Seitenschneider) Abisolierzange Spitzzange oder „3. Hand“ (zum Halten / Fixieren der zu verlötenden Teile) Flachzange (länglich) Hammer Schere Lineal (min. 10cm) (Heißklebegerät als Alternative zu Epoxy-Kleber) zurück zur Übersicht

16 + = Theorie (1/3) Fahren entlang der Hell-Dunkel-Grenze
(hier nur Stellung des Roboters betrachtet, nicht Auge) Vorwärtsgeschwindigkeit abh. von Trägheit des Roboters (Masse, Grip), welche die Dauer bestimmt, bis der Roboter auf die neu erkannte Untergrundhelligkeit reagieren kann je größer die Reaktionszeit, desto mehr schwingt („wackelt“) der Roboter bei der Vorwärtsfahrt wenn Reaktionszeit zu langsam, dann dreht sich der Roboter im Kreis Drehung rechts herum Drehung links herum + = gewünschte Richtung

17 Theorie (2/3) Übertragung Auge  Motor  Auge erkennt schwarz:
Roboter steht nach links gedreht muss nach rechts gedreht werden Motor links muss sich drehen  Auge erkennt weiß: Roboter steht nach rechts gedreht muss nach links gedreht werden Motor rechts muss sich drehen Einfaches Beispiel einer Datenverarbeitung! Auge: Eingabegerät, Elektronik: Datenverarbeitung, Motoren: Ausgabegerät  Elemente für Systemschaltbild sammeln lassen

18 Theorie (3/3) Systemschaltbild ML ML MR  + 10:1 10:1 _ ML
„Auge sieht schwarz“ = Dunkel Auge (Sensor) + Lampe (LED) = Reflexkoppler Transistor & Widerstand Über-setzung ML Stromkreis: Energiequelle + Verbraucher Schalter dienen zum Unterbrechen des Kreises; es gibt unterschiedliche Arten von Schalter (hier: elektronische, opto-elektronische) hier: mehrere Stromkreise in einer Schaltung (Lampe; ML; MR; Auge+Schalter) Übersetzung = wie Gangschaltung beim Fahrrad im niedrigsten Gang (viel strampeln, langsamer aber leichter vorwärts) + 10:1 ML MR 10:1 _ grün: Stromfluss

19 Theorie (3/3) Systemschaltbild MR ML MR  + 10:1 10:1 _ MR
„Auge sieht weiß“ = Lichteinfall MR (Zeit für Pause nach Theorie) + 10:1 ML MR 10:1 _

20 Theorie - Zusatz Löten (bei Freiluft-Verdrahtung)
Litze = Leitung aus mehreren feinen Kupferadern  Vor dem Löten Enden der Litze abisolieren (ca. 5mm) und die feinen Kupferadern verzwirbeln Der Lötvorgang: 1. Lötstation auf ca. 325°C einstellen 2. Die zu verlötenden Enden (Litze, Bauteil) nah bei einender fixieren (zueinander biegen oder mit Zange aneinander halten) 3. Lötstelle mit Kolbenspitze erhitzen 4. Lötzinn heranführen und anschmelzen lassen 5. Lötzinn wegnehmen, wenn es von allen Teilen angezogen wurde (nicht zu großen Lötklecks verursachen) 6. Kolbenspitze wegnehmen (weiter fixieren) und Lötstelle abkühlen lassen 7. Vorsichtige Zugprobe machen (hält die Lötstelle?) 8. Kolbenspitze säubern auf Schwamm der Lötstation z.B. kleinen Ring aus 10cm Litze herstellen zurück zu Aufbau der Elektronik

21 Theorie - Zusatz Transistor
C B E Bei Typ BC337: Fließt kein Strom in die Basis, dann fließt auch kein Strom von Kollektor zu Emitter Sobald ein kleiner Basisstrom fließt, kann auch ein großer Strom von Kollektor zu Emitter fließen ( Der Transistor funktioniert hier also wie ein „elektrischer Schalter“  Der kleine Basisstrom steuert den großen Kollektor-Emitterstrom zurück zu 1. Transistor einlöten

22 Theorie - Zusatz Elektrischer Widerstand
Farbcode-Tabelle: Widerstandswert bestimmen Theorie: elektrischer Widerstand wirkt für den Elektronenfluss im Leiter wie eine Verengung im Rohr für fließendes Wasser Ω = Ohm 1kΩ = 1.000Ω  270Ω = 27 * 10 = rot – violett – braun 1,2kΩ = 12 * 100 = braun – rot – rot Widerstände können anders aussehen und je nach Typ auch fünf Ringe besitzen zurück zu 1. Widerstand einlöten zurück zu 2. Widerstand einlöten

23 Theorie - Zusatz Schaltplan M M zurück zur Übersicht CNY 70 rechts
links 2x 1,5V 1,2k BC 337 270 BC 337 zurück zur Übersicht

24 Formel Spurt http://spurt.uni-rostock.de
Bahnrekord: 4,57s! (am )  Die offizielle Rennbahn Tipp: Eine einfache Testbahn kann mit schwarzem Klebeband auf hellem Grund hergestellt werden Video über Spurt-Wettbewerb 2003 zurück zur Übersicht