make_ magazin juli no 03 2015
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Make: 3/2015
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Liebe Leserinnen und Leser,
ich bin es, die Praktikantin. Für Sie sind die letzten zwei Monate dieWartezeit auf die neueste Ausgabe der Make gewesen- ich durfewährenddessen der gesamten Produktion der Zeitschrifbeiwohnen. Das Praktikum in der Make war voller spannenderEinblicke in die Arbeit einer Redaktion. Dabei war es auch dieaufregendste Arbeitszeit in einem tollen Team, die ich bishererleben durfe. Einen ganzen Zyklus einer Heftentstehung zubegleiten ist sehr beeindruckend. Und obwohl hier eigentlichpermanent die Hölle los ist- da wird noch gebastelt, da muss schonder Artikel in den Satz-, habe ich eine ganze Menge gelernt,mitgenommen und viel Unterstützung erhalten. Eine Erfhrung, dieich allen jungen Lesern, die sich vielleicht grade fragen, wohin dieReise gehen soll, wärmstens empfehlen kann. Und was erwartet
einen bei der Make?
Glücklicherweise hat man im Praktikum die gleichen Aufgabenwie die Redakteure - der Kafee kocht sich hier nämlich von alleine.Und es ist erstaunlich, wie viele Aufgaben es in einer Redaktiongibt, außer Artikel zu verfssen: Da werden noch Projektenachgebaut, neue Geräte ausprobiert, fotografiert, Layoutsüberlegt, Neues gelernt, Altes verlegt und Veranstaltungen andererMaker besucht. Dabei kann es auch schon vorkommen, dass mankurz vor der Maker Faire noch fünfzig lustige Buttonmotiveaus dem Ärmel zaubern muss.
1S S us Ihr Mu!
Apropos Maker Faire: Auch die Entstehung des gewaltigen Festivalszu erleben war eins meiner Highlights. Die Vorbereitungen liefenin der Redaktion schon seit Wochen auf Hochtouren, über 10 000
Besucher sind auf die Veranstaltung geströmt. Die kreativeAtmosphäre und die tollen Aussteller werden uns noch wochenlanginspirieren. Die schönsten Augenblicke haben wir für Sie in unsererFotostrecke gesammelt.
Und damit wünsche ich Ihnen, liebe Leserinnen und Leser, genausoviel Kreativität und Spaß wie der gesamten MakeRedaktion.
Rebecca Husemann
Make: 3/25 l 3
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41 Make: 3/2015
InhaltAB NACH DRAUSSENRaus aus dem Büro und den Sommer genießen!Mit diesen Projekten geht es in den Garten, aufdie Straße und in die Wildnis.
6 Raspi steue Wasserversorgungfür Terrassenbeet und Rasen
2 Autarke Lichtsensoren
22 Kreide selbermachen
Solarzellemit Früchtetee
3 Editorial
6 Leserforum
8 Werkstattberichte: Neues ausHackerspaces und der Szene
10 Maker Faire Hannover in Bildern
14 Wettbewerb: Feedback-Devicesfür FRITZ!Box
16 Einstieg in Wearables:Prinzessin auf der Hose
28 Der Boss an der Säge:Interview mit Autodesk-Chef Carl Bass
36 Nixie-Röhren: Glimmziffern hinter Glas
44 Zukunftstag:Schülerinnen im Make-Labor
46 Gießalarm:Sensorgesteuee Bewässerung mit Pi
52 Lieblingswerkzeug:Japanische Schneidelade
54 Rauf ins Blaue:Flugobjekte zum Selberbauen für alle
56 Raketengleiter: Staet wie eine Rakete,
gleitet sanft herunter64 ArduSmartPilot:
Handy steue elektrifizieen Wurfgleiter
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LICHTERSPASSHighlights für triste Regentage: Diese Projekteblinken und leuchten und sorgen für gute Launebei großen und kleinen Kindern.
16 LED-Stickerei mit Wearable Board
36 Nixie-Grundlagen undGleichspannungsmessgerät
106 Malen mit nachleuchtender Farbe
72 3D-Scans aus der Luftmit Kamera und Kopter
82 FPV-Racing: Flugrennen mit Video-Koptern
86 Ab ins All mit dem eigenen Wetterballon
92 Conrad-Elektronik:Einblick in die Entwicklungsabteilung
102 Community-Projekte:Minibar auf Rädern und eine smae Kletterwand
106 Licht ins Dunkel mit nachleuchtender Farbe
110 Nachgebaut: Hacks-Projekt alsSchülerworkshop
112 Internet of Things:Lichtsensoren erkunden Europa
122 Kreide aus Gips und Lebensmittelfarbe
126 Was uns inspirie
130 3D-Druck: Flaschen-Clip mit OpenSCAD
136
142
144
HacKIDemia: Kinder-Hackathonund Bauanleitung
Spaß im Büro mit Nerdklammern
Grätzelzellen: Solarzellen aus Früchtenund Bleistiften
152 Reingeschaut: Mobile Kofferwaage
154 Lieblingswerkzeug: Skalpell
FIRMENEXKURSIONAuch in Firmen wird gebastelt. Bei Autodesksteht der Chef selbst in der Werkstatt, Conradentwickelt neue Produke mit Start-ups.
28 Interview mit Carl Bass von Autodesk
92 Besuch bei Conrad Electronic
156 Kurzvorstellungen: Phantom 3, Cool Tool,Python-Board
160 Buchkritiken
162 Impressum
FLASCHEN-CLIPS
GEGEN CHAOSWenn das 30-Modell ganzgenau werden soll, hilOpenSCAD weiter. UnsereAnleitung zeigt, wie Sieeinen Flaschenclip mitAufschrift erstellen.
130 3D-Modellingmit OpenSCAD
Make: 3/2015 l 5
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LESERFORUM
Fhlr m SchlplöhrchRöhrentechnik für Einsteiger,Ausgabe2/2015,S. 110
Ihr Artikel über Elektronenröhren hat mich
schon sehr enttäuscht! Schon beim Durch
blättern und dem flüchtigen Blick auf den
Schaltplan des Netzteiles ist mir ein Fehler
sofort ins Auge gestochen: die Umschaltung
der Heizspannung wird so nicht funktionie
ren, denn wenn immer nur ein Anschluss der
jeweiligen Wicklung kontaktiert wird, fließt
kein Strom. Ein Einsteiger-Bauvorschlag mit
weitaus ungefhrlicheren Spannungen wäre
auch nicht schlecht gewesen. Den Barkhau
sen als weiterführende Literatur zu empfeh
len, ist sicher nicht schlecht. Jedoch sind die
Bücher nicht gerade einfache Literatur und
vor allem nur noch sehr schwer zu bekom
men. Weit einfacher zu beschafen sind
Bücher von Friedrich Hunold. Auf seiner
Webseite findet sich für fast jeden etwas.
Auch andere Webseiten wie Jogis-Röhren
bude sind sehr sehenswert und liefern gerade
für Anfnger sehr viele Anhaltspunkte.
Andreas Basarke
Ursch E- u P-öhr
Danke für den Artikel, der viele Erinnerung
an lang zurückliegende Basteltage wachruft.In einem Grundlagen-Artikel sollte allerdings
besser klargestellt werden, dass E- und
P-Röhren unterschiedlich geheizt werden:E-Röhren werden mit , V betrieben und pa
rallel geschaltet. P-Röhren hingegen benöti
gen 00 mA Heizstrom; ihre Heizkreise wer
den in Reihe geschaltet, die Heizspannungenaddieren sich also. Bauanleitungen dazu gibt
es im Internet.
Georg Raabe
Kontakt zur Redaktion
Leserbriefe schicken Sie bitte an
[email protected] direkt an den Redakteur.
Sie haben auch die Möglichkeit, in unserenForen online über Themen und Artikel zu
diskutieren:.gzr
61 Mak: /
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Die korrigierte linke Häle des Schaltbilds für das Röhrennetzteil - auf die hier gezeichnete
Weise funktioniert der Umschalter S2 für die Kathodenheizung wie beabsichtigt.
Zu diesem Artikel erreichte die Redaktion eine ganze Reihe von Leser-Mails, von denen wir
hier zwei exemplarisch veröentlichen. Diewichtigsten Fragen aus allen Anschreiben wollen wir hier gesammelt beantworten.
Wie einige bemerkt haben, enthielt dasSchaltbild für das Netzgerät einen Fehler wir bitten dafür um Nachsicht. Auf der Webseite und im Download-Archiv haben wir denFehler bereits wenige Tage nach dem Erscheinen des Hefts korrigiert; einen Ausschnitt ausdem berichtigten Schaltplan finden Sie oben.Die Platine ist von dieser Änderung nichtbetroen.
Apropos Platine: Bei uns meldeten sich eini ge Interessenten, die fertige Platinen für dieRöhrenprojekte kaufen wollten. Leider könnenwir keine Platinen anbieten. Wer nicht selbstätzen kann oder will und wem der Auftrag beieinem Fertigungsdienst zu teuer ist, kann
www.facebook.com/makemagazin.de
plus.google.com/+ct-HacksDe
www.twitter.com/MakeMagazinDE
alternativ die Schaltungen auch mittels Lötleisten aufbauen. Wie das für den im Heft ge
zeigten Audioverstärker zum Beispiel aussehenkönnte, zeigt eine Grak auf der Webseite zum
Artikel (make-magazin.de!xrmp). Dort ist auchein Hintergrundartikel verlinkt, der erklärt,warum es parallel und seriell geheizte Elektronenröhren gibt.
Fhl GrulgTetris-Klon mit LED-Streifen,Ausgabe1/2015,S. 12
Seit vielen Jahren wünsche ich mir eine Zeit
schrift wie Make: Do it yourself für technisch
Affine. Ich habe das Hef 1 /15 gekauft, weilich mehr über LED-Ansteuerungen erfhren
wollte. Leider steht in diesem Artikel nicht,wie sich die Farbregelung der LEDs steuern
lässt und wie man die Strips grundsätzlich
programmiert.
Harald Reiter
Leider lassen sich nicht immer alle möglichenInrmationen zu einem Projekt in einem Artikel unterbringen. In diesem Heft finden Sieaber auf Seite 6 den Artikel „Oie Prinzessin
auf LEDs", in dem der Code für die Ansteuerung von RGB-LEDs von Grund auf erklärtwird.
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b fßg Nachba
CNC-Sperrholz-Fräse,Ausgabe1/2014,S. 118
Die Hefte mit den Projekten sind super, lei
der reicht meine Zeit nicht aus, um alle Vor
schläge auszuprobieren. Bisher habe ich die
Sperrholzfräse nachgebaut. Super Teil. Die
Bauzeit betrug mit Unterbrechungen 1 Jahr.
Das allerdings inklusive des Erlernens der
GBRL-Umgebung und von CAD RS-Mechani
cal, ESTLCAM und LinuxCNC et cetera. Der
nächste Schritt soll die Erweiterung zum 3D
Drucker werden.
Wolfgang Hiering
Es freut uns immer sehr, wenn wir hören, dass
unsere Projekte nachgebaut werden! Speziell
die Fräse ist ein Projekt, das viele Menschen be
geistert und in ganz unterschiedlichen Varian-
Usr r Stol CNCFräs
ten nachgebaut wird. Schreiben Sie uns gee
über den weiteren Veauf Ihrer Prjekte!
Ktattmqactt
Laser trifft Dino, Ausgabe 2/2015, S. 10
Nach Erhalt der neuen Make Ausgabe 2/15
war ich sofort von dem Artikel Lasercutter
begeistert und habe diesen auch nachge
baut. Nun wollte ich gerne wissen auf wie
viel mA Sie die Konstantstromquelle einge
stellt haben. Leider habe ich kein Datenblatt
der Laser-LED gefunden, sondern nur den
Leistungstest auf nsaneware. Dort in den
Kommentaren wird für eine optische Leis
tung der LED für 250mW von 420 mA aus
gegangen. Sollte man dann nicht eine stär
kere Konstantstromquelle verwenden?
Markus Specht
Ist der D/M-Anschluss der KSQ nicht belegt, so
ießen 350 mA über die Laserdiode. Wenn Sie
die Schaltung aus dem Heft nachbauen, so
lässt sich mit dem Poti die Stromstärke am
Ausgang zwischen 250 und circa 330 mA
regeln. Um den Laser zu schonen, arbeite ichmeist mit der kleinsten Einstellung, also mit
250mA.
Links und Foren• m-mgzin.dxq9d
Make: 3/2015 l 7
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WERKSTATTBERICHTE-
HAFTPFLICHT·
VERSICHERUNG
Spaces, die im Verbund
Ofener Werkstätten Mit-
gli ed sind, könne n ab sofrt
eine kostenlose Haftpflicht-versicherung in Anspruch
nehmen. Dafür müssen sie
nur die Zahl der Aktiven in
der Werkstatt angebe n.
offene-werkstaetten.org
MAKER·
TERMINE
Maker World und HAM
Radio*27. & 28. Juni
Messe Friedrichshafen
maker-world.de
Robotiklabor live
27. JuniHaus der Jugend, Ha nnover
robotiklabor.de
Coding Day auf der
Ideen Expo*
7.JuliMesse Hannover
ideenexpo.de
RocketDragRace
26.JuliGaragea b, Düsseldorf
garage-lab.de/rocket
dragrace/
Chaos Communication
Camp*
13. 17. AugustZiegeleipark Mi ldenberg
piandmore.de
* Hier ist Make vor Ort dabei .
Diese und weitere Termine
stehen au ch laufend aktual i-
siert auf der MakeWebsite
unter: www.heise.de/make/
kalender
Tragen Sie Ihren Termin
in u nseren Kalender ein
oder schicken Sie un s
e ine EMai l [email protected]
8 1 Make: 3/2015
FABLAB BERLIN AUF 500 M2 NEU ERÖFFNETKooperation mit Ottobock ermöglicht „Open Innovation Space"
Das Fabab Berl in hat nach einem Umzug in neuen
Räumlichkeiten wieder aufgemacht: Auf rund 500
Quadratmetern stehen nun Maschinen und Arbeits-
plätze im sogenannten „Open In novation Space" be-
reit. Dahinter steckt eine Zusammenarbeit mit dem
OrthopädietechnikKonzern Ottobock, dem auch
das gesamte Areal de r ehemali gen BötzowBraue rei
an der Prenzlauer Al lee gehört und der ü ber 4 Mi l-l ionen E uro in den Space investiert.
Zu dieser Gelegenheit wurde der Maschine npark
des Fababs von Kooperationspartnern noch ein-
mal stark aufgestockt: Statt bisher einem Lasercut-
ter gibt es nun drei Geräte, dazu 3DDrucker von
Makerbot und der Fababeigenen Firma Laydrop
im Dutzend. Jeder Arbeitsbereich, etwa Holzwerk
MAKERSPACE AURICH
STARTET IM JULIErster Maker-Verein in Ostfriesland
Am 1 . Jul i z ieht der erst im Apri l gegründete Maker-
space Aurich e.V. in seine Räumlichkeiten in der
Wal lstraße 20. Auf 1 20 Quadratmetern wol le n die
derzeit zehn Mitgl ieder des Vereins dann ihren
Space aufbauen und mit Workshops beginnen. Zur
bisherigen Ausrüstung gehören neben ei ner Werk-
zeugGrundausstattung eine Handvoll Lötstationen,
ein Schneid plotter und eine halbfert ige CNCFräse.
Tipps zum Aufbau des eigenen Vereins holten sich
die Gründer im rund 70 Ki lometer entfernten
Hackerspace Mai nframe i n O ldenburg.E ine der ersten Akt ionen in Aur ich wird d ie Te i l
statt, Metallwerkstatt und Elektronikwerkstatt, hat
nun einen eigenen Raum mit entsprechender Aus-
rüstung. Ber l iner Maker wie d ie LEDK le idungs-
Bast ler von Trafo Pop werden ab sofort hier ihre
Workshops du rchführe n.
Professor Han s Georg Näder, CEO von Ottobock
und E nkel des Firmen gründ ers, hat mit dem Bötzow-
Areal Großes vor, das F abab ist n ur eine r der künfi-gen Mieter. In den nächsten Jahren sol len auf dem
alten Brauereigelände unter anderem das „Future-
Lab" des Konzerns, ein Schwimmbad und au ch wie-
der eine Brauerei mit Biergarten entstehen. Dazu
werden die alten Backsteingebäude saniert und
durch Neubauten ergänzt. - phs
� fablab.berlin
bis 5 . August so l len K inder und Jugend l iche erste
Löterfahrungen mit e lektronischen Bausätzen im
Makerspace machen können. Wer in und um Au rich
wohnt und s ich einbringen möchte, sol lte s ich
beim Vors itzenden HansHermann Meyerholz undseinem Team melden. -phs
nahme am Fer ienprogramm der Stadt sein : Vom 3 . �www.makerspace-aurich.de
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WETTBEWERB FÜRWASSERRAKETEN-AUTOSGarageab in Düsseldorf richtet das Rocket Drag Race aus
Das Fab ab hat eine n neue n Wettbewerb ins Leben
gerufen: Beim Rocket Drag Race am 26. Jul i in Düs-seldorf treten Teams mit Fa hrzeugen gegeneina n-
der an, die s ich mit tels Rückstoß fortbewegen. Als
2 5
®Ht er-Oys 2015
Antrieb komm t pro Gefh rt eine mit Wasser gefül lte
und unter Druck gesetzte EinLiterPETGetränke-f lasche zum Einsatz. Mit diesem Verfahren kann
ma n auch ga nz passable Wasserraketen bauen.
Z ie l i s t es , das e igene Fahrzeug a ls erstes ins
50 Meter entfernte Ziel zu bewegen. Dafür muss
n icht nur d ie Antr iebs le istung, sondern vor a l l em
auch d ie Spurtreue der se lbst gebauten F l i tzer
st immen. Wer am Renntag dabei sein wi l l , kann s ich
a l l e ine oder a l s T eam b i s zum 1 . Ju l i on l i ne an-
melden. An zwei Wochenenden im Ju l i lädt das
Garageab a ußerdem zu öfentl ichen BauWochen-
enden, an denen man am e igenen Gefh rt arbeiten
kann. Neben dem Preis für den schnel lsten Ziel-
e in lauf g ibt es au ßerdem meh rere Sonderpre ise ,
etwa für das st i lvol lste Scheitern, das schönste
Fahrzeug oder den u nnötigsten Technikeinsatz.
www.garage-lab.de/rocketdragrace/
-phs
'
.„
MAKE LIGHT
CHALLENGE
Ab sofort kan n ma n DI Y-
Projekte, in denen Licht
eine wichtige Rol l e spielt ,
wieder beim Wettbewerb
des Bundesministeriums
für Bi ldun g und Forschung
einreichen. Der Ha uptpreis
ist eine Reise zu einer
Maker Faire in den USA.
Zu dem gibt es einen neuen
Sond erpreis für Bi ldungs-
projekte. Der Wettbewerb
läuft bis Ende September.
mak e-light.de
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MakerFaire
Hanover 2015Feuerspeiende Roboterhunde, Techn ikWorkshops u nd ü ber hu ndert Maker-Projekte:Das wollten sich ü ber 10000 Besucherinnenund Besucher auf der dritten Ma ker Faire inHan nover am ersten Juni-Wochenende nichtentgehen lassen. Wir haben eini ge Eind rücke
vom Festival mit der Kamera eing efang en.
von Phil ip Stefan
Seltsame Zeitreisende: Die Timecruiser
vom Theater Abacus si nd meterhohe
Gefähe aus einer a nderen Welt.
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Mühlenberg
1 ·
Planetarium .
11
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NÄCHSTER HALT:BERLINDie Maker Faire Hann over kehrt 201 6 ins
HCC zurück. Vorher geht es aber zum e rs-
ten Mal nach Berli n, am 3. un d 4. Oktober
201 5 im Postbahn hof. Veranstaltu ngen in
weiteren Städten s ind gepla nt. -phs
�maker-fire.de
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WttbwrbPbnp your FRITZ!Ma ke präs entie rt AVM-Wettbewerbauf der Maker Fai re Berl in
Wie schnel l ist gerade da s WLAN, wie vielBandbreite ist auf der DSLLeitung
noch verfügbar? In der WebOberflächenachschauen kann jeder bau dein eigenesRückmeldegerät, das dir den Zustand deinerFRITZ!Box übermittelt. Optisch, akustisch,haptisch ganz egal, H auptsache Feedback.
I n c't Hacks
2/13, Seite
132 dienteeine Servo miRatsche alsAudioFeed-backDevice
Force Feedbak
Tool fü Ewck
SoftwareEntwickler nutzen schon seitlänger em „Extreme Feedback Devices", u mden Fortschritt ihrer Projekte zu anzuzei-gen, etwa mit Ampeln, Lavalampen ode rDrehspulinstrumenten. Wie das dort geht,haben wir bereits im Artikel „Force Feed-back Tool für Entwickler" in c't Ha cks 2/1 3ab Seite 1 32 vorgestellt .
Etwas Ähnl iches funktioniert auch für dieFRITZ!Box: Über die TR064Schnittstel le,
Die Gewinne
1. Platz: 1 Ult imaker 2 - 30Drucker
auch beka as UPnP, assen sih Zustän-
de der FRIT vn anderen Geräten im
Netz abfragen u nd verarbeiten. Mit einemMikrocontroller kann man beispielsweiseüber das heimische LAN oder WLAN dieDSLGeschwindigkeit auslesen und v or Ortim Wohn oder Arbeitszimmer anzeigen ferna b der FRITZ!Box im Kell er oder im Flu r.
AVM veransta ltet ein en Wettbewerb fürdie besten Feedback Devices. Insgesamt
sind d rei Reisen nach Berli n für je 2 Personenzur Maker Faire am 3. und 4. Oktober zu ge-winnen, a uf der AVM die Geräte zusammenmit ih ren Erfindern den Besuchern vorstel lt .Außerdem erhalten die Gewinner wertvol-les MakerZubehör (siehe Kasten unten).
Also reicht eure Feedback Devices ein.Eine Beschreibung der TR064Schnittstel lef indet ihr unter avm.de/schnittstel len/.Weitere Infos zum Wettbewerb und denTei lnahmebedingungen s ind unter demLink zu finden . -dab
Links und Foren
make-magazin.de/x8
2 Platz: 1 DigitalSpeicherOszil loskop
UTD 212 CEX
3. Platz: 1 We ll er WTCP 51LT - Lötstatio n
Make:
�
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Meine Tochter lungert am Küchentischherum u nd rückt immer näher. Schl ieß-
lich schiebt sie ihren Kopf zwischen michund die Stickerei, an der ich arbeite. „DiePrinzessin soll ganz böse kucken", fordert sie,„sonst werd ich richtig sauer." Zu meinemGlück ist das sowieso mehr oder minder das,
was ich vorhatte mit dem FloraBoard undden Neopixels, einem Mikrocontrol ler undRGBLEDs zum Aufnähen. Auf eine kurzeHose sticke ich ein simples Prinzessinnen-Gesicht auf erkennbar an den langen Haarenund der Krone und setze a ls Augen zweiRGBLEDs ein. Über den ebenfal ls auf dieHose aufgenähten Mikrocontrol ler steuereich, dass die LEDs in a l le n Farben le uchten,wenn man einen Druckknopf an der Kroneder Prinzessin schließt.
Für das F loraBoard und die Neopixelsgibt es viele verschiedene Anwendungs-mögl ichkeiten im Bereich der WearableElectronics auf der Webseite der Hersteller-firma Adafruit finden Sie Projekte von Bro-schen, Diademen und PartyBri l len über inRegenbogenfrben leuchtende Regenschir-me bis hin zu beleuchteten Schuhen. Der
Großteil der Projekte kommt ohne Löte n aus.Als Vorlage für meine Bastelidee habe ich dasProjekt „Light Up Angler Fish" verwendet.Alle notwendigen Bestandteile für das origi-nale und mein abgewandeltes Projekt kannman al s Bausatz bei Adafruit bestellen . Es istaber auch möglich und kostengünstiger, die
Bestandtei le einzeln zu kaufen. Denn tei l-weise enthält der Bausatz sehr a l ltägl icheDinge wie Metal ldruckknöpfe, Nadeln undBatteriehalter, die man nicht unbedingt ausden USA beziehen muss.
Im Vergleich zum ursprünglichen Projektvon Becky Stern muss man bei meiner Prin-zessin relativ wenig sticken. Dennoch nim mtdiese Arbeit den Löwenanteil der Zeit in An-spruch. Die Erweiterungen, die ich gemachthabe, beziehen s ich auf die Bauelementeund die Programmierung. Bei mir leuchtenzwei statt nur einer LED und das tun sie ineinem Regebogenefekt, statt nur zwischenzwei Farben zu springen. Diese Dinge lassensich mit geringem Zeitauand umsetzen.Fa l ls man weiß, was man tun muss. Das sol lIhnen dieser Artikel zeigen selbst, wenn Sienoch nie programmiert haben.
TIPP
Di e LEDs und da s F lora-
Board kann man in kalter
Handwäsche mitwaschen.
Kurzinfo
Zeitaufwand:ein Wochenende
Kosten:60,50 US-$ (Bausatz) oder circa
45 US-$ (Einzeteie nach Bedar)(ohne Keidungsstück)
Programmieren:keine Vorkenntnisse erfrderich
Näharbeiten:Sticken und Aufnähen der eektronischen Baueemente
Schwierigkeitsgrad
1$
eicht schwer
Material» Adafruit Flo ra Board
» Adafruit Neopixelaufnähbare RGB-LEDs
» elektrisch leitfähiges Garn(2-py oder mehrschichtiger Zwirn)
» Batteriehalter mit Steckanschlusskompatibe zu Fora Board
» 3 Batterien Micro AAA 1 ,5 V
» Metall-Druckknöpfe zum Aufnähen
» 1 Hos odr Rockmit Hosentaschen
» Stickgarn in dengewünschten Farben
» selbstklebendes Stickvliesoder Vieseine
» Stickrahmen
» Kabel mit Krokodilklemmen zum Testen
Im B ausatz von Adafruit ist
zum Beispiel auch ein Lithium
Ionen-Akku enthalten der
war uns für ein Projekt für
Kinder zu riskant.
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WEARABLES
VOR DER HANDARBEIT: ALLES EINRICHTEN & TESTEN
W Hle
A tom ch tun
kch c
K rrrn & la
g+ T
Bevor Sie s ich an die Handarbeit setzen,sol lten Sie die benötigte Software aufIhrem Rechner insta l l ieren und überprü-fen, ob der Mikrocontro l ler un d d i e LEDsmit der Programmier ung tatsächl ich fun k-t ion ieren. Für das Programmieren desF lora Boards benötigt man die dazugehö-rige Software. Sie nennt s ich Ardui noDEund ist onl ine gratis verfügbar. Für unserProjekt sol lten Sie die aktuel le Vers ion1 .6.4 insta l l ieren .
S Moo S Urun Y
Adun olaie: 'd
P A lave or
Als E igenentwicklung von Adafruit istdas F lora Board nicht a ls StandardHard-ware in jeder Vers ion der Ardui noDE hi n-ter legt . Ab der Vers ion 1 .6 .4 verfügt d ieID E unter dem Menüpu nkt „Boards Mana-
ger" über die Option, Mikrocontrol ler vonanderen Anbietern auszuwählen.
Hier ist das Flora Board bereits in de r Soware hi nterlegt. Wenn dem nicht s o wäre,
könnte man es über den Boards Manager hinzufügen.
Meine Prinzessin habe ich unter Win-dows programmiert. Versuche mit L inuxhaben le ider n icht zum Erfo lg geführt .E ine Schritt für SchrittAnleitung der In-sta l lat ion unter Windows und a l le weite-ren Downloads finden Sie u nter den L in kszu diesem Artikel (S. 27).
Damit Ihnen für d ie Programmierungde Neopixels gewisse Gundfunktionenbereits zur Verfügung stehen, hat Adafruiteine sogenannte L ibrary geschrieben,a lso ein Verzeichnis von StandardPro-gramme n. Den Link zu diesem Verzeichnis,genannt „Adafruit_Neopixelmaster", ha-ben wir zu den Lin ks beigefügt. Nach de mDownload mü ssen Sie das Verzeichnis ent
packen, am besten speichern Sie es dabei
am gleichen Ort wie Ihre ArduinoIDE.Danach sol lten Sie den Ordner von „Ada-fruit_Neopixelmaster" in „Adafruit_ Neo-pixel" umbenennen und ihn anschl ießendin den Ordner „ l ibraries" Ihrer ArduinoDEkopieren.
Nachdem Sie so beispiel hafte Program-mierunge n der Neopixel insta l l iert haben,können Sie testen, ob die LEDs und dasBoard funkt ion ieren. Sch l ießen S ie denMikrocontro l ler an Ihren Rechner an undverbinden Sie di e LED s mit Krokodi l k lem-men, Draht oder Ähnl ichem wie fo lgt :Vom Anschluss VBatt am F lora Boar d zumPlus auf der LED und vom Ansch luss GNDzum Minus . Danach verb inden S ie D6 aufdem Board mit dem Ansch luss der LED,der durch einen Pfei l nach innen gekenn
S At
zeichnet ist . Da mit Kabeln mit Krokodi l-
klemmen au s Platzgründen keine weitereLED angeschlossen werden kann, testenSie einfach beide LEDs hintereinander.Oder S ie verb inden d ie zweite LED mitKabelbrücken, wie man s ie für Breadboardsbenutzt.
Jetzt sollten Sie überprüfen, ob in derArduin oIDE unter Boards die F lora bereitshinterlegt und markiert ist . Wenn dasnicht der Fa l l ist, müssen Sie ganz oben ander L iste den „Boards manager'' au swäh-len. Dan ach öfnet sich ein Fenster, in demSie verschiedene Boards von anderenAnbietern sehen. Für die Aktivierung derF lora m üssen s ie die Option „Arduin o AVRBoards" akt iv ieren. Danach so l l ten S ieüberprüfen, ob unter „Ports" der r ichtigeAusgang ebenf l l s d ie F lora h inter legt
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1 Make : 3/20 15
5_ '4"
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Mit einem rechten Maus-
klick önen Sie das Kon-
textmenü und können dort
das Verzeichnis zuerst
extrahieren und dann denOrdner umbenen nen.
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7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 19/162
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Verzeichnis in den2750 i Ordner „li braries11 der-lt
Arduino IDE.S O7 05.12
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Im Beispiel-Code
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(
i s t . Dann wählen S ie im Menü „Datei" d ie
Option „Beispiele" aus. Als Nächstes gehe n
Sie auf den E intag „Adafu i t Neopixe ls"
und von d ort auf „strand test". Es öfnet
s ich eine neues Fenster der IDE mit dem
dort gespeicherten Code. Lade n Sie diesen
Code anschl ießend mit einem Kl ick auf das
Symbol mit dem Pfei l nach rechts hoch
Ih re LED sol lte jetzt in verschiedenen Far-
ben b l inken und leuchten .
strandtest"
finden Sie einen
Grundstock von
Lichteekten für
T Y x, <mv me f y ng
dn V
die Neopixels.
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Make: 3/201 S l 1 9
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 20/162
DIE INNEREIEN DES CODES
1 #include <Adafruit_NeoPixel.h>
II Parameter
3 II Parameter
1
2
number of pixels in strip
pin number (most are valid)
4 II Parameter 3 pixel type flags, add together as needed:
II NE
6 II NE
7 II NE
RGB-
GRB-
KHZ400-
Pixels are wired for RGB bitstream
Pixels are wired for GRB bitstream
400 KHz bitstream (e.g. FLRA pixels)
8 II NE KHZ800-
9 Adafru t NeoPixel
800 KHz bitstream (e.g. High Density LED strip
strip = Adafruit_NeoPixel(2, 6, NE_GRB + NE_KHZ800;
10 const int buttonPin = 1; the fin snap is connected to FLRA TX, the other half of the snap
is conntected to GND
11 int buttonState = O; II variable for reading the snap status
Zeilen 1-11: In der ersten Zeile des Codes steht, dass
die bereits erwäh nte Neopixel Library in diesem Fal l
die Datei Adafruit_Neopixel.h mit in das flgende Pro-
gram m integriert werden soll . So wird gewährleistet,
dass man hie r auf deren Befehle zu rückgreifen kann. I n
de n Zeilen 2 bi s 8 ist erklärt, wie man definie rt, welche
und wie viel Neo pixel in de m Projekt verwendet werden .
In de r Zeile 9 sind diese Anweisungen u mgesetzt: Wir
12 void setup() {
13 strip.begin;
haben zwei Neopixel, sie sind an Pin 6 ang eschlossen
und sie h aben einen GRBBitstream m it 800 kHz. Welche
Angaben hier a uf die eigene Hardware zutreen, erfhrt
man auf der Webseite von Adafruit . Zei le 1 0 und 1 1
lege n die weiteren Pa rameter des Projekts fest: Hier
steht, dass der Druckknopf an Pin 1 angeschl ossen ist
und dass eine Variable seine unterschiedliche n Zuständ e
(auf und zu) widerspiegelt.
14 strip.setBrightness(70; adjust brightness here15 strip.show; II nitialize all pixels to 'off'
16 II initialize the pushbutton pin as an input:
17 pinMode(buttonPin, NPUT);
18 digitalWrite(buttonPin, HGH;
19
Zeilen 12-19: Mit Ze i le 1 2 beginnt d ie In i t ia l i s ierung
des Boards . Dort wird festgelegt, wie hel l di e LEDs
leuchten sol len, dass s ie zu Beginn a l le au sgeschaltet
sind und dass der Anschluss des Druckknopfs der Auslö
20 void loop() {
ser für den Durchlauf des Programms ist . Wi l l ich keinen
Druckknopf al s zusätzliche n Auslöser, so muss ich hier
d ie Ze ilen 1 7 und 18 löschen, d ie mit p inMode und d ig i -
talWrite beginnen.
21 II read the state of the pushbutton value:Zeilen 2028: Im drittn Abschnitt stht, was
passirt, wnn das Programm durchlaufn wird.
Hir wird dfinirt, dass bi gschlossnm Druck-
knopf dr Lichtkt ndlos läuft und nach 5 S-
kundn ndt, wnn dr Knopf göffnt wird. Dr
im Cod dfinirt Loop odr Ablauf bginnt
damit, dass ausglsn wird, wlchn Status dr
Druckknopf hat. Ist r gschlossn, gilt dr Status
als High und dr Lichtkt bginnt. Ist dr Status
Low, dr Knopf also on, läuft dr Effkt noch für
fünf Skundn witr. All bishrign Abschnitt
sind aus dr Programmirung ds ursprünglichn
Projkts von Bcky Strn ntnommn.
22 buttonState = digitalRead(buttonPin;
23 II check if the pushbutton is pressed.
24 i f it is, the buttonState is HGH:
25 if (buttonState -- LW {
26 theaterChaseRainbow(5;
27 } II if zuende
28 } II loop zuende
20 1 Mke: 3/2015
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29 //Theatre-style crawling lights with rainbow effect
30 void theaterChaseRainbowuint8_t wait) {
31 for int j = O; j < 256; j+ +J { // cycle all 256 colors in the wheel
for (int q = O; q < 3; q+ +J {32
33
34
for int i = O; i < strip.numPixels); i = i + 3J {
strip.setPixelColor (i + q, Wheel( (i + j) % 255)); //turn every third pixel n
35
36 strip.showJ;
37 delaywaitJ;
38 for int i = O; i < strip.numPixels(); i = i + 3) {
39 strip.setPixelColor(i + q, 0); //turn every third
pixel off
40
41
42
43
Zeilen 29-43: Die beiden folgenden Abschnitte drehensich u m die Definition des Lich tefekts und e ines Para me-ters in d iesem Efekt. Diese Abschnitte habe ich komplettaus dem strandtestBeispiel entnommen. Da ich sie nichtverändert ha be, werden hi er zum Teil Ablä ufe definie rt, diebei meinem Aufbau g ar nicht zum Zuge kommen. Das hat so verwirrend das kl ingen mag mit Übers icht l ichtkeit zutun: I ch ü berneh me die Li chtefekte so, wie sie zuverlässigfunktionieren aus strandtest, und bri nge mich und s ie nichtdurch das Löschen von Tei len davon du rcheinander. DerEfekt, den ich für mei ne Pri nzessin au sgewählt ha be, heißt„theaterChaseRai nbow". Er besteht au s mehreren Sch leifen,die mit „for" eingel eitet werden. Eine Schl eife ist eine Be
44 uint32_t Wheel(byte WheelPos) {
45 WheelPos = 255 - WheelPos;
46 if WheelPos < 85) {
ding ung, die von der Form her dem Rechnen mit K lamm ernentspr icht. Die LEDs du rchla ufen bei diesem Efekt al le Re-genbogenfrben u nd gehen dabei f l ießend von einer Farbein die andere ü ber. Die erste Bedingu ng hierfür steht inZeile 3 1 . Dort wird defini ert, dass al l e Zah lenwerte von 0 bis26 nacheinan der du rchlaufen werden. Dabei wird mit „j O" begonn en. Danac h folgt d er Befehl „j < 256; j++", was be-sagt, dass so lange der Wert 256 noch nich t erreicht ist, zurnächsthöheren Farbe weiter gesprungen wir d. Die weiterenZeilen mit den Definitio nen der Param eter „q" und . bezie-hen s ich a uf eine größere Anzah l von Neopixeln und bewir-ken den Kriechefekt der Lichter al so das „crawli ng" imNamen der Programmierung.
47 return strip.Color255 - WheelPos * 3, 0, WheelPos * 3J;
48 else if WheelPos < 170) {
49 WheelPos -= 85;
50 return strip.ColorO, WheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3J;
51 else {
52 WheelPos -= 170;
53 return strip.ColorWheelPos * 3, 255 - WheelPos * 3, OJ;
5455
Zeilen 44-55: In de n Zei len 44 bis 55 wird die Fu nktion„Wheel" definie rt, d ie in Zei l e 34 bei jedem Du rchlauf auf-gerufen wird . S ie besteht aus e iner Fa l luntersche idung mit" und „ese" . Tr ift a lso ei ne Bedin gun g nic ht zu, so wirdeine an dere herang ezogen. Im Wheel wird festgelegt,welche Farben du rch die Eingabe der Zahlenwerte imLichtefekt erzeugt werden. Unsere Farben werden d urchdas Zusammensp ie l von dre i k le inen LEDs in den e inze lnenNeopixe ln erzeugt. S ie leuchten Grün, Rot und B lau . Umdie dazwischen l iegenden Far ben zu erzeugen, werden die
drei Farben kombiniert . Die Kombi nation wird in drei Zah
22 1 Make: 3/201 5
lenwerten ausgedrückt. S o steht zum Beispie l d ie Kombi-natio n 255,0,0 für rei nes Grü n, da wir, wie in Zei le 9 defi-niert, mit einem GRBBitstream arbeiten. Mit der Wheel-Fun ktion wird festgelegt, bei welchem Zahle nwert welcheLED wie stark leuchtet. Die d rei Werte ergeben gemei nsamimmer 255, sodass d ie He l l i gkeit der Farben durchweggleich b le ibt . In Einzelschritten funktioniert die Funktionwie folgt : Gibt ma n eine Zah l oder „Wheelpos" ein, so sol lzuerst diese Zahl vom Wert 255 abgezogen werden (Zei le45) . Danach wird eine der drei fo lgend en Regeln ang ewen
det, je nach dem, welch en Wert man
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Make: 3/2015 |23
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WEARABLES
erhält . Liegt der Wert unter 85,
so wird die Berechnu ngsformel in
Zei le 47 angewandt, l iegt er über
85, aber unter 1 70, so kommt
Zei le 50 zum Zuge und bei e inem
Wert über 1 70 wird die Formel inZei le 53 herangezogen. Wenn wir
d ie Fun kt ion e inmal mit der Zah l
1 00 du rchrechnen, so ergibt s ich:
255 1 00 (Ze i le 50) = 1 55 . Der
Wert l iegt also über 85 und u nter
1 70, es wird also mit den Befeh-
len i n Zei le 49 und 50 weiterge-
rechnet. Zuerst wird von dem er-
rechneten Wert noch einm al 85
abgezogen (Z. 49), in unserem
Fal l ergi bt s ich also 70. Mit der 70
werden folgende Fa rbwerte er-
rechnet: 0, 70*3=21 0, 255
70*3=45. Die drei Werte betragenalso 0 , 21 0 und 45. Dabei stehen d ie
� 25
3„
� 2
"0
1
0
Sekturo1 voen ba urkls un
85 17 ingb Wer
Die Farbkurven der Wheel-F unktion. Auf der x-Achse stehen die eingege benen Wee,
auf der Y-Achse die erhaltenen.
Werte für je eine der d rei Gru ndfarben. Bei Einga be des
Werts 100 eine Farbe mit 0 Grünantei l , 21 0 Rotantei l und
45 Bl aua ntei l . Wi l l ich jetzt eine n ande ren Lichtefekt ein
setzen, so ersetze ich im Abschnitt des Loops in der Zei le
26 die Bezeichn ung des Efekts durch di e des gewünsch-
ten Efekts und ersetze ebenso die Definitio nen.
UND AUSSER DEN AUGEN: DIE HANDARBEIT
Der erste Schritt für d ie tatsächliche Umset-
zung dieses Bastelprojekts ist das Sticken
je nach Fähigkeiten und Ausstattung kann
man das von Hand ode r mit e iner Nähma-
schine machen. Bevor man aber mit Garn
zu Werke geht, braucht man Stickpapier
und e inen St ickrahmen. Auf das Pap ier
druc kt oder zeichnet man das gewünschte
Motiv und spann t es mit dem zu besticken-
den Stof zusammen in den Stickrahmen
ein. Dann st ickt oder näht man die Linien
in den gewünschten Farben nach. Die
Form der Stiche kann dabei frei gewählt
werden bei Handarbeit b ietet s ich der
klass ische Kreuzstich a n o der de r einfcheVorstich. Mit einer Nähmaschine kann man
mit einem schmalen Zackenstich, aber
auch mit dem einfchen Geradstich oder
dem Stie lstich die Linien nachnähen. Wenn
man F lächen ausfü l len muss, so geht das
mit Zierst ichen.
Ist das Moti v komplett aufgestickt, näht
man von Han d die ele ktronischen Bauele-
mente, also die LEDs und das Board auf.
Das elektrisch leithige Garn ist nicht ganz
einfach in der Handhabung: Es enthä lt
dü nne Metallfden, fsert daher schnell au f
und rutscht le icht aus dem Nadelöhr . Da
wir aber n ur kurze Wege zu nähen haben,
24 1 Make: 3/201 5
müssen wir uns nu r e in b isschen ärgern .
Wichtig bei der Arbeit mit dem Garn s ind
zwei Dinge: Erstens ist es vergebliche Lie-
besmüh, ans Ende des Garns einen Knoten
machen zu wol len. Zweitens muss man
mindestens 1 0 cm Garn durchs Nade löhr
führen. Letzteres die nt dazu, einigerma ßen
zu vermeiden, dass das sehr glatte Garn
immer wieder herausrutscht. F ür di e F ixie
rung des Garns lässt man, statt einen Kno-
ten zu machen, ein langes Stück Garn auf
der I nnen seite des Stofs stehen. Man füh rt
also den ersten Stich aus und zieht das
Garn n icht b is zum Ende durch, sondern
näht weiter, wenn no ch circa 5 Zenti meter
des Garn überstehen. Nachdem man das
Garn mindestens dre imal durch den An-
schluss geführt hat, kann man mit dem
Da s elektrisch leiähi
ge Garn muss man
nach dem Näh en ver
knoten und mit Nagel
lack fixieren.
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Nähen der Verbindung zum nächsten Ele-
ment beginnen. Zum Schluss verknotet
man den überstehenden Faden mehrfch
fest. Er neigt dazu, s ich wieder zu lösen,
a lso muss man mindestens dre imal und
wirklich fest knoten. Dann schneidet man
den überstehenden Garnrest ab und iso-l iert und verklebt den Knoten mit einem
Tropfen klaren Na gell ack.
Die Verbindungsnähte zwischen den
einzelnen Elementen kann man au f einem
dicken Jeansstof ziemlich unsichtbar auf-
bringen. Hat man ein Design, in dem sie
nicht so r ichtig Tei l des Bi lds s ind wie zum
Beispiel das Antl itz unserer Prinzessin
und einen Stof, auf dem das grausi lberne
Garn stark auäl lt, so kan n man a uf der In -
nenseite des Stofs noc h ei ne Stofschicht
aufnähen und das elektrisch leitfhige
Garn do rt ent lang laufen lassen. Wir haben
uns a l ler dings für die ei nfchere Variante
entschieden und deklarieren die kleinen
sichtbaren Garnfädchen als Sommer-
sprossen.
Die erste L ED schl ießen wir wie folgt an
den Mikrocontro l ler an : Von dem An-
schluss, der mit einem Pfei l nach innen
markiert ist , nähen wir eine Verbindung
zum Anschluss D6. Den mi t einem PlusZei-
chen markierten Anschluss verbinden wir
mit VBatt am Flo raBoard und den Mi nus-
Anschluss mit GND. Das Board sollten wir
dabei so positionieren, dass die genan nten
Anschlüsse mögl ichst zur LED gedreht s indund der BatterieAnschl uss (weiße Steck-
verbindu ng) zur H osentasche. Die zweite
LED wird a n di e erste angeschlossen. Also
nähen wir eine Verbindung zwischen dem
Anschlus s der ersten LED, von dem ei n Pfeil
nach au ßen zeigt, zu dem Anschluss an der
zweiten LED, der mit einem Pfei l nach
innen markiert ist . P lus verbinden wir mit
Plus und Minus mit Minus. Die Hälfte des
Druckknopfs, die auf der Krone sitzt, ver-
binden wir mit dem Anschl uss TX am Mi-
krocontrol ler u nd d ie Hä lfte auf der Hose
mi t GN D.
De r Schaltplan der
Prinzessin. Für jedes
Layout empfiehlt es
sich, vorher aufzu
zeichnen, wie die
Nähte ung efähr ver
laufen sollen. So ver
meidet man, dass sie
sich überkreuzen.
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Kreuzstich, Spann stich, Stielstich und Vorstich - es hil immer,
das Motiv in der Stichform aufzuzeichnen.
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Make: 3/201 5 l 25
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WEARABLES�
26 1 Make: 3/201 5
1 Motiv übertragen und sticken
Zuerst zeichnen und d ann a ufsticken: Ich ha be mit selbst-klebendem, wasserlöslichem Stickvlies gearbeitet und dah erauf einen Stickrahme n verzichtet. Der Stich, den ich für dieHaa re und den Mun d der Prinzessin verwendet habe, nenntsich Stielstich. Wenn al le Stickarbeiten abgeschlossen sind,
kann das Vlies einfch abgewaschen werden.
2 Die Krone
Die Krone habe ich auf eine a lte Vorhangbordüre ü bertragen.So erhiel t ich mit eine m Sch nitt zwei Stofschichten, die bereitsan der unteren Kante vernäh t waren. Da dieser Stof sehr dickist, habe ich die oberen Kanten nicht umge näht, sondern sehr,sehr gründl ich mit St ickgarn umsäumt.
3 Der Druckknopf an der Kron
Auf eine Zacke der Krone habe ich d ann inne n eine H älftedes Druckknopfs gesetzt. Es hätte gereicht, eine Öse mit demleitfhig en Garn zu fixieren. Hi er hin gegen ha be ich zwei Ösendamit fix iert und die beiden F äden vor dem Anschluss an das
Flora Board zu einem verbunden.
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4 Bauelemente aufnähen
Ich habe die Bauelemente zuerst aufgelegt und die Anschlüsse
mit einem dü nnen Tinten stift markiert. So weiß ich bereits, wo
ich hin nähen m uss, ohn e dabei die ganze Zeit das Board mit
der Han d f ixieren zu müssen. Außerdem sind die Anschlüsse
dad urch, dass die Tinte i n den Stof zieht, jetzt auch inne n in
der Hose sichtbar.
5 Fertig nähen und programmieren
Wenn al l e Elemente auf der Hose vernäht s ind, muss man noch
die Krone passend aufnähen und d ie dort angebrachte Hälfte
des Druckknopfs mit dem Flora Board verbinden . Danach mus s
man das Fl ora Board per USBKabel mit dem Rechner verbin-
den und kann den Code hochladen.
6 Batterieversorgung
Um die Prinzessin nach der Progammierung tatsächl ich mobi l
zu mac hen, braucht es noch eine Stromversorgung. Diese be-
steht aus drei Batterien in e inem Batteriehalter, der per Steck-
verbind ung an die Flo ra angesc hlossen wird. Die Batterienkann man so in der Hosentasche unterbringen. Um de n Ste-
cker anzusch ließen, mu ss man nu r ein kleines Loch in den Stof
schnei den, das man anschl ießend u msäu mt. Jetzt kann m an
die Prinzessin ü ber den EinAusSchalter der Flora (vorne hin-
ter dem Anschluss „3,3V" im Bi ld) bedienen.
Wer möchte, kann natür l ich auch das F l ora Board innerhalb
der Hosentasche anbringen. Wir haben uns dagegen ent-
schieden, weil wir es als Gestalt ungse lement äu ßerst hübsch
finden. -esk
Links und Foren
•
make-magazin.dx6w4
Make: 3/201 5 l 27
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 29/162
S
HI TOL o PA
APS
Make: Carl Bass, wir würden gee über Sie
als Maker sprechen.
Carl Bass: Oh ja, gerne. Um ehrlich zu sein,
wäre ich jetzt l ieber in meiner Werkstatt als
hier ( lacht) .
Make: Worn arbeiten Sie gerade?
Bass: Ich arbeite an mehreren Dingen, aber
hauptsäch l ich r ichte ich gerade e ine neue
Werkstatt ein das ist eine Menge Arbeit .
Dafür baue ich einen Metal l und Robotik-
Bereich auf. In letzter Zeit habe ich haupt-
sächlich Tische und Halterunge n gebaut, aber
auch Wagen geschweißt. Ansonsten arbeite
ich mit meinem Sohn an einem vielbeinigen
Laufroboter, in den man s ich hineinsetzen
kann. Daneben baue ich auch Möbel.
mich i n der Regel vie l mehr für das, was ich
gerade baue. Gut, manchmal werde ich
auch mitger issen von e inem Werkzeug:
Man macht e in paar interessante F inger-
übu ngen dam it , um zu schauen, wie weit
man es damit treiben kann, aber ich den ke,
jedes Werkzeug hat seine eigenen Einsatz-
mögl ichkeiten. Manchmal ist es einfacher,eine Säge in di e Hand zu nehm en, um etwas
zu schneiden, anderes geht schne l ler mit
einer CNCMaschine.
Die meisten Leute, die ein neues Werk-
zeug entdecken, versuchen anschl ießend
al les damit zu machen. Das ist für den Ein-
stieg damit zwar interessant, aber ich gl au be
nicht, dass es dem Werkzeug gerecht wird.
Viel interessanter ist doch, was ich a n neu -
art igen Dingen damit machen kann.
„Das feige Objekt interessie mich weniger
als der Prozess, es zu entween. "
Make: Ist Selbermachen eine neu entdeckte Make: Womit wir beim klassischen Missver-
Leidenschaft für Sie?
Bass: Nein. Ich baue schon seit fast vierzig
Jahren Dinge selbst, mal intensiver, mal we-
niger. Ich mag es einch, al les möglic he her-
zustel len. Wobei es mir mehr Spaß macht, an
Dingen zu werkeln: Das fertige Objekt inte-
essiet mich wenige als de Pozess, es zu
entwerfen, dabei Probleme zu lösen und es
schl ießl ich zu real is ieren. Wenn es da nn fer-
tig ist, finde ich es etwas weniger interessant.
Ich ha be früher Boote, Häuser, Möbel u nd
Skulpturen gebaut, jetzt ha be ich a uch a ndere
Projekte. 201 3 habe ich mit mein em Sohn ein
elektrisches GoKart vollendet, bin d amit au f
der Maker Faire in San Mateo herumgek urvt.
Make: Wenn man sich Fotos Ihrer Projekte auf
Ihrer Webseite anschaut, sieht man, dass Sie
auf der einen Seite klassische Werkzeuge wie
Hobel und Stecheisen benutzen, aber auch
CNC-Fräsen.
Bass: Das s ind a l les g le ichermaßen Werk-
zeuge, und da nimmt man eben das, was
am besten funktioniert . Ich interess iere
CRL B
ständnis zum 30-Druck sind: Alles wird in
Zukunft aus dem 30-Drucker kommen.
Bass: Das ist nicht wahr! Wenn man von
etwas eine Mi l l ion Stück herstel len wi l l , ist
Spritzguss immer bil l iger. Es gibt für so viele
Dinge bessere Herstel lungsverfhren als den
3DDruck, auch wenn der noch besser wird.
Für mich ist 3DDruck auch n ur ein weiteres
Werkzeug. Ich verwende den 3DDrucker in
meiner Werkstatt hauptsächlich für Vorrich-
tungen, Schablonen und Ha lterungen.
Make: Dafür ist er brauchbar.
Bass: Ja, denn die Qualität der 3DDrucke ist
meist ziemlich bescheiden. Bei unserem Go-
KartProjekt haben wir vier verschiedene in 3D
gedruckte Tei le au sprobiert keines davon
hat dauerhaft gehalten. 3DDrucker sind toll
für Prototypen und dekoratives Zeug, aber
wenn ich eine Lagerbuchse brauche, dann
kan n ich di e besser onl ine für zwei Dol lar be-
stellen: die ist am nächsten Tag in meiner
Werkstatt, besteht aus Bronze und hat Tole-
ranzen nach Ind ustrieStandards. Ich habe mal
Der gebürtige New Yorker Carl Bass, Jah rgang 1 957, studierte Mathematik an der
Cornel l U niversity. Nach e iner fünfjäh rigen Auszeit, in der er Boote, Möbel und
Skul pturen baute, gründ ete er mit anderen die 3DFi rma tha ca Software. Nachd em
diese 1 993 von Autodesk übernommen wurde, betei l igte s ich Bass an der Entwicklung
von AutoCAD und hatte i m Lauf der Zeit diverse Posit ionen bei Autodesk inne. Seit
2006 steht er dem Konzern als CEO vor.
Make: 3/201 5 l 29
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 30/162
MADE IN RC
C
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eine Buchse selbst ausgedruckt, die hat gera-
de mal zwei Stunden Fa hrt durchgehalten.
Make: Ist 3D-Druck denn r etwas gut geeignet?
Bass: Man kan n damit ein e neue Art von Ent-
würfen umsetzen, die man bisher nicht
bauen konnte. Die tol lste Sache beim 3D-
Druck ist , dass die Komplexität der Form
nichts kostet einem 3DDru cker ist egal ,
wie kompliziert mein Model l ist . F ür sehr ver-
wickelte Formen ist ein 3DDrucker das an-
gemessene Werkzeug. Wenn ich aber ein
Alumin iumtei l mit Aussparungen brauche,
kriege ich das mit e iner CNCFräse viel besser
h in .
Make: Autodesk bringt jetzt einen eigenen 3DDrucker auf den Markt.
Bass: Unser Ziel ist nicht, Mil l ionen von 3D-
Druckern herzustellen. Wir wollen stattdessen
eine Industrie voranbringen. Aber die hat
noch zahlreiche Probleme: Die Maschinen
verarbeiten derzeit noch nich t die Material ien,
die man braucht, sie sind relativ langsam, der
ganze Prozess ist umständlich, der Bauraum
ist nicht groß genug ich könnte noch weiter
len . Wir werden unser Mater ia l verkaufen,
andere verkaufen ihres, und man wird be-
l ieb iges Kunstharz in d ie Masch ine fü l len
können.
Make: Das klingt gut, denn viele andere Hersteller sagen ja: Unser 3D-Drucker arbeitet aus
schließlich mit unserem Material ...Bass: . . . und dafür ver lange ich e i n Vermö-
gen (lacht).
Make: Welche Rolle spielt Autodesk für dieMaker-Bewegung?
Bass: I ch de nke, in erster L in i e l iefern wir
Software, auch kostenlose von der ga nzen
1 23DSerie über Sketchbook bis hin zu Tin-
kercad. Es gi bt eine Menge mieser Software
auf dem Markt und wir wollen den Leuten
hochwertige GratisSoftware geben. Auch
interessant : Se i t geraumer Ze it kann man
unser Projekt Fusion kostenlos benutzen,
sofern man (noch) nicht hundertausende
Dol lar verd ient . Man meldet s ich be i der
Registr ierung einfach als „Entrepreneur" an.
Dane ben ste l len wir u nsere normale Soft-
ware auch Stud ierenden und Lehrkräften
kostenlos z ur Verfügun g.
„Beim 3D-Druck kostet die Komplexitätder Form nichts. "
machen. Un d d as aktuel le Geschäftsmodel l
des größten Teils der B ranche verhindert In-
novationen: In deren geschlossenen Syste-
men kann man nicht mit neuen Material ien
oder anderer Sofware experimentieren.
Unsere SparkPlattform für 3DDruck ist
ofen für FDMDrucker, für SLAMaschinen,
für solche, die mit Carbonfsern drucken
ganz egal. Mit unserem eigenen 3DDrucker
Ember wol len wir nur eine Referenz Imple-
mentierung l iefern. Wir denken, ein Stereo-
lithographieDrucker ist dafür gut geeignet: Er
ist technisch ein wenig komplizierter als ein
Plasti k schmelzender FDMDrucker. Wir zielen
mit ihm a uf Branchen, die 3DDrucke mit sehrfeinen Detai ls , aber nur in geringer Größe
braucht: Für die Schm uckgestaltun g oder für
medizinische Zwecke sollte di e Maschin e rei-
chen. Das ist unser erstes Vorhaben. Diesen
Bereich soll unsere Maschine öfnen, durch
ihre Kombination aus der ofenen Software-
Plattform, von Open Ha rdware un d öfentl ich
zugängl ichen F ormeln für das Materia l .
Make: Bei den Werkstoen r Stereolithogra phie hat sich gerade in letzter Zeit ja sehr viel getan . . .
Bass: Wir arbe iten mit e iner Re ihe vonMater ia lwissenschaft lern und chemisc hen
Fabriken zusammen, die Kunstharz herstel
Make: Gut, die Studentenversionen kostet dieFirma nichts, aber bernahmen wie die vonTnkercad oder nstructables schon.
Bass: Definitiv, das investieren wir in die
MakerBewegung. In manchen Fäl len geben
wir der Community etwas zurück, würde ich
sagen: Tinkercad hatte eigent lich schon dicht-
gemac ht, als sie bei uns anri efen und fragten,
was wir davon hielten, sie zu übernehmen.
nstructables hingegen entwickelt sich zu
einem g uten Geschäf zusätzlich dazu, dass
das Angebot erfolgreich ist. Wir haben zwi-
schen 25 und 40 Mil l ionen Leute pro Monat,
die die nstructablesWebseite besuchen.
Make: Das Geschäft besteht in den bezahltenPro-Accounts?
Bass: Das meiste Geld kommt ü ber Anzeigen
rein. Wir wol len keine Barr ieren a ufbauen. Es
sol len so vie le Leute wie mögl ich am Ange-
bot tei lhaben, und wir federn das dadurch
ab, dass wir Werbung auf den Seiten zeigen.
Soweit ich das beurte i len kann, sche int es
für die User in Ordnu ng zu sein.
Make: Wie man hört, wird bei Autodesk auch
die Maker-Community innerhalb der Firma unterstützt mit einer rmeneigenen oenenWerkstatt.
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Bass: Das fing mit n structables an. Die hat-ten ein e winzige Werkstatt im zweiten Stock,mit einem Laser, einem Haufen Handwerk-zeug und einer kleinen Küche. Als wir dannins Pi er 9 an der Hafenkante zogen, beganndiese sehr kleine Keimzel le kontinuier l ich zuwuchern ( lacht). Klar, ich bin ein Fan davon,habe beobachtet, wie die Idee sich verfestigthat vom Umzug der kleinen Bastelstube anden neuen Ort bis zur großen Investition ineine ausgewachsene Werkstatt.
Und es ist tol l geworden: Wir haben eingroßes Art ist inRes idenceProgramm mit20 b is 30 Künst lern, d ie dort zwischeneinem u nd sechs Monaten arbeiten. Wir ma-chen dort auch Projekte mit anderen F ir-men. Zum Beisp ie l a rbeiten wir mit e inemunserer Kunden an e iner Carbonfaser-Radschwinge für ein elektrisches Motorradund haben Tei le für eine Mondlandefährefür die Firma Moon Express gefertigt1•
Zwar ist die Werkstatt nicht für Massen-produktion gedacht, aber wir haben sie ge-
nutzt, um die ersten 20 Exemplare u nseres3DDrucker zu bauen. Wir testen auf denCNCMaschinen do rt auch unsere professio
nel le CAMSoftware. Das Team von n struct-ables arbeitet ebenfa l ls dort und probiertseine Sachen aus, bevor s ie veröfentl ichtwerden. Un d n icht zu l etzt steht d ie Werk-statt jedem ofen, de r bei Autodesk an ge-stel lt ist .
Make: Ist dort zu arbeiten für die Mitarbeiter
Teil ihres Jobs, ein Freizeitangebot oder eine Art
Bonus?
Bass: I ch sehe das äh n l ich wie e in f i rmen-eigenes Fitn essstudio: Das ist gut für dich a lsMitarbeiter, das ist gut für die Firma und dubis hofentl ich glückl icher und gesünder,wenn du dort gewesen bist.
Make: Sie schicken Ihre Leute also nicht dahin,
damit sie tolle Ideen entwickeln, aus denen die
Firma ein Produkt machen kann.
Bass: Nein, das ist freiwil l ig. Die Leute gehenin die Werkstatt, weil sie die benutzen unddort lernen wollen. Ich erhofe mir, dass sie
dabei den Prozess verstehen, wie man voneiner Idee über ein digital es Modell zu einemphysischen Gegenstand kommt.
Im P ier 9 in San Francisco hat Autodesk eine
großzügige Werksta eingerichtet - alle Ange
stellten des Unternehmens dürfen sie benutzen.
Heutzutage ist be i v ie len Dingen dasschwierigste, einen sa chgemäßen Workflowzu finden, a l le Schritte zu tun: Wenn ich ein3DModell mit Tinkercad entwerfe, wie be-komme ich es auf den Lasercutter, auf dieWasserstrah lschneidemaschine, auf d ieCNCFräse oder den 3DDrucker? Je mehrunsere Ingenieure und Produktentwick lererfahren, wie schwierig das ist, desto ehers ind s ie geneigt, es einfacher zu g esta lten.
Make: Die Zeitschrift Populr Snc hat Sie
den „König der Maker" genannt Fühlen Sie sich
so? Als Vorbild?
Bass: Gar nicht! Was ich an der MakerCom-munity so toll finde: Es gibt keine Könige,Königinnen oder Prinzen oder so das ist einesehr demokratische Sache, eine Graswurzel-bewegung. Sie besteht einfch aus Leuten,die was machen. Einige a ls VollzeitMaker, an-dere als TeilzeitBastler; die ei nen verdienenGeld da mit, als Teil des Jobs, andere machen
es, weil es ihnen S paß bringt.Ich n de es wunderbar, dass es Zeitschrien
wie Make gi bt, Webseiten wie n structables,
1Moon Express konkurriert - wie die Part Time Scientists, die in Make2/15 ab Seite 1 8 vorgestellt wurden, um den Google Lunar Xprize.
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Onl ineComm unities, al l d iese Leute, die Wis-sen tei len. Ich weiß nicht, ob es den Leutenbewusst ist, wie schwierig es vor vierzig Jah-ren war, im Vergleich zu heu te. Für die erstenDinge, die ich gebaut habe, habe ich dasNötige gelernt, indem ich i n die öfent l icheBib l iothek gegangen bin und dort in einemBuch nachgeschlagen habe. I n den Vereinig
Be i der Autodesk University 201 4 in Darmstadt zeigte die Firma
zum ersten Mal in Deutschland den Prototypen ihres 3D
Druckers namens Ember. Hier diskutiert Carl Bass Details derMaschine mit dem 3D-Experten und Buchautoren Florian Horsch.
ich jeden Morgen ein e Mail von nstructablesmit 24 Projekten. So Mitte der Si ebziger kamdie erste Zeitschrift über Holzbearbeitungheraus. Das war to l l , ich hatte al le Ausgabenkomplett. Schön war dabei au ch, zu merken,es gibt tausen de Leute auf der ga nzen Welt,d ie genau d ie g le ichen Dinge tun wie manselbst.
„Die Maker-Community istin shr dmokratisch Sach,
eine Graswurzelbewegung. "
Schweißen oder Holzbearbeitung ist . . . Abernatür l ich hat man dabei wie überal l i m In-ternet den Konfli kt zwischen verlässlic henInhalten und dem Rauschen. Bei B logs, d ieüber Dinge schreiben, über die ich eine Mengeweiß, kann ich manchmal nur „uhhh hg" sagen(lacht). Manche L eute verzapfen den größtenUnfug. Das muss man im Kopfbehalten, wennman über etwas liest, von dem man selbstkeine Ahnung hat. Man weiß einfch nicht,wie verlässlich di e Quel le ist.
Make: Was treibt Ihrer Meinung nach die Ent
wicklung in der Maker-Szene voran?
ten Staaten gab es früher oft so Sam mel bän-de, die etwa au s Ausgaben von Popul ar Me-chani cs und Popul ar Science bestanden oderauch sol che, die für Pfdfinde r zusammen ge-stel lt waren, mit Übungen, für die man dannein Verd ienstabze ichen bekam und aussowas lernte man dann zum Beispie l , wieman sägt. Und das war al les , was es gab
wenn man ein Jahr später wiederkam, stan-den noch genau dieselben Bücher im Regal .Da tat s ich einfch nichts . Heute bekomme
Make: Sie halten Anleitungen für wichtig?
Bass: Natürlich ist es schön, selbst zu experi-mentieren, aber es gi bt bei Projekten ja im mereinzelne Sachen, die ein en nich t so interessie-ren. Für die möchte man eine fun ktionierendeAnleitung, sodass man flott mit dem weiter-machen kann, was man wirklich gerne tun
wi l l . Kein Mensch hat für a l les die bestenIdeen. Es gibt tausende Blogs zu solchen The-men, ob das CNC oder Blechbearbeitung oder
Bass: Ich g laube, vie le Leute haben unter-schätzt, wie wichtig der Zuga ng zu Informa-tionen ist. Sie konzentrieren sich auf bi l l igereHardware, bi l l igere Software. Das ist a l leswichtig, aber der Zugang zu Informationenist die kr it ische Komponente, damit s ichetwas bewegt.
Es gibt auch wirklich bi l l ige Elektronik. Ich
denke, für uns al le war es ntastisch zu ka-pieren, dass man für zwei D oll ar eine digita leArmbanduhr bauen kann . A ls wi r k le in
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waren, waren Uhren teu re Dinger. Un d: Dasswir Dinge heute digita l herstel len, dass s ieentweder im Prozess oder als fertiges Pro-du kt vom Computer getrieben werden, füh rtzu einer viel besseren Qual ität. Durch denComputer werden Din ge wiederholbar.
dass er eine großartige Idee für etwas neueshat, was man machen kann. Und irgendwoeröfnet dann die Verbindung zwischenMakern und Startups einen Durchlass zuetwas, was ihm zuvor auf gewisse Weise ab-handen g ekommen war.
„Es war fantastisch zu kapieren,dass man für zwei Doar eine digitale
Armbanduhr bauen kann. "
Noch etwas ist interessant: Die Maker-Bewegung geht in Startups über. Ich weißnicht, ob „promovieren" das p assende Wortdafür ist, aber einige Leute machen i hr Hob byzum Beruf und da kommen eine Menge inte-ressanter Ideen auf. Was mich begeistert: Daist so viel Talent und Kreativität und Vorstel-lungsvermögen in den Leuten wenn s ie nu rZugang zu diesen Di ngen finden, können wiraus ei nem viel größeren Reservoir schöpfen.Nehmen wir mal jemanden, der aus irgend-welchen Gründen in einen Job als Versiche-rungsvertreter gerutscht ist oder als Auto-
händler; aber wenn er abends nach Hausegeht, dann zeichnet oder bastelt er mit In-brunst un d arbeitet da immer weiter dran, so
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Make: Wie kann man sich das vorstellen?
Bass: Über Veröfentlichungen im Internetsind die Leute in der Lage, ihre Ideen zu kom-munizieren. Wenn man das dann liest, weißman ja nicht, was diese Leute sonst den gan-zen Tag machen. Ich war zum Beispiel an dert-halb Jahre in einem Forum über GoKartsaktiv. Da tum mel n sich ein Haufen Leute, vondenen ich keine Ah nun g habe, was sie so trei-ben, um ih ren Lebensunterhalt zu verdienen.Aber ich kenne ih re Ansichten, ihre Voru rteile,die Bil der ih rer GoKarts, ihre N icknames und
ihre kleinen Profilbi lder, auf denen ihr Hundzu sehen ist oder etwas, was sie gebauthaben.
Make: Der Firmenchef von Autodesk zu sein
klingt nach einem zeitraubenden Job.
Bass: (seufzt). Das stimmt. Möchten Sie ihnhaben?
Make: Nein, das könnte ich sicher nicht. Aber
haben Sie vielleicht einen Tpp für unsere Leser,
wie man trotz eines solchen Vollzeitjobs seine
Projekte gestemmt bekommt?
Bass: Stück für Stück: Man muss di e Zeit über-all dort abknapsen, wo immer es geht. Ichhabe zwei Dinge gel ernt: Zum einen klaue ichmir Zeit in klei nen Häppchen. Am Wochenen-de stehe ich o sehr früh auf und gehe in dieWerkstatt. Da ist im Haus noch niemandanderes wach. Meine Söhne si nd Teenies un dwachen gegen Mittag auf sie frühstücken,wenn ich zu Mittag esse. So habe ich fünf odersechs Stunden für mich.
Das zweite ist : Sorgfä lt ig planen, sonstfressen die Trips zum Baumarkt die kost-baren sechs Stunden wieder auf. Dadurchbin ich organis ierter a ls ich wahrscheinl ichsonst wäre: Mittwochs auf dem Heimweghalte ich be im Bau mar kt und kaufe, was ich
am Wochenende brauche. Der zweite Tei lde s Tipps heißt Amazon Prime : Das kostetzwar 50 Euro im Jahr, aber man bekommt
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a l les in nerha lb von zwei Tagen ge l iefert
oft auch in einem und ma n bezahlt keine
Versandkosten. Und die Preise s ind vernünf-
t ig, vergl ichen damit, dass man sonst eine
ha l be Stunde zum Laden fährt, dann v ie l -
le icht nicht bekommt, was man braucht,
dann weiter zum nächsten und sch l ieß l ich
nach Hause . . . Stattdessen setzt man s ich
an den Rechner, k l ick, k l ick, k l ick, in zehn
Min uten fert ig, und d ie Sachen tauche n auf.
Der Typ von U PS kommt jeden Tag zu mir
nach Hause ( lacht) . Am Wochenende habe
ich dann lauter k le ine Schachte ln und da i s t
al les drin, was ich brauche.
Ansonsten kann ich nur sagen: Geh hin
und mach' es . Es ist ansteckend, wenn Du
an einem Projekt arbeitest, das D u wirkl ich
machen wi l lst . Mit meinem älteren Sohn bin
ich zwar klägl ic h gescheitert, aber me in jün-
gerer l iebt es , Sachen zu mac hen. Manch-
mal haben wir vor, für zwei Stunden basteln
z u g e he n u n d d a n n i s t es a u f e i n m a l
Samstagabend um e lf und wir s ind immer
no ch d ran . -pek
Links und Foren
•
make-magazin.dxad
Carl Bss
Furmure and Oer ObJe
Phot:s:, M1-na t
!c l
Die min imal istische Webseite von Carl Basszeigt nur eine Auswahl seiner Arbeiten.
Die werbefinanzie rte DIV-Webseite
lnstructables bietet Schri-für-Schri
Anleitungen fü r Projekte zum
Nachmachen aus allen möglichen
Bereichen von CNC bis zur Ernährung.
••
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Make: 3/201 S l 35
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Erfunden hat sie ein deutscher Auswanderer, der
am 1 8 . Februar 1 931 auf dem At lant ikdampfer
„Bremen" von der gleichna migen Stadt aus mit sei-
ner gesamten F ami l ie in die USA ausgewandert ist .
Sein Name war Hans Paul Boswau. Er zog nach
einem kurzen Zwischenstopp in New York nach Ga-
l ion/Ohio in der Nähe von Pittsburgh, um einen Job
bei der Ma rinefunkstation von Lorai n am Eriesee auf-zune hmen . Als Elektroingeni eur war er mit dem Auf-
bau u nd der technischen Weiterentwicklung d er Ma-
rinefunkstation betraut. In dieser Zeit reichte er
unter seinem Namen eine Vielzahl an Patenten ein,
vorwiegend im Umfeld von Signal is ierungsverfh-
ren, den F un kbetrieb betrefend.
Das Patent, das uns i m Rahme n dieses Artikels am
meisten interess iert, trägt die U.S.Patentnummer
US21 421 06 A, eingereicht am 9. Mai 1 934 (PDF s iehe
Link au f Seite 42). I n d iesem Patent beschreibt er,
wie die schon seit den 1 920er Jahren bekannte
GlimmlampenTechnologie für die Anzeige von Zif-
fern eingesetzt werden kann . Aber jetzt kommt es:
Keiner konnte damals solche Anzeigen gebrauchen,
es fehlten die passenden Ansteuertechniken. Das
Patent verschwand in den Aktenordnern der US-
Patentbehörde.
Spätzünder
Bedarf nach Anzeigen für Messgeräte entstand erst
in den 1 950er Jah ren, mit Aufkommen der Transis-
tortechnik. Das Patent von Ha ns Pa ul Boswau war
längst ausgelaufen, deshalb entwickelte die Firma
Borroughs darauf aufbauend eine Anzeigeröhre für
Digitalsysteme. Ihr Name entstammt anscheinend
einer gut gelaunten Technikerrunde, die a us der of-f izie l len Projektbezeichnung „umeric ndicator
eperimental No. I" kurz NIXI machte. Später wurde
als Han delsmarke „Nixie" daraus.
Eine wichtige Rol le bei der Entwicklung der Nixie-
Röhre spielte die Firma Haydu. Sie entwickelte im
Auftrag von Borroughs Bauteil e für Röhren und war
spezialisiert auf die Herstellung von feinsten Blech-
stanztei len. Diese s ind für den Aufbau der Nixie-
Röhre eine entscheidende Basistechnologie. Und
jetzt wird die Geschichte der Nixie Röhre undurch-
s ichtig, denn diese Zusammenarbeit der Firmen Bor-
roughs und Haydu wurde nie richtig dokumentiert.
Es gab sogar Nixieähnliche Röhren von Haydu, die
vor den Röhren von Borroughs auf dem Markt er-
schienen. Wer nun den größten Antei l an der Ent-
wicklung der Nixie hat, ist heute nicht mehr zu klä-
ren. Auf jeden Fall kaufte Borroughs Ha ydu auf, und
somit wird Borroughs i n den Geschichtsbüchern als
je ne Firma geführt, die die NixieRöhre produktions
Jan. 3 . H P OWU 2406
JCf ' AJ G LS TBlR
Fl ) 9, 1 s tabee
IVTR B
�
ANEY
Die erste Seite der US- Patentschri US21421 06 A,
veröentlicht am 3. Januar 1 939
reif machte und auch den Handelsnamen registrie-ren l ieß. Die ersten funktionsfähigen Exemplare
kamen 1 954 auf den Ma rkt.
Nixie international
Paral le l un d zeitgleich zu Borroughs entwickelte die
schwedische Firma Ericsson (ETL) ein ähnliches Sys-
tem. Um aber Namensrechtstreit igkeiten aus dem
Weg zu gehe n, nannten di e Schweden i hr System Di-
gitron. Eine weitere Paral l elentwicklun g waren die n-
ditrons der USFirma Nati onal U nion Electric Coope-
rat ion. Al l d iese Produkte erschienen nahezu zeit-
gleich auf dem Markt, und es ist aus heutiger Sicht
schwer zu bestimmen, wer da die Nase vorne hatte.
Noch ein Wort zu Hans Paul Boswau: Er erhielt im
aufe seines Lebens noch sehr viele USPatente. Lei-
der wurde sein Privatarchiv bei einem Hochwasser in
den 1 990er Jahren kompl ett zerstört. Es blieben nur
die Aufzeichnungen übrig, die bei der USPatent
OC-PAU
Wie bei Röhrenschaltungen
generel l s ind auch bei der
Arbeit mit Nixies wegen der
hohen Spann ungen äu ßerste
Vorsicht und Sorgflt bei m
Aufbau und der Inbetrieb-
nahme von Schaltungen
sicherzustel len: niemal swi lde Drahtverhaue hoch-
ziehen, sondern immer al les
übers icht l ich un d s icher
befestigt auf einem
geerdeten MetallChassis
aufbauen. Hi lfreich s ind
dabei entweder Lötleisten-
aufbauten oder fertige
Plat inen. Al le Spannu ngen
müssen über Schmelzs iche-
rungen abgesichert sein.
RÖHREN FÜREINSTEIGER
Eine ausfüh rl iche Ein führung in die Röhrentechnik fin den S ie in der Make-Ausgabe
2/201 5 ab Seite 1 1 o.
Die ausgeba uten Kathoden
bleche einer Nixie vom Typ
IN -1 , von lin ks nach rechts an
geordnet entsprechend i hrer
Reihenfolge von oben nach
unten. Die 3 war zuoberstverbaut, die 1 als unterste.
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NIXIE-RÖHREN
Das Anodengier einer
russischen IN-1 , ohne
Glaskolben und ohne Neon
Eine IN-16
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Die Kathodenbleche der IN-1 übereinander angeordnet;
zu erkennen die rosa Keramik-Isolatoren dazwischen.
Die schwarzen D rähte führen zu den Sockelanschlüs
sen der Röhre. Das Anodengier wurde für das Foto
enernt. Bis auf die Reihenfolge der Ziern ähnelt der
Aufbau stark der Patentschri von 1 939.
behörde lagen. Deshalb ist es auch nicht nachweis-
bar, ob Borroughs oder andere F irmen s ich seiner
Dienste bei der Entwicklung d er NixieRöhre be-
diente. Borroughs deckte darüber von Anng
an den Ma ntel des Schweigens.In den dara uf folgenden Ja hren wurde
die NixieRöhre von vielen Firmen weiter
entwickelt und für unterschiedlichste An-
zeigeaufgaben eingesetzt. Auch deutsche
Herstell er gehö rten dazu, etwa Telefunken
oder RFT. Telefunken entwickelte die
ZM XXSerie, die i n Eu ropa marktbeherr-
schend war und in vielen Messgeräten un d
Die kleinste Nixie: eine IN -17
auch EndverbraucherGeräten ihren Einsatz fand,
etwa als Kanalanzeige in Fernsehern. Die Telefun-
kenRöhren wurden im Ostblock f leißig kopiert und
erschienen dort zum Beispiel a l s ZXXSerie bei RFT.
In die Röhre geschaut
Jetzt wird es ernst: Wie funktioniert das Konstrukt?Basis für die Nixie war die Gasentladungsanzeige
(Gl immlampe) . H ierbe i hande lt es s ich um e inen
Glasko lben, der mit Neon befü l l t wi rd . Innerha lb
des G lasko lbens bef inden s ich zwei E lektroden.
Legt man dort e ine Spannu ng von etwa 1 70 Vo lt
an, begin nt das Gas orangefarben zu l euchten. Sol-
che Gl imm lampen wurden schon sehr f rüh zur An-
zeige von Schaltzustände n an el ektronischen Gerä-
ten verwendet; a ls Einsc haltanzeige haben s ie s ich
in manchen F äl le n bis heute gehalten, zum Beispiel
bei Lichtschaltern.
Die Eigenschaft, dass Neon unter Spannung
leuch tet, machte man sich auch bei der Entwicklun g
der NixieRöhre zunutze. Die entscheidende Idee
war, das Gas nicht einfch im gasgefül lten Raum
leuchten zu lassen, sondern den Leuchtefekt an
einer vorgegebenen Kontur zu erzeugen. Hierzu
baute man auf Basis des Patents von Boswau und
der Feinstanztechnologie der Firma Haydu feine
Blechelektroden in Form jewei ls eine r Zier in einen
neongefüllten Glaskolben. Die ersten Anzeigen ent-
hielten die Zifern 09 und manc hmal einen Dezimal-
punkt. Damit das Gas leuchten kann, braucht es
noch einen zweiten Pol, diesen bau te man als feines
Drahtgitter auf.
Legt man nun an das Drahtgitter (Anode) eine
Spann ung von etwa + 1 70 Volt an u nd verbindeteine der Ziern (Kathode) mit der Schaltun gsmasse,
so beginnt das Gas ent lang der B lechkontur zu
leuchten . Anders a ls G l immlampen können N ix ie
Röhren nur mit Gleichspannung betrieben werden.
Eine große Herausforderung bei der Entwicklung
dieser Anzeigen war es zu verhi ndern, dass benach-
barte Ziern ebenflls leuchteten. Den richtigen Auf-
bau zu finden, war Verdienst der EntwicklungsI nge-
nieure von Borroughs. Im aufe der Jahre wurden
nicht nur Röhren mit Zifern gebaut, sondern auch
Exemplare mit Buchstaben und den unterschied-
lichsten Zeichen.
Hal bleiter zum Beziffern
Wie steuert man nun solch eine Nixie aus einer
elektronischen Schaltung heraus an? Ganz einfch:
Man n immt e inen Trans istor und lässt ihn d ie Ka-
thode gegen Masse durchschalten. Der Transistor
muss dabei n icht d ie hohe Zündspannung von
1 70 Volt vertragen, 60 Volt reichen völ l ig au s.
Warum ist das so? Hat das Gas in der N ix ie ge-
zündet , wird über e inen Vorwiderstand an der
Anode durch den f l ießenden Strom die Spannung
auf unter 1 00 Vo lt reduziert . D ie hohe Spannu ng
wird nu r zum Zünde n des Gases benöt igt; u m das
Leuchten zu erhal ten, darf s ie vie l k leiner sein. DieStröme, die nach dem Zünden der Nixie fl ießen, l ie-
gen zwischen 1 mA und 3 mA, je nac h Typ.
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Die 2 und die 5 einer IN -1 2B sind mit demselben
Stanzwerkzeug gefertigt.
Schaut man sich Geräte aus den 1 9er an, so sinddas wahre „Transistorgräber" gewesen, u m di e N ixie-Röhren ansteuern zu können. Besser wurde das mit
dem Aufkommen der TLTechni k (TransistorTran-sistorLogik). Texas Instruments entwickelte einenTLBaustein mit der Bezeichnung SN741 41 . Hie rbeihandelte es sich um einen Decoder für die U mwand-lung von BCD ( Binary Coded Decimal, siehe auch c'tHacks 2/14, S. 84)) zu Dezima l mit einer span nu ngs-festen Ausgangsstufe. Das IC hat heute Seltenheits-wert, seine Produ ktion wurde schon Mitte der 1 970erJahre eingestel lt . Die aufkommende LEDTechnikübernah m die Aufgaben der N ixieRöhre dam it warde Makt fü den Baustein nicht meh vohanden .
In der UdSSR wurde hingegen noch vie le Jahre aufdie NixieTechnik gesetzt, und so kann man für dieAnsteuerung heute ersatzweise das russische Äquiva-lent des SN74141 benutzen: Der russische BausteinK I D ist e ine hundertprozentige Kopie desSN74141 nur le ider nicht so robust wie das Orig inal .Aber er ist noch in großen Stückzahlen zu bekommen.
berhaupt ist die ehemalige UdSSR mit ihren Ex-Satell itenstaaten die einzige Quelle, um noch an un-gebrauchte NixieTechnologie zu gelangen. Röhrenund TLICs wurden in der Ukraine und in Russlandnoch bis zum Ende der 1 990er Jahre hergestellt . Vondaher wurden die Bauteile kartonweise bei eBay an-geboten. Anng des Jah rtausends waren das echteSchnäppchen: 1 00 Stück I N 2B für 30 Dol l ar warenkeine Seltenheit, bis heute sind die Preise jedoch mas-
siv gestiegen. Für bestimmte Röhren, etwa die sehrgroße IN 1 8, zahl t man heute für das Stück 40 Euro.
In der UdSSR kamen vorwiegend Nachba uten vonwestlichen Röhren auf den Markt. Sie ähnelten ih ren
Links eine Telefunken ZM1 1 80, rechts eine russische
IN-15-Symbol-Nixie
Vorbildern bis auf das ITüpfelchen. Aber eine Beson-derheit leisteten sich die russischen Ingenieure: Beivielen ih rer Röhren wurden die Zifern und 2 sowie
9 und 6 jeweils aus derselben Stanzform gefertigtund u m 1 80 Grad gedreht eingebaut. Dies reduzierteden Auan d für die Stanzwerkzeuge um 20 Prozent!Wenn das mal kein kapitalistischer Sparansatz war.
Noch ein Hi nweis : Die steigende Popular ität derNix ieRöhren in den letzten Jahren führte dazu,dass der Begrif „Nixie" auch für andere Anzeigenverwendet wird, etwa: G l i m m l a m pe n BargraphAnze igen ( leuchtende Ba lkenanze igen) numer ische VFDAnze igen
(FluoreszensAnzeigen) und anderes mehr .Be i Aukt ionen im Internet muss man desha lb e inwachsames Auge auf diese Begrifsvertauschu ngenhaben, um nicht das falsche Baut ei l zu ersteigern.
TESTEN
STATT TRAUENWer gebrauchte Nixies kaufen wil l , m uss aufElektronikBörsen dem Händle r trauen, dassdie Röhren noch gehen oder man hat einen
batteriebetriebenen NixieTester dabei. Wieman den sel bst baut, steht auf der Ma keWeb-seite (Li nk siehe Seite 42).
.-�-
•·
·
Dreimal BCD-zu-Dezimal-Decoder für Nixies. Von links nach rechts: K155D1 aus Russland, hergestellt im
Februar 1988, FLL101 aus Deutschland, hergestelltK 4/1 973, SN74141 aus den USA, hergestelltK 30/1972.
Eine russische IN-9-Bargraph
Anzeige. Sie wird gerne
fälschlich als Nixie bezeichnet.
Make: 3/201 S l 39
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NIXIE-RÖHREN
Das Innenleben des Messge-
rätes. Die beiden Flachkabel,
die d ie Platinen verbinden,
sind gut zu sehen.
Kurzinfo
Zeitaufwand:8 Stunden, inklusiveAbgleich
Kosten:1 1 0 Euro (ohne Gehäuse)
Programmieren:souveräner Umgang mitMikrocontrollern
Löten:etwas Routineerforderlich
Elektronik:solide Kenntnisse,iherer Umgang mitNetzspannung
Messen:robustes und leistungs-fhiges Multimeter
Schwierigkeitsgrad
1
leicht schwer
40 1 Make: 3/2015
Projekt: Gleichspannungsmessgerät
-
Nach so vie l Geschichte und Theorie folgt nu n die
Beschreibun g eines Projektes mit drei NixieRöhren.
Es ist eine Mischun g aus Technik der 1 950er Jahre
und moderner MikroprozessorTechnik, noch dazu
mit praktischem Nu tzen: ein Gleichspannungsmess-
gerät für Span nu ng und Strom.
Die Schalt ung besteht aus fünf Fun ktionsblöcken:
Mikroprozessor
A/DWandler Spannungstei ler und E ingangswahlscha lter
Anzeigeeinheit
Netzte i l
Die vollständige Stückliste finden Sie auf der Make-
Webseite zum Download (Lin k S. 42).
Fangen wir mit dem Netztei l an: Ein speziel ler
Trafo, der eigentlic h für klein e Audi oröhrenProjekte
gedacht ist, l iefert die beiden Spannungen, die für
den Betrieb der Schaltu ng notwendig s i nd. Man be-
kommt diesen speziel len PrintTrafo bei der Firma
TubeTown.de (Bestel ln umme r s iehe Stückl iste). Das
Netzgerät l iefert +5 V/200 mA und +230 V/1 0 mA.
Auf den ebenfal l s mögl ichen Einsatz eines Stepup-
Reglers zur Erzeugung de r Anodenspannung für die
NixieRöhren habe ich aus EMVGründen verzichtet
Frontansicht mit Funktionswahlschalter
die Störungen hätten das Messergebnis zu stark
verrauscht. Im Prinzip würde auch ein Trafo mit
1 70 V reichen, aber den g ibt es nicht von der
Stange.Der nächste Funktionsblock ist der Mikroprozes-
sor. Es handel t sich um e inen ATmega 88 von Atmel.
Programmiert wurde der Prozessor mit BASCOM.
Das fertig kompilie rte Programm können Sie als Hex-
Fi le ebenfal ls über den Link am Ende des Art ikels
herunter laden; auf die Programm ierung in BASCOM
gehe ich hier nicht ein.
Eine Besonderheit der Schal tung ist der externe
ADWandler . Es hande lt s ich u m e inen 1 2B i tAD-
Wand ler von T (ADS7822), der sehr gute Messwerte
l iefert anders als die internen ADWandler des AT-
mega 88, die mit ihren 1 0 Bit Auf lösung nicht genau
genug arbeiten. Der externe ADWandler benötigt
eine Referenzspannung. Diese Spannung wird
direkt aus der Versorgun gsspannun g generiert und
kann über das Poti R1 7 eingestel lt werden. Die ein-
gestel lte Referenzspannu ng muss genau 1 ,024 Volt
betragen. Ich habe bewusst auf eine speziel le Refe-
renzspannungsquel le verzichtet, da solche mit
1 ,024 V nicht gu t zu beschafen si nd. B eim Testen
hat sich aber h erausgestellt, dass die sel bst erzeugte
Referenzspannung sehr stabil ist.
Mit Maß zum Ziel
Da wir schon be im ADWandler s ind, kommen wir
nun zum Ein gangsspannu ngstei ler . Die Aufgabe desSpann ungstei lers ist es, die bis zu 1 00 Volt Mess-
spannun g auf maximal 1 ,024 Volt herunterzutei len.
1 00 Volt s ind zwar nicht gerade viel an maximaler
Messspannung, aber das ist ein Zugeständnis so-
wohl an die Sicherheit als auch an die Beschafbar-
keit der Ba uteile. Die nächste Stufe wären 1 000 Volt
Bautei le, die für solche Spannu ngen geeignet s ind,
bekommt man a ls Hob byElektroniker kaum. Auch
wäre ein Aufbau, der die dann geltenden Sicher-
heitsvorschriften für CATGeräte erfüllt, als Hobby-
projekt nicht machbar .
Der Spannungstei ler hat drei Messbereiche mit
1 x / 1 ox / 1 oox Vol laussch lag für Spannun g und
Strom. Die Widerstände s ind aus unterschiedl ichen
Werten zusammengeschaltet, auch das macht die
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Beschafung der Baute i le e infacher d ie idea len
Werte werden von den ElektronikDistributoren nur
selten angeboten. Al le WiderstandPaarungen wur-
den einzeln ausgemessen. Ich habe mir imme r eine
größere Anzahl der Widerstände bestel lt und dann
mit der WiderstandsMessbrücke die passenden
Paare herausgesucht. Im Hobbylabor muss man hal t
Kompromisse machen.Das Messgerät ist in der Lage, sowohl Spann ung a ls
auc h Strom zu messen. Mit dem Scha lter S3/S4 schal-
tet man zwischen Spannu ngs und StromMessung
um. S3/S4 ist dabei ein 4Umschalter und kein Paar
aus 2Umschaltern. Als Messwiderstand di ent ei n
1 OhmKeramikwiderstand (5 Watt). Gemessen wird
der Spannu ngsabll über dem Widerstand, der di rekt
proportional zum Strom d urch den Widerstand ist. Der
maximal zulässige Strom liegt bei 5 Ampere, darüber
wird die Sache zu h eiß für den Messwiderstand. Wich-
tig ist es, den kleinstmöglichen Messbereich zu wäh-
len, nur dann ist die Messung auch genau. Ist der
Messbereich zu groß, treten durch mathematische
Run dung en i n der Sofware Messfehle r auf.
Der Bestückungsplan der Europaplatine. Die dicke
weiße Linie in der Mie ist die Sägelinie zum Trennen
der beiden Platinen.
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Schaltbild des Gleichspannungs
messgeräts für Spannung undStrom mit Nixie-Anzeige
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Make: 3/201 5 l 41
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Selbst gemachte Nixie
Anschlüsse aus 1- mm
Lötösen: links das Rohteil,
rechts nac h dem Pressen
Die Anzeigeplatine von oben.
Gut zu sehen: di e Lötösen
Buchsen, in denen die Nixies
stecken.
42 1 Make: 3/201 5
Anzeige
Letzter Schalt ungsb lock ist di e NixieAnzeigeein heit.
Sie besteht aus den drei NixieRöhren vom Typ IN
1 2B, dem BCDzuDezimaldecoder SN74141 und
den Schalttransistoren für di e Anodenspannung . Da
der Mikrokontroller nicht genügend Ports hat, wird
die Anzeige im sogenan nten Mu ltipl exverfh ren an-gesteuert: Es wird imme r nu r eine Anzeige angeste
u-
ert, die beiden anderen s ind über die Schalttrans s-
toren abgeschaltet. Das Umschalten zwischen den
einzelnen Anzeigen pass iert so schnel l , dass das
menschl iche Auge dies nicht wahrnehmen kann.
Der Schaltvorgang für die Anodenspannu ng pas-
siert etwas „hinterlistig". Norm alerweise würde man
zwei HochspannungsTransistoren mit hoher Verstär-
kung nehmen un d die Anodenspann ung dar über ein-
und wieder ausschalten. Schaltung stechnisch ist das
ein recht großer Aufwand und erfordert sehr viele
Bauteile pro Nixie. Ich bin ei nen anderen Weg gegan-
gen: Ich schl ieße die Anodenspannung hochohmig
kurz und schalte so die nicht benötigten Nixies aus.
Dies geschieht mit Hilfe der MOSFETTransistoren
BS 1 08. Die werden du rchgesteuert und sc hließen
hierbei die Anodenspannung kurz. Der Kurzschluss-
strom ist gleich dem Anodenstrom einer eingeschal-
teten NixieRöhre. Dies hat den Vorteil, dass es keine
Imp ulsspitzen auf der Stromversorgung gi bt, die da s
Messergebnis beeinflussen könnten. Das ist eine sa u-
bere Sache und spart die Hälfe der Bauteile ei n.
Eine Besonderheit ist der Transistor Q4: Er schal-
tet auf Befehl des M ikrokontrollers die Dezima lpu nk-
te ein und aus. Dies ist erforderlich, weil der Deco-
derBaustein hi erfür keinen Ausga ng besitzt. Sollten
einmal a l l e Dezimalpu nkte eingeschaltet sein, so istder Maximalwert des Messbereiches ü berschritten
worden. Bitte wählen Sie dann den nächsthöheren
Messbereich aus; ansonsten wird der ADWandler
beschädigt.
Platine und Gehäuse
Für ein en s icheren und frustfreien Nachbau habe ich
ein Platinenlayout entworfen. Das Layout passt auf
eine Europaplat ine 100 mm x 1 60 mm und muss für
den Aufbau ent lang einer im Layout erkennbaren
Sägel in ie getei lt werden. Die beiden Plat inen wer-
den dann mittels zweier Flachkabel und einer Zwei-
drahtverbindung gekoppelt .
Das gezeigte Gehäuse wu rde au s GieTecSeiten-
profi len, 1,5mmAluplatten und einer orangefrbe-
nen Plexiglasscheibe zusammengebaut. Die Schal-
ter und BuchsenBeschr iftung wurden auf e iner
CNCGraviermaschine hergestellt; das erledigt aber
auch jeder Schi lderdienst.
Ein Wort noch zu den Fassungen für die NixieRöh-
ren: Unproblematisch sind bedrahtete Exemplare; sie
können mit ihren langen Drähten direkt in eine Plati-
ne e ingelötet werden. Typische Vertreter sin d die IN
16 und die IN1 7. Außerdem befindet s ich bei ihnen
der Verschluss des Gasfüll stutzens auf der Oberseite
der Röhre. Schwieriger wird es mit den NixieRöhren,
die starre Drahtanschlüsse am Sockel haben und den
Gasfül l stutzen unterhalb s ie benötigen zwingend
eine Fassung, da direktes Einlöten sie zerstören
würde. Ni mmt man etwa die I N 2B aus dem hie r vor-
gestellten Projekt, so gi bt es dafür zwar noch F�ssun-gen, aber die sind n ur zur Freiverdrahtung bestmmt.
Auf eine Platine kann m an sie nicht setzen.
Ich helfe mir mit LötösenBuchsen für 1 mmLöt-
näge l. Die g ibt es preiswert im 1 erPack bei den
bekannten ElektronikDistributoren. Sie passen 1 00
prozentig auf die Sockelanschl üsse der I N1 2B und
ihrer Verwandten. Einzig die Lötfahne der Buchse
muss rundgedrückt werden, damit s ie in die Boh-
rung au f der Plati ne passt. Das funktioniert prima mit
einer in den Backen gezahnten Kombizange. Sind
al le Buchsen ru ndgedr ückt, wird eine Nixie komplett
mit den Buchsen bestückt und dann direkt in die Pla-
t ine gelötet. Das erspart das mühsame Ausrichten
der Buchsen nach dem Verlöten, getreu nach dem
Motto: „Ein Fauler war noch nie ein Dumm er."
Für die dickeren Anschlüsse einer IN1 Nixie oder
äh nl ich passen die Buchsen der Mol exStecker, die in
PCs für die Stromversorgung der alten Festplatten
und Diskettenla uerke verwendet werden. -pek
Links und Foren
make-magazin.dxcce
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Make: 3/2015
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Mit Zangen und Heißklebepistole ging esan die Tastaturen.
zum Lötkolben. Die ersten
Ferig: einmal Einfügen bite!
ZUKUNFTSTAG
In Niedersachsen löste der Zukunftstag
2006 den bun desweiten Aktionstag
Girls' Day ab. Mädchen und Jungen sol-
len an diesem Tag Einblic k in Berufe er-
hal ten, die sie im Rahmen der Berufsori-
entierung eher selten in Betracht ziehen.
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Es makeen de Schüennen an denLED -Benchen de Kahoden, um se späewedeuekennen
chl ieß lich löteten sie die Es zusammen
Denn anschließend wurden die Beine auf die
gleic he Länge gekürzt.
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1 m gärtnerischen Sinne ist der Autor le ider völ l ig
kompetenzfrei , möchte aber dennoch Tomaten
aus eigenem Anbau genießen. So s innierte er vor
einiger Zeit darüber, ob es möglich sei, der eigenen
gärtnerischen I nkompetenz durch den Einsatz eines
Raspberry Pi ein wenig auf die Sprünge zu helfen.
Das Ziel ist, in ein em TerrassenHochbeet ständig die
Bodenfeuchtig keit zu messen und bedarfsweise fürWassernachschub zu sorgen. Die meisten Boden-
feuchtigkeitssensoren, die bei den einschlägigen
Onl ineHänd lern an geboten werden, sehen a us wie
im Bild unten rechts.
Die Gabelzin ken steckt man i n die Erde und oben
wird ein dreiadriges Kabel angeschlossen. Die Kos-
ten l iegen zwischen fünf und fünfzehn Euro, je nach-
dem, ob man de n Sensor am nächsten Tag haben
wil l oder ein p aar Wochen Zeit hat, bis das Päckchen
aus Shenzen da ist . Leider hat diese Bauform ein
paar Nachteile: Der Anschluss für das Kabel ist nicht
wasserdicht, das heißt, man darf diesen
aquar ium sind es 2,8 Volt. Man hätte eigentlich erwar-
tet, dass bei völligem Untertauchen unter Wasser die
kompletten 3,3 Volt am Ausgang an liegen, aber das ist
nicht tragisch wir rechnen da s später in der Sofware
in Prozentwerte um und können das dort anpassen.
Wertewandel
Es wäre schön, wenn wir die drei Drähte einch an
den Raspberry Pi anschl ießen und die Spannung aus-
lesen könnten. Eine steigende oder fal lende Span-
nun g ist aber ein ana loger Messwert, und damit kön-
nen digital a rbeitende Systeme wie u nser Raspberry
Pi nichts anfngen . Wir brauchen ei nen AnalogDi gi-
talWandler, beispielsweise den MCP3008.
Auf dem Bild auf der nächsten Seite sieht man,
dass der IC au f der Oberseite eine kleine Delle ha t. Das
Beinchen, das dieser Delle am nächsten ist, heißt Pin
1 . Von dort werden die Pins gegen den Uhrzeigersinn
durchgezählt. An den Pins 1 bis 8
Sensor nic ht kompl ett vergraben; starker
Regen dürfte wohl auch schon zu Mess-
fehl ern führen. Bei Kontakt mit Wasser ist
Korrosion nur eine Frage der Zeit, gerade
beim Einsatz im Beet oder auf der Terras-
se. Die Messfühler sind ebenlls blankes
Metall, das im Erd reich mit Sicherheit kor-
rodieren wird. Schl imm er noch: bei man-
chen dieser Sensoren s ind die Leiter in
Das vorkonfigu rierte
Pi Image i nklus ive
al l er Skripte und
Programme f inden
Sie unter dem ink
legt man die analogen Eingangs-
spannungen an, die übrigen Pins
dienen zum Anschl uss der Versor-
gungsspannung und der Kommu-
nikation mit dem Raspberry Pi.
Auf der Schemazeichnung auf
Seite 48 sind die Pins nicht n ur mit
ihren Nummern, sondern auch mit
ihrer Funktion bezeichnet. Pin 1
heißt hier CH (Channel 0) . Der
am Ende des Art ikels
zum Download.
Kupfer ausgeführt wenn das verrottet
und in die Pflanze gelangt, kann man selbige ver-
gessen. Deshal b fiel nach gebü hrendem Kopfkrat-
zen die Entscheidu ng für den Vegetronix VH400.
Er arbeitet kapazitiv, was in der Praxis primär
bedeutet: kein Metal l imErdreich. Außer-
dem ist der Sen-
sor wasserdicht ver-
gossen, man kann ihn
also in der Pflanzerde ver
senken, um die Feuchtigkeit
direkt am Wurzelballen zu mes-
sen. Einziger Nachteil : Nach dem Er-
werb ist man etwa fünig E uro ärme r
dafür bekommt man mehr Tomaten, als
man unter Beibehaltung eines würdevol len Ge-
sichtsausdrucks tragen kann.
Der Sensor hat drei Anschlussdrähte: P lus, Minu s
und Output. Output bedeutet: Dieser Draht führt
umso me hr Spannu ng, je höher die F euchtigkeit ist,
die der Sensor misst. Plus ist der Draht mit der roten
Isolierung, Minus alias Masse ist nicht der Draht mit
der schwarzen Isolie rung das ist die OutputLeitung.
Masse ist der nichtisolierte Draht.
Am Raspberry Pi können wir eine Versorgungs-
spannung von 3,3 oder 5 Volt abgreifen, für den
Feuchtigkeitssensor reichen 3,3 Volt. Ein kurzer Test
am Pi: Plu s und Min us am Raspberry ansc hließen, Out-
put mit einem M ultimeter messen. Der knochentro-
ckene Sensor li efert wie erwartet 0 Volt. In Blu menerde
liefert er 0,9 Volt, untergetaucht im Arbeitszimmer
Bild links: Der Pi signalisiert über
die USB-Ampel die Bodenfeuchtigkeit.
OutputDraht unseres Feuchtigkeitssensors wird
genau dort angeschlossen. Die Pins 2 bis 8 alias Chan-
nel 1 bis 7 benutzen wir nicht. Um Störungen zu ver-
meiden, verbinden wir sie al l esamt mit Masse.
An den Pin 1 (CH) des MCP3008 kommt also derOutputDraht des Feuc htigkeitssensors, den nichtiso-
lierten Draht des Feuchtigkeitssensors verbindet man
mit Pin 6 am Raspberry (GND), den rot isolierten Draht
des Feuchtigkeitssensors schließt man an Pin 1 des
Raspberry (VCC). Hardwareseitig ist nun alles bereit.
Jetzt muss man dem Raspberry aber noch beibringen,
wie er an d ie Messwerte kommt, die ihm d er Analog-
DigitalWandle r MCP3008 jetzt zur Verfügun g stellt.
Kurzinfo
Material
Make: 3/201 5 l 4 7
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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GARTENBEWÄSSERUNG
L i s t i n g 1L i s t i n g 2
/ u s r / b i n / p y t h o n# c o d i n g = u t f - 8i m p o r t s p i d e v
i m p o r t t i m e
C
(
# ! / b i n / b a s hW D I R = / u s r / L o c a l / s h e l l s c r i p t s / m o i s t u r e s e n s o rE T C D I R = $ W D I R / e t c /
s p i = s p i d e v . S p i D e v ( )s p i . o p e n 0 , 1 )
C
O U T D I R = $ W D I R / o u t p u t
M O I S T P R O Z E N T= $ ( $ W D I R / m o i s t _e i n m a l . p y c u t - f 1 - d \ . ;L o g g e r " $ M O I S T P R O Z E N T P r o z e n t S u b s t r a t f e u c h t e "e c h o $ M O I S T P R O Z E N T > $ E T C D I R / mo i s t u r e - v h 4 0 0 - 1 . t e x t
a n t w o r t = s p i . x f e r ( [ 1 , 1 2 8 , 0 J )i f 0 < = a n t w o r t [ 1 J < = 3 :
w e r t = ( ( a n t w o r t [ 1 J * 2 5 6 ) + a n t w o r t [ 2 J ) *0 . 0 0 3 2 2
f p r o z e n t = ( ( w e r t / 2 . 8 2 ) * 1 0 0 )# S u b s t r a t f e u c h t e i n P r o z e n t a u s g e b e np r i n t f p r o z e n t
e L s e :p a s s
48 1 Make: 3/201 5
Öffentl icher Datennahverkehr
An dieser Stel le müssen wir kurz ü ber Bussysteme
sprechen. In Computern arbeiten gleich meh rere Bus-
systeme. Das sind Datenstraßen mit mehreren Daten-
verkehrsteilnehmern und einer Steuerzentrale. Die
Steuerzentrale ist der Computer (Master), die Ver-
kehrsteilnehmer sind angeschlossene Komponenten
(Slaves oder Clients). Der Master kann di e Slaves an-
hand einer ein deutigen Nu mmer ( I D) identifizieren
und von ihnen verlangen, dass sie ih re Daten bei der
Zentrale a bliefern. Auch d er Raspberry Pi hat, so klei n
er auch ist, meh rere Bussysteme. Um di e Daten des
Feuchtigkeitssensors abzufragen, nutzen wir eines,
das SPI heißt (Serial Peripheral Interce). Um das SP-
Bussystem zu a ktivieren, füh rt man auf dem Raspberryin einem Terminalfenster (Shell) das Komman do sudo
raspi-config aus. Es erscheint ein Textmenü mit dem
Pun kt „Advanced Options" und i m flgend en U nter-
menü „SPI". Dort bestätigt man die Sicherheits-
abfrage mit „Yes" und verlässt das Tool raspiconfig".
Zusätzl ich instal l iert man noch die PythonUnter
Zur Digitalisierung der
Sensor-Spannung d ient der
AD-Wandler MCP3008.
stützung für die Programmierung der SPSchnitt-
stel le :
cd �
sudo apt-get -m insta python-dev bc
git cone https://github.com/Gadgetoid/py-spidev
cd py-spidev
sudo make insta
Jetzt startet man den Raspberry einmal neu (mit dem
Kommando sudo reboot) Nach dem Neustart ist das
SPBussystem an Bord. Mit einem erfreulich kurzen
Programm in Python weisen wir den MCP3008 an,
uns ü ber den SPBus die Daten zu geben, die der an
CH angeschlossene Sensor l i efert (siehe sting 1 ).
Der Messwert in Volt steht in der Variable wert Da
wir empirisch ermittelt haben (durch Eintauchen insAquarium), dass der Sensor bei maximaler Umge-
bungsfeuchtigkeit 2,82 Volt l iefert, rechnen wir die
Voltzahl in Prozent um . Dieser Wert steht in der Varia-
ble fprozent und wird ausgegeben: 49.21 34751 773. Die
Anzahl der Nachkommastellen täuscht eine wesent-
lich höh ere Genaui gkeit vor, als der Sensor tatsächlic h
erreicht, deshal b werden wir sie kompl ett abschnei-
den und nur mit dem ganzzahligen Vorkommawert
weitermachen. Danach wird der Wert in eine simple
Textdatei geschrieben. Das erledi gt das sting 2 (dies-
mal nicht in Python, sondern per BashBefehle n):
Dieses Programm ruft das SensorAbfragepro-
gram m moist_einm al.py auf und m erkt sich von des-
sen Ausgabe al les, was vor dem Punkt steht (cut -fl
-d\.}, in der Variable MOISTPROZENT Deren Inhal t wird
in die Datei moist urevh4001 .text geschrieben.
Nun wollen wir aus den Sensordaten anschaul iche
Grafiken erstellen. Damit man Verlaufsgrafiken ma-
chen kann, muss ma n die Messwerte über einen l än-
geren Zeitraum sam meln, am besten in einer kleinen
Datenbank. Ich nehme für diesen Zweck eine soge-
nannte RoundRobinDatenbank (RRD). Das sind Da-
tenbanken mit einer festen Größe (sagen wir, groß
genug für die Daten eines Jahres was älter als ein
Jahr ist, fl iegt automagisch au s der Datenbank raus).
Dabei sind die jüngsten Daten min utengenau verfüg-
bar, etwas ältere Daten werden au f den 5Min uten-Durchschnitt gemittelt, noch ältere auf einen Stun-
denm ittelwert und so weiter. Die benötigte Sofware
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r L i s t i n g 3 L i s t i n g 4
# ! / b i n / b a s hW D I R = / u s r / L o c a l / s h e l l s c r i p t s / m o i s t u r e s e n s o rE T C D I R = $ W D I R / e t c /
# ! / b i n / b a s hW D I R = / u s r / l o c a l / s h e l l s c r i p t s / m o i s t u r e s e n s o rE T C D I R = $ W D I R / e t c /
O U T D I R = $ W D I R / o u t p u t O U T D I R = $ W D I R / o u t p u t
r r d t o o l c r e a t e $ E T C D I R / m o i s t u r e . r r d - s t e p 6 0D S : d a t a 1 : G A U G E : 1 2 0 : 0 : 1 0 0 \D S : d a t a 2 : G A U G E : 1 2 0 : 0 : 1 0 0 \R R A : A V E RA G E : 0 . 5 : 1 : 2 1 6 0 \R R A : A V E RA G E : 0 . 5 : 5 : 2 0 1 6 \R R A : A V E RA G E : 0 . 5 : 1 5 : 2 8 8 0 \R R A : A V E RA G E : 0 . 5 : 6 0 : 8 7 6 0 \
M O I S T P R OZ = $ c a t $ E T C D I R / mo i s t u r e - v h 40 0 - 1 . t e x t ;e c h o " $ MO I S T P R O Z P r o z e n t S u b s t r a t f e u c h t e "r r d t o o l u p d a t e $ E T C I R / mo i s t u r e . r r d N : $ M O I S T P R O Z : Uf o r i i n - 4 h - 1 2 h - 2 4 h - 7 d - 3 0 d -9 0 d - 1 8 0 d - 3 6 0 d; d or r d t o o l g r a p h $ O U T D I R / m o i s t u r e $ i . g i f
- b o r d e r = - c G R I D # f f f f f f - c B A C K # f f f f f f - l a z y - s l o p e - mo d e - s t a r t $ i
R R A : M A X : 0 . 5 : 1 : 2 1 6 0 \R R A : M A X : 0 . 5 : 5 : 2 0 1 6 \R R A : M A X : 0 . 5 : 1 5 : 2 8 8 0 \R R A : M A X : 0 . 5 : 6 0 : 8 7 6 0
heißt RRDTool und ist in a l le n popul ären LinuxDistri-butionen serienmäßig a n Bord. Eine kurze Einführu nghalten wir onli ne bereit, der Weg dahin ist unter demLink am Ende des Artikels zu finden. RRDTool i nstal-l iert man auf dem Pi durch die E ingabe von sudo
apt-get -fm install rrdtool. Das Skript in Listing 3 wirdnur ei nmal benötigt: es legt die RoundRobinDaten-bank mit dem Namen moisture.rrd an, die die Mess-werte des Feuchtigkeitssensors aufnehmen soll .
Jetzt benötigen wir noch ein kleines Programm,das einmal pro Minute den Messwert aus der Dateimoistu revh4001 .text liest, ihn an die RRD verfüttertund die Verlaufsgrafik erzeugt. Listing 4 zeigt es.
Das Skript generiert Bi lder für mehrere Über-sichtszeiträume: für 4 Stunden, 24 Stunden, 7 Tage,
30 Tage u nd so weiter bis zu einer Jah resübersicht.Ein Graph über die letzten 7 Tage ist im Bild rechtsunten zu sehen.
Die Blumenampel
Egal, ob man Tomaten aus Samen aufzieht oder a l sJun gpflanzen kauft: Zunächst werden d ie Pflanzenin der warmen Stube herangepäppelt, bis keineNachtfröste mehr zu erwarten s ind. Wenn Sie zuviel Respekt vor einer a utomatischen Bewässerungund den Fo lgen e iner Feh lfunkt ion in den e igenenvier Wänden haben, können Sie s ich ein e automa-tische GießErinnerung bauen, etwa mit einer Blu-menampel .
Die Blumenampel zeigt grün, wenn die Boden-feuchtigkeit mehr als 65 Prozent beträgt, gelb, wennman gießen sollte und rot, wenn's zu spät ist. DieAmpel (Hersteller: Cleware) wird per USB angeschlos-sen und ist frei program mierbar, und zwar sehr ann-gerfreundlich. Sie funktioniert unter Windows, Linuxund bald wohl au ch u nter OS X. Die Sofware für Li nuxsteht unter www.vanheusden.com/clewarecontrolzur Verfügung. Nach dem Dekomprimieren genügtein make install, und man ist startklar . Mit diesemKommando schaltet man die Ampel auf grün:clewarecontrol -d 901846 -as 2 1.
Sieht kryptisch aus, is t aber ganz einch. Der Para-meter -d 901846 gibt an, welche Ampel man a nspre-chen möchte, in unserem Fal l die mit der Erkenn ungs
- t i t l e " B o d e n f e u c h t i g k e i t ( $ i " - ve r t i c a l - L a b e l " P r o z e n t " - w 4 0 0 - h 1 4 0
D E F : d a t a 1 = $ E T C I R / m o i s t u r e . r r d : d a t a 1 : A V E R A G E \D E F : d a t a 2 = $ E T C I R / m o i s t u r e . r r d : d a t a 2 : A V E R A G E \C E F : s h a d i n g 2 = d a t a 1 , 0 . 9 8 , * A R E A : s h a d i n g 2 # 0 0 0 0 F 9 :
" B o d e n f e u c h t i g k e i t ( a k t u e l l $ M O I S T P R O Z P r o z e n t \ n " \
C D E F : s h a d i n g 1 0 = d a t a 1 , 0 . 9 0 , * A R E A : s h a d i n g 1 0 # 0 F F F 9C E F : s h a d i n g 1 5 = d a t a 1 , 0 . 8 5 , * A R E A : s h a d i n g 1 5 # 1 8 1 8 F 9C E F : s h a d i n g 2 0 = d a t a 1 , 0 . 8 0 , * A R E A : s h a d i n g 2 0 # 2 2 D F 9C D E F : s h a d i n g 2 5 = d a t a 1 , 0 . 7 5 , * A R E A : s h a d i n g 2 5 #3 C 3 C F 9
C E F : s h a d i n g 3 0 = d a t a 1 , 0 . 7 0 , * A R E A : s h a d i n g 30 # 4 B 4 B F 9C D E F : s h a d i n g 3 5 = d a t a 1 , 0 . 6 5 , * A R E A : s h a d i n g 3 5 # 5 A 5 A F 9C D E F : s h a d i n g 40 = d a t a 1 , 0 . 6 0 , * A R E A : s h a d i n g 4 0 #6 96 9 F 9C E F : s h a d i n g 4 5 = d a t a 1 , 0 . 5 5 , * A R E A : s h a d i n g 4 5 # 7 8 7 8 F 9C D E F : s h a d i n g 5 0 = d a t a 1 , 0 . 5 0 , * A R E A : s h a d i n g 5 0 # 8 7 8 7 F 9C E F : s h a d i n g 5 5 =d a t a 1 , 0 . 4 5 , * A R E A : s h a d i n g 5 5 # 96 9 6 F 9C D E F : s h a d i n g 6 0 = da t a 1 , 0 . 4 0 , * A R E A : s h a d i n g 6 0# A 5 A 5 F 9C E F : s h a d i n g 6 5 = d a t a 1 , 0 . 3 5 , * A R E A : s h a d i n g 6 5 # B 4 B 4 F 9C E F : s h a d i n g 7 0 = d a t a 1 , 0 . 3 0 , * A R E A : s h a d i n g 7 0 # C 3 C 3 F 9C D E F : s h a d i n g 7 5 = d a t a 1 , 0 . 2 5 , * A R E A : s h a d i n g 7 5 # 2 2 F 9C E F : s h a d i n g 80 = d a t a 1 , 0 . 2 0 , * A R E A : s h a d i n g 8 0 # E1 E 1 F 9C D E F : s h a d i n g 8 5 = d a t a 1 , 0 . 1 5 , * A R E A : s h a d i n g 8 5 # E 1 E 1 F 9d o n e
zifer 901846 man könnten j a mehrere davonhaben. Die Erkennungszier ermittelt man mit demBefehl clewarecontrol -l. Mit dem Parameter -as 2 1 er-flgt die eigentliche Ampelschaltung. Dabei gibt dieerste Zahl die Farbe an (=rot, 1 =gelb, 2=grün) unddanach entweder 0 für „aus" oder 1 für „ein".
Die Sensordaten für die Bodenfeuchtigkeit hat derComputer bereits. Damit ist es recht einch, miteinem kleinen BashProgramm wie in L ist ing 5 denGießStatus anzeigen zu lassen.
Wenn man gerade keine Tomaten züchtet, kanndie Ampel natürl ich au ch bel iebigen and eren Zwe-cken dienen, der Fantasie sind hier keine Grenzen ge-setzt.
+c„NL
70
6
50
40
3
20
10
B o d e n f u c h t i g k i t [ - 7 d )
18 19 0 1
• Bo d e n f e u c ht i gk e i t ( a t u e l l 3 7 P o z e t )2 3 24
Make: 3/201 5 l 49
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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GARTENBEWÄSSERUNG
L i s t i n g 5
# ! / b i n / b a s hW D I R = / u s r / l o c a l / s h e l l s c r i p t s / a m pe l
schlossen und lässt kein Was-
ser hindurch. Es besitzt aber
zwei Metal l k lemmen. Wird an
diese Klemmen eine Spannun g
von 1 2 Volt angelegt, önet es
M O I S T U R E = $ ( c a t / u s r / l o c a l / s h e l l s c r i p t s / m o i s t u r e s e n s o r / e t c / mo i s t u r e - v h 4 0 0 - 1 . t e x t )# d e b u g
und lässt das Wasser in einen
Perlschlauch (der schwarze
Schlauch l inks im Bild) fl ießen,aus dem tröpfhenweise Was-
ser perlt. F al l s kein Wasserhahn
in der Nähe ist, kann m an auch
einen größeren Wasserkübel
mit einer 1 2VoltTauchpum pe
anstelle des Mag netventi ls ver-
wenden. Dann muss man nur
in gewissen Interval len nach-
schauen, ob noch ge nug Was-
ser im Kübel ist.
L o g g e r " F e u c h t i g k e i t : $ M O I S T U R E P r o z e n t " ;# A m p e l s c h a l t e ni f [ $ M O I S T U R E - g e 6 5 J ; t h e n
# A mp e l a u f g r u e n s c h a l t e nc l e w a r e c o n t r o l - d 9 0 1 8 4 6 - a s# R o t u n d g e l b a u s s c h a l t e nc l e w a r e c o n t r o l - d 9 0 1 8 4 6 - a s 0 0c l e w a r e c o n t r o l - d 9 0 1 8 4 6 - a s 1 0
e l i f [ $ M O I S T U R E - g e 5 5 J & & [ $ M O I S T U R E - l e 6 4 J ; t h e n# A m p e l a u f g e l b s c h a l t e nc l e w a r e c o n t r o l - d 9 0 1 8 4 6 - a s# r o t u n d g r u e nc l e w a r e c o n t r o lc l e w a r e c o n t r o l
e l s e# A m p e l a u f r o tc l e w a r e c o n t r o l# g e l b u n d g r u e n
c l e w a r e c o n t r o lc l e w a r e c o n t r o l
f i
a u s s c h a l t e n- d 9 0 1 8 4 6 - a s 0 0- d 9 0 1 8 4 6 - a s 0
s c h a l t e n- d 9 0 1 8 4 6 - a s 0
a u s s c h a l t e n
- d- d
9 0 1 8 4 6 - a s 09 0 1 8 4 6 - a s 0
Die automatische Bewässerung
Nachdem wir an diesem Pun kt angelangt sind, ist eine
automatische Bewässerung nur noch ei ne Kleini gkeit.
Denn wenn m an an hand der Bodenfeuchtigkeit eine
Ampel schalten kann, lässt sich genauso leicht eine
Pumpe oder ein Magnetventi l schalten. Wenn etwa
auf dem Balkon, der Terrasse oder im Garten ein
Wasserhahn vorhanden ist, ist ein v om Raspberry ge-schaltetes Magnetventil mit 1 /2Anschlü ssen die ein-
chste Lösung. Darauf kann man etwa Gardena-
Kupplungen für die Schlauchstecker schrauben. Das
Bild unten zeigt ein solches Magnetventi l, das man
auf Amazon für u nter 1 5 Eu ro bekommt.
Das Element ganz rechts im Bild wird an den Was-
serhahn a ngeschlossen. Es ist ein YVerteiler. An die
eine Seite kommt ein Gartenschla uch, an der a nderen
Seite hängt das Bewässerungssystem. Durch de n gel-
ben Schlauch gelangt das Wasser zu eine m Magnet-
venti l, das ist das weiße Element zwischen gelbem
und schwarzem Schlauch. Normalerweise ist es ge
An d as Magnetventil
lassen sich Adapter fürGartenschläuche
anschließen.
Der Raspberry Pi kann al ler-
d ings ke ine 1 2 Volt zum Schal-
ten des Magnetventi ls l iefern,
desha lb benötigen wir e inen
Zwischenschritt . Wir nehme n
ein hande lsüb l iches 1 2Vo lt-
Netzte i l u nd e in Re la ismodul
für de n Pi .
Was genau macht das Relaismodul? Es schaltet
wie ein Lichtschalter, mit dem Unterschied, dass
man den Schalter nicht mechanisch, sondern elek-
trisch betätigt. Das übernimmt der Pi mit einer klei-
nen Steuerspannung.
Be i unserem Re la ismodul han de lt es s ich um e in
Model l vo n Sainsma rt, das speziel l für den Betrieb
am Raspberry Pi oder Arduino ausgelegt ist . Es
kommt ohne d ie sonst oft übl ichen vorgelage rtenTransistorschaltungen a us. Das Relaismodul ist sehr
simpel zu beschalten. Es muss an Plus (5 Volt) und
Minus angeschlossen werden, damit es überhaupt
arbeiten kann. Unser Modul kann zwei Verbraucher
schalten, für jedes gibt es einen weiteren Pin, IN1
un d IN2 . F ür unser Be isp iel verb inden wir IN mit P in
7 (GPIO 4) am Raspberry Pi andere GPIOPins s ind
natür l ich auch mögl ich.
Wenn ma n diesen P in per Program m auf „Low"
schaltet (also 0 Volt), erkennt das Relais modu l dieses
Signal und stellt eine Verbindung zwischen den an-
geschlossenen Leitungen her. Diese gehören zu
dem erwähnte n 1 2VoltNetzteil, dessen Spannu ng
an den RaspberryaufGardenaAdapter angelegt
wird, um die Schleusen zu önen. In List ing 6 ist das
PythonProgramm zu sehen, das Pi n 7 auf LOW und
damit das Magnetventi l auf Durchf luss schaltet :
Listing 7 stoppt den Wasserfluss, indem es Pin 7
wieder auf Hig h, also 3,3 Volt schaltet.
Man benöt igt jetzt nur noch ein einfaches Pro-
gramm, das ei nmal pro Minute die Bodenfeuchtig-
keit ermittelt und abhängig von diesem Wert das
Magn etventi l öfnet oder schließt. H ier bietet es sich
an, das Bl umena mpelSkript wiederzuverwerten und
anstel le der Ampel einfch di e PythonSkripte aufzu-
rufen, die das Magnetventi l öfnen oder schließen.
Listing 8 zeigt das Skript.Um das Programm einma l pro Minute auszufüh-
ren, benutzt man den Dienst Cron. Cron ist eine Art
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 51/162
Zeitschaltuhr für Programme: Man bestimmt, wann
ein bestimmtes Programm a usgeführt werden sol l
und Cron kümmert s ich darum. Gesteuert wird es
von einer Datei namens crontab, in d er man die Aus-
führun gszeiten festlegt. Gibt man in der Shel l crontab
-e ein, so startet ein Editor und öfnet automatisch
die crontab. Dort geht man mit dem Cursor an das
Ende der Datei un d fügen die folgende Zei le hinzu:* * * * * /usr/local/shellscripts/bewaesserung/bewaesserung.sh
Es mü ssen genau fünf Sternchen (Asterisks) vor dem
Kommando stehen. Sie s ind quasi die Programmie-
rung der Zeitschaltuhr und stehen in dieser Reihen-
folge für Min ute, Stunde, Tag des Monats ( 1 31 ) ,
Monat (1 1 2), Tag der Woche (06, O=Sonntag).
Indem man al le Werte auf* setzt, s ind al le Bedin-
gungen immer erfül lt und das Programm startet ein-
mal p ro Min ute. Um den Editor zu verlassen, drückt
man STRGX. All e Sicherheitsabfragen bestätigt man
mit „J", um zurück zur Kommandozei le zu gelangen.
Nun sol lte kein Gemüse und kein Rasen mehr im
Garten vertrocknen. -dab
Links und Foren
•
make-magazin.de/xbk
c
L i s t i n g 6
# ! / u s r / b i n / p y t h o n# c o d i n g = u t f - 8# N a m e : p i n 7 - L o w . p y
i m p o r t R P i . G P I O a s G P I Oi m p o r t t i m e
Das Relaismodul von Sainsmart schaltet das M agnetventil.
s n g 7
# ! / u s r / b i n / p y t h o n
# c o d i n g = u t f - 8
# N a m e : p i n 7 - h i g h . py i m p o r t R P i . G P I O a s G P I O
(
# P i n - N u m me r n v e r w en d e n ( n i c h t G P I O - N u mm e r n )G P I O . s e t m o d e ( G P I O . B O A R D )
(
,.
i m p o r i m e d k# W a r n u n g , d a s s d e r G P I O - Ka n a l n o c h o f f e n i s t , u n t e r r u e c e n
# W i r w o l l e n P i n 7 ( = G P I O 4 ) s c h a l t e nG P I O . s e t u p ( 7 , G P I O . O U T G P I O . o u t p u t C 7 , G P I O . O W )
r
G P I O . s e t w a r n i n g s ( F a l s e )
# P i n - N u mm e r n v e r w e n d e n ( n i c h t G P I O - N u m m e r n )
c L i s t i n g 8
# ! / b i n / b a s h
G P I O . s e t m o d e ( G P I O . B O A R D )
# W i r w o l l e n P i n 7 ( = G P I O 4 ) s c h a l t e n
G P I O . s e t u p ( 7 , G P I O . O U T )
G P I O . o u t p u t ( 7 , G P I O . H I G H )
G P I O . c l e a n u p
# n a m e : u s r / L o c a l / s h e l l s c r i p t s / b e w a e s s e r u n g / b e w a e s s e r u n g . s hW D I R = / u s r / L o c a l / s h e l l s c r i p t s / b e w a e s s e r u n g
M O I S T U R E =$ ( c a t / u s r / L o c a l / s h e l l s c r i p t s / m oi s t u r e s e n s o r / e t c / mo i s t u r e -v h 4 0 0 - 1 . t e x t )# d e b u gL o g g e r " F e u c h t i g k e i t : $ M O I S T U R E P r o z e n t " ;# R e l a i s m o d u l / M a g n e t v e n t i l s c h a l t e ni f [ $ M O I S T U R E - g e 7 5 J ; t h e n
# F e u c h t i g k e i t g l e i c h o d e r ü b e r 7 5 % ,# M a g n e t v e n t i l a u s s c h a l t e nL o g g e r " V e n t i L a u s s c h a l t e n "$ W D I R / p i n 7 - h i g h . p y
e l i f [ $ M O I S T U R E - g e 6 5 J && [ $ M O I S T U R E - L e 7 4 J ; t h e n# F e u c h t i g k e i t z w . 6 5 u n d 7 5 %# n i c h t s ä n d e r nL o g g e r " a l l e s i m g r u e n e n B e r e i c h "
e l s e
f i
# F e u c h t i g k e i t u n t e r 6 5 %# M a g n e t ve n t i l e i n s c h a l t e nL o g g e r " W a s s e r m a r s c h "
$ W D I R / p i n 7 - l o w . p y
Ma ke: 3/201 S l 51
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 52/162
LIEBLINGSWERKZEUG
Japanische Schneideladevo Rf Stos
Viele Werkzeuge h aben sich seit Jahrhunde r-
ten in ihrer Form bewährt und somit auch
kaum verändert. Und plötzlich entdeckt man,
dass durch eine einfche Verbesserung des
Grund konzepts eine sprung hafe In novation
möglich ist. Mir ging es so, als ich in der c't
Hacks 2/201 3 die Japansäge in dieser Rubrik
entdeckte. Gleich habe ich mir ein Set aus drei
dieser Sägen beschat. Ich war schnell vonden präzisen Sägeschnitten begeistert. Den
bewährten Fuchsschwanz schickte ich in den
Ruhestand.
Kürzlich bekam ich ei n genial es Zusatzteil
zur Japansäge geschenkt: Die japanische
Schneidelade. Während Gehrladen hierzulan-
de aus eine r ufrmigen Schi ene bestehen, in
die man ein e Leiste einlegt, um dann 45° und
90°Schnitte ausführen zu können, erlaubt die
japanische Schneidelade das Sägen von Geh-
rungen in jedem bel iebigen Winkel . Auch
doppelte Gehrungen sind kein Problem, denn
man kann sie nicht nur im Winkel, sondern
auch in der N eigung stufenlos verstellen.
Das Funktionsprinzip ist einch. Die Säge
wird zwischen zwei paral lelen Metallplatten
geführt. Diese Platten lassen sich sowohl hori-
zontal als auch vertikal in einem weiten Be-
reich neigen. An einer groben Skala kann man
den Schneidewinkel ablesen. Zur Feineinstel-
lun g l iegt ein präziser Winkelmesser bei.
Um die Schneidelade paral lel an eine Leiste
anzulegen, montierte ich die beil iegende Füh -
rungsschiene u nd war verblüt, wie genau ich
die eingestellte 45°Gehrung hinbekam.
Die Königsk lasse i s t das S chneiden von
Platten. Hierzu bietet die Schneidel ade einenPara l le lansch lag, ähn l ich wie Handkre is -
sägen. So kürzte ich ein Regalbrett, indem
ich die Schneidelade a n einer Leiste, die ich
mit Schr aubzwingen a uf dem B rett befestigt
hatte, als Anschlag entlangschob. Dank
Japansäge kann s ich das Ergebnis mit dem
einer Kreissäge messen. -esk
Dein Lieblingswerkzeug
Welches Werkzeug macht Di r das Leben
leichter? Schick uns Deine Idee an:
Parallel-
anschlagfür lange Schnitte
Seitenanschlag
zur Posit ionierung der
Schneide lade an der
seitl ichen Kante
Führungsplatten
in Neigung und Winkel
verstel lbar
i
,•
.
'
„
•
•'1'
Japansäge
Die Säge wird so in der
Sägeführung positioniert,
dass die Zähne mehrere
Mi l l imeter Abstand z ur
Sägeführung haben.
t
·'
� .
�
52 1 Make: 3/201 5
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 53/162
Make: 3/2015
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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EINFACH ABHEBEN
Unsere Artikel rund um die Fliegereiin diesem Heft:
Raketengleiteraus Balsaholz
ArduSmartPilotmit Smartphone-Steuerung
Multikopterals f l iegender 3D-Scanner
Luftrennenmit Live-First-Person-Video
StratosphärenballonMarke Eigenbau
Seite 6
Seite 64
Seite 72
Seite 82
Seite 86
Noch mehr Artikel und Bauanleitungenzur Fliegerei gibt es online:
Elektroflugmodell Da Capomit Kondensator als Energiespeicher
Magnetsteuerungfür Hanggleiter
Wasserraketeaus PET-Flasche
Einfliegen und Trimmen von Gleiternund anderen Tragflächenflugzeugen
Kleine Rechtskundefür Kopterpiloten
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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SCHNELLSTART
Kurzinfo
Zeitaufwand:2 bis 3 Stunden
Kosten:1 0 Euro
Holzbearbeitung:
�.= einfche Säge- undSchleifrbeiten
Metallbearbeitung:einfche Zuschneide-,Schleif-und Biegearbeiten
Feinwerkzeug:Spitzzange, Laubsäge,Cutter, Schleifpapier, Me
tallfeile, Seitenschneider,Blechschere oder kräigegewöhnlche Schere,optional: Schraubstock
MaschinenBohrmaschine mit Bohrern (1 ,5 mm, 3 mm,5 mm, 1 0 mm), Schleifmaschine mit rotierenderSchleifscheibe (Dremeloder Ähnliches), optional:Dekupiersäge oder Lasercutter (statt Laubsäge)
Schwierigkeitsgrad
1
leicht
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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1 n einer meiner Kindh eitserinnerun gen spricht meinVater über ein magi sches „RaketenSegelflugz eug"
aus Bal saholz. Mit zurückgeklappten Fl ügel n wurdees mit einem Handkatapult mit Gummiband in dieLuft geschossen. Während es nach oben schnellte,b l ieben die Flügel durch den Luftwiderstand ge-schlossen, aber beim Erreichen des höchsten Punk-
tes klappten sie auf und erm öglichten ei nen la ngen,anm utigen Gleitf lug zum Boden.
Als das Flugzeug deut l iche Verschleißspurenzeigte diesen Tei l der Geschichte fnd ich beson-ders spanne nd befestigte mein Vater vor dem Starteinen Feuerwerkskörper daran. Herunter kam einKonfetti regen a us Balsah olz.
Vor zehn Jahren fand ich eine Firma, die diese„Raketengl eiter" für zehn Dol lar an bot und ich kauftegleich einige Exemplare. Sie waren r icht ig to l l . Ichwar aus der Hand geworfene Segelf lugzeuge ge-wöhnt, die 20 oder 30 Meter flogen . Diese neu en er-reichten locker 60 oder 70 Meter! Mein SchwagerBrendan und ich konnten uns stunden lang damitbeschäftigen u nd hatten Spa ß wie Kinder.
Letztens fnd ich einen dieser Raketengleiter imKel ler wieder. bers I nternet fnd ich heraus, dassdieses Segelflugzeug inzwischen nicht mehr herge-stel lt wird und dass das Patent schon lange abgelau-fen ist. Mit dem einen verbleibenden Segelflugzeugund mit H ilfe der Bastelwerkstatt TechShop zerlegteich das Gerät in seine einzelnen Bestandtei le. Das Er-
gebnis meines ReverseEngineeringProjektes stel leich hier a ls Bauanleitung vor. Wie so viele Fans diesesklass ischen Spie lzeugs vor dir kannst damit auch duden Segler auf das Katapul t spannen, in den Hi mmelzie len und i hn abzischen lassen.
Diese� Artikels amm aus
Hoch wie ein e Rakete, ru nter wie ein Segelflugzeug
Mit zurückgefalteten Flügeln (A) wird das Segelflugzeug von e inem Handkatapult (B) in die Luft geschossen.
Der Windwiderstand häl t die Fl üge l zurück, bi s sie sich am höchsten Punkt entfalten und das Flugzeug im
sanften Gle itflug z um Boden bri ngen. Die Magi e l iegt in der Flügeldrehachse (G) . Diese clevere Techni k bringt
die Flügel zuerst in e i nen vertikalen Stand, bevor sie dann den R umpf (D) entlang gefaltet werden. Di e
Spannung eines Gummi bandes (J) entfaltet die Flü gel nach vorne und schwenkt sie wieder in di e horizontale
Position. Der Spreizdraht (F) hält d ie zwei F lügel zusammen mit den Flügelc l ips aus Alumini um () . E ine
Münze (H) in e inem Schl itz in der Flugzeugnase fügt das für die richtige Balance erforderl iche Gewicht hinzu.
Starten
Mit den Fügen in dervertikaen Ebene gefatetwird der Seger wie einDartpfei f st senkrechtnach oben geschossen.
2. Öffnen
Kurz vor Erreichen der maximaen Höhekommt das Segefugzeug f st zum Stistandund die Füge önen sich - immer noch inder vertikaen Ebene. Hierdurch wird das Fug zeug gebremst und die Geitphase beginnt.
-
-
-
.
..
•: 1I 1
•
•
•
•
•
•
I
Seiteneitwerk
Q Kataput (Fosse)
3. Gleiten
Die Füge schwenkenin die horizontae Ebeneund der Raketensegergeht in den Geitfug.
Fügestopper
0 Fügespanner(Gummiband)
@ Gummiführungsröhre
Material» Balsaholz, 1,5 mm dick,mindestens 1 00 mmx
500 mm
» Balsaholz, 5 mm dick,mindestens 40 mm x
280 mm
» kleiner Rest Sperrholzoder Acrylgla s, 3 mm dick,mindestens 27 mm x 9 mmgroß
» Rundstab, 3 mm Durchmesser, mindestens1 5 mm ang
» Rundstab, 6 mm Durchmesser, mindestens1 50 mm ang
» fester Draht, 1 mm Durchmesser, mindestens1 65 mm ang
» Aluminiumblech, etwa0,3 mm dick, 2 Stücke zu
65 mm x 25 mm, zum Beispie aus einer aufgeschnittenen Getränkedose
» Plastikröhrchen odersteifer Ku nsstoffschlauch,Außendurchmesser mindestens 5 mm, mindestens1 5 mm ang; zur Not auchein dünnwandiges Auröhrchen
» starker Gummiringfür das Kataput
» dünner Haushaltsgummiring, 1 60 mm ang, für dieFüge
» 1-Cent-Münze oderUnteregscheibe von2,5 Gramm Gewicht
» zwei Heftklammern
» Weißleim
» Klebstoff,der Meta undHoz zuverässig verkebt
» flüssiges Gum mi (P lastiDip) oder füssiger Kunststof, optiona
VORLAGEÜber den Link auf Seite 63
bekommst du die CorelDraw oder DWG-
Dateien für den Lasercutter ode en PD u m Du ce nals Vorlage fürs Schneiden und Sägen von Hand. Dort findest d u auch Tipps fürs mmen u nd E nf eg en.
Ma ke: 3/201 5 l 5 7
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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SCHNELLSTART
58 1 Make: 3/2015
1 Balsa-Teile ausschneiden
Nimm 5mmBalsaholz für den Rum pf und 1 ,5mmBalsaholz für
die Fl üge l. Fü r das beste Ergebnis empfiehlt es sich, das Höhen-
leitwerk mit der Maserung in Längsrichtung zu sägen und das
Seitenleitwerk (die Schwanzflosse) mit der Maserung paral l el zur
hinteren Kante.
Das 5mmBalsaholz lässt sich gut mit einer Lau bsäge oder leis-
tungshigen Dekupiersäge mit neuem Sägeblatt verarbeiten. Die
Unterseite wird ei n wenig splittern, sie lässt sich jedoch mit fei-
nem Sandpapier glatt schleifen. Fü r das 1 ,5mmBalsaholz würde
ich d ie Dekupiersäge nicht empfehlen Am besten verwendest du
hierfür ein besonders scharfes Hobbymesser und schneidest lang-
sam in me hreren Durchgängen. Ein Metal l l i neal ist von Vorteil .
SCHLITZ SÄGEN
Wenn du den R umpf von Hand säg st, kannst du,
statt d ie Aussparung fü r das Leitwerk aus-
zuschn eiden, auch ein Sägeb la tt verwenden, um
vom h i ntere n Tei l des Rumpfes nach innen zu
sägen . Dieser Schn itt i st ei nfacher und genauso
efektiv wie die Aussparung auf den Schablonen.
2 Flügeldrehachse anfertigen
Nutze für die Flügeldrehachse 3 mm starkes Acryl oder Sperrholz,
von Hand ode r mit dem Laser geschnitten gemäß des Download-
Plans. Bohre mit einem 1 ,5mmBohrer kleine Löcher in der Dreh-
achse. Die genauen Stel len s ind in der Vorlage angegeben.
FLÜGELDREHACHSE
Da d ie F lüge ldrehachse nur e in kleines
Tei l is t, empfie hlt es sic h, dafü r qua l it ativ
ho chwertiges Sperrh olz zu verwenden.
So nst werden s ich die Schic hte n
vonei nander lösen. G lätte die ober en
und unteren Kanten d er Fl ügel
drehac hse mit Sa ndpa pier. Scharf-
kantige Ecken würden auf Daue r zum
Versch leiß des Bals aho lzes fü hren.
3 Flügelclips zuschneiden
Benutze für die Fl ügel clip s eine Blechschere, mit der du das
Alum iniu mblech vors ichtig in 2 Stücke von 25 mm x 65 mm
schnei dest. Wenn d u eine Geträn kedose benutzt, kan nst
du eine n ormal e Schere nutzen, um zwei Stücke herauszu-
schnei den, die du glättest und dann au f Maß schneidest.
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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4 Stäbe und Röhren ablängen
Schneide von dem Holzstab mit 3 Mil l imetern Durchmesser
einen Stift von 1 S mm Länge für den F lügelstopper ab. Vom
6Mil l im eterStab brauchst du 1 50 mm für das Handkatapult.
Für das Plast ikröhrchen für das Gummi band schneidest du ein
Stück mit 1 5 mm von der Kunststofröhre. Mit einer Rasierkl inge
machst du einen sauberen Schnitt .
5 Flügelclips biegen
Um die Flüg elcl ips in die richtige Form zu bringen, ltest du
das Stück Alum in ium in der Länge mitt ig über e in Stück 1 ,5mm-
Balsah olz. Ein Schrau bstock kann beim Fal ten gute Dienste leis-
ten. Arbeite vors ichtig, damit da s Alu mini um nicht versehentl ich
am Falz zweigetei lt wird.
Schneide mit Hi lfe der Schleifmaschine und einer rotierenden
Scheibe eine Kerbe gut 3 Mi l l i meter breit und knapp 5 Mi l l ime-
ter tief in die gefltete Seite des Alum ini umc lips, 20 Mil l imeter
vom einen Ende entfernt. Das ist die Stelle für die Flü gel dreh-achse. Entgrate die Kerbe mit einer kleinen Fei le .
6 Flügelclips montieren
EINSPANNEN
Spanne d ie Schle ifmasch ine
in e inem Schraubstock fü r
hr Stai l ität beim
Sc hneiden
Um di e Fl ügelc lips zu befestigen, gibst du einen Tropfen Kleber
auf die Ober und U nterseite der F lüg elkante, die s ich am nächs-
ten zum Rum pf befindet. Schiebe dann den A lumi niumF l ügel-
cl ip auf den F l ügel un d lasse dabei genug Platz, damit der 1 mm-Draht sich frei zwischen Clip und F lüg el bewegen kann . Sobald
der Kleber trocken ist, kan nst du das frei l i egende Bal sahol z in
der Alu mini umKerbe mit der Schleifmaschine entfernen.
Ma ke: 3/201 S l59
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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SCHNELLSTART
60 1 Make: 3/2015
7 Nasengewicht anbringen
Verwende eine l eistungsfhige Dekupi ersäge oder Lau bsäge fürden Schl itz des Nasen gewichtes.
Schiebe die M ünze in d iesen Schl itz und klebe sie fest oder tau-che die ganze Nase in Fl üssigg umm i oder flüss igen Kunststof.
Das macht die Nase widerstandsfh iger, was besonders bei Lan-du ngen a uf harten Oberflächen praktisch ist. Außerdem sieht esganz schick aus.
8 Leitwerk montieren
Schneid e mit der Schleifscheibe am E nde des Rum pfes an derOberseite eine ni cht sehr tiefe Ri l le für die Schwanzflosse.
Befestige das H öhen leitwerk und die Schwanzflosse mit Weiß-leim im Rum pf. berprüfe die Ausrichtung und bringe dann
einen Leimstr ich an al le n Seiten an, wo die Schwanzflosse unddas Leitwerk an den Rum pf stoßen.
9 Röhrchen und Stopper einleeKlebe das Röhrchen für das Gumm iin das vordere Loch a n der Oberseit Rum pfes. Es sollte nach be iden Seitgleich lang sein.
K lebe nun den Flüg elstopper (den 3mm-
Holzstif) in die hintere Öfnung in Oberseite des Rumpfes. Dieses Teil idie Vorwärtsbewegu ng der F lüg elstoppen, wenn d u sie l test.
1 0 Rumpf versärken
FUTTER
Fa l l s ein passendes Kunststoffroh r mit
1 0 Mi l l imetern Innen-du rchmesser zu r Hand ist, kannst Du eine 5 Mi l l imeter d icke Scheibe davon
abschneid en und damitdas Loch für d ie
Drehachse füttern und verstärken. Dann muss das Loch a l le rdin gs
g rößer gebohrt werden passend zum
Außendurchmesser des Rohrs.
Trage mehrere Schichten Weißl eim au f die Öfnung für dieDrehachse und auf die Kerbe für das Einhängen in das Katapultauf. Lasse jed e Schicht trocknen, bevor du die nächste aufträgst.Durch die Leimschichten wird das Balsaholz a n diesen ver-schleißanlligen Stellen extra verstärkt.
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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1 1 Spreizdraht ablängen
Der Spreizdraht hält die beiden
Flügel zusammen und ü ber-
spannt den Rum pf. Schneide
den Draht auf etwa 1 65 Mi l l i -
meter Läng e zu. Eventuel l geht
auch eine große Bü roklammer,wenn du sie vorsichtig gerade
biegst.
1 2 Spreizdraht biegen
Halte den Dra ht in der Mitte
mit einer Spitzzange fest und
biege ihn über die Zange, umeine UForm zu erstellen . Greife
dann den gebogenen Draht
mit der Zange 22 Mi l l i meter
von der Rundung des U ent-
fernt und biege die beiden
Enden nach oben, bis sie einen
Winkel von 90 Grad bilde n.
1 3 Flügel montieren
Das Befestigen der F lügel am
Rumpf ist der schwierigste Tei l .
Eigentlich benötigt man hierfür
etwa sechs Händ e, die all e etwasUnterschiedl iches machen. Ent-
spann' dich u nd hab etwas Ge-
du ld, dann klap pt es am besten.
Halte die F lügel in der zurück-
geklappten Position an den
Rum pf, schiebe die Drehac hse
hinein und führe den Spreiz-
draht durch die Aussparungen
in den F l üge lc l ips aus Alumin i -
um ein (den Platz zwischen F l ü-
gel und Cl i p) . Führe den Draht
auf beiden Seiten d urch die Lö-
cher in der Drehachse.
Wenn eine Seite des Drahtes
etwas länge r ist, solltest du
diese Seite zuerst in di e Dreh-
achse führen.
HINWEIS
Dieser U-förmige Satte l w ird oben
a uf dem Rumpf sitz en u nd die
Dre hung der F l ügel nach unten in d ie
Horizonta le stoppen. Der Spre izd raht
kann späte r noch zurechtg ebogen werden, u m den Ei nste l lwi nkel im
Flu g a nzupassen. Siehe dazu auch
den Absch nitt „Ti pps fü r den Sta rt".
Make: 3/2 01 5 l 61
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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SCHNELLSTART
62 1 Make: 3/2015
TIPP
Beesge s Gun
u ßersen Ene es
Sc en s D
n e rs u s R so,
s s er G eer ge ge n en
S r
1 7 Mechanismus testen
Der Gleiter sol lte die F lügel in
einer schnel len, f l ießenden Be-
wegung entfalten. Wenn sic h
die F lüge lcl ips an dem Rumpf
reiben und so verhindern, dass
die F lügel schnel l aufklappen,
kannst du den Spreizdra ht so
biegen, dass er die Flüge l
le icht nach a ußen drückt.
1 4 Heftklammer-Anker anbringen
Drehe den Gleiter um u nd stecke Heftklammern in die beiden
Flügel, hinter der Nasenkante und 45 mm von der Rum pfkante
des Flü gels entfernt.
Drehe den Gleiter wieder und biege die Heftklamme rn vorsich-
t ig so um, dass das dünne Balsaholz der F l ügel nicht beschädigtwird.
1 5 Gummiband einhaken
Füh re dann das kleine Gumm iband durch das Röhrchen in den
Rum pf, ha ke es an den Heftklam mern fest un d bie ge diese fest
zurü ck, um das Band zu sichern.
1 6 Hand katapult bauen
Schl inge das größere Gummi band um das Ende des
6mmHolzstäbchens, wie in der Abbi ldu ng zu sehen.
Dies ist das Handkatapult .
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Startvorgang
Bringe die Flügel von der waagerechten i n die senk-
rechte Stellu ng.
Falte s ie dann den Rumpf ent lang, sodass die Fl ügel-
spitzen ü ber dem Höhen leitwerk sind.
Hänge das Gummiband des Katapultes in die Kerbe
auf der Unterseite des Rumpfes ein . Ha lte das Katapu lt mit der e inen Hand und d ie
zurückgelteten Fl ügelspitzen mit der anderen.
Z iehe den Gle i ter am Gummiba nd zurück und
schieße ihn gerade nach oben in di e Luft .
Tipps für den Sta
Mache ein en Testflu g auf weichem Gras, um den Gl ei-
ter und das F lugverhalten optimal ei nzustell en, bevor
du ihn richtig hoch schickst. Um den Einstellwinkel
einzustellen, biegst du den Spreizdraht: nach vorne,
wenn der Schwebeflug eher ruckel ig al s Folge von
Abtauchen und Steigungen verläuft, oder zurück,
wenn er eher stei l nach unten führt.
Achte darauf, dass der Gleiter beim Start (nahezu)
senkrecht nach obe n zeigt, damit er kurz vorm höchs-
ten Punkt langsamer wird und die Fl ügel sich önen
können. Wenn er nicht langsamer wird, kann es sein,
dass er einch einen Bogen macht und sich dann in
den Boden bo hrt.
Das Han dkatapult eignet sich für Personen ab zehn
Jahren; um den Gleiter zurückzuziehen und r ichtig
hoch steigen zu lassen bedarf es längerer Arme. Je
höher der Gl eiter steigt, desto besser. Dadu rch haben
die F lügel genüge nd Zeit, sich für einen sanften Gleit-
flug nach u nten zu entlten.
Das Segelflugzeug ist recht zerbrechlich. Warnedeshalb Kinder, die hinla ufen, um es vom Boden auf-
zuheben, dass sie in ihrer Begeisterung nicht da rauf-
treten! -pek
der Gesclite i lres Beste•
J im Walker entwickelte und pat nti rt im
Jahr 1 939 e in a ls Sp ielzeug g dacht s Se-
gelflugzeug mit f ltbaren F lüg ln d e n
Army nteceptor. Er begann inPo rt land/Oregon mit de� roduktion. In
te d ie American Junior Aircraft Comany
den 1 940erJah ren wurde dieser in S: l-
beachtliche 232 „ .
.
Model ls „rmy ncetor".
nem Td 2009 den rmy ntercetor in
kleinen Mengen weite� herstel len l ieß.
Im ahr 2004 ergänzte der RCHobbyist
Paul Braley das Segelflugzeug um Mi ro-
RCEinheiten . Dieses Model l hieß „404 n-
terceptor". Er glaubt, ass die moderne
MikroRCTechnik die Herstel lun g von viel
le ichteren Model l en er lau bt.
Sicherheitsmaßnahmen:
Wähle für deinen Segelflug
einen Sportplatz oder eine
and ere große, oene
Fläche ohne Bäume. Eine
Rasenfläche ist ideal, da
Landungen auf Beton oder
Schotter dem Balsaholz auf
Dauer abträgl ich s ind.
Sei beim Start deines
Segelflugzeu gs so vor
sichtig wie mi t jedem kata-pul tierten Objekt. Ziele
immer in den Him mel, nie
auf eine Person oder einen
Gegenstand.
1
Links und Foren
. make-magazin.dxafc
Make: 3/201 S l63
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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WURFGLEITER L
K
TRI IZI R
N
-
� =·
-
ArduSmartPilotMit Smartpho ne, Ardui no und Motoren wird aus einem Wurfgleiterein ferng esteuertes Ele ktroflugzeug, dessen Mechan ik auchSchüler in wenigen Stunden zusammenbauen können.
Unter
www.ardusmartpilot.de
stehen weitere Anleit ungen
zum Nachbau sowie
deta i l l ie rte E inführungen in
Process ing und Ardu ino als
PDF-Dokumente zum
Download bereit.
von Jürgen Schwager und Stefan Mack
64 1 Make: 3/2015
0 Der Wurfgleiter Felix 80
des Herstellers Mini prop
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Der Studienbereich Mechatronik der
Hochschule Reutl ingen kooperiert seit
vie len Jahren mit regionalen Gymnasien,
um die Begeisterung für den Ingenieurbe-
ruf zu fördern. Eines der Projekte ist Ardu-
SmartPilot. Dabei wird ein SpielzeugWurf-
gleiter zu ei nem Motorflugzeug aufgerüs-
tet, um ih n mit einer selbst programm ierten
SmartphoneApp zu steuern. K l ingt nach
„Rocket Science", ist es aber nicht: mit
OpenSourceSoft und Ha rdware, Material-
kosten von 60 Euro und ein wenig Geduld
können auch Schüler die komplette Mecha-
tronik von d er AppSoftware bis zum An-
tr ieb real is ieren.
Kern des Projekts ist der Wurfgleiter Felix
80 (Bi ld 1 ) der weitgehend fert ig aufgebaut
ab 1 6 Euro erhält l ich ist . Man muss nur dasHöhen le i twerk ank leben und das F lüge l -
bautei l mit einem Gumm i am Rumpf befes-
t igen. Im Flugzeugrumpf befindet s ich
vorne ein Metal lgewicht, damit der Schwer-
punkt des Flugzeugs die für den Fl ug opti-
male Posit ion hat. Für den Umbau muss
man zwar das Gewicht entfernen, al lerdin gs
muss der Schwerpunkt nach der Montage
al ler neuen Komponenten wieder derselbe
sein. Dazu ist es wichtig, vor dem Entfernen
des Gewichts die Schwerpun ktlage des Fer-
tigmo dell s mit einem Stift zu markieren.
Wie das geht, zeigt Bi ld 2. Man unter-
stützt das Flugzeug mit Daumen und Mittel-
f inger so an den Flügeln, dass die Rumpf-
spitze leicht nach unten zeigt und markiert
diese Auflagestellen. Nach dem Einbau der
Steuerungselektronik stützt man den Fl ie-
ger erneut mit Daumen und Mittelf inger.
Mittels Verschieben der Komponenten
sorgt man dafür, dass die gleiche L age wie-
der erreicht wird dazu später mehr.
Umbau
Wenn man von vorne mit e iner Nade l in
de n Rum pf st icht, kann m an di e Lage des
Metal lgewichts feststel len. Um das Metal l -
gewicht zu entfernen, schneidet man mit
ei ne m Cuttermesser die R umpfspitze weni-
ge Mi l l imeter vor dem Gewicht mit einer
Schräge von circa drei Grad na ch hi nten ab
und legt die St irnseite des Gewichts frei .
Nun kann man das Gewicht mit e iner P in-
zette herausziehen. Die entstehende Aus-
sparung dient als Aufnahme für die Motor-
halterung. Die Motorachse sol l um etwa
drei Grad nach u nten geneigt sein.In unserem Sch ül erprojekt entwerfen die
Jugend l ichen den Motorha lter mit e inem
CADProgramm und fert igen ih n auf einem
3DDrucker der Hochschule. Doch auch mit
einer quadratischen Platte aus Sperrholz
und einem Rundstab aus Holz (der in die
oben genannte Aussparung passt) kann
man s ehr e infch de n in B i l d 3 sk izz ierten
Motorhalter herstel len.
Der Motor wird an die Sperrholzplatte an-
geschraubt. Dann klebt man den Bolzen des
Motorhalters an der Schnittfläche und am
Schaft in d ie vorhandene Aussparung hinein.
Das Höhenruder und das Se itenruder
s ind die verstel lbaren Steuerf lächen, mit
denen d ie F lugr ichtung e ingeste l l t wi rd
(B i ld 4) . In unserem Fa l l s ind es 20 b is 30
mm breite Streifen, die man aus Balsaholz,
Sperrholz oder aus einer 6 mm dicken EPP-
Platte (aus diesem Kunststof besteht das
KurzinfoZeitaufwand:
4 Stunden Mechani k4 Stunden Software
Kosten:ab 60 Euro
Programmieren:Arduino, Processing
Löten:leichte Lötarbeiten
Elektronik:Grundkenntnisse
Steuerung:Smartphone oder Ta betmit Android
Schwierigkeitsgrad
1 J
leicht schwer
Material» 1 W urfgleiter Felix 80
» 1 Bürsten loser MotorTurnigy 2204-1 4T
» 1 Motorregler (ESC)
Hobbyking SS 8 -1 OA» 2 Servo Turnigy 1 440A
» 4 RuderscharniereKavan 0073/01 34x 16 mm
» 2 Ruderhörner Kavan 6380
» 700 mm Stahld raht 0,8 mm
» 1 EPP Platte,ca. 800 x 595 x 6 mm
» 1 Lithium polymer (LiPoly) AkkuTurn igy Nanotech 2s 460 mAh
» 1 Arduino Pro Mini 328,3,3 V, 8 MHz
» 1 USB to TTL Seri al Adapter( TDI")
» 1 S E-Propeller 7 X 5
» 1 Bluetooth-Modul HC-05oder BTM222
» 1 Lipo-Lader für 2-3 Zel len
» 1 Akku-Kabel emaleJST Battery Pigtai l 12 cm
» 1 euerschutztaschefür LiPo Akku
Prüfen der Schwerpunkt-
lage nach dem Einbau der
Steuerungselektronik
Ma ke: 3/201 S l65
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 66/162
WURFGLEITER L
K
TRI IZI R
N
-
c. 3 Grad
8 Hier die klas sische Variante des
Motorhalters aus Holz
F lugzeug) a usschneiden kann. Die Streifenhaben wir mit Scharnieren des Herstel lers
Kavan (siehe Ei nkaufsli ste) mit de n Leitwer-
ken verbunde n. Dazu schneidet man Schlit-
ze in die Leitwerke und steckt diese provi-
sorisch hinein. Erst wenn die Bewegung
über die Servoantriebe korrekt funktioniert,
werden die Scharniere mit E poxidha rzkleber
eingeklebt.
Damit die Servoantriebe die Ruder be-
wegen können, müssen auf den Rudern
Verb indungshebel sogenannte „Ruder-
hörner" mit Löchern zur Befestigung der
Stahld rähte, die zu den Servoantrieben füh-
ren, aufgeklebt oder angeschra ubt werden.
Die Posit ion dieser Ruderhörner sol lte man
erst festlegen, nachdem die Servoantriebe
im Rumpf platziert s ind.
Der Servoantrieb (meist „Servo" ge-
nannt) besteht vereinfcht gesagt aus
einem Stel lmotor mit eingebautem Leis-
tungsverstärker. Nach unserer Erfahrung
bringt man s ie am besten am Rumpf direkt
hinter den Fl ügel n an. Die korrekte Lage des
Schwerpunkts kann man ganz zum Schluss
mit der Posit ion des Akkus fest legen. Die
Verbindung zwischen den Hebeln der Ser-
voantriebe und den Ruderhörnern erfolgt,wie in Bi l d 4 dargestel lt , über einen Stahl-
draht. Man nennt ihn „Ruderanlenkung".
Für den Akku wird ana log dazu ein hori-
zontaler Schlitz in den Rumpf geschnitten,
in den er eingeklemmt wird (Bi ld 5) . Die Po-
sition dieses Schli tzes mu ss so gewähl t wer-
den, dass die anfngs markierte Schwer-
punktlage wieder ungefähr erreicht wird.
Die Fe ine inste l lung erfo lgt erst mit der
nachfolgend einzubauenden Steuerungs-
elektronik.
Bordelektronik ei nbauen
Die ArduinoP lat ine b i ldet zusammen mit
der B luetoothP lat ine den Bordrechner .
Für das Verb inden der be iden P lat inen
wäre e i ne spezie l l gefert igte Le iterp latte
die beste Lösung ( in unserem Schu lprojekt
übernimmt dies die Robert Bosch GmbH) .Eine einfache DotYourselfLösung be-
steht darin, beide Plat inen mit doppelsei-
t igem K lebeband auf e ine k le ine Ho lzp lat-
te zu kleben und die wenigen Verbindun-
gen über ange lötete Kabe l herzuste l len
(B i ld 5) .
Der Bordrechner und der Motorreg ler
werden gegenüber l iegend se i t l ich am
Rumpf mit Klettklebestreifen befestigt
(siehe Bilder 5 und 6). Wenn man jetzt noch
den Propel ler mit dem mitgel ieferten Gu m-
miband am Motor montiert, ist das F lug
Sit
Reo
Höhnrudr
öhenl itw r
Zum Unterbringen der Servos zeichnet
man zunächst die Grundfläche an den je-
wei l igen Stel len am Rumpf an. Dieses
Rechteck schneidet man mit einem kleinen
Cutter die Aussparung nach und nach
immer tiefer aus, sodass die Servos später
stramm hineinpassen. Ein kleiner Schl itz-
schraubendreher kann dabei helfen, das
EPPMateria l hinauszupulen, bis das Loch
tief genug ist. 0 Höhen- und Seitenruder
66 1 Make: 3/201 5
zeug mechanisch fertiggestellt. Jetzt kann
mittels Verschieben der ElektronikKompo-
nenten die Schwerpunktlage abschließend
wieder eingestel lt werden.
Der Motorregler enthält einen program-
mierbaren Mi krocontrol ler ( insgesamt s ind
drei Mi krocontrolle r an Bord, das Bluetooth-
Modul enthält den dritten!) . Von den zahl-
reichen Einstel lmögl ichkeiten u nd Parame-
tern eines ESC sind für uns nur drei wichtig:
PWMSignal bei Motorleistung Nul l
(= Motor anhalten) , PWMSigna l für 1 00
Prozent Motorleistung und w elche AkkuArt
den Regler mit Strom speist. Normal erweise
sind die Regler bereits vorkonfigu riert, mit-
unter ist es notwendig, sie neu zu konfigu-
r ieren. Eine Herstel leranleitung dafür l iegt
dem jeweil ig en Regle r bei. Weitere Hinwei-se s ind i n der Bauanleitung im I nternet auf
ardusmartpi lot .de zu f inden.
Flugzeugsteuerung
Bi ld 7 zeigt di e fünf Komponenten der F l ug-
zeugsteuerung: Die ArduinoPlat ine, die
BluetoothPlat ine, den Motorregler und die
beiden Servoantriebe. Zunächst einige
Gründe für die Auswahl d ieser Bautei le .
Man könnte auch einen ArduinoUno mit
einem BluetoothShield verwenden. Dieser
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 67/162
9 Einbau von Akku und Bordrechner
( Einbau von Akku und Motorregler {ESC)
„Doppeldecker" wäre jedoch teurer undhätte ein g rößeres Gewicht. Wir verwendenden Arduino Pro Mini 3,3 Volt . Er erhä lt vondem im Motorregler (ESC genannt) einge-bauten Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) eine Spann un g von 5 Volt. Darauserzeugt er mit einem weiteren DC/DC-Wandler für seinen Mikrocontroller und dasB luetoothModul e ine Spannung von 3,3
Volt.Das BluetoothModul HC05 (Bi ld 8)
haben wir aus folgenden Gründe n gewählt :Es ist kostengün stig, verfügt ü ber eine ei n-gebaute Antenne, es ist einfch anzulötenund es gibt sehr viele Informationen darü-ber im Internet. Außerdem verwenden wire in ArduinoShie ld mit d iesem Modul beider AndroidAppProgrammierung. Alter-nativ könnte man das Modul BME222 ver-wenden, das als Modu l der Klasse 1 eine hö-here Reichweite ermöglicht. Der Nachteilder gerin geren Reichweite bei Verwendun g
des Klasse2Moduls H C05 tritt in der Praxisin der Regel nicht auf, da man das relativkleine F lugzeug im Umkreis von 50 bis 70Metern fliegen l ässt. In unserem Schül erpro-jekt verwenden wir das Mod ul BME222, die-ses wird auf eine dort speziell angefertigtePlatine gelötet. Hier sind Entfernungen bis1 00 Meter mit großer Sicherheit erreichbar.Alle Entfernungsangaben hängen natürlich
auch von dem verwendeten Smartphoneab. Über deren Sendeleistung und Lage derBluetoothAntenne i m Gerät gibt es leidermeist keine Informationen.
Das BluetoothModul ist mit dem Ardui-no über eine seriel le Schnittstel le gekop-pelt. Das heißt, es sendet und empfngt dieDaten, die der UARTBaustein des Arduinoübermittelt. Bei der Datenübertragu ng mit-tels UART sind verschiedene Parameter wie die Datenübertragungsrate möglich,die der Anwender selbst fest legen kann(das U steht für „universel l" ! ) . Zu diesem
Zweck kann man das Blu etoothModul übereinen Programmieradapter an die USB-Schnittstel le eines PC anschl ießen. Model l-bauer ne nnen derart ige USBSeriel lWand-ler häufig „FTDAdapter", da das schotti-sche Unternehmen FTDI (www.ftdi.com)einen populären Chip für diese Umsetzungentwickelt hat (Bi ld 9). Die korrekte Bezeich-nung ist jedoch „USB to TL Serial ConverterAdapter Modu le".
Den Motorregler HKSS 1 OA des ch inesi-schen Herstellers Hobbyking haben wir aufden bürstenlosen Motor TR220414T abge-stimmt, den wir ebenlls bei H obbyking be-ziehen. Es gibt in Modell bauchgeschäftenentsprechende Produkte von deutschenHerstel lern, diese s ind a l lerdings deutl ich
teurer (of Faktor 2). Wir hatten be i der Kom-ponentenauswahl das Ziel, die Grenze von60 Euro für die Kaufteile nicht zu ü berschrei-ten. Wir möchten aber aus Gr ünden d er dortmöglichen Beratung den Kauf in Fachge-schäfen ausd rücklich empfehlen.
Die Verstel lung des Höhenruders unddes Seitenruders erfolgt ü ber Rudermaschi-nen. Das s ind Servoantriebe, in denenMotor, Getriebe, Leistungselektronik undWinkel reg ler e ine E inheit b i lden. Model l -bauer verwenden in ihrer Fachsprache oftden merkwürdi gen Begrif „das Servo" stattder Servoantrieb. Die Anschlüsse von han-delsüb l ichen Produkten s ind auf d ie üb l i -chen Funkfernsteuerungen für Modellbauerangepasst. Sie werden mit einer Betriebs-spannung von 5 Volt versorgt und habeneinen dritten Anschluss für das E ingangs-signal , das den Sol lwert des Drehwinkelsübermittelt . Dieser wird a ls Pulsbreite desEingangssignals kodiert, in der Regel be-deutet eine Pulsdauer von einer Mi l l isekun-de „ l inker Ansch lag" und e ine Pu lsdauervon zwei Mil l isekunden „rechter Anschlag".Das Signal mit einer Periodendauer vonmeist 20 ms wird in der Regel PWMSignal
genannt (für Pulsweitenmodulation).Wie der Schaltplan i n Bi ld 1 0 zeigt, s ind
nur wenige Verbindungen zwischen denKomponenten zu erstellen . Die Bilder 5 und6 zeigen den realisierten Aufbau.
Die Fernsteuerungs-App
Grundsätz l ich kann man Apps für Smart-phones mit dem Betriebssystem Androidauf drei Arten entwickeln. Professionel leEntwickler entwickeln Ap ps in Java mit derIDE Ec l ipse un d Android Studi o von Google.
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WURFGLEITER L
K
TRI IZI R
N
-
Arduino Pro M i i Vt
Buhdl 1� -
Ante HC-0 se
l
3,3 l
Eeconi Spd 5
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Ak k 7 , 4 V
Contrl (C)
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Ezu
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0 Blockschaltbild Flugzeugsteuerung ArduSmartPilot
Fü r HobbyInformatiker und Sch üle r gibt es
jedoch zwei andere Möglichkeiten, die mit
wesentl ich geringerem Einarbeitungsauf-
wand verbunden s ind: Das Entwicklungs-
tool Processing, mit dem man Programme
in der Sprache Processing entwickeln kann,
und das grafische Entwicklungstool App In-
ventr, mit dem auc h Personen ohn e Infor-
matikkenntnisse Apps durch Zusammen-
fügen von puzzleartigen Bausteinen entwi-
ckeln können.
Die App des Projekts ArduSmartPi lot
wurde mit dem Entwicklungstool Proces
sing programmiert. Sehr praktisch ist, dass
die Bedienung dieses Tools weitgehend
identisch zu dem Tool Arduino ist, denn die-
ses wurde aus Processing abgeleitet . Die
Sprache Processing ist ähnl ic h wie Java, s ie
wurde von dem USamerikanischen MIT
entwickelt. Sie ist speziel l für interaktive
Programme und Grafik geeignet und richtet
sich auch an Künstler und Programmieran-
fnger. Nach unseren Erfhrungen können
Schüler damit in eine m hal ben Tag lernen,
wie man g rafische Eleme nte auf einem
Smartphone bewegen und a nkl icken kann.
Das grafische Entwicklungstool App Inven-
tr war ursprünglich eine Entwicklung von
Google, wurde jedoch Ende 201 1 e inge-
stel lt . Inzwischen gibt es anwendungs-
freundl iche und leistungsfähige Entwick-
lungswerkzeuge, die auf zentralen Web-
servern laufen und speziel l für Program-
mieranfnger geeignet s ind. Man erspart
s ich damit die I nstal lat ion des kompletten
Entwicklungstools auf dem eigenen Rech-
ner. Das erstel lte Quel l programm wird auf
dem zentralen Webserver übersetzt und der
Anwender erhält das erzeugte Androidpro-
gramm über das Internet zurück.
Mit der FernsteuerungsApp wird das
Flu gzeug über die Lagesensoren im Smart-
phone bzw. im AndroidTablet (im folgen-
den AndroidGerät genannt) gesteuert. Dasbedeutet: Eine Kippbewegung rechts/links
des AndroidGeräts führt zu einem
Rechts/LinksAusschlag des Seitenruders .
Ein Hochkippen des AndroidGeräts zum
Betrachter führt zu einer Aus lenkung des
Höhenruders nach oben und somit zu
einem Steigf lug. Ein Abkippen vom Be-
trachter weg bewirkt einen Sinkflug. Der
aktuel le Kippwinkel des Smartphones wird
im Display über einen roten Punkt in einem
Fadenkreuz v isua l i siert (B i ld 1 1 ) . Die Dreh-
zahl des Propel lermotors kann man i n vier
Stufen über Tasten auf dem Touchscreen
einstel len. Nach unseren Erfhrungen wird
die Drehzahl nicht laufend eingestel lt , so-
dass diese etwas unkomfortable Bedi enu ng
nicht stört . Wer eine Drehzahlverstel lung
ohne B l ick auf den B i ldsch i rm wünscht ,
kann das Programm so a bändern, dass die
Motordrehzahl mit dem Lautstärkeregler
des AndroidGeräts eingestellt wird.
f Programmieradapter mit USB
C Breakout-Board mit dem Bluetooth-Modul HC-05
68 1 Make: 3/201 5
Schnistelle, auch „USB-Seriell-
Wandler" oder „FTDI" genannt
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Die FernsteuerungsApp kann man,
ohne d ie Detail s zu verstehen, von der Pro
jektHomepage www.ArduSmartPi lot .de
herunter laden, mit Processing übersetzen
und per USBKabel auf das AndroidGerät
laden.
Für diejenigen, die sich für die Program-
mieru ng interessieren, haben wir einen klei-
nen ProcessingProgrammierkurs auf der
ProjektHomepage hinterlegt. Diesen Lesern
empfehlen wir zusätzl ich eines der le icht
verständlichen Bücher über die Processing-
Programmierung, die s ich auch sehr gut für
Programmieranfnger eignen (Beispiele fin-
den Sie unter dem Link am Ende).
B i ld 1 2 ze igt den Programmablauf des
Fernsteuerprogramms. Das Programm wer-
tet die eingebauten Sensoren aus, mitdenen das Gerät zwischen waagerechter
und senkrechter Bi ldschirmdarstel lung un-
terscheidet. Die Messwerte werden in eine
Zeichenfolge umgewandelt, die über das
A Comands 34Enable
3
1
Pair ingerfogt
Aku7,4 V
P I 0 1 1 ( K E Y )
TXDP08(L E
2RX
3 , 3 V 2
GN1 3
HC-05Bletooh
PWM+B 5 V
2. k UMOT
ESC UMO21 k UMO3
-BA GND
BluetoothModul an das F lugzeug gesendet
wird. 4 Schaltplan Flug zeugsteuerung ArduSmaPilot
01 RX Arduino
O X Pro Mini 3 , V
vcc
AO � ��
.Q � 9Q
<" W < GN <
2 2
pus 3 pse 3+
Sero SeoHöhe Seite
Ma ke: 3/201 S l69
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WURFGLEITER L TRI IZI R
-�
G Bedienbildschirm der Fernsteuerungs-App ArduSmaPilot
Arduino-Programm
Das Programm für d en Bordrechner wird
mit der ArduinoEntwick lungsumgebung
auf einem PC entwickelt . Da der Arduino
Pro Mi ni de s Bordrechners keinen USBAn-
schluss besitzt, wird ein Programmieradap-
ter („FTDI") benötigt, der beim Programm-
download zwischen den PC und die Ardui
wir bereits im Abschnitt über das Blue-
toothModul beschrieben.
Auf der Projektseite gibt es eine au sfüh rli-
che Anleitung zur Entwicklung des Arduino-
Programms, dessen vereinfchten Ablauf
B i ld 1 3 ze igt . H ier so l l nur das Pr inz ip kurz
erklärt werden. Das And roidGerät schickt
die Kippwinkel a ls Richtungsvorgabedaten
in einem Wertbereich von 0 bis 1 80 Grad.
BREAKOUT-
BOARD
Breakout Boar d bezeichneteine Pla t in e mit hochi nte
g rie rten S MD-Bauelementen ,
dere n Be inch en fü r d ie le ic hte
Anwendbarkeit fü r Bastler auf
le i hter knta ktierbare
Ansch lüsse her au sgeführt s ind.
Ruder werden aber in einem Wertebereich
von 0 bis 1 40 Grad für das Seitenru der (Kip-
pen nach rechts vergrößert die Zahl) und
1 25 bis 0 Grad für das Höhenrud er (Kippen
zum Betrachter vergrößert die Zahl und soll
Steigflu g bewirken) benötigt. Da her erfolgt
im Programm eine entsprechende Um rech-
nung der Wertebereiche. Da der Arduin o in
der Sprache C programmiert wird, kann
man dafür gan z einfch die Fun ktion map()
verwenden.
Sol lten innerha lb von zwei Sekunden auf
der BluetoothSchnittstel le keine Daten
noPlat ine geschaltet wird. Diesen haben Die Sol lwerte für die Servoantriebe der vom AndroidGerät eintreen, wird der Pro
Kippwinkel Gerät
rechts/links und
auf/ab auslesen
Zeichenflge derVorgabedaten
berechnen
0 Vereinfachter Programmablauf
des Fernsteuerungsprogramms im
Android-Gerät
7 Make : 3/20 15
Bluetooth (BT)
Empfngsdaten
einlesen
Vorgabedaten
in Sollwerte
umrechnen
Sollwerte an Motor,
Höhen- und Seiten
ruder ausgeben
e Vereinfachter Programm
ablauf des Arduino-Programms
im Bordrechner
nein
Motor aus
Höhenruder= 0
Seitenruder = max.
pellermotor ausgeschaltet, das Höhenruder
waagerecht gestel lt und das Seitenruder
maximal ausgelenkt. Das F lugzeug segeltdamit kreisend nach unten.
Erstflug
Fü r den Erstflu g ein es ferngesteuerten Mo-
del lf lugzeugs halten Model lbauvereine un d
Foren zahlreiche Tipps im Internet bereit .
Aus unserer Erfhrung hat es sich bewährt,
den Erststart an einem windsti l len Tag zu
zweit durchzuführen: Eine Person steuert
mit dem Smartphone, die andere Person
läuft und wirft das Flugzeug nach oben.
Kurz vor der Landun g (mit ausgescha ltetem
Motor) sol lte man das Höhenruder noch
einmal auf Seigflug sel len, dami der Pro-
pel ler nicht als Erstes den Boden berührt .
Wir möchten noch darauf hinweisen, dass
nach deutscher Rechtslage der Betrieb von
Model lf lugzeugen nur mit einer speziel len
Haftpflichtversicherun g gestattet ist. -dab
Links und Foren
• make-magazin.dxchq
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Make: 3/2015
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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PHOTOGR MMETRIE - -
3D-Rekonstruktion
aus der LuftEinen Mu ltikopter mit Kamera kann man auch alsfl iegenden 30Scanner ein setzen - aus Luftbi ldserienberechnet spezielle Ph otogra mmetrieSowareautomatisch detai ll ierte 30Modell e von kompl ettenGebäud en. Wir zeigen Sch ritt für Schritt von derFlu gpla nung bis zum 300ruck des Miniaturgebäudes,
wie es geht.
von Danie l Büh ler
72 1 Make : 3/205
Kurzinfo
Zeitaufwand:zwei Tage
Kosten:
je nach vorhandener Ausrüstung zwischenfst nichts und mehreren tausend Eu ro
Ausrüstung:Mu ltikopter, Kamera, Compu ter,optional 3D-Drucker
Schwierigkeitsgrad
1 �-
leicht schwer
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Für die Photogramm etrie eignen sich Luf-
bild er sehr gut, da sie auch Details zeigen,
die aus normaler Perspektive vom Boden aus
nicht s ichtbar s ind. Außerdem kann man da-
rüber auch größere Gebiete erfssen. Die
Aufnahme vo n Lufbildern stellt heute tech-
nisch kein großes Hindernis mehr dar, da
gü nstig Multikopter zu bekommen sind, die
eine Kamera tragen können [1 ] .
Di e Luftbild er unseres Beispie lprojekts hat
ein EigenbauHexakopter aufgenommen
ein ferngelenktes Lufthrzeug, das von
sechs Propellern angetrieben wird. Der He-
xacopter ist mit einem Autopiloten ausge-
stattet, der es ihm ermögl icht, weitgehend
autonom zu ag ieren, dem Ardupilot APM 2.6
von 3D Robotics. In Kombination mit einer
Reihe von Sensoren ist der Autopi lot nichtnur i n der Lage, den Hexakopter stabil i n der
Luft zu halten. Er kann außerdem mit Hilfe
eines integrierten Lufdrucksensors eine vor-
gegebene Höhe halten und mit einem GPS-
und Kompassmodul bestimmte Flugmuster
und programmierte Routen zwischen Weg-
punkten völl ig selbstständig abfliegen. So
muss der Pi lot den Flug nur noch überwa-
chen, um im Notfall eingreifen zu können,
und kann sich mehr auf die fotografischen
Aspekte konzentri eren.
Für die Aufnahme der Luftbi lder benö-
tigen wir natür l ich auch eine Kamera an
Bord un seres Kopters . Für die Photogram-
metrie ist di e Bren nweite des Objektivs be-
sonders wichtig, s ie sol lte zwischen min-
destens 20 Mi l l imetern und maximal
80 Mi l l imetern (K le inb i ldäquiva lent ) l ie-
gen. Innerha lb d ieses Brennweiten-
bereichs kann m an zwar generel l jede Ka-
mera benutzen, al lerdings sol lte s ie in der
Lage se in , B i lder u nkompr imiert im Raw
Format aufzunehmen. Bei der JPEGKom-
primierung können Artefakte auftreten,
die der PhotogrammetrieSoftware später
Schwierigkeiten bereiten. Ganz vermeiden
sol lte man Kameras mit U ltraWeitwinkel-
oder F isheyeObjektiven, etwa die GoP ro.
Wir haben unsere Luftbi lder mit einer
spiegel losen Systemkamera vom Typ Sony
NEXT aufgenommen. Gegenüber kom-
pakteren Kameras hat sie den Vorteil eines
größeren Bi ldsensors im APSCFormat, was
sich insbesondere in schwierigen Lichtver-
hältnissen durch geringeres Bi ldrauschen
bemerkbar macht auch das hat negative
Efekte auf die Leistung der Software bei
der 3DRekonstruktion. Bei a l l d iesen Vor-
zügen ist die NEX5 zudem sehr leicht, der
Body ohne Objektiv wiegt n ur 276 Gramm,was das Abflu ggewicht des Kopters niedr ig
hä lt und d ie F l ugdauer erhöht .
Als Objektiv kommt das SEL20F28 von
Sony mit einer festen Brennweite von
20 mm zum Einsatz. Objektive mit Fest-
brennweite bringen meist eine höhere Ab-
bi ldu ngsgenauigkeit a ls ein vergleichbares
ZoomObjektiv. Fal ls aber doch ein Zoom-
Objektiv in die Luft geschickt wird, dann am
besten mit dessen maximaler oder mi nima-
len Brennweite (= ZoomStufe).
Zum Ausgleich der Eigenbewegungen
des Kopters um die Rol l und die NickAchse
ist die Kamera an einem elektronischen
Gimbal aufgehängt. Bei unserem Gimbal
handelt es s ich um eine Eige nkonstruktion
auf Basis des BaseCAMControlle rs. Zusätz-
lich zu den Eigenbewegungen des Kopters
können auch hochfrequente Schwingun-
gen, die von den Propel lern erzeugt wer-
den, die Qualität der Aufnahmen ver-
schlechtern. Deshalb ist das Gimbal durch
Wer einen Mu ltikopter fl iegt, muss
eini ge Vorschrifen beachten
insbesondere, wenn das Fl uggerät mit
einer Kamera ausger üstet ist. Auch für
Gebäude gi lt zudem u nter Umständen
ein U rheberrecht, insbesond ere, wenn
es s ich nicht u m ein historisches
Bauwerk wie bei unserem Be ispiel
handelt . Detai ls zu jurist ischen Fragen
rund u m Flüge mit Kamerakoptern
finde n Sie au f unserer Webseite (sieheLink auf Seite 81 ).
TECHNIKB ÄCKEREI Die h ier gezeigte 3D-Rekonstruktion aus d e r Lu wa r a u f d e r letzten M a ke r Wo r l d a m Sta n d de r Tec h n i kBäckerei z u s eh e n .Die TechnikBäckerei is t ein j unger
Makerspace für Tüler und Technikbeg eis terte i n m m enstaad am Bode nse e
mit dem Zie l , das Se lbermachen zu
'
rdern u n d zu u n te rs tützen . Dafü r stel l t d i e Tech n i kBäckerei Masch i n e n u n d
Werzeuge. Regelmäßige Treen schaen die Gelegenheit für den Austausch m it Gleichgesin nten; verschiedene Ku rse ermögl ichen es, neues Wissen und neue
Fähigkeit en zu er lernen.
http: / / t ech n i kba eck er e i .d e
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7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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PHOTOGR MMETRIE - -
Jeder der sechsMotoren liefe
bei einer Akku-
FLUGGERÄTDe e spe unmen ü esen e u en me ne M uopeme-omn o n gescossen
e nsgesm un ' 00 u o os e. Ds
gee ge P npe 3 D-Sc ns us e Lu ss
s c e uc m e u- c� g üns geem ug-
ge nc vo een [ 1 J .
Landegestell u nd Kamera-Gimba l unseres Hexacopters: Ein lneialsensor easst zu jeder Zeit die
Lage der Kamera im Raum und sendet diese Informationen an die Eleronikeinh eit des Gimbal. Do
berechnet ein M ikrocontroller die entsprechenden Ausgleichsbewegungen für di e beiden Brushless
Eleromotoren. Ein Motor gleicht hierbei di e Bewegungen um die Roll-Achse, der andere um die N ick
Achse aus. Diese Ausgleichbewegungen eolgen sehr schnell , sodass das Kamerabild stabil bleibt.
7 4 1 Make: 3/201 5
Unser Eigenbau-Hexacopter: In
der Mie der Centerplate befindet
sich der Autopil ot, ein Ardupilot
APM 2.6 von 30 Robotics. Oberhalb
davon sitzt der Empfänger für die Fern
steuerung, unten rechts das u-blox GPSund Kompassmodul von 30 Robotics.
ölf Gummidämpfer vom Rahmen des
pters entkoppelt. Außerdem wurde n al l e
opel ler vor dem ersten Einsatz ausge-
uchtet, u m Vibrationen von vorneherein
minimieren.
Zur LiveAnsicht der Aufnahmen wäh-
nd des Fl uges dien t ein F PVSystem (FPV =
rst Person View) [2]. H ierfür sind AVSendererbreitet, di e i m 5,8GHzBereich arbeiten.
a jedoch die meisten modernen Kameras
ie die von uns eingesetzte NEX5 das
iveBi ld nur noch digital über die HDM-
chnittstel le ausgeben, muss das digitale
Videosignal erst in ein AVSignal gewandelt
werden. Hierzu verwenden wir einen han-
delsübl ichen MiniaturHDMI/AVKonverter.
Zwischen dessen Ausgang und den Ein-
gang des Videosenders ist zusätzl ich ein
OnScreenDisplayGenerator (OSD) des
Typs Ardupi lot Mega Mini mOSD geschaltet.
Dieser empfängt über die Telemetrie
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Schnittstel le des Ardupi lot a l le wichtigenFlugzustandsdaten und blendet diese a lsOverlay über das Videosignal . So hat derPilot während de s Flug es stets die wichtigs-ten Informationen im Blick.
Schematische Darstellung des FPV-SystemsDer HD Ml -Konverter wandelt das digitale Videosignal der Kamera in ei n analoges
PAL-Video um. Darüber blendet das MinimOSD-Modul die wichtigsten Flugzustandsdaten, bevor d er AV-Transmitter das Videosignal an d ie Bodenstation sendet.
Auswahl des Objekts
Ein zu r 3DRekonstruktion geeig netes Objektzeichnet sich dadurch aus, dass es möglichstfrei steht und von alle n Seiten zugänglich ist.Insbesondere sollte es nicht durch Bäumeode r Büsche verdeckt sein: Zum einen habenwir die Erfahrun g gemacht, dass die Ph oto-grammetrieSoftware imme r Schwierigkei-ten mit der komplexen Struktur von Bäumenund Bü schen hat. Zum a nderen führt selbst
bei leichtem Wind die Bewegun g der Zweigeund Blätter zu unerwünschten Efekten beider Rekonstruktion.
Auch auf Spiegel ungen in Fensterschei-ben oder sonstigen Glasf lächen sol lte manachten, denn auch d iese können späterstörende Artefakte im 3DModel l zur Folgehaben.
Für unser Beispielprojekt haben wir unsein freistehendes Gebäud e ausgesucht, daszudem hübsch anzusehen ist ein kleinesRebhaus mit Kapel le aus dem 1 8. Jahrhun-dert. Die H olzvertäfelu ng i m oberen Stock
AV
werk, das moosbewachsene Dach und diestrukturierte Wand bieten der Photogram-metrieSoftware ge nügen d Anha ltspun kte.Darüber hi naus steht das Rebhaus auf einerHügelkuppe und wird n icht durch Bäumeoder andere Gebäude verdeckt. Ledigl ichdas Gittertor und die Außentreppe au s Me-tall bereiten bei der Rekonstruktion Schwie-rigkeiten dazu gleich mehr.
Das Live-Videobild m it den überlagerten Flugzustandsdaten auf dem Videomonitor der Boden
station: Angezeig t werden die aktuelle Geschwindigkeit, Schub u nd Steigrate des Hexacopters Odie Enernung und die barometrische Höhe relativ zum Startpunkt dessen Richtung 8, außer
dem der aktuelle Stromverbrauch un d die Restspannung des AkkusQ. Für den automatischen
Flug ist die Anzahl der sichtbaren Satelliten f wichtig.
AV
(+ Overl ay)zur Bodenstation
Flugplanung
Zur P lanung e iner Miss ion stehen für denArdupi lot mehrere PCProgramme undSmartphon eApps zur Verfüg ung, u nter an-derem der Droid Plan ner für Android oderder APM Planner für Windows und MacOS X. So funktioniert es zum Beispiel mitAndroid: Zunächst verbindet man dasSmartphone oder Tabet mit dem Ardu pilot,zum Beispiel per USB. Eventuell wird hie rfürein USBOTGKabel (= OnTheGo) benötigt,damit das Smartphone oder Tablet a ls USB-Host agieren kann. Alternativ unterstütztder Droid Planner auch die Verbindung perBluetooth oder über das 433MHz RadioTelemetry Kit von 3D Robotics.
Ist die Verbin dun g hergestellt, bietet derDroid Planne r verschiedene Ansichten zurKonfiguration des Autpi loten, zur Über-wachung der Sensordaten und zur F lugpla-nung . Letztere erflg t mit Hil fe einer Karten-darste l lung aus Google Maps . H ier kann
man Wegpunkte setzen, verschieben oderlöschen. Für die einzelnen Wegpunkte lässts ich die F lugh öhe bel iebig wählen. Außer-dem kann man eine Aktion definieren, dieder Kopter bei Erreichen des Wegpunktsausführen sol l .
Für unsere PhotogrammetrieAufnah-men setzen wir einen Wegpunkt auf denMittelpunkt des zu vermessenden Objektsund wählen als auszuführende Aktion denCircleBefehl. So wird der Kopter spätereinen Kreis um diesen Wegpunkt f l iegenund d abei die Nase (und damit die Kamera)auf den Wegpunkt richten. Der Radius des
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PHOTOGR MMETRIE - -
Gierstrukturen wie die Metalltreppe od er das
Tor bringen die Photogrammetrie-Soare an
ihre Grenzen.
Kreises und die Geschwindigkeit , mit der
sic h der Kopter bewegt, können h ierbei frei
gewählt werden. Al lerdings sol lte man ins-
besondere beim Radius darauf achten, ge-
nügend Sicherheitsabstand einzuhalten,
damit man im Notfal l noch eingreifen kann!
Die F lughöhe r ichtet s ich nach der Höhe
des Motivs und sollte zunächst so gewählt
werden, dass die Kamera schräg von oben
auf das Objekt herunterschaut. Spät er kön-
nen noch weitere Kreise in nied rigerer Höhe
C . u
•
Für den Circle-Modus definiert man ein
Zentrum, da s der Kopter im gewählten
Abstand umrundet.
um das Objekt geflogen werden, um zusätz-
liche Details zu erssen. Gerade bei kleine-
ren, freistehenden Gebäu den wie unserem
Rebhaus haben wir mit dieser Methode
ganz gute Erfahrun gen gema cht. Die relative
Bewegung zwischen Kamera und Objekt
entspricht hierbei der relativen Bewegung
eines ScanObjekts auf ein em Drehteller ge-
genüber einer feststehenden Kamera.
Da die Fotos später im Flug aufgenom-
men werden, sol lte man d ie Geschwindig
9m l o
� Advanced
! rf n T t�
1 1 2 1A ludeStp
1 3
keit re lat iv niedrig einstel len, um Bewe-
gungsunschärfe zu vermeiden. Im Circle-
Modus geschieht dies indi rekt über den Pa-
rameter CIRCLE_RATE des Autopiloten. Der
Wert gibt an, u m wie viel Grad pro Sekunde
sich der Copter um den Wegpunkt drehen
sol l . Abhängig von dem gewählten Radius
des Kreises ergibt s ich so die Fl uggeschwin-
digkeit . Auch diesen gibt man über den
Droid Pl anner ein. Werden Parameter geän-
dert, muss man s ie mit dem Menübefehl
„Write" auf dem Kopter speichern.
Eine al ternative Aufnahmetechnik zum
CircleModus besteht darin, in mehreren
Bahnen i n größerer Höhe über das Motiv zu
f l iegen je nach Bren nweite etwa 30 bis
80 Meter über dem Boden. Diese Methode
namens SurveyMode eignet s ich gutfür großflächige Objekte. Al le rdin gs sol lte
dafür das KameraGimbal am Kopter mög-
lichst um 90 Grad nach unten geneigt wer-
den können. Den Abstand zwischen den
Bahnen wählt man so , dass ane inander-
grenzende Bilder zu mindestens zwei Drit-
teln überlappen.
Aufnehmen der Bi lder
Um gute Bi l der für eine 3DRekonstruktion
aufnehmen zu können, braucht es passen
[g t • , · ; 1
Konfiguration des Circle-Mod us im Droid Plann er: Zunächst wird im
Editor ein Wegpunkt auf den Mittelpunkt des M otivs gesetzt Q.Durch Antippen des Wegpunkts öffnet sich ein Konfigurationsmenü .
Hie r setzt man den Wegpunkt-Typ auf Circle, da nn kann m an di e
weiteren Parameter wi e Höhe un d Radius ein stellen Praktisch:
Höhe zu fliegen (Parameter „N umber of Steps" und „Altitude Step").
Falls gewünscht, kann den Kopter an einem weiteren Wegpunkt mit der
Aktion „Land" wiede r zu Boden schweben oder ih n mit der Aktion
„Return to Launch" zur Startposition zurückfliegen l assen f und 0Der Men übefehl „Send Mission" überträgt die Wegpunktliste an
Der Droid Planner bietet an, gleich mehrere Kreise in unterschiedlicher den Copter.
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de Wetterbedingungen. Sehr sonnige Tage
sind eher u ngünstig für die Photogramme-
trie, da Schatten störende Artefkte oder
Ungenauigkeiten bei der 3DRekonstruk-
t ion nach s ich ziehen können. Eine t ief ste-
hende Sonn e verstärkt diese Efekte zusätz-
l ich. Regen oder Schnee hingegen mag wie-
deru m der Kopter nicht so sehr.
Alternativ startet man manuell und akti-
viert den „Auto Mode" im Flug . Dan n steuert
der Kopter zum ersten Wegpunkt und führt
die vorgesehenen Aktionen aus. Während
des Flugs sollte man den Kopter immer im
Blick behalten, um im Notfll eingreifen zu
können. Auch sol lte man darauf achten, stets
genügend Abstand zum Objekt einzuhalten.LE_ADIUS
RT
pin
rleRdius(m)
C rce (deg/s)
8
3
Am besten sucht man sich also einen be-
deckten Tag mit hel lem, difusem Licht aus.
Zu dunkel darf es eben auch nicht sein,
damit die Bel ichtungszeit für die Aufnah-
men möglichst kurz gehalten werden kann,
um Bewegungsunschärfe zu vermeiden.
Theoretisch könnte man zwar die Blende
der Kamera weiter öfnen, um die Bel ich-
tungszeit zu reduzieren; das brächte aber
wiederum einen Verlust a n Tiefenschärfemit s ich. Fü r die Photogrammetrie braucht
man a ber Bi lder, die mögl ichst das gesamte
zu rekonstruierende Objekt durchgehend
scharf abbi lden.
Fa l l s d ie Kamera an Bord das Canon-
CHDKProtokol l beherrscht, kann man s ie
automatisch über den Ardupi lot aus lösen.
In d iesem Fa l l g ibt der Parameter
DO_TRIGG_DISTANCE an, i n welche n Ab-
ständen die Kamera jewei ls ein Bi ld schie-
ßen sol l . Alternativ verfügen viele Kameras
über eine Automatik, die in vorher gewähl-
ten Zeit interva l len B i lder aufn immt. Wir
beschre iten h ingegen den dr i tten Wegund lösen die Kamera unseres Hexakopters
manue l l über e inen Taster an der Fern-
steuerung au s .
OMPS_TE AutoDeinat �
P_EC
n
Compas(Radin)
COMPS XTERNAL Copas-
is
MPS_
tchdvi anxcable
Lrncmfettmally
Mot
0
0
Zum Aufnehmen der B i lder wird einfch
die vorher programmierte Route abge-
f logen. Dies geschieht über die Aktivie-
rung des „Auto Mode" des Ardupi lot . Den
„Auto Mode" wählte ma n entweder bereits
am Boden g ibt man dann über d ie ern-
steuerung Schu b, startet der Kopter zu sei-
ner Miss ion.
Betrachtet man unsere Luftbi lder vom
Rebhaus genau, fl lt auf, dass das Dach ein
wenig über die Seitenwände übersteht. Da-
runter gibt es einen toten Winkel, den die
Kamera aus der Vogelperspektive nicht er-
ssen kann . Natür lich wäre jetzt eine Mög-
lich keit, nochmal a uf hal ber öhe im Circle-
Mode um das Gebäude zu f l iegen, um den
Bereich u nterhal b des Dachüberstands mit
COPAS_Titr �
Die luggeschwindigkeit für den Circle
Modus kann man im Droid Planner über den
Parameter CIRCLE_RATE konfigurieren.
'
„ · .. 1
Nx 6Fopril
3 GD 7Cägs 9 Lteral 8 m
Fh . R�Ub\ Bd' 20 A l n:
kW i µ
1 5• 41 p
J m
Konfiguration der Wegpunkte für den Survey-Mode im Droid Planner: Zunächst zeichnet man ein
sogenanntes Erhebungspolygon Q Der Droid Planner erstellt dafür einen Wegpunkt am unteren
Rand des Fensters Durch Antippen dieses Wegpunktes önet sich ein Konfigurationsmenü f.Hier kann man die Kameraparameter auswählen und die Flughöhe und gewünschte Überlappung
der Bilder einstellen. Basierend auf diesen Angaben berechnet der Droid Planner dann einen
Polygonzug für die Aufnahme der Bilder
Ma ke: 3/201 5 l 77
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 78/162
PHOTOGR MMETRIE - -
Das Rebhaus vom Kopter aus gesehen, der es im Circle-Mode umkreist.
78 Make : 3 /20 1 5
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 79/162
�flr-„ °l UZ�nJ• c<„,.
"O!IR0m1iON
".
fest, dass einzelne Positionen nicht stimmen
können, sollte man diese für di e nächsten Ar-
beitsschritte deaktivieren die Daten solche r
Bilder könnten das Ergebnis verschlechtern.
Agiso Photoscan zeig t hier sowohl d ie Sparse Poin t Cloud der rekonstruierten Szen e alsauch di e errechneten Kamerapositionen an - letztere sind durch bl aue Rechtecke markie.
Im nächsten Schritt erzeugt Photoscan
aus dieser dü nnen Punktewolke eine dicht
besetzte, die sogenannte Dense Point
Cloud. Analog zum vorherigen Arbeits-
schritt kann wieder die Qua lität vorgegeben
werden, was d irekte Auswirkung auf die Re-
chenzeit hat. Verfügt der Rechner ü ber eine
OpenCLfhige Grafikkarte, lagert die Soft-
ware d ie Berechnung auf Wunsch d arauf
aus, was den Vorgang erhebl ich beschleu-
nigt. Trotzdem war auf unserem Corei-
Laptop nicht mehr Qual ität als „Medium"
dr in , wol l ten wir d ie Dense Po int C loud in
halbwegs vertretbarer Zeit (rund neunStunden) berechnen lassen.
der Kamera zu erfassen. Der E infchhei t hal-
ber (und wegen der Baumreihe hi nter dem
Gebäude) haben wir uns in diesem Fal l aber
entschieden, den Dachvorsprung, den Be-
reich unter der Treppe sowie den Eingang
noch einmal separat vom Boden und aus
der a nd zu fotografieren.
30-Rekonstruktion
Wi r haben di e Software Photoscan für die
Berechnung de s 3DModel l s benutzt zu
den Alternativen siehe Kasten l inks unten.
Im ersten Schritt lädt man die Fotos in Pho-
toscan. Dabei zieht di e Software direkt aus
deren EXIFDaten d ie Kameraparameter
heraus, die später für die Entzerrung der
Bi lder benötigt werden. Anschl ießend lässt
man die Software über den Befehl „Al ign
Photos" d ie Kamerapos it ionen im 3D-
Raum rekonstru ieren . Dazu sucht Photo-
scan nach markanten Stel len in einem Bi ld
und versucht d iese dann in weiteren B i l -
dern wiederzufinden .Das funktioniert u mso besser, je struktu-
rierter die Obe rfläche des Objekts ist, kann
aber je nach Zah l der B i lder durchaus dau-
ern. Zur Beschleu nigu ng bietet Photoscan
an, die Zahl der maximal zu untersuchen-
den Pu nkte pro Bi ld zu begrenzen und die
Genauigkeit der Berechnung zu reduzieren.
Al lerdings verschlechtert s ich dadurch a uch
die Qual ität des 3DModel ls .
H ingegen lässt s ich die Rechenzeit ohne
Qual itätsverlust beschränken, indem man
die Option „Pair Preselection" wählt . Dann
versucht Photoscan im ersten Schritt an
hand weniger Merkmale Bi ld paare zu iden-
t if izieren, die das Objekt aus einem ähn-
l ichen Winkel zeigen, und untersucht dann
nur d ie identif izierten Paare mit der maxi-
malen Anzahl der B i ldpu nkte.
An Kamerapositionen der 1 72 Bi lder un-
seres Rebhä uschens rechnete un ser Corei
mit 2,5 GHz und 8 GByte RAM ungefhr drei
Stunden. Wir hatten folgende Einstel lungen
für Photoscan gewähl t:
Accuracy: High
Pair Preselection: Generic
Point Limit : 400 000
Nach Abschluss der Berechnung zeigt Pho-
toscan eine erste Punktewolke (die soge-
nannte Sparse Point Cloud) und die berech-
neten Kamerapositionen an. Stellt man hier
Dabei ist der Parameter „Depth Fi lter ing
modes" entscheidend: Er best immt den
Schwel lwert für eine F i lterfunktion, mit der
Photoscan Ausre ißer in der Dense Po int
C loud e l imin iert . Zur Wahl s tehen d ie dre i
Optionen Aggress ive, Moderate und Mi ld.
Dabei hat s ich letztere für Objekte be-
währt, die komplexe und feine Strukturen
zeigen wählt man statt dessen Aggres-
sive, beißt der Fi lter die feinen Strukturen
einfch weg. Dafür hat ma n später weniger
Arbeit damit , d ie immer noch vorhande-
nen Ausreißer mit einem 3DModel l i erung-
werkzeug von Ha nd zu entfernen.
Aus der Dense Point C loud berechnet
Photoscan im nächsten Schritt dann das ei-
gentliche Mesh, also das Drahtgittermodell
oder Oberflächennetz des Objekts. Im Ge-
gensatz zu den beiden vorhergehenden Ar
Die Dense Point Cloud unseres Rebhäuschens in Photoscan zeigt bereits deutlich
mehr Details und feinere Strukturen.
Ma ke: 3/201 5 l 79
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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PHOTOGR MMETRIE - -
Noch einmal die Dense Point Gl oud, links mit Aggressive Depth Filtering und rechts
mit Mil d Depth Filtering erstellt. D urch die agg ressive Variante entstehen deutlich
weniger Artefakte (das ist vor allem im Bere ich der Treppe gut zu erkennen), daf ür
wirkt die eigentli ch feine Struktur der Spitze auf dem Dach etwas plump.
E 20 1 4-09_ph ienbrg_X HQ Ag isof PtSca
le fdit �iw Worlw Jool Ehot elp
Worspace (1 chunks, 172 can
4 Chunk (7 cer 2
Camras 1, 17 alg
DSC035.t;
DC5t"
DS35.t"
� DC355ü
! OSCQ356ti
OC57t;
OCJt"
DSC3H
SC051t;
l OC511'
O51t"� OC51t;
DS354tif
DC51ti
OC16ü
D3517t
OSC031ti
ARB_vertex_br _obje: otedARB_txe_oowe_of_two otedLoadigoje . .oed jet ' 1.066 eid roeig m 1.09 e (ei ode )
Po Cooe
Das feig berechnete Drahtgiermodell in Agiso Photoscan
80 1 Make: 3/201 5
beitsschritten geht das relativ zügig. Wieder
gibt es verschiedene Optionen zur Ver-
fügung; in unserem Fa ll haben wir folgend e
Einstel lungen verwendet:
Surface Type: Arbitrary
Source Data: Dense Point C loud
Po lygon Count : Medium
Interpolat ion: Disabled
Der Parameter Polygon Count gibt an, aus
wie vie len Polygonen das Oberflächeng it-
ter bestehen sol l . Je höher, desto genauer
sp iege lt das Model l d ie Rea l i tät wieder ,
aber desto speicher und rechenintensiver
is t es auch . Der Parameter Interpo lat ion
steuert, wie Photoscan mit den al lfäl l igen
Löchern im 3DModel l umgeht . Für u nser
3DModel l ha ben wir die Interpolat ion aus-
geschaltet und die Löcher später mit Hi lfeder kostenlosen Software Meshmixer von
Autodesk ausgefül lt .
Anschl ieße nd kan n Photoscan noch aus
den Fotos eine frbige Textur für das 3 D-
Model l erzeugen. Diesen Schr i tt haben wir
uns jedoch gespart, da wi r das Model l ohne-
hin nur einfarbig in 3D drucken wol l ten.
30-Feinschl iff
In der Rege l enthä lt das 3DModel l neben
dem Objekt, an dem man eigentl ich inte-
ressiert ist, auch noch Teile der Landschaft
in der un mitte lbaren Umgebung, d ie zum
Tei l nur unvo l l s tänd ig rekonstru iert wur-
den. In Photoscan e l imin iert man so lche
unerwünschten E lemente mit H i l fe des
CropTools.
Außerdem zei gen sich oft Störungen wie
Löcher oder Artefakte im 3DModel l . Um
ihm ein ansprechendes Finish zu verleihen,
ist noch einige Nacharbeit mit einem 3D-
Model l ierungswerkzeug nötig. Hierfür ex-
portiert Photoscan das Modell in eine Reihe
verschiedener 3DStandardformate, etwa
Wavefront OBJ, STL u nd Colla da. So stehen
für die Nach bearbeitung al l e gängigen 3D-Grafikprogramm e zur Wahl , je n ach Verfüg-
barkeit und persönlicher Vorliebe.
Für unser Modell haben wir eine Kombi-
nation aus dem OpenSource3DPaket
Blender u nd Meshmixer von Autodesk ein-
gesetzt. B lender entfernte hauptsächl ich
Artefkte und begradigte Oberflächen;
Meshmixer l ießen wir die Löcher schl ießen
(das geht weitgehend automatisch) und die
erforderl ichen Wandstärken für den 3D-
Druck anlegen. Als sehr hi lfreich erwies s ich
hierbei das automatische Analyse und Re-
paraturwerkzeug von Meshm ixer.
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 81/162
30-Druck
Gedruckt haben wir das Rebhäuschen zu-
nächst au s dem Kunststof PLA auf unserem
3DDrucker, einem Ult imaker 2. Dessen
Sofware (Cura) fügte automatisch Stütz-
strukturen für di e Treppe Stützstrukturen
hinzu. Bei einer Schichtdicke von 0,1 5 M i ll i -
metern und rund 6,7 Zentimetern Model l-
höhe dau erte der D ruck u ngefhr vier Stun-
den. Für ein en ersten einfchen Prototypen
ist die Qualität schon mal ganz brauchbar,
ein deut lich besseres Ergebnis l i eferte al l er-
dings ein profess ionel ler 3DDruckdienst.
Dort wurde das Model l aus Polyamid (be-
kannter unter dem Markennamen Nylon)
auf einer Lasers interanlage des Typs For-
miga P 1 1 0 von EOS gefertigt.Mit etwas künst ler ischer Begabung
könnte man das Model l nun noc h bemalen,
um ein realistisches Aussehen zu erhalten.
Alternativ bieten auch immer me hr Onl ine-
Dienst leister den Druck von mehrfrbigen
3DModel len a n. Die nötigen Oberflächen-
texturen beziehungsweise Farbinformatio-
nen für die einzelnen Gitterpunkte l iefert
Photogram metrieSofware wie P hotoscan
ebenfl l s ein solches real ist isch gerbtes
Miniaturmodel l drucken zu lassen, steht
schon fest auf unserer Agenda .
Der erste Prototyp d es Rebhäuschen-Modells
wurde auf einem Ultimaker 2 gedruckt.
Zunäch st waren die Treppenstufen und das Giertor sehr unregelmä ßig und wiesen ei ne
groß e Zahl an Artefakten auf (lin ks). Letztere wurde n durch Löschen d er jeweilig en Polygonein Blender enernt. Dadurch entstanden Löcher, die Meshmixer automatisch schließt (rechts).
Da das Geländer für den 3D-Druck ohn ehin zu filigran ist, wurde es komple enernt.
Pr inz ip ie l l kann man nach dem be-
schriebenen Verfah ren bel i ebig g roße Ge-
bäude und Objekte erfassen. In jüngster
Zeit wurden nach derse lben Methode
etwa die ChristusStatue auf dem Corco-
vado in Rio de Janeiro und sogar das kom-
p lette Matterhorn dre id imens iona l ge-
scannt Videos von beiden Aktionen f in-
den Sie über den L ink. -pek
itt
[1) David Tahi r, Fliegendes Auge, c't Hacks 3/14,
5. 106
[2) David Tah ir, Der Trau m vom Fl iegen ,
c't Hacks 3/1 4, 5. 96
Links und Foren
make-magazin.de/xq6
Das feige Modell aus Polyamid zeigt feine Details
zum Größenvergleich daneben eine Lego-Figur.
Make: 3/201 S l81
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 82/162
VIDEOFLUG
FPV
Ra eingI rgendwann wird das gemütliche U mhe rfl iegen m itMultikoptern langweil ig. Das F l iegen m it Videobri l leversetzt hingegen einen Ad renalin stoß, den man s oschn ell nicht vergisst. Es besteht Suchtgefahr!
von Dani el Bachfeld
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 83/162
Quadrokopter d iverser Herste l ler über-
schwemmen gerade den Consumer-
Markt. Mitt lerwei le überlegt der Gesetz-
geber, klarere Regeln für die Besitzer und Pi-
loten zu formul i eren, um die de rzeit etwas
chaotische Erober ung des Lufraum s in kon-
trol l ierbare Bahnen zu lenken.
Paral le l dazu ist eine Szene entstanden,
die ih re Ambit ionen freiwi l l ig Regeln unter-
wirft: die FPVRacingCommunity. Statt mit
schicken Multikoptern von der Stange häm-
mern sie mit SelbstbauKoptern durch abge-
steckte HindernisParcours auf der Wiese,
entlang vorgegebener Wal dpde oder durch
die Hal le n leerer Ind ustr ieruinen. Dabei f l ie
gen sie al leine au f Zeit oder mehrere Pi loten
treten gegeneinander an. Mitunter dienen
nach Ladenschluss auch leerstehende Park-
häuser respektive Tiefgaragen als Piste.
FPV steht für First Person View, also die
Liveübertragu ng des Kamerabil des auf ein Dis-
play oder auf eine Videobrille . Die technischen
Grundlagen dazu haben wir bereits in c't
Hacks 3/14 ab Seite 96 beschrieben. Der d ort
gezeigte Bauvorschlag dient al lerdings eher
zum Aufnehmen schöner Lubilder un d weni-
ger als Rennflieger. Ein viel geflogenes Modell
sehen Sie auf der nächsten Seite. Eine Aufbau-
anl eitung haben wir onli ne veröentlicht. Den
Link dorthin finden Sie unten.
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 84/162
VIDEOFLUG
FPY RACER 250
Ein Kl assiker unter den FPV-Racern ist der
Nig hthawk 250. Er kostet ohne Akku, Kame ra
und Empfnger ab 1 50 Euro.
Li Po-Akku
3S, 2200 mAH
Halter für
zusätzliche
Kamera
FPV-K>mra600 Zeilen
Carbon-Rahmen
FPV-Sender 5,8 GHz
FlightcontrollerCC3D
Fernsteuerungs
empfänger
8 Kanal
Brushless-Motor
2300K
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 85/162
HINDERNISSE
Bei professionel len Rennen stehen meistschicke Fahnen, die Anfng und Ende derStrecke markieren. Zum Abstecken eines
Parcours eignen s ich beispielsweiseSchwimmnudeln (auch bekannt a ls Pool-Nudel) , die man auf Meta l lSpießen in dieErde steckt. Mehrere zusam mengeklebteNud eln ergeben ein Tor zum Durchfliege n.Die Nudeln haben den Vorteil, vergleichs-weise leicht und dennoch robust zu sein.E in Kopter zerlegt s ich bei e inem Zusam-menstoß nicht gleich in seine Bestandteile.Ähnl ich praktisch s ind auch Rohrisol ierun-gen aus dem Baumarkt, die es in diversenDurchmessern gibt.
Alternativ kann man auch fertige klein eTore nehmen, a us denen das Netz entferntwird. Aufgestellte HulaHoopReifen oderdie Gestänge von Zeten geben ebenfl l sprima Durchflugziele ab. Zur Not reichenauch zwei Gartenstühle mit einer gespann -ten Wäscheleine. Hat man gerade nichtszur Hand, woraus s ich ein Hindernis bas-teln lässt, bieten sich Bäume als natürlicheHindernisse an.
KLASSENDie Rennen f inden in verschiedenen K las-sen statt. E in Maßstab dafür ist der Ab-stand der gegenü ber l iegenden Motoren.E in Klassiker ist die 250erKlasse mit 4 Mo-toren, an der s ich sehr viele Bausätze(s iehe B i ld gegenüber) or ient ieren. D iek le inen F l i tz er m i t i h ren 5 oder 6Zo l l -Propel lern s ind le icht , wendig und ver-dammt schnel l . Für mehr Besch leu nigungs ind s ie oft für e ine Spannungsversor-gu ng mit einem 4LiPo ausgelegt.
Daneben gi bt es noch die 350erKlasse,zu der beispielsweise die Phantom 3 mitihrer Diagonalen von 350 mm gehört. A l-lerdings ist die Phantom nich t wirkl ich fürRennen ausgelegt . Auf dem internat io-na len FPV Mult irotor Race gibt es eineofene Klasse, in der experimentel leModel le b is 700 mm Diagona le f l iegendürfen ohne jeg l ic he Le i stungsbe-schränkung. Neben den Größenklassengibt es Klassen, in denen nur Rookies odernur Profis fl iegen dürfen.
In Deutsch land organis ieren s ich der-zeit FPVAnhänger in L igen, in denen s ie
bei Wettbewerben Punkte sammeln. E in
Bei anspruchsvolleren Rennen fliegen
mehrere Piloten gleichzeitig die Strecke ab.
Aus der FPV-Perspektive sieht das mitunter
wie ein Dogfight aus.
Zum Abstecken eines
Parcours eignen sich Pylonen,
Reifen und Zeltstangen.
In d ie M ikroklasse unter 150 mm fällt dieser eher für
lndoor-Rennen gedachte Flieger.
Beispiel dafür ist das FPVAir Race, dasunter and erem von Rol f Venz organis iertwird. Venz ist mitt lerwei le zu einer ste-henden Größe in der Szene geworden.
Die F l ieger vom Verein Photocopter Nie
derrhein versuchen e ine e igene 250er-L iga zu etabl ieren. Über die Facebook-Gruppe „ FPV Racer Germany" findet mandarüber h inaus Kontakte für se ine
Region. -dab
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 86/162
Zeitaufwand:
mind. e in Wochenende
Kosten:
ab 300 Euro
Schwierigkeitsgrad
1 J
leicht schwer
Material» Wetterballon
» GPS/GSM-Tracker
» Fallschirm
» Kunststofschnur
» Foamcore ode r Styropor
» Kabelbinder
» Klebeband
» Action-Kameraoder -Camcorder
8 1 Make: 3/20 5
I n 35 Kilometern Höhe:
Mit eine r Action- Kameralassen sich spektakuläre
Bilder der Erde schießen.
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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In der Stratosphäre platzt der
Ballon, damit d ie Kameras
wieder zu Boden fallen. Dashelle Kreuz ist das Leierk
der Konstruktion.
Hoch ins Weltal l , ein Bi ld vom blauen
Planeten schießen und wieder ab auf
die Erde keine ScienceFict ion, sondern
ein Makerprojekt. Wie es funktioniert,
wissen d ie Wetterba l lonbauer a us dem
Bochumer Labor . Ihre Ba l lons f l iegen
30 bis 40 Ki lometer hoch in die Strato-
sphäre. Dazu haben sie eine Sonde kon-
stru iert , d ie HDKameras und Pe i l und
Ortungselektronik zum Wiederfinden an
Bord hat. Das von sechs einzelnen Kame-
ras aufgezeichnete Videomaterial haben
sie zu einem 360GradVideo gerendert,
das im Internet angeschaut werden kann
(s iehe Download l ink) . Mit e i ner Vi rtua l -
Real ityBri l le wird daraus Astronauten-
feel ing . Wer nicht nur zugucken möchte,
sollte seine eigene Mission ins All starten.
Anhängelast
Den Grundstein legen wir mit der Frage,
was wir transportieren wollen und wie es
verpackt werden kann. Zu viel Gewicht
kann der Bal lon nicht tragen, wenn er auf-
steigt. Material ien wie Styropor oder
Foamcore eignen sich hervorragend für
den Sondenbau, da s ie le icht s ind und
gegen die äußerst niedrigen Tempera-
tuen von bis zu minus 60 Gad Celsius
isol ieren. Für f i l igrane und stabi le Kon-
struktionen eignen sich Kohleserstäbe
aus dem Modellbau.
Die gängigen Bal lontypen wiegen zwi-
schen 800 Gramm und 1 ,6 Ki logramm .
Diese Gewichtsangabe bezeichnet immer
das Leergewicht des Bal lons. Dazu
kommt die Gasfül lung. Daraus lässt s ich
das Höchstgewicht der Fracht berechnen,
die mögl iche Anhängelast . Bei Wasser-
stobal lons gi l t a ls Daumen regel : Bal lon-
leergewicht x 1 , 5 = mö g l i che Anhänge-
last . Bei einem 1,6 Ki logramm schweren
Bal lon sol lte die Anhängelast also nicht
mehr a l s 2 ,4 Ki logramm betragen. Dann
l iegt der Auftr ieb noch satt im Plus und
die Steigrate blei bt bei circa 5 Metern pro
Sekunde. Mit e inem 800GrammBal lon
können wir entsprechend weniger Ge-
wicht befördern.
Meteorologische Bal lone g ibt es im In-
ternet (s iehe Downloadl ink). Man kann
s ie d i rekt aus Ch ina import ieren und
zah lt zum Beisp ie l für e inen 1 ,6 K i lo-
gramm schweren Ba l lon ink lus ive Steu-ern und Versand um d ie 1 20 Euro pro
Stück.
Der Bal lon s ol l p latzen
Je höher der Bal lon steigt, umso dü nner
wird die Atmosphäre. Aus diesem Grund
dehnt s ich die Gasfül l ung des Bal l ons mit
dem Aufstieg imme r weiter aus. Letztlich
sol l d iese Eekt den Bal lon in gößtmög-
licher Höhe zum Platzen bringen. Richtig,
der Bal lon sol l p latzen, und nicht erst
über der anderen Erdhalbkugel . Schl ieß-
l ich wol len wir die F racht mögl ichst nahe
des Startpunkts wieder vol lständig ein
Make: 3/201 5 I 7
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 88/162
WETTERBALLON
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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sammeln. E in Radius von 1 00 Ki lometern
Distanz vom Startpunkt ist ein guter
Richtwert, auf den man sich je nach Win d
einstel len kann. Auf www.predict .hab-
hu b.org können wir den Fl ugweg simul ie-
ren und eine Prognose des ungefähren
Landeorts erhalten.
Zur Fü l l ung des Ba l lons kann man He-
l ium oder Wasserstof verwenden. Wer
sich fü Wassestof entscheidet, pofi-
t iert vom n iedr igeren Pre is und der
hohen Verfügbarkeit . Aufgrund der
hohen Entzündba rkeit müssen a ber Vor-
s ichtsmaßnahmen in Bezug auf Zünd-
que l len getrofen werden. 5 0 L i ter F la-
schen Wasserstof zu un gefäh r 1 1 5 E uro
gibt es überal l , wo es technische Gase
gibt. Sehr wichtig ist es, den Bal lon nie
mit b loßen Händen a nzufssen. Jede Be-
rührung birgt die Gefahr einer Miniver-
letzung der Ba l lonhü l le , welche be im
späteren Ausdehnen in höheren Lagen
zum frühzeit igen Aus der Miss ion führen
könnte. Auch Fette un d andere Bestand-
te i le , d ie d ie Hü l le verunre in igen, kön-
nen in Verbindung mit den t iefen Tem-
peraturen und der hohen UVStrah len-be lastung e in vorze it iges P latzen des
Ba l lons herbeiführen .
Wer genau rechnen wi l l
Bei einem 1 ,6 Ki logram mBal lo n benöti-
gen wir ungefhr eine halbe Fl aschenfül-
lu ng. Im Internet finden s ich bei den H er-
stellern Tabelle n, wie viel in die einzeln en
Bal lone hineingeht. Bei einem Druck von
200 bar in der Flasche und den O Litern
sind das i nsgesa mt 1 O Kubi kmeter. Mit
5 Kubikmetern Fü l l ung ist man auf der s i-
cheren Seite und erhält bei 1 ,2 Ki logra mm
Sonde, Leiterk und
Auftrieb pro Kubikmeter Wasserstof
einen Gesamtwert von 6 Kilogra mm Auf-
trieb. Davon zieht man al les ab, was dran-
hängt, also auch d as Leergewicht des Bal-
lons. Beim 1,6 Ki logrammBal lon bedeu-
tet das: 6 Ki logramm minus 1,6 Ki lo-
gramm gleich 4,4 Ki logramm Auftr ieb.
Wenn Ihr Euch 2 Ki logramm als Auftr ieb
übrig lasst, könnt Ihr a lso 2,4 Ki logramm
Last an den Bal lon hängen. Das eicht
schon für verschiedene Stratosphären-
projekte. Wer mit Hel ium starten wi l l ,
muss entsprechend anders berechnen. Es
ist in Europa al le rdings so teuer, dass die
Bal l onf l ieger auf Wasserstof u mgestie-
gen s ind. Nützl iches dazu findet s ich in
der engl ischen Wikipedia unter dem Be-
grif „l ifting gas".
Redundanz erzeugen
Wenn de r Ball on ei n Leck aufweist, platzt
er nicht, sondern fl iegt schl i mmstenfal l s
zu l ange und zu we i t . Fü r d ies en Fa l l
kann man e in so gena nntes CutDown-
System ein plan en. Dieses Notfl lsystem
so l l d ie Schnur durchschneiden oderdu rchbrennen. Das LaborTeam hat s ich
bei seiner letzten Bal lonmiss ion für ein
Akkubetriebenes SchmorSchneidSys-
tem entsch ieden. H ier re icht es , wenn
man einen kleinen 2,2hmWiderstand
a ls Verbraucher mit e inem 160 Mi l l i am-
perestundenL i PoAkku und e iner Ze it -
scha lte lektron ik betre ibt . D ie Haupt-
schnu r wicke lt man dann e i nfach mit
einem Knoten um den Widerstand . Nach
rund 2 Stunden scha ltet der Zeitschalter
das System ein und die verwendete
Kunststoffschnur schmort durch. Die
Fracht fä l l t an e inem k le inen Bremsfa l l
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sch i rm aus dem Model l raketenbere ich
kontro l l ie rt zu Boden. D ie Verwendung
eines CutDownSystems br ingt außer-
dem den Vorte i l , dass Fa l l sch i rm undSchnüre s i ch b e im P la tzen d es Ba l lo ns
n ich t verheddern . B is zum P latzen in 30
bis 40 Ki lometern Hö he beträgt die Steig-
zeit eines Systems mit 1 ,6Ki log rammBal-
lon zwischen 2 und 2,5 Stunden. Wenn
das CutDownSystem auf unter zwei
Stunden e ingeste l l t i s t , kann man se ine
Fracht vor dem P latzen des Ba l lons ab-
lösen.
Die Jagdnach dem Bal lon
Der spannendste Teil ei ner Mission ist und
bleibt die Jagd nach der Fracht. Der Zufl l
füh rt einen meist in Gebiete, die ma n sonst
nie betreten hätte, einsame Waldstücke
oder Felder. Gerade in di chter besiedelten
Gebieten ist die Jagd auch schon mal von
Begegnunge n mit interessanten Menschen
geprägt.
Bisher waren al le begeistert und neugie-
rig und haben beim Suchen geholfen. Ein-
mal hat uns ein polnisches Waldarbeiter-
team angerufen, a ls s ie den verloren ge-
glaubten Bal lo n kurz hinter der polnischen
Grenze in einem Baumwipfel nden .
Falls der Bal lon ni cht platzt, greif das Cut-Down-System und
schmo nach zwei Stunden die Ba llonschnur du rch.
Durch die Prognoserechnu ng haben wir
bereits die richtige Richtung, in die wir star-
ten müssen. Zur einfchen Ortung nach der
Landung reicht ein günstiger GPSTracker
mit GSMModul. Die gibt es für kleines Geld.
Sie werden normal erweise zur Ortung von
Kindern oder gestohlenen Krafhrzeugen
angeboten. Man legt eine aktivierte Pre-
paidSIMKarte ein und kann dan n mit einer
SMS den GPSbasierten Standort des Sen-
ders auf dem Ha ndy sehen u nd via Google
Maps orten. Voraussetzung ist natürl ich,
dass der Sender Handynetzempfng und
ein e Sichtverbindung zu de n GPSSatell iten
hat, was aber meistens der Fa l l ist.
Selb er starten
Das Gesamtsystem besteht von oben nac h
unten aus: Wetterballon, CutDownSys-
tem, Bremsfl lschirm, Sonde ( inklusive GPS
und GSMTracker). Gerade für Kameras
lohnt es sich, ein Leitwerk aus Kohlefser-
stäben und Fal lschirmseide zu basteln.
Alternativ lässt s ich auch Foamcore oder
Styropor verwenden. Ein solches Leitwerk
sorgt für die nötige Stabil ität bei Auf und
Abstieg und minimiert die Rotation der
Kameras.
Wer möglichst einch und günstig be-
ginnen möchte, startet mit einem 800
GrammBal lon und verzichtet bei seinem
Projekt auf das CutDownSystem. Dafür
sollte die Sonde nicht mit teurer Elektronik
gespickt sein, da das Verlustrisiko mit
schwindender Redundanz an Sicherheits-
systemen natürlich steigt. Insgesamt kann
solch eine Miss ion gut und gerne, je nach
Aufwand, zwischen 300 und 1 000 Euro in
die L uft beförder n. -hch
Links und Foren
make-magazin.dxar
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In der quad ratischen Sonde verbergen sich sechsAction-Kameras, deren Bilder zusammen eine
360-Grad-Aufnahme des Weltalls ergeben. Mehrere
Kameras startet man geme insam, indem man an
die Auslösertaster jeweil s zwei Drähte lötet und
diese parallel an einen Zentralknopf verschaltet.
DAS RECHTLICHE
In Deutsch land benötigt man für e ineWetterba l lonmiss ion e ine Genehmigungdurch d ie deutsche F lugs icherung . Überdas On l ineF ormul ar au f www.dfs .dekann m an m it einem Vorlauf von zweiWochen den gepl anten „Aufst ieg einesunbemannten Fre iba l lons" anmelden
und gene hmigen lassen . D iese Geneh-mig ung wird kostenfrei un d in der Regel
zuver lässig erte i l t. In der unmitte lbarenNähe von Flug häfen s ind Bal lonstartsa l le rd ings n icht zu empfeh len . Bezüg l ichSach und Personenschäden ist manbei solch einem Projekt meist über dieprivate Haftpflichtversicherung abge-sichert. Eine kurze Nachfrage bei der
eigenen Vers icherung kann aber nichtschaden.
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1 m Herzen des mitt lerwei le internationalen Kon-zerns kommen zwei von drei Gesprächspartnern
mit PowerpointPräsentationen i m Gepäck angerit-ten. So l l man hier etwa sti l l zuhören, anstatt Fragenzu stel len? Mit beherztem Dazwischenquatschender Autorin ist die Sache aber ba ld geritzt. Das Bi ld,das man von Conrad habe n mag, ist ja eher küh l
der Hän dler gi lt zum Beispiel a ls teuer. Vor Ort er-ha lten wir aber lebendige E i nb l icke in d i e Arbeitmaßgebl i cher Protagonisten der Conradschen Pro-du kt und Bastelwelt . Deren Entwicklung begleitendie eine n schon seit 20 Jahren, die anderen erst seitzwei.
Spicken in die Werkstatt
Kommuni kationstechniker Harald Grei ner ist von derersten Sorte. Er hat bis Apri l 201 5 das inhä usige Labgeleitet. Man nennt es hier vornehm Conrad Tech-nology Center, mitsamt eigener Abkürzun g (CTC). Indiesem CTC entstehen seit über 20 Jahren Eigenma r-ken wie Voltcraft, CControl un d Ren kforce. Der 1 969geborene Greine r hat vor etwa 20 Jahren bei Conradim Einkauf angefngen, wo er unter anderem fürSpeicherbausteine un d CPUs zuständig war. Schonvor seiner Zeit bei Conrad hat er privat wie beruflichSteuerungen gebaut, Testprogramme geschrieben,an Hardware und Software gebastelt. MicrochipMi-krocontrol ler s ind bis heute seine L iebl inge : „ 1 990war ServoÜberwachung unerschwinglich. Da bliebeinem im Model lbau nichts übrig a ls zu basteln. Mi-crochip hatte die günstigsten, die schon mit EPROMswaren statt mit Maske. Die konnte man dann zuhauseprogrammie ren", erzählt er.
Als Greiner dann vor rund zehn Jahren ConradsEntwicklungsleiter wurde, hatte die Abteilung zweioder drei Mitarbeiter. Inzwischen s in d es etwa einDutzend. Die e inen programmieren und konstruie-ren, die anderen managen Projekte und kooperierenmit Partnern in Deutschland, Europa und Fernost.Greiner weiß noch, dass der Anstoß zu der Abteilu ng1 987 von einem redaktionel le Beitrag in ei ner Fach-zeitschrift herrührte: „Man wol lte nicht mehr nure ine n Art ike l über das e igene Ideengut schre iben,sondern auch ein Produkt daraus machen. Daswaren zunächst ganz einfche Platinen mit Ha ndbe-stückung. SMD war da noch ein Fremdwort. Zweioder drei Jahre später machte man dann den Vor-stoß, ein Ladegerät zu bauen. Und wieder ein paarJahre später wagte man mit einem Mult imeter denEinstieg in di e Messtechni k."
Dass Tüftler bei Conrad im Haus s itzen, „machtviele s eincher", findet Grein er. „Wir kennen unsereKunden und Märkte ziemlich genau, was Messtech-nik, Automatisierung stechni k oder Multimeter anbe-langt. Wenn Di nge nich t so auf dem Markt zu finde nsind, wie wir s ie gern hätten, dann machen wir s ieselbst." Zul etzt hat d as Team ein Ladegerät ertüftelt,das d urch d en Einsatz besserer Feld efekttransisto-ren Akkus schnel ler lädt, ohne ein en la uten Lüfter zubrauchen. Für Privatleute rollen außerdem Appge-
steuerte PCBs aus, an die man zum Beispiel eineAquariumbeleuchtung oder Temperatursensorenanschl ießen kann.
Die Conradsche Ideenfindung verläuft bishereher intern und speist s ich a us L ieferantengesprä-chen, Erfh rungswerten und Ma rktbeobachtun g. Ei-gene Prod ukte zu entwickeln wie fngt man mit soetwas konkret an? Greiner schmunzelt. „Sie kaufenFremdfbrikate un d gu cken, was die and eren flsch
BESUCH INHIRSCHAUDie ConradUnternehmensgruppe ist heuteinsgesamt 4000 Leute stark. Rund 800 Mitar-beiter sitzen in d er 6000SeelenStadt H irschaunahe der tschechischen Grenze. Zusammenmit dem Logisti kzentrum a rbeiten in d er baye-rischen Oberpflz run d 1 .700 Conrads. Dorthat der 1 923 in Berl in gegründete F i l ia lhänd lernach d en Zerstörungen im Zweiten Weltkrieg
sein Geschäft wieder aufgebaut.
Link s ein Aufbau des hausei
genen 3D -Druckers von 2014
als Fräse, rechts als Drucker:
Das jüngste Kind von Harald
reiner, langjähriger Chefent
wickler bei Gonrad. „Wir ha
ben überlegt, was wir über die
bisherige n 3D-Drucker am
Markt hinaus anbieten kön
nen" , sagt der ln house-Tüler.
„Also haben wir das Ding so
massiv konzipiert, dass man
nicht nur gravieren, sondern
auch fräsen kann."
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Konzentriert und ein bisschen
erstaunt, wenn man ihn unterbricht: Dr. Alexander Pöschl
kam vor zwei Jahren als
Unternehmensentwickler zu
Conrad, bündelte interne und
externe Impulse der Hard
ware-Bewegung und ist heute
ungeplant, maßgeblich und
ziemlich begeistert für die
Zusammenarbeit mit Maker
Startups zuständig.
94 1 Make: 3/201 5
machen." E r weiß auch, dass man Erfolg nicht p lanen
kann. „Wir haben uns zu m Beisp iel gefragt", sagt er,„ob wir unseren 3DDrucker als Bausatz anbieten
sol lten. Ich glau be, ich war der Einzige, der gesagt
hat: Wir müssen das haben. Dann haben wir eine
ganz kleine Charg e aufgelegt. Und die war als erstes
ausverkauft. Tendenziel l läuft der Bausatz sogar bes-
ser. Selbst ich hätte das nicht gedacht."
Was kann man öffnen?
Mit den Ideen, die bei Conrad heute von Startups he-
reinkommen, hatte Greiners Team in sofern zu tun,
als dass bei noch nicht fertig spezifizierten
Raspberry. Ein Experimentierset ä la WunderBar sei
für ihn al lerdings dann doch zu fortgeschritten. Fair
enough.
Bei seinem Antritt galt zunächst die Ansage,
neben dem Bl ick nach i nnen a uch Conrads externes
BusinessDevelopment wieder mehr in den Blick zu
nehmen. Und dann kam schl icht einiges zusammen,
überlegt er heute: Im Rest der Welt sorgte der Start-upHype schon länger für einen MekkaStatus Ber-
l ins . Erste HardwareCrowdfundings machten von
sich reden. Seit 201 3 turnt die Acceleratornitiative
Hardware.o über die Berl iner Bühne ( inzwischen
auch über die Münchner) . Und da s darf man in dem
Zusammenhang a uch ma l sagen: Das Computerma-
gazin c't gründete 201 1 das heutige MakeMagazin
au s, das seit 201 3 auch mit eigener Ma kerMesse am
Start ist.
Im Hause Conrad führte die an F ahrt aufnehmen-
de MakerBewegung da zu, dass Im pulse gebündelt
bei U nternehmensentwickler Pösch l au f dem Tisch
landeten. Der besah s ich die Sache genauer („grub
sich da z iemlic h rein", wie der CEO bei d iesem Orts-
termin später loben wird).
Nach wälzen von Studien und Medien berichten
kam er zu Ergebnis N um mer eins: Der kritische Zeit-
punkt ist der, wenn es bei einem Projekt nach den
Vorbestell unge n an den breiten Vertrieb geht. „Viele
unterschätzen, wie teuer Vertrieb ist", plausibi l is iert
der Wirtschafler. „Man denkt, man stellt eine Web-
seite online und gibt 700 Euro für Google Adwords
au s. Aber so findet einen keiner. Oder, bei manc hen
Produkte haben die Leute vie le Fragen. Bei Conrad
machen wir daher schon im Vorfeld Schu lungen in
den F i l ia l en, damit jema nd diese Fragen beantwor-
ten kann."Und anschl ießend zog er los und belagerte Ha-
rald Greiners Team. Was macht I hr de nn so, fragte
er. Was genau braucht Ihr? Welche Prozesse, Erfh-
rungen und Assets s ind vertrau l ich , und wo kann
man auch andere heranlassen? Conrads Eigenent-
wicklun gen, weiß Pöschl, gehen zwar in ein e andere
Richtung. Denn für Ideenfindung, Produktion und
Vertr ieb gelten a ndere Voraussetzungen. „Aber die
Prozesse, die dahinter stehen, s ind dieselben, die
die Startups brauchen", ist er s ich s icher: „Zum Bei
spiel , dass s ie in das Produktmanagement gehen
und sagen: Hie r, wir haben hier etwas. Wie
kriegen wir das a n den Start?"Produkten seine Erfahrung einf loss .
TüftlerWeisheit im Haus zu haben, „Ichglaube, ich
war der Einzige,der gesagt hat:
war aber vor al lem auch in der lniti-
a lphase des 29jährigen Conrad-
Neul ings Alexander Pöschl hi lf-
reich.
Der hat vor seinem Einstieg bei
Conrad im Herbst 201 3 bei anderen
Unternehmen M&AGeschäfte be-
treut (für Nichtwirtschaftler: bei „Mer
Hinzu kam, dass Pöschl seit Ende
201 3 wegen e iner Unternehmens-
übernahme sowieso v ie l in Ber l in
vor Ort war, wo er bis heute die
Gelegenheit nutzt, an Meetups
oder an deren MakerTrefen tei l zu-
nehmen. So ergaben Analysen, BeWir müssen das
haben." obachtungen, Lagebesprechungen,
Mails, Kafees und Mittagessen mit
Makern, Chefs und Kol legen Ergebnis
Num mer zwei : Es gi bt im H aus ein iges, das für
Startups nützl ich wäre und das man öfnen könnte.
gers & Acquisitions" geht es um Unter-
nehmen skäufe und Fusi onen) . Zu Conrad kam
der promovierte Wirtschaftswissenschafler als klas-
sischer Unternehmensentwickler. Schon vor Conrad
hatte er löten gelern t oder Webseiten program miert,erzählt der geborene Eichstätter, und he ute in seiner
Freizeit beschäftigt er s ich gern mal mit dem
So kam es, dass s ich Conrad im Ju l i 201 4 in Ber l in
an einem AcceleratorEvent mit den Hardware.co-Leuten beteil igte. Mit Stand von März 201 5 prangen
nicht nur MakerPerlen wie WunderBar, F lowPaw
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und Optoforce auf Conrads Ergebnis l i ste, sondernauch ein eigenes Hardware Lab im Berl iner Beta-haus, wieder in Zusammenarbeit mit Hardware.o.Pöschls Team ist mittlerweile gezielt u m drei Perso-nen mit Jura, Projektmanagement und F i l ia lver-triebskenntnissen gewachsen, und eine davon sitztin Berli n, wo Conrad mittlerweile ein eigenes kle ines
Büro für den StartupBereich unte rhält.
Ein alter und ein neuer Hase
Bei Conrad, heißt es ofiziel l , gehöre es zur Firmen-kultu r, Mitarbeiter aus verschiedenen Bereichen undmit unterschiedl icher Betriebszugehörigkeit ihreStärken und Erfh runge n mixen zu lassen. Nat ürlich,natürl ich. Aber: Auch wir gewinnen den E indruck,dass zumindest in dem ne uen StartupBereich derUmstand ofensichtl ich katalysierend wirkte, U nter-nehmen sSeniors und Newbies Hand in Hand arbei-ten zu lassen. So wie bei Haral d Greiner und Alexan-der Pöschl. Auf Seiten der Produktentwicklung sinddas Stefn Fuch s und Shawn Sil berhorn.
Stefn Fuchs, ein konzentrierter, schlanker Mann,machte vor lange r Zeit eine El ektronikerlehre, holtedas Abitur nach u nd setzte noch ein Elektrotechnik-studiu m drauf. Ähnl ichen Jahrgangs wie Harald Grei-ner, stieg er ebenflls vor gut 20 Jahren als Verkäuferbei Conrad ein, nach sechs oder s ieben Jahren dannin Le itungsfunkt ion auf nicht wie Gre iner in derEntwicklung, sond ern i n der Beschafung. Seit run dzwei Jahren verantwortet er nun das deutsche Fir-menkundengeschäft. Das nennt s ich hier LeitungB2B Deutschland.
„Die F rage ist absol ut berechtigt", lacht er, wieso
denn das B2B so prominent im Titel stehe: Er undseine Mitarbeiter gehe n davon aus, dass d ie meistender rund 600.000 ConradArtikel eher für Firmen kun
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den interessant s ind, zum Beispiel a l les rund umMesstechnik, Automation und Bauelemente. DieConsumerProdukte l iegen aber letzt l ich auch inFuchs' Verantwortung.
Zusammen mit dem Team des Entwicklungsla-bors überlegten Fuchs und sein Team auch, welcheFeatures sie im Unterschied zu bereits vorhanden enProdukten auf dem Markt implementieren könnten.
Imp ulse kämen oft von den Entwicklern, sagt Fuchs,da sie häufig auf Messen oder in Foren unterwegsund von Berufs wegen kreativ seien. In die andere
Lässt Maker-Brainchilds in
Conrads Katalog: Stefan
Fuchs, Leiter 828 Deutschland
und seit 20 Jahren im Unter
nehme n, verantwoet Auf
stellung und Vertrieb der
Hirscha uer Produktwelt.
Seiner Freigabe beda, was
die Unternehmensentwicklungan Projekten vorschlägt.
Bei FlowPaw, einem charmant
gestalteten Experimentierkit
für Mikrocontrollerprogram
mierung, ist Conrad später in
den Produktzyklus eingestie
gen, weil da s Produkt schon
fast feig war. Das Unt erneh
men unterstützte die Kick
staer-Kampagne des Pro
jekts und half be i Soware
Entwicklung und Verieb.
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Seine Welt dreht sich um
Chips und ihre Hersteller: Der
Münchner Amerikaner Shawn
Silberhorn arbeitet eng mit
Stefan Fuchs un d Alexander
Pöschl zusammen, wenn
Maker-Staups nah an der
Hardware-Ebene arbeiten.
96 1 Make: 3/201 5
Richtung gehen Fu chs' Produktmanager aber auch
auf die Techniker zu. Sie fragen dann: G eht das un d
das? Daraufhin sagt der Techniker vie l le icht: Das
geht zwar ni cht so, aber anders, und der Preis wäre
dann nicht so, sondern so, wofür man dann noch
dieses und jenes Feature a nbieten könnte.
Auch ohne Startupnput kämen bei Brainstor-
mings abstruse Ideen auf den Tisch, lässt s ich der
konzentrierte ProduktObmann beim Lächeln erwi-schen. „Den fünfeckigen rosa Hammer muss man
auch mal d iskut ieren . Wenn dabei e ine gute Idee
entsteht, ist das doch klasse."
Der D rucksensor Optoforce ist ein
Robotikmodul und stammt von
einem ungarischen, EU-geför
deen Un iversitäts-Spino.
Conrad beteiligte sich hier zum
Beispiel an der Verpackung.
Im Team von Stefan F uch s ist auch Shawn Sil ber-
ho rn wie A lexander Pö s ch l e rst s ei t 20 13 b e i
Conrad. Vorher a rbeitete der 40jährige Amerikaner
bei Texas Instruments in München als Distr ibution
Account Manager. Das heißt, er wickelte Geschäfte
ab, pflegte Kunden beziehungen und scha ute, was
die so mit den Chips anstel len. Daher kannte er be-
reits einige Produktmanager von Conrad. Aus I nte-resse daran Din ge voran zu bri ngen, wechselte er
zum Kompo nentenvertr ieb. Sein Steckenpferd ist
nach wie vor das Hal b leiterWesen. Schon während
des I nformatikStudi ums, erzählt er heute, tummel-
te er s ich gern au f der Systemebene un d sei lt e s ich
dann über Themen wie In/Output, Ana log/Dig i ta l
immer mehr auf d ie HardwareEbene ab .
Auch bei Shawn Si lberhorn gin g es erstmal nicht
um Startups . E igent l ich so l l te er zum Beisp ie l d ie
Lieferantenbeziehungen im Komponentengeschäf
weiterentwicke ln . E in paar Monate später g ing
dann aber a l les sehr schne l l . „Es entwicke lte s ich
aus der Marktbeobachtung heraus" , ergänzt er
Pöschls Geschichte. „Wir stel lten Verbindungen her,
begannen, darü ber zu reden, un d entwickelten die
Strategie."
Den Ba l l hä l t er mit Unterstützung a l ler Chefs
jetzt oft zusammen mit A lexander Pösch l in der
Luft . S i lberhorn kümmert s ich zum Beisp ie l in
Bayern neben den Kontakten zu ChipHerstel lern
auch um d ie f ruchtbare Münchner Hardware-
Szene, indem er Meetups besucht . A lexander
Pösch l s i tzt h ingegen in H i rschau, von wo aus er
aber neben se iner k lass ischen Ana lysetät igke it
rege lmäßig nach Ber l in re is t und in d ie dort ige
Szene e intaucht .
. . . bohren sachte
den Betrieb auf
Die Produktmanager von Stefan Fuchs arbeiten oft
mit A lexander Pösch ls Team zusam men. Die Ko-
operat ionen bahnt meistens Pösch ls Unterneh-
mensentwicklung an : Sie findet interessante Ideen,
prüft das Startup und setzt s ich dann mit den Pro-
duktmanagern zusammen, um E inkauf und Ver-
tr ieb zu diskutieren. Je nach Passung ergeben s ich
dabei Schwerpunkte. Pöschl zum Beispiel hat s ich
viel m it dem kontakt losen Schlü ssel von Kiwi .ki be-
schäftigt, mit dem Conrad auf Dienstleistungsebe-
ne kooperiert, indem der hauseigene Instal lat ions-
service „K lappt den Ro l lout der K iwiTechni k an
Gebäuden ü bern immt. S i lberhorn i s t wiederum
Pate des Bastelsets WunderBar .
A ls S i lberhorn Anfang 2014 d ie Macher des
WunderBar in Ber l in traf, um s ich ihre Geschichte
anzuhören, hatten s ie gerade ihre Crowdfunding-
Kampagne gestartet. Einer von ihnen ist auch Ame-
rikaner, der ebenfal ls schon lange in Deutschland
wohnt . E in anderer i s t Eng lä nder . „Es war e infach
eine gute Verbindun g zwischen u ns", er inn ert s ich
Si l berhorn. „Wenn du ein Startup tr ifst, ist es wich-
t ig, auf die Atmosphäre zu achten. Tei lt m an Id een
und Gedanken? Versteht man s ic h?" S ie redetenüber die Z ukunft was in sechs, zwölf oder 24 Mo-
naten sein könnte. Si lberhorns nächster Schritt war,
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und mit Lieferanten. Bei Optoforce warendas Projekt im Hau s zu erklären. Vor al l em
sah er e ine starke Verb indung zum
eigenen Komponentengeschäft. Im
fo lgenden Schr i tt brachte er das
Macherteam mit dem ConradMa-
nagement zusammen. Kurz da-
,,9%
wir nicht Tei l der Entwicklung, sondern
halfen bei Marketing und Vertrieb."
Die Verdrahtung von Produkt,
Vertr iebs und Unternehmensent-
wick lung erscheint in der Tat a ls
prakt isch . Denn a l les , womit e in
Alexander Pöschl oder Shawn Si l-berhorn u m die Ecke kommt, muss
nach begannen Pläne. Sie trafen
der StaupSachen sind aus
Conrad-Teilens ich mit Produktmanagern undEntwick lern . „Es war e in typ ischer
Designprozess von der Idee zur Pro-
duktion".
zusammengebaut. " letzt l ich den Vertr iebsverantwort-
l ichen Stefan Fuchs ü berzeugen.
S i lberhorn fungiert näml ich n icht n ur
als Verbindun g zwischen F uchs' Produktabtei-
lung und Pösch ls Geschäftsentwick lung, sondern
verbindet mithin Conra ds Komponentenwissen mit
dem Materia lbedarf verpartnerter HardwarePro-
jekte. „Zum Beispiel stecken in der WunderBar Mi-
crocontrol l er von Freescale, dann BluetoothSenso-
ren und LEDs", sagt Si lberhorn. „Al l d iese Kompo-
nenten s ind au ch bei Conrad zu haben." Die Maker
versetze das in die Lage, gü nstig einzukaufen. Und
auch für andere ConradKunde n sei interessant zu
sehen, welche Einzeltei le man zum Beispiel ebe n zu
e iner WunderBar zusammenstecken kann. „90 Pro-
zent der StartupSachen", zie lt er aus der Hüfte,
„ s ind aus C o nradT e i l en zus ammengeb aut aus
dem Halb l e i termarkt ode r Kabe ln . Wahrschein l ich
s ind auch 80 Prozent eines Smartphones bei Con-
rad erhält l ich."
Das ist natür l ich praktisch für Conrads Kompo-
nentenvertr ieb. War es denn eine bewusste Ent-
scheidung, StartupProdukte aus eigenen Kompo-
nenten zu bauen? Nicht direkt, wiegelt Si lberhorn
ab. „Jedes Startup ist anders . Bei WunderBa r halfen
wir mit Verpackung, mit der Komponentenauswahl
DAS WUNDERBAR-KIT
Die Entwicklungsplattform WunderBar im Scho-
koladenlook besteht aus s ieben Mo dulen. Neben
dem H auptmodul f inden s ich im Set unter ande-
rem ein Hochleistungsmikrofon, ein Näherungs-
sensor und e in Temperaturmesser. Der Wunde r-
BarRiegel hat ein herunter ladbares SDK imSchlepptau, mi t dem sich Sm artphoneApps zur
Auswertung de r Sensordaten schreiben lassen.
Eine schnel l e Datenübertragung ist dank WiFi
und Bluetooth mögl ic h. Damit ist er eine Platt-
form für den leichten Einstieg in die App-
entwicklung.
98 1 Make: 3/201 5
Conrad beteiligte sich früh am
Sensor-Bastelset WunderBar,
beriet das Startup zum Beispiel in
der Auswahl der Hardware.
Fragt der s ich e igent l ich manchmal ,
warum jemand so speziel le Produkte kaufen
sol lte, wie s ie s ich so manches Projekt ausdenkt?
„Die Frage habe ich mir schon hä ufig gestel lt , ganz
ofen gesprochen", lacht er. „Da sind so exotische
Sachen dabei, von Drehstrom aus Synchronmoto-
ren bis hin zum letzten Sensor. Wer um al les i n der
Welt benötigt so ein Spezialtei l? Aber Sie werden
es n icht g lauben, so lche Produkte s ind te i lweise
wesentl ich besser aufgeschlagen als ein Standard-
produkt, von dem Sie dachten, das muss funktio-
nieren, denn das spricht ja jeden an. "
Verä nderungsmanagerganz oben
In Kontrast zu dem aufregenden ne uen StartupSeg-
ment im Inneren zeigt sich das Unternehmen nach
außen bedeckt. Die Webseite Startup.conrad.de
wirbt zum Beispiel recht ansprechend um Tei lneh-
mer, ist aber auf der zentralen Webseite noch nic ht
einmal im Geschäftskundenshop verl inkt. Pöschl
sagte dazu schulterzuckend: „Da das Thema erst
etabliert wird, machte eine behutsame Bewerbung
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Sternenhimmel aus Platinen:
Die Lichtinstallation im Foyer
von Conrads Verwaltungs
gebäud e stammt von dem
Electronic-A-Pionier Walter
Giers und entstand Anfang der1 990er Jahre.
00 1 Make:3/25
Sinn." Auf der anderen Seite warder damal ige ConradChef Jörn
Werner persönl ich in Berl in beider Eröfnun g des ersten eige-
nen ConradLabs dabei .Werner war der erste
ConradChef, der nichtConrad hieß. Von 201 2
bis 201 5 war er ConradsOberster. Er bezeichnetsein ehemal iges Unterneh-
men loyal a l s „ in einer mult i-plen Transformation" befind lich.
Da sei einerseits die ECommercezentrierte Welt, erzählte er der M ake. Dann
sei da andererseits der Übergang von einem mil i -engeführten Unternehmen zur Fremdführun g: „Daswar eine Stabübergabe und für das Unternehmen
nich t einfach." Un d was hiel t dieser CEO davon, wasein Alexander Pöschl ihm da so anschleppte? JörnWerner, psychologisch interessierter Veränderu ngs
manager, antwortete spontan un d una ufgeregt: „Esbegeistert . Und das ist ja das Schöne. Wenn HerrPöschl da was anschleppt und die Geschäftsführu ngbegeistern kann, dann kann das auch den Kundenbegeistern." -rehu
NEUGIERIG
GEWORDEN?Nicht nur bei Conrad gehört Making auch hin-ter den Kul issen zur U nternehmenskultur.Wenn Sie sich für weitere Portraits interessie-ren, könne n Sie hier weiterlesen: Watterott,„Jeden Tag ein bisschen größer", 1 . Hacks 201 3.
Reichelt, „Die Selbermacher", 3. Hacks 201 4.Pol lin , „Die Aufwerter", 4. Hacks 201 4.
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Der Ursprung des originalen BarRades ist
unbekannt. Zum ersten Mal war unsere
Projektinspirat ion mögl icherweise bei der
chilenischen Fahrradseite „Vive La Bici" auf-
getaucht und hatte sich zwei Jahre lang im
Netz verbreitet: Da s Foto eines Fah rrads mit
eingebauter Minibar, i rgendwo in einem
Park. Diese äußerst s innvol le Idee sagte auchden Hörern und Fol lowern unserer Maker-
und LifehackRadiosendung „Eine Stunde
Netzbasteln" e den zweiten Mittwoch bei
DRadio Wissen, siehe M ake 1 /1 5, Seite 8) zu
al so schritten wir in Ausgabe 29 ans Werk.
Den Kasten bauten wir in der Kreuz-
berger Werkstatt von Schreinermeister und
Designer Livius Härer. Mit exakten Geh-
rungsschnitten und Flachdübeln verbanden
wir melan inharzbesch ichtete Mult ip lex-
platten, frästen Vertiefungen für die Front-
klappenScharniere und versahen diese mit
einem Briefkastenschloss schl ießl ich m üs
sen die wertvol len S pir ituosen vor drohen-
dem Mundraub geschützt b le iben . Nach-
dem wir dann noch MoosgummiStreifen
(schützen vor Vibrat ionen) sowie e ine fein-
geriefte BarMatte (macht die Ausklapp-
Theke rutschfest) eingekle bt hatten, war die
BarStimm ung schon fast perfekt es fehl-
ten nur noch angemessene Be leuchtungund Bescha l lu ng .
Die Musik spielt ein Raspberry Pi , der mi t
e iner Wurfntenne an P in 2 auch a ls ( in
Deutschland i l legaler) FMTransmitter die-
nen kann, au f einer Klettverschlussfixierten
80erJahreAktivbox für Stereo war kein
Platz. Eine ins Audiosignal eingeschleifte
Lichtorgel steuerte der Elektrotüftler Georg
Werner bei , der den eingebauten Arduino
Mini eines „Blinkytape"LEDStreifens durch
einen MSGEQ7GraphicEqual izerChip er-
gänzte und dessen 7BandAnzeige soft-
wareseitig interpolierte. Den 5VoltBord
strom liefert ein mobiler USBAkku; Gin und
Tonic der lo kale Getränkemarkt.
Das große Pläsier, das sich beim ausführ-
l ichen Ausprobieren des BarRads an einem
sonnige n ParkAbend entwickelte, brauche
ich h ier n icht zu beschre iben: Der Kater
dauerte zwei Tage. Und natür l ich i s t das
BarRad weiter ausbaubar von der Mus ik-steuer ung d urch wasserfeste Taster bis zum
BordE isfach oder e in er Batter ieaufladu ng
durch den Nabendynamo. Wobei man be i
dessen ger inger Stromabgabe unange-
nehm lange treten müsste . Abgesehen
davon ist BarRadfah ren aufgrund de s brei-
ten, schweren Kastens eher beschwerl ich.
Und macht womögl ich OBeine . -phs
� netzbasteln.de
� liviushaerer.com
� georgwerner.de
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- smart
T
?
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Wenn man den Begrif „Internet of Things" hört, denkt
man sich er an so manches, aber nicht an eine Kletter-
wand mit RBGLeuchtdioden und Sensoren. Das war bei
Mau rice Schepers, Frederic Schröder und Si mon Winther an-
ders, a ls s ie nach einer Idee suchten, was man mit I nternet-
fähigen Mikrocontrol lern bauen könnte, um das Konzept
einer vernetzen Anwendung darzustellen.
Auf der Ma ker Faire Ha nnover war di e über vier Meterhohe „SmartoT"Kletterwand aus Holz, die die Schüler am
Projektlabor des Berufskoll egs Rheine ge baut hatten, kau m
zu übersehen. „Das Projekt labor i s t e ine Mischung aus
Hackerspace und Schülerlabor", sagt Frederic, „bei uns ent-
stehen viele Ideen au s eigener I n it iat ive, wir können dazu
Maschin enbau und ElektrotechnikWerkstätten nutzen."
Hinter jedem transpa renten Kletterstein steckt ein Board,
das den Stein über eine Leuchtdiode einfrben kann und
außerdem über einen kapazitiven Sensor merkt, wenn sich
ihm ein Körpertei l nähert . Mehrere dieser sogenannten
primitiven Knoten kommunizieren per Kabel mit einer Ver-
tei lerplatine, einem cleveren Knoten.
Die cleveren Knoten s ind über das Internet mit einem
Computer oder Tablet (dem smarten Knoten) verbunden,
mit dem man die ganze Kletterwand über eine graf ische
Oberf läche steuern kann. So kann man über die LEDs Klet-
terwege mit verschiedenen Schwierigkeitsgraden an zeigen,
interaktive Kletterprogramme abspielen oder die Wand de-
korativ bunt erstrahl en lassen.
Der Plan der Erfinder ist a l le rdings nicht, nun al le K letter-
hal len zu digital is ieren. Ihr Projekt, das auf dem Open-
Sou rceSystem NOGS aufsetzt, soll zeig en, wie einfch un d
günstig man eine Gerätesteuerung über das Internet auf-
bauen kann. Die originel le Umsetzung verhalf dem Team
im Regionalwettbewerb von „Jugend forscht" zum ersten
Platz. -phs
� bkr-projekt.de/smart-iot
� nogs.cc
Die Verkabelung läu über gün stige Netzwerkkabel, der Strom kommtaus einem handelsübli chen PC-Netzteil. Über die vorgebohen Löcher
lassen sich die Kleersteine einfach an verschiedene Stellen setzen.
- �„
:
•
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TIPP Mit dem wei ßen Licht ei ner Taschen la mpele uchtet die Fa rbe noch kräftig er wi rdder Eekt aber m it UVL icht. Dazuen tweder ei ne UVTaschen la mpe ka uf
enoder sel ber ba uen . Um groß e Flä chenauszu le uchten, ei gnet si ch ein Kamera -blitz. Das Motiv vor die Leuchtflä chestel len und a bdr ücken. Au gen schl ieß enni cht vergesse n! Dann erschein t dieSi lhouette dunkel a uf de m Leuchtgru nd.
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NACHWUCHSFÖRDERUNG
Musik mit
Diskettenlaufwerken
Q 1 Make: 3/20 5
Das Projekt aus der c't Ha cks 1 /14 inspirierte dieNachwu chsförderer der Leibniz Un iversität in H an nover,
einen Schüle r-Workshop zum Nac hbau der tönendenLaufwerke zu mac hen.
von J i l K lünder und Kimber ly Schrader
So sah das Original inc't Hacks 1 /14 aus.
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Die Platine musste erst
bestückt und mit den
Bauteilen verlötet werden.
Die Schaltung steuertdrei Laufwerke an.
Erste Program-
miereolge mit
leuchtenden LEDs
Jeweils i n den Oster und Herbstferien fin-
det die Gau ßAG an der Leibniz Universität
Hannover statt. Das sind einwöchige Arbeits-
gemeinschaften, in denen Schülerinnen und
Schüle r mit Unterstützung von Studierenden
intensiv an einem mathematischen, naturwis-
senschaftlichen oder technischen Themenge-
biet arbeiten. Das Projekt wird von uniKIK(Leibniz Universität Hannover), der Brücke
zwischen Schule und Universität, durchge-
führt. Das Ziel ist es, Schülerinnen und Schü-
lern einen Blick über den schulischen „Teller-
rand" zu ermöglichen und ihnen erste Einbli-
cke i n wissenschaftliches Arbeiten zu geben.
Damit sol l d ie Distanz zwischen Schule und
Uni verringert werden.
In den Osterferien 201 5 war Liederraten
angesagt, als die Informatikstudenten Niklas
Rother und Jan Wittler zum Thema „Musik mit
Diskettenlaufwerken" einluden. Die Idee für
diese Gau ßAG stamm t aus der c't Hacks 1 /1 4
(F lop pySymp hon ie, S. 1 48). Wo im Hacks-
Artikel noch ein Arduino die Kontrolle über
die Lauerke übernahm, sollte nu n aus Kos-
tengründen ein sogenannter Bareduino zum
Einsatz kommen eine selbst entwickelte Pla-
tine mit minimal beschaltetem ATmega, der
nur die wichtigsten Fun ktionen mitbringt.
Aber erst einmal von vorne: Am ersten Tag
wurden die Tei lneh menden in die Welt des
Lötens eingeführt und durften sich auch so-
frt selbst ausprobieren! Danach ging es dann
schon an einen a nderen Themenbereich, das
Programmieren. In der ArduinoUmgebung
lernten sie, mit dem Board verbundene LEDsanzusteuern. Am dritten Tag kamen erstmals
die bei einigen nur noch durch Hörensagen
bekannten Diskettenlauerke zum Einsatz.
Zuerst wurden nur einche Melodi en wieder-
gegeben. Mit ein bisschen mehr Feingefühl
und Knowhow war es zum Ende dann aber
doch möglich, Klassiker wie „Tetris" und „The
Im perial March" auch für Außenstehende er-
kennbar abzuspielen. Der Höhepu nkt war der
Versuch, ein Diskettenla ufwerkorchester ins
Leben zu rufen, was den Teilnehmende n auc h
gelungen ist : sensationel l ! Das Video gibt es
auf YouTube (s iehe Link am Ende
des Artikels).
D ie Schü ler innen und Schü ler
waren begeistert und erstaunt,
was sie selbst in so wenigen
Tagen leisten konnten. Generel l
wurde das Interesse an Elektro-
technik und Informatik ausgebaut
und verstärkt! -dab
Links und Foren
• make-magazin.de/xp
Make: 3/205 1
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INTERNET OF T IN S
-
2 1 Make:3/05
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Das Internet of Things bietet mehr a lsKühlschränke mit WLAN es kann vir-
tuel le Dinge begreifbar machen. Mit „F in-ding Europe with Lights" machten 29 Lam-pen Europa erfhrbar. Als Bürgerinnen undBürger Europas verbinden uns über diepolitische Idee hinau s weitere Faktoren, vomWetter über Zeitzonen bis zum Licht. DieLichtverhältnisse haben wir in den einzel-nen Mitgli edsstaaten der EU gemessen unddann in Berlin bei der Konferenz re:publicain einer Lampeninsta l lat ion zusammenge-führt. Deren Motto lautete dieses Jahr „Fi n-ding Europe" und was wäre passender, alseine Erinnerung, wie der Himmel über denStaaten Europas gerade aussieht?
Grundsätzl iche technischeEntscheidungen
Die Beschreibung dieses Projekts sol l zei-gen, wie man ein nternetofThingsPro-jekt grundsätz l ich entwickelt . Erste Über-legung ist die Datenverbindu ng. Die Senso-ren sol lten zuverläss ig an nahezu bel iebi-gen Orten in Europa zu betreiben sein,ohne dass der SensorHst irgendwelcheKonfiguration vorzunehmen hatte. DieLampen wiederum sol lten ebenso auto-nom ins Netz gehen damit war WiFi aus-sen vor. Stattdessen entschied ich mich,al les auf Basis von GSM zu betreiben, wasFragen bezügl ich SIMCardBetreiber undHardware zur F olg e hatte.
Andere Fragen mussten ebenflls gelöstwerden, vom Stromverbrauch über das Ge-häuse bis zur Ausfallsicherheit. Es mussteein autonom in ganz Europa zu betreiben-der FarbSensor her, eine passende Platt-frm fürs Speichern der Daten sowie Lam-pen, die ebenfl ls an diese Plattform ang e-bunden se in würden und das L icht an-zeigen können. Schl ießl ich brauchten wirGastgeber in a l len EULändern für die Sen-soren, versandten Geräte und erstel lteneine interaktive MesseInstall ation für 6000Besucher.
Die Wahl des Boards
Die Wahl f iel auf ein selbst entworfenes
ArduinoBoard, das über einen Sockel dasGSMModem Fona von Adafruit aufnehmenkann. Vorher hatte ich andere Lösunge n ge-testet, wie zum Beisp iel das Linkit One vonSeeedstudio oder deren ArchGPRSBoard.Letzteres war zu kompliziert in der Pro-grammierung und im Debugging, außer-dem fehlte eine ausreichende Unterstüt-zung durch Community und Dokumenta-tion. Dies war beim Linkit One schon besser ein beeindr uckendes Board mit einer Viel-zahl an Kommunikationsmöglichkeiten(WiFi, GSM, GPS, Bluetooth) und viel Re-chenpower und Speicher im Vergleich zunormalen Arduinos. Aber leider auch mithohem Stromverbrauch, womit das Boardaus de m Rennen war. Fon a von Adafruit ist
relativ neu auf dem Markt und ein reinesGSMModul . Man braucht a lso einen Mikro-controller, um es zu betreiben. In meinemFal l war das von Vorteil, denn so konnte ichmir einen maßgeschneiderten Mikrocon-trol ler zusammenstel len u nd mit dem GSM-Modu l verbinden. Dies war besonders beimPowerManagement vorteilhaft.
Stromverbrauch min im ieren
De r Stromverbrauch vo n Arduinos i m Batte-riebetrieb ist frustrierend hoch. Im norma-len Betrieb verbrauchen Unos mit 35 Mi l l i -ampere pro Stun de so viel, dass mittelgroßeLithiumPolymerAkkus keine zwei Tagedu rchhalten. Und der Sensor benötigt noch
mehr Strom, da das Mobilfunkmodul kurz-zeitige Spitzenlasten bis zu zwei Ampereabruft. A l lerdings bieten Arduinos zahlrei-che Möglichkeiten, Strom zu sparen. ErsteVersuche habe ich mit einem Bareduin o ge-macht, also einem nackten Atmel 328PU,dem Chip, der im Arduino steckt. Auf demBreadboard waren nur noch der Oszil lator,ein paar Kondensatoren und drei Wider-stände.
Durch d ie AbspeckKur verbraucht derBareduino c i rca 1 0 Mi l l iampere. Vor a l lemlässt er s ich in e ine n SchlafModus verset-zen, in dem nur noch wenige Mikroamperebenötigt werden. So kann man den Arduin oWochen ode r sogar Monate mit eine r Batte-rie betreiben. Jetzt hieß es, ein eigenes
Erster Prototyp au f Basis von Spark-Core Sensor und Lampen wurden
über die Subscribe-Funktionen der Spark-Cloud verbunden.
Erste Stromverbrauchsmessun gen mit dem
Elektriker-Papa auf seinem Küchentisch.
Make: /205 1 3
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Baredui no mit Fona im Breadboard-Testbetrieb
Board zu designen u nd anfertigen zu lassen
tatsächl ich ein alter Traum von mi r .
Das erste eigene PCB
Mit Hi lfe eines Freundes war die aktuel le
Schaltung auf meinem Breadboard schnel l
in Eag le übersetzt die gängig ste Software,
um elektronische Schaltu ngen zu entwer-
fen und da raus Anweisun gsdateien für Auf-
tragsfertiger von Plati nen zu erzeugen. Zu-
sätzlich fügten wir einen Anschluss für das
FonaBoard hi nzu, der mit einigen Pins des
AtmelChips verbunden wurde, unter and e-
rem de r seriel len Sc hnittstelle . Der Moment,
4 1 Make:3/205
Erste Versuche mit d em zwischengescha lteten 555er-Schaltkreis auf
einem Breadboard. Der Kondensator wurde später deutlich kleiner.
als die TestBoards nach zwei Wochen vom
amerikanischen Herstel ler OshPark (osh-
park.com) ankamen, das erste Mal die
Lämpchen angingen und di e Mobi lfunkver-
bindung aufgebaut wurde, ist schwer zu
beschreiben: Ardufona war geboren und
funktionierte auf Anhi eb einwandfrei.
In späteren Feldtests zeigte sich ein unan-
genehmes Stabi l itätsproblem. Die Boards
gingen teilweise nach Tagen des stabilen Be-
triebs immer wieder mal in einen undefinier-
ten Zustand über und hin gen sich auf. Tage-
langes Debugging, ForenHilfe und diverse
TestSettings mit unterschiedlicher Taktung
oder anderen Knifen l ießen das Problem
nicht gänzlich verschwinden. Da die Boards
für den a utonomen Betrieb „in der Wildnis"
fun ktionieren sollten, war eine derartige In -
stabil ität nich t tolerierbar. Schließl ich brach-
te mich ein Ingenieur aus den USA auf die
Lösung. Der meistverkaufte integrierte Bau-
stein der Welt musste her. Mit einem er
IC ist es mögl ich, einen Kondensator gezielt
so zu laden, dass er nach x Sekunden ei nen
Reset des Arduino aus lösen kann. So wurde
die Plat ine in Eagle um eine entsprechende
Schaltung erweitert. Heute l aufen die Boards
wochenlang stabil und booten nur ab und
zu ne u. De r Atmel verfügt ü ber einen i nter-
nen „Watchdog", der prinzipiell die gleiche
Weiter e Knie für
LowPowerSchal-
tungen mit dem
ATmega f inden Sieim Heft 3/2014 ab
Seite 1 52 .
Da s selbst designte Board mit
Aufnahmesockel für Adafruits Fona
und rove-Connectoren für alle
wesentlichen Schnistellen. Der
kleine I G unten ist eine C MOS-Version
des klassischen 555er ICs als
externer Watchdog.
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INTERNET OF T IN - -�
Red Gn (L) PUB hof r
.
lS
100
„,
•.„
8 l:6 O4C A! 53 : 2
ed w) GPS%
Las value R :
6.0 Lux
Funktion erfül len kann. Leider erwies s ich
diese Fun ktion als u nzuverlässig.
Auswahl des
SIM-Card-Providers
Eine europaweite Mobi lfunklösung ohne
ausufernde Kosten zu finden ist eine
Herausforderung. Glücklicherweise gibt es
auf MachinetoMachineSzenarien (M2M)
spezialisierte Fi rmen, die SI MKarten für die-
sen Zweck anbieten. Internationales Roa-
ming in na hezu beliebige Netze ist inklusive,
ebenso wie die Verwaltung der Karten in
einem speziel len Portal. Wir entschieden un s
für die britische F irma eseye Ltd (eseye.com).
Die SIMs ga b es mit relativ geringem Trans-
fervolumen von einem Megabyte pro
Immer einen Prototyp dabei: Jede längere Bahnfah wurde für Tests und Optimierungen
der Soware genutzt.
6 1 Make :3/205
Der Cloud-Service
Ubidots hat das
beste Interface
zur Visualisierung
der Daten.
Monat, doch mit sparsamem Code bleiben
wir mit zwei SyncCalls pro Stunde im Rah-
men. Die Karten können sich i n na hezu jedes
technisch verfügbare Netz einwählen und
haben so eine hervorragende Netzverfüg-
barkeit, selbst in schlecht ausgebauten
Regionen oder Gebäuden mit schlechtem
Empfang.
Cloud-Service
Wohin mit den Daten der Sensoren? I nzwi-
schen gibt es zahlreiche, meist C loud-
Lösungen, hä ug m it kostenlosen Entwickler-
Accounts. Kriterien für die Auswahl waren
Stabi l i tät, Preismodel l , d ie Einfachheit der
Schnittstel le und deren Dokumentation
sowie Praxisbeispiele u nd CommunitySup-
port. Darüber hi naus die Mögl ichkeiten des
Zug rifs auf die Daten zu An alysezwecken
und zur Darstel lung, um die SensorFarb-
werte von den Lampen auszulesen. Nach
einer ersten InternetRecherche kamen
Xively, Thingspeak und Ubidos in Berach.
Xively (xively.com) war schnell wieder aus
dem Rennen. Man konnte s ich für einen
Entwick ler Account anme lden um auf
eine Wartel iste zu kommen. Bis heute hat
sich nie mand von Xively zurüc kgemeldet.
Anders bei Ubidots (ubidots.com), einer
Plattform speziel l für Sensordaten und das
Internet of Things. Ubidots stel lte eine
Reihe von praktischen CodeBeispielen zur
Verfügung, hatte einen schnel len und an-
genehmen Support und ein e gut dokumen-
tierte Schnittstel le . Außerdem gibt es ein
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INTERNET OF T IN S
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beeindruckendes Interce zur Abfrage der
Daten mit schönen Visual is ierungen und
sogar KartenApplets für die Anzeige von
GPSDaten. Ubidots ist sehr empfehlens-
wert, dennoch hab en wir uns schlie ßlic h für
Thingspeak (thingspeak.com) entschieden.
Die OpenSourceLösung erfordert für
ernsthafte Anwendungen ein eigenes Hos-
ting und damit umfssende Anpassungen.
Das war u ns erst zu viel , ständig hinz ukom-
mende Spezialanforderungen machten es
aber nötig.
Nach einer holprigen Instal lat ionsphase
wurden wir von der Fun ktional ität und Zu-
verläss igkeit angen ehm überrascht. Thing-
speak nutzt MySQL als Backend und ist als
RailsAnwendung konzipiert. So lassen sich
leicht Zusatzmodul e entwickeln entwederals echte Modul e in der ThingspeakUmge-
bung oder a ls E igenentwicklung . In unse-
rem Fal l war zum Beisp iel ein flexibles Map-
ping von Lampen auf die jewei l igen Senso-
ren nötig, das mit eine r App gesteuert wer-
den kann. Mit der eigenen Lösung war das
mit ein paar Zei len Code und einer tr ickrei-
chen SQLAbfrage mögl ich.
Sftwae
Beim Entwickeln der Software gab es zwei
Herausforderungen. Zum e inen musste
maximale Ausfal ls icherheit erreicht wer
Innen oder auß en? Testbetrieb unter-
schiedlicher Varianten der Solarversorgung
8 1 Make :3/205
Die Ge häuse i m Test, vom Weckglas bis Oerbox
den, da die Sensoren beim Transport und
Betrieb über Wochen autonom arbeiten
sol len. Zum anderen s ind die Ressourcen
eines normalen Arduino begrenzt, es ste-
hen nur 2 Kil obyte Arbeitsspeicher zur Ver-
fügung. Zahlreiche Speicherprobleme gab
es mit der Str ingBib l iothek, sodass ich, a ls
Hobbyprogrammierer, erstmals auf -
Funktionen ausweichen musste. Am Ende
funktionierte al les gu t un d es war sehr be-
friedigend zu sehen, wie der Speicherver-
brauch Kilobyte um Kilobyte mit jeder
Optimierung des Codes (Software s iehe
DownloadLink) nach unten ging. Hier
zeigte s ich, dass Programmierung für Em-
bedded Devices sehr vie l anspruchsvol ler
sein kann als etwa WebProgrammierung,
wo im Vergleich nahezu endlose Ressour-
cen zur Verfügun g stehen. Wenn i rgendet-
was schiefläuft, kann ein WebService neugestartet werden. Bei einem Arduino, der
3000 K i lometer entfernt in e inem Baum
hängt, ist da s nicht mögl ich.
Ein Solar-Panel muss her!?
Für das re:publ icaProjekt war ein Solar-
Panel nicht direkt erforderl ich al lerdings
für die Vision, die Sensoren d auerhaft auto-
nom zu betreiben. Der erste Gedan ke war,
das FonaModul mit einem SolarPanel über
seine vorhandene LadeElektronik mit der
angeschlossenen Batterie zu laden. Das
funktionierte zunächst, die LadeLampe
leuchtete selbst bei geringem Lichteinfl l
auf . Dann wurde klar, dass LithiumPoly-
merAkkus speziel le Elektronik benötigen,
um die extrem vari ierende Spannung des
So larmoduls auszug le ichen. Der Akku
wurde vom SolarPa nel n ur betrieben, nicht
aufgeladen. Entsprechende Module gibt es,
leide r teuer oder kompliziert zu konfigu rie-
ren. Für die Instal lat ion auf der re:publ ica
haben w ir sie ni cht verwendet, testen aber
derzeit , ob die Sensoren dauerhaft mit
Solarenergie betrieben werden können.
Ein passendes Gehäuse
Das Gehäuse sollte wetterfest und l icht-
durchlässig sein, genügend Platz für Ardui-
no, Sensor und Batterie bieten sowie ge-
gebenenfl ls das Solarpanel aufnehmenkönnen. Wir begannen mit einer speziel len
Variante: Weckgläser. Inspiriert von der
Firma Seeed, die mit ihrem ArchGPRSPro-
jekt schon mal einen ähnlichen Ansatz ver-
folgte. Also wurde der erste Prototyp in ein
Weckglas gepackt, verschlossen und drau-
ßen an den Baum gehängt. Das konnte
nicht gutgehen . Zwar verfügt das klassische
Weckglas über eine Gummidichtung und
sogar eine n SpannVerschluss, die Abdich-
tung kommt bei eingekochter Marmelade
aber du rch den U nterdruck zustande, den
der langsam a bkühlende Inhalt verursacht.
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So befnd s ich der Arduino nach wenigen
Tagen unten i n einer klei nen Pfütze.
Nun konzentrierten wir uns auf zwei
Gehäu seFami lie n. Zum einen die Otterbox,
die es in verschiedenen Größen g ibt, zum
anderen das „project case" von Adafruit,
ebenfalls in mehreren Größen verfügbar.
Die Otterbox ist extrem stabi l (angebl ich
kann ein Aut o ohne Schaden drü berhren),
hervorragend verarbeitet und hat einen
praktischen, sehr gut abdichtenden Schl ieß-
mechanismus. Leider ist das Gehäuse nur
mäßig l ichtdurchläss ig und etwas eigen-
wi l l ig geformt. Die Wahl f ie l auf die el egan-
ten quadratischen Gehäuse von Adafruit ,
die einen transparenten Deckel haben und
ebenfa l l s über gute Abdichtungen ver-
fügen.Zwei Fragen bleiben ofen und müssen
im Praxisbetrieb geklärt werden: Erstens
konnten wir nicht ermitteln, ob Probleme
du rch Kondenswasser entstehen, wenn sich
die Ele ktronik aufwärmt und d ie Außentem-
peratur sehr gering ist . H ier müsste vie l-
le icht für Luftausgleich gesorgt un d Mate-
r ia l beigefügt werden, das überschüssige
Feuchtigkeit aufnimmt. Zweitens bleibt die
rage, ob das geplante SolarPanel im Ge-
häuse oder außen montiert werden sollte.
Das Panel ver l iert an Leistung, wenn es hin-
ter einem Acrylglas betrieben wird, es könn-
te verschmutzen und beschlagen. Erste
Dauertests mit dem im Gehäuse ange-
brachten SolarPanel verliefen vielverspre-
chend. Demnächst werden wir Varianten
mit außen angebrachten k le ineren Pane ls
testen, die s ich a uch selbst a usrichten.
GPS ohne GPS
Auf ihrer Re ise du rch Eu ropa wol l ten wir
die Sensoren verfolgen. Ein GPSModul für
den Arduino kam nicht in Frage, da es viel
Strom benötigt, Ortung nur bei Sichtkon-
takt zu Satell iten funktioniert un d es uns zuteuer war. Im GSMNetz gibt es eine span-
nende Alternative: vie le GSMModule kön-
nen die GPSKoordinaten der aktuel len
Mobi lfunkzel le per ATBefehl aus lesen. Die
Angaben s ind ungenauer a ls echte GPS-
Daten, aber s ie stehen kostenlos u nd ohne
zusätzl iche Hardware zur Verfügu ng, auch
wenn das Modu l keinen Sichtkontakt zum
Himmel hat. In den LieferLKWs der Post-
Dienste hätten GPSModule nur selten ein
Signal em pfngen unser GSMGPS funkte
zuverlässig einma l pro Stunde die aktuel le
Posit ion durch.
Bergn °
o C aHKT-ne:p6yr
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7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Kinder l ieben Kreid und verbring en @tnden d ami, al les mith·r z bealen. Gekauft Kreid hat abe meist �r sch laRReFaen - die veschiedenen Töne s·ind au voneina nd
r
zu
..
· �
ntesch eide n. Wer Kreide inknal l igen
arbe wi l l
k
an
si e •mit Lebensm ittelfare un
GiRS einfächselbe maclen.
von Elke Schic
Kurzinfo
Zeitaufwand:1 S tunde für 4 Farben(ohne Trockenzeit)
Kosten:6 Euro
Sägen, Rühren, Mischen:DIV-Plastiktrichter bauen u ndZutaten mischen
Schwierigkeitsgrad
r 1
leicht schwer
Material» Naturgips, zum Beispiel
Modellgi ps für Bau und Ho bby
» Lebensmittelfarben,zum Beispiel Backfrben
» Luftballons
» Schale, Löffel und Gl as
» Trichter, ggf. PET-Flaschefür den Eigenbau
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Gips, Lebensmittelrbe und Luftballons:
Die Zutaten für diese Bastelei si nd eige nt-
l ich überal l erhältl ich und nicht teuer. Die Her-
stellung von Kreide ist eine schöne Beschäfi-
gung mit Kindern an einem Sommertag
morgens matschen und gießen, mittags
trocknen lassen und nachmittags malen. An
Werkzeug brauc hen Sie nur ein e Schale, einenLöfel, einen Trichter und Gläser. Metall und
Glas lassen sic h direkt nac h dem Basteln rück-
standslos mit Wasser reinigen.
Das Herstellen der Kreide ist denkbar ein-
ch: Wir mischen Gips mi t Lebensmittelfrbe
und Wasser und füllen die Paste in Luftbal-
lons. So haben wir Formen, die sich nach dem
Trocknen leicht wieder ablösen la ssen.
Wir haben die verschiedenen Kreiden nach-
einander hergestellt und unsere Schalen und
den Trichter nach jeder Farbe einmal gründlich
gereinigt. So vermeidet man, dass die zuerst
verwendeten Scha len bereits eintrocknen, be-
vor man zum Säubern kommt. Außerdem ist
es sinnvoll, wenn sich alle vor der nächsten
Farbe die Hände waschen, so dass keine un-
erwünschten Brauntöne entstehen.
Für die Kreide verwenden wir Naturgips,
aus dem auch die im Handel erhältl ic he Schul-
und Malkreiden bestehen. Achten Sie trotz-
dem darauf, dass sich Kinder beim Ma ntschen
oder Malen nicht die eingefrbten Finger in
den Mun d stecken.
Für das U mfüll en der Gipspaste in die Luft-
ballons benötigen Sie einen Trichter. Meist
sind die aus Plastik. Bei Plastik können aber
Rückstände vom Gips bleiben, besonders,wenn es zerkratzt ist. Wenn Sie also für das
Umfül len der Gipsmasse in die Formen nicht
den Trichter aus der Küche verwenden wol-
len, können Sie le icht selbst einen herstel len.
Nehmen S ie dazu eine Plast ikf lasche, span-
nen Sie diese in einen Schraubstock ein u nd
trennen Sie das obere Drittel der Flasche ab.
Fertig ist de r Trichter.
Vorher Flasche,
nachher Trichter
1 Zutaten mischen
Der erste Sch ritt für di e Kreide ist das Vermisc hen von Gi ps,
Farbe und Wasser. Wir haben pro Kreidestück zweiein hal bgehä ufe Löel G ips verwendet. Bei der Lebensmittelfrbe
haben wir nicht gegeizt und die gesamte Tube in die Paste
gegeben. Da nn haben wir so viel Wasser dazu gegossen,
dass ein relativ flüss iger Brei entstand . Das Gemisch sollte
so dün nflüssig sein, dass es aus der Schal e in die Form fließt,
wenn es etwas zu wässrig ist, macht das nicht so viel aus.
Farbe und Gips müssen gleichmäßig eingerüh rt sein.
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2 Luftballon auf den Trichter aufziehen
Der nä chste Schritt ist die Befestigun g des Luftballon s am
Trichter. Bevor Sie das tun, b lasen Si e den Luftbal lon unbedingt
einmal a uf! Sie erhöhen das Volumen der Form damit
beträchtl ich. Danach h akeln Sie I hre Zeigefinger i n das
Mundstück des Luftbal lons u nd ziehen ihn über den
Flasc henha ls. Der Luftball on sitzt danac h fest.
3 Zustopfen und Gießen
Fül len Sie das Glas mit dickem Papier, so dass der Luftball on von
all en Seiten gestützt wird. Dan n können Sie den Luftbal lon mit
dem Trichter in das Glas setzen und de n angem ischten Gips
einfüll en. Da unsere Paste nicht mit Druck in den Luftball on
fl ießt - im Gegensatz zu Wasser aus dem Hahn - dehnt s ie den
Luftball on nic ht nach. Ble ibt also noch Paste im Trichter stehen,
so bekommen Sie diese nicht mehr in den Bal l on hin ein. Ziehen
Sie in diesem Fal l den Bal l on nur dann ab, wenn Sie eine Schale
unter den Trichter halten. Sonst müssen Sie putzen.
4 Trocknen und Lösen
Jetzt mü ssen Sie die Kreide vier bis fünf Stunden trocknen lassen.
Das geht am besten an einem sonnigen Platz an der frischen
Luft. Danach ziehen Sie die Luftball ons ab - Sie müssen sie dafür
am oberen Rand einmal einschneiden. Wenn Si e die Gipsmasse
sehr feuch gemi sch haben, seh oben im Lufball on ewas
Wasser. Das gieß en Sie ei nfch ab. Die Kreide ist jetzt noch etwas
feucht, trotzdem können Si e bereits damit m alen . Wer l ieber
keine sehr d reckigen F inger haben wi l l oder mit sehr kleinen
Kindern mal t, die ihre Fing er noch dauernd ab lecken, sollte
warten, bis die Kreide ganz durchgetrocknet ist. -esk
Die eigene Kreide!
Schön unförmigund knallbunt
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SAI LOR MOO NIn der TVSerie Sai lor Moon ist die Brosche der gleichna-
migen Hauptfigur nicht b loß ein Schm uckstück, sondern
der Schlüssel zur magischen Verwandlu ng i n eine Su per-
hel din. Auch in der Brosche der Wissenschaftlerin Soph ia
Bender steckt mehr a ls auf den ersten Bli ck erkennbar.
Sie vereint g leich eine Ha ndvol l a n Ma kerTechniken:
Der Hau pttei l der Brosche stammt au s dem 3DDrucker
und die Ziersteine bestehen aus Pl exig las, das mit dem
Lasercutter in Form geschnitten wurde. Vier LEDs und
ein Li lyTiny bringen s ie zum Leuchten.
Bender forscht zur Integration neuer Technologien in
Schulen und Ausbi ld ung. Ein Projekt s ind Cosplay-
Workshops, die Kostümh erstell un g mit Wissenschaftund Technik verbinden. Dabei können die Jugend l ichen
magische Vorgänge oder S uperkräfe mit Technik selbst
herstel len . Neben dem Umgang mit 3DDruck und
Mikrocontrol lern sol l en bei d er Texti lbearbeitung Mathe-
kenntni sse praktisch vermittelt werden. Di e Cosplay-
Szene eigne sich dafür besonders, so Bender, da die
Fankul tur sehr ofen sei un d Schnittmuster und
Anleitungen i m Internet tei le .
� re-craf-edu.blogspot.de
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GEOMETRIE PROGR MMI R N
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3D-Modelimit OpenSCADie ewige Frage „Wessen Mateflasche ist das?" hat da nkselbstgedruckter Flaschen-Cli ps ein End e. OpenSCAD bringtNamen und Logo auf den Clip.
von Ro land Hieber
Kurzinfo
Zeitaufwand:
2 Stunden
Kosten:
25 Cent pro Cli p
Entwerfen:
Grund lagen Geometrieund Mengenlehre
Schwierigkeitsgrad
1
le icht schwer
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Chaos, der Erzfeind einer jeden Wohngemein-
schaft, bedroht auch Hackerspaces. Sind Lap-
tops und Hardware meist dank Aufklebern wieder-
erkennbar, wird es bei Verbrauchs material schwierig.
Doch wo sonst, wenn nicht i m Ha ckerspace, soll ein e
Lösung gefunden werden? Zunächst für Mate-
flaschen entwickelt, haben wir inzwischen für eine
Reihe an F laschenformen e inen C l i p zum 3DDru-cken entworfen. Als Grundlage nutzten wir die Mo-
dell ieru ngssofware OpenSCAD. Dabei hat de r Maus-
ze iger a l lerd ings wenig zu tun denn das Model l ie-
ren von 3DObjekten erfolgt durch eine textbasierte
Beschreibungssprache. Dafür stel lt es eine Reihe an
Grundformen zur Verfügung, die wir bearbeiten u nd
zusammenführen können. Mit e iner Programm-
Bibl iothek und nkscape gestalten wir außerdem
Aufschriften un d Logos, die un sere Clips weiter indi-
vidual is ieren.
Der große Vortei l
Um de n Cl ip optisch zu verändern, al so die Aufschrift
oder das Logo auszutauschen, müssen wir nur eine
Zei le im Code ändern. S in nvo l l i s t das Programm
auch bei technischen Model len, da es mit sehr ge-
nauen Maßen arbeiten kann. Dafür setzt es al ler-
dings auch ein Grundverständnis von Geometrie
und M engenl ehre voraus. Au ßerdem erfordert das
Arbeiten mit e iner schriftl ichen Oberfläche Abstrak-
tionsvermögen.
OpenSCAD und n kscape sind OpenSource-
Sofware, di e kostenlos heruntergelade n
werden können (s iehe L i nk auf S. 1 35)
und auf Windows, Linux und OS X lau -
fen. OpenSCAD bietet zwei Vor-schaumodi : der Menüpunkt „Com-
pi le (F)" im DesignMenü bietet eine
„schnelle" Vorschau mittels zBufe-
r ing . Dabei werden d ie Oberf lächen
des Model ls in Echtzeit berechnet, die
Vorschau lässt s ich daher ni cht so flüss ig
drehen. Insbesondere in schwier igen Fä l len
werden n icht im mer a l le E igenheiten genau da rge-
stel l t . So ersche inen be i e i n igen Operat ionen F lä-
chen, d ie e igent l ich n icht vorhanden se in so l l ten
sofern wir dies im Hinterkopf behalten, lässt s ich
mit der Vorschau a ber gut arbeiten.
Der Menüpu nkt „Compi le and Render (CGAL, F6)"
hingegen berechnet das Modell ei nmal kompl ett mit
der darunter l iegenden CGALBibliothek (Computa-
t ional Geometry Algorithms Library), sodass al le
Knoten, Kanten u nd Fläch en de s Objekts bekan nt
sind . Dies ist ins besondere nötig, damit wir das Mo-
dell schl ießli ch exportieren können. Es kann aber ab-
hängig von der Komplexität des Objekts (und der
Hardware) gern schon mal ein paar Minuten bis
Stunden dauern . Nach der Berechnung mit CGAL
können wir das Objekt im VorschauFenster auch
f lüss ig drehen und rundherum betrachten.
Grundobjekte
OpenSCAD bietet grundlegende 3DObjekte wie
Quader, Kugeln, Kegel un d Zyl inder an; di e Anwei
f� t
Qsign 'w p
cube ( , l ;
Comp l ng design ( CSG Products generati on ) . o ly5ets n c ache: 38olySet cche sze n byes 22288GAL Po lyedons In e 16GL cce s iZe In byes: 149536omp l ng design SG Product normal ztion „Norml ed CSG tree s 1 eementsCSG generaton fn sed
Total renderin tme: ous, O mnutes O secondslewport
transate = [ 0 00 0 .00 000 J rotate = L 59 90 0 .00 135 10 ] distnce 193 .71
sung cube([1 ,2,3]) ; erzeugt beispielsweise einen Qua-
der mit den Seitenlängen von 1 auf der xAchse, 2
auf der yAchse und 3 auf der zAchse. Das Pro-
gramm arbeitet intern mit einem einheitenlosen Ko-
ordinatensystem. Für den Modell ierungsprozess ist
es al lerdings s innvol l , e ine Einheit a ls 1 Mi l l ime-
ter anzunehmen.
Diese Grunde lemente manipu l ie-
ren wir über afine Transformatio
nen wie Drehung, Skal ierung oder
Verschiebung, wobei s ich dieseTransformationen auf das jeweil s
nachfolgende Element beziehen:
transform([0,0,3]) cube([1 ,2,3]) ; ver-
schiebt unseren Quader um 3 Ein-
heiten auf der zAchse, trans-
form([0,0,3]) rotate([0,45,0]) cube([l ,2,3]) ;
rotiert ihn vor dem Verschieben um
45 Grad um di e yAchse.
Constructive Soli d Geometry
Soweit, so gut aber nicht al le unsere Model le s ind
Quade r, Kugeln oder Zylinde r. Vorhan dene Objekte
können deshalb mit mengenbasierten Operationen
wie Vereinigu ng, Subtraktion oder Durchschnitt mit-
einan der kombini ert werden eine Vorgehensweise,
die unter de m Beg rif „Constructive Solid Geometry"
(CSG) bekannt ist. CSG ist das Arbeitspferd der Mo-
del l ierung und baut auf einer mengentheoretischen
Sicht des Raums auf. So entspricht die Vereinigung
zweier Objekte genau der Menge an Punkten im
Raum, die min destens in einem der beiden vereinig-
ten Objekte l iegt. Analog dazu entspricht der Schnitt
zweier Objekte gena u der Menge an Pu nkten, die in
beiden Objekten l ieg en. Diese beiden Rechenopera-
tionen sind kommutativ. Das bedeutet, dass wir
beide Operanden vertauscht können, ohne das Er-gebni s zu än dern . Die Diferenz zweier Objekte da-
gegen ist nicht kommu tativ, und besteht aus genau
SELBER
Mit einem 3D-Drucker s ind
die Cl ips schne l l gedruckt.
I n der Vorla ge müssen Sie nur N ame und Lgo
ändern. Eine Sch rittfü r-
Sch rittAnlei tung finden Sie
on l i ne, Link auf Seite 1 35 .
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GEOMETRIE PROGR MMI R N
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CSG AM BEISPIEL EINES WÜRFELS UND EINER KUGEL
Vereinigung
union() {
cube([2,2,2]) ;
transate([0,0,2]) sphere(r= 1 );}
32 1 Make:/05
Schnit
intersection() {
cube([2,2,2) ;
transate([0,0,2]) sphere(r=l);}
den Pu nkten im Raum, die Teil des ersten, aber nichtTeil des zweiten Objekts sind.
Zusätzl ich bietet OpenSCAD ei n 2 DSubsystemmit entsprechenden Gru ndformen, die ü ber Extru-s ion i n 3DObjekte überführt werden können. Au-ßerdem is t es mög l ich , vorhandene 2D oder 3D-
Objekte zu i mport ieren, d ie s ich dann wie n ormaleGrund objekte verhalten. Dies wird s ich für un s spä-ter a ls wertvol l herausstel len, wenn wir u nsere Cl ipsmit vorgefert igten Logos versehen wol len wirmüssen unser Logo nicht erst umständl ich mittelsCSG zusammenbauen (s iehe An le i tung „DXF mitnkscape bearbeiten") .
Wie herkömm liche Program miersprachen bietetOpenSCAD die Mögl i chkeit, Varia blen zu benutzen.So können Model le le ich t mit Parametern versehenwerden, beispie lsweise für die Anzahl , Größe und
Posit ion von Bohrlöchern. E ine spezie l le Va-r i ab le namens $fn gibt ferner
an, mit wiev ie len Segmentenrunde Formen angenähert
werden. Ebenso gibt esUnterstützung für Schlei-fen und Unterprogram-me (d ie in OpenSCAD
„Modul e" heißen), um wie-derkehrende Arbeitsschrit-
te zu vere infachen . E inStück Mo d e l l , d as s i ch b e-währt hat, wird einfach in
typische geschweifte K lam-mern eingebettet und davor
mit dem Schlü sselwort modue,
gefolgt von seinem Namenund e ine r mö g l i chen Parame
ter l iste in runden Klammern de
Diferenz
dierence() {
cube([2,2,2]) ;
transate([0,0,2]) sphere( r= 1 );}
klar iert . Module benu tzen wirgenau so wie nor male Objekte,indem wir s ie anhand ihres Namens und der mög l ichen Parameter ansprechen .
Über Modu le können wir e inmal erste l l te Mode l-le auch wiederverwendbar machen: B enutzt man in
seinem Dokument di e Anweisung, gefolgt vone inem Date inamen, dann werden Module , d ie inder angegebenen Datei definiert s ind, in da s aktu-e l le Dokument import iert und können wie ge-wohnt be nutzt werden.
Flaschen-Clips
Der Aufbau u nseres Cl ips ist e infch gehal ten: Dieäußere Wand ist a ls Kegelstumpf angelegt (e inZyl inder mit der entsprechenden Höhe sowie demoberen und dem u nteren Radius der F lasche, wozunatürl ich die Dicke addiert wird). Aus diesem Kegel-stumpf schneiden wir über eine Diferenz einenzweiten Kegelstumpf mit den Abmessung en der Fla -sche heraus, sodass ein geneigter Ring entsteht.Damit der Cl ip c l ipbar wird, schneiden wir zusätzl icheinen entsprechend großen Würfel heraus, der dieÖfnung bi ldet . Mit der Fun ktion writecyinder aus derWrite.scadBib l iothek posit ionieren wir d ie Schriftnach künst ler ischen Gesichtspunkten auf dem Ring.Ebenso im portieren wir das Logo aus der angegebe-nen Datei, um es dan n mit der Fun ktion inear_extrude
in d ie Tiefe zu ziehen. Das Log o und die Schrift wer-den du rch einen weiteren Kegelstumpf auf die rich-t ige Länge gebracht, damit s ie etwa 0,7 Mi l l i meterüber den Cl ip überstehen und fühl bar werden.
Für di e U msetzung schafen wir u ns zuerst einenneuen Ordner a ls Arbeitsumgebung für das Mode l l .Dann besorgen wir uns die weiteren Zutaten: Die
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externe Bi b l iothek Write.scad (s iehe Download l in k)
benötigen wir, um die Schrift auf unseren Cl ip zu
bekommen. Diese Bib l iothek und ihre Schriftarten
(insbesondere die Dateien Write.scad und orbitron.dxf)
bringen wir in einem Unterordner namens „write"
unter, wo sie später referenziert werden. Ebenso
legen wir unser Logo im DXFFormat unter logo.dxf
ab. Alternativ gi bt es eine Auswah l von vorgefert ig-ten Logos auf der ThingiverseSeite zu den Cl ips
(s iehe Downloadl ink).
D ie entsprechenden Module für d ie F laschen-
Cl ips g ibt es ebenfal ls au f Thing iverse, wichtig ist
h ier d ie Date i bottle-cl ip .scad Diese Date i müssen wir
in unserem Ordner speichern, sodass der Ordner-
inha lt wie auf dem B i ld rechts auss ieht .
Die Datei bottle-cl ip .scad wird in O penSCAD geöf-
net, s ie enthält den Code für unsere Cl i ps in meh re-
ren Modu len, d ie versch iedene Var ianten darste l -
len. Wichtig hiervon ist erstmal nu r das Modul bott
le_cl ip Als Parameter nimmt es den Radius der Fla-
sche an der Unter und a n der Oberseite des C l ips,
die Höhe, die Dicke des Clips, den Text auf dem Clip
sowie d ie Date inamen für Logo un d Fon t . A l le Pa-
rameter haben zugewiesene Standardwerte, die
wir te i lweise übernehmen können: Im Fa l le der Ab-
messungen ( ru=13 , r l=17 .5 , ht=26, width=2 .0 ) tun wir
das auch, sodass die C l ips nachher gut auf Club-
MateF laschen passen . Nur den Namen und das
Logo m üssen wir anpassen. Letzteres erstel le n wir
mit n kscape ( inkscape.org, Anleitung ab Seite 1 34).
Es kann ansonsten jedes Programm genutzt wer-
den, dass da s Vektorforma t DXF behe rrscht.
Wir können das Modul mit unseren Werten ein-
fch a m En de der Datei a ufrufen:
bottle_cl ip(name ="Roland" , logo="logo.dx');
Nach einem Druck auf F6 (und einem Schluck Kaee)
ist unser Cli p fertig gerende rt. Das Modell exportieren
wir als STLDatei, die wir in die 3DDruckSoftware
zum jeweil igen Dru cker laden können.
Fle Edit y ew Qo To o l s !t i n g
Nam / Size Dat e
i m 2 9 -0 4 1 5 6 P M
1 . B - 4 - 1 : P M
wit e . c a
b o tt l - l ip d
·· II' l o o . M
1 7 B - 4 - 1 6 5 2 M
3 B - 4 - 1 :
9 . K 2 9 - 4 - 0 6 : 5 2 M
Oben: D ie Dateien müssen i n der richtigen Struktur gespei-
che werden, damit OpenSCAD auf sie zugreifen kann.
fle dt Qe gn 'ew ! elp
„ Creaes one itace o a btle cl a•e tg uabe fo onek• botes ie fiz co e . Al paaeeae passed o the ode bolel p se e e e f o e r doc uenton,
•oe bottle lip ongek ae " vidth2 5l g "thi
r
g - oo ss rt lows dx " font te oit n df I {otte ip ameae U= , 5 ht 26 idt'dt o oo go fo ntfot ;
„ Cr@a@s onsa@ of a botl l na•e a suiabe fo 3 DIN 699 bee boes so oas Sei ubi
-�!:1a\o bu al o e aa•etlxer ar4 pass@d o h4 oe
• bot @cl ip ) , see e r f th e
r do •entaio• ECHO: "here are • L 1 letters th str inguode bottl_ip_s iie ( ae= , vidh=2 . 5 font EHO t@/o t o d x J ECHO: n•
i
d
t
�
J
�
-
c
{
:
=
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•
ru=l3• r=l7 . 5 ht"13 '
ECHO here are • 1 • letter th tring�
font=f t ) ; EH: 8
ECHO: d•HO -here ae •. 1 letter 1 th tring
W
mf·"
·'
'•w
� .
1tD
MM Rnderg Polygo Mes ng CGA olSet n a 40
lewport translate = [ 0 . 0 3 0 9 0 . 5 7 ], rotate = [ 56 .40 0 .00 334 . 10 d istance = 4 „_o_
Fü r andere Flaschentypen kann der Cli p mit ande-
ren Parametern angepasst werden. Dazu müssen nu r
die Werte r u (unterer Radiu s), r l (oberer Radius) und ht
(Höhe) auf die entsprechende Fl asche angepasst wer-
den. Die Dicke des Cli ps ist mit zwei Mil li metern meist
angemessen, um mit PLAFi lament noch eine leichte
Clipbarkeit zu erzeugen, kann aber je nach dem beim
Druck verwendetem Material a uch di cker oder dün-
ner gewählt werden.
Die weiteren beiden Modul e in der Datei sind ent-
sprechend für andere Flaschentypen vorgefertigt:
bottle_clip_longneck passt auf 0,33Glasflaschen, und
bottle_clip_steinie ist eine Variante, die le icht auf Bier-
flaschen nach der Norm DIN 61 99 (im Volksmund als
„Knolle" oder „Steinie" bekannt) passt. Letztere Vari-
ante ist al l erdings nur halb hoch und hat kein Logo
hierbei kommt zum Tragen, dass der Flaschenh als bei
diesen Bierflaschen nur sehr kurz ist und eine norm al
hohe Version ein ch nich t genug Platz für die Sch rift
gelassen hätte. Beide Modul e nehmen die selben Pa-
rameter (name, logo, font, width) wie die generische
Version.
Mit Aufschr iften und u ntersch ied l ichen F i la-
menten e rgeb en s i ch i nd iv idue l l e C l i p s, d ie a b er
noch weiter verziert werden können. In unserem
Hackerspace muss man meist n icht mal auf denNamen schauen, u m d ie e igen e F lasche wiederzu-
f inden.
MEHR FARBE
WAGEN
Bewährt h a t sich de r Einsatz
von Permanent-Marker,
Nagel lack und G l itzerpu lver
zur Kreation von
Ei nzelstücken . Wir freuen uns
über sachd ienl iche H inweise.
Make: 3/201 s 1 33
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GEOMETRIE PROGRAMMIEREN
DXF mit Inkscape erstellen
Neue Knoten in den 9ewahlen Segmenen enfügen
1001 45
0
s
oo 55
l
'o o
ß
�
· ·� :
g
�
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1 Knoten erzeugen
Da OpenSCAD die von n kscape erzeugten Kurven nicht
verarbeiten kann , unterteilen wir u nsere Pfde in mögl ichst
kleine Geraden. I n nkscape wählen wir im Knotenmodus
(F2) al le Knoten de r Grafik aus (z. B. per Strg+A), und fügen
dan n belie big viele Knoten dazwischen ein . Dazu jeweils
den P lusButton auf der Toolbar („Neue Knoten in den ge-
wählten Se gmenten ei nfügen") nutzen. Dies wird so oft
frtgeführt, bis al le Feinheiten genügend angenähert sind.
2 Pfade begradigen
Die Pfda bschnitte wand eln wir wieder in Gerade n u m,
indem wir al le Knoten markieren (Strg + A und die Fu nk! tion „Die gewählten Abschnitte in Linien umwandeln"
c auswählen.
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3 Papiergröße einstellen
Um das ogo auf dem l ip verwenden u können änder n
wir zunächst die Pa piergröße, setzen den Rahm en auf 50
mal 50 Mi l l imeter, damit OpenSCAD das Logo an die r ichti-
ge Stelle auf dem Clip positioniert. Dazu wird in den Doku-
menteneinstel lu ngen (Strg+D) die Seitengröße auf 50 x 50
Mil l imeter gestel lt .
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4 Logogröße einstellen
Mit F wird in den Auswahlmo dus gewechselt und das Ob-jekt markiert. Die Größenände rung findet über die Toolba rstatt: zuerst wird das Seitenverhältni s gesperrt (Schloss-Symbol) und die Maßeinheit auf „mm" eingestellt, danachkann entweder die Höhe oder die Breite je nachdem, wasgrößer ist auf 50 Mi l l imeter gesetzt werden.
5 Logo positionieren
Schl ießl ich posit ionieren wir das Logo noch einmal mitt igim Seitenrahmen. Im Dialog „Ausrichten" (Strg+Um-schalt+A) zentrieren wir das Logo horizontal und vertikalrelativ zur Seite.
6 Als DXF-Datei speichern
Das Doku ment wird in n kscape als „Desktop Cutting Plotter
(AutoCAD DXF R 4)" gespeichert (nicht „AutoCAD DXFR 2"!) . Im erscheinenden Di alogfeld wird dann als „Baseun it: mm" ausgewählt sowie die Benu tzung des LWPOLY-LI NELini entyps deaktiviert. Die DXFDatei kann nu n inOpenSCAD genutzt werden. Leide r merkt OpenSCAD nichtimmer von selbst, wenn wir di e DXFDatei nachträglich än-dern. In di esem Fa l l muss in OpenSCAD die Funktion „F lushCaches" aus dem Menü „Design" ausgewählt werden, umdie Änderungen zu übernehmen. -hch
Links und Forenmake-magazin.dxcBB
Make: 3/201 S I
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Kinder bastel
TechikWenn Kinde r in der Großstadt auachsen, ist o nicht genug Platz fürein Haustier. Ich war eins von diesen Stadtkindern, und auch wenn s ichschwe r ein schätzen lässt, wie sich me ine Zeit vor dem N intendo ausgewirkt hat, ist mein Traum vom eigenen Fe ll monster leide r noch nichtRealität geworden. Beim Kinde r-Hackathon ha be ich eine coole Alternative für dieses Dil emm a gesehen: Ei n selbst gebasteltes digitalesHaustier, das zu schnu rren beginnt, sobald man es streichelt. Nebenbeihabe ich ge lernt, wie der Controll er für ein Videospiel fun ktioni ert.
von El isa beth Giesemann
Eltern und Kinder lernen
gemeinsam spielerisch,
wie Elektronik und
Programmierung
funktionie.
36 1 Make :/205
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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Workshop-
Leiterin Stefania
Druga möchte,
dass Kinder schon
früh gestalterisch
mit Technik in
Berührung
kommen.
Scratch ist eine grafische Programmi ersprache, die besonders
Kinder vom Goden überzeugen soll.
Stefnia Druga, die Gründerin von
HacKIDemia, hatte mich zu einem Kin-
derHackathon eingeladen. Seitdem weiß
ich, dass man immer ein Maker werden
kann, egal w ie alt man ist . Ob mit sechs,
wenn man gerade erst die Schule begon-
nen hat und sein eigenes Haustier basteln
möchte, ob als Vater von zwei Jungs,denen man einen Controll er für ih r selbst-
programmiertes Videospiel basteln
möchte, oder mit 26, wen n man dank der
Hilfe eines 1 4jährig en versteht, wi e so ei n
Arduino funktioniert.
HacKIDem ia ist ein ju nges Projekt, das
Kindern und Jugendl ichen durch Hands-
nWorkshops das spieler ische Er lernen
von Techni k vermittelt. Durch Basteln u nd
Hacking lernen d ie K inder d ie grund-
legende n Funktionen von Elektronik und
können s ie so für ihre weitere Bi ldung
und ih ren Spaß nutzen.
Der KinderHackathon in diesem Früh-
l ing wurde in Zusammenarbeit mit der In i-
tiative „Junge Tüfler" organisiert und rich-
tete sich an Kinder zwischen sechs und
zwölf Jahren. In den Räumlichkeiten der
Kreuzberger Kreativagentur IXDS halfen
1 5 F re iwi l l ige den 34 K indern und ihren
Eltern, eigene klein e Gadgets zu basteln.
Der Ansatz des Hacking oder Making
mit einfcher Elektronik wurde a n sechs
Stationen mit unterschiedlichen Schwie-
rigkeitsgraden du rchgeführt. Ein Fokus auf
Kinder, die gerade eingeschult wurden,
war den Organisatorinnen hier besonderswichtig. Sie wollten den Kindern einen Ort
des spielerischen Lernens schaen, um die
natürl iche Neugierde aufrechtzuerhalten.
Die Kinder spielten mit bu ntem, leiten-
dem Teig, Origami und F i lzmateria l , um
di e Grundzüge des Stromflusses zu verste-
hen. Verschiedenfrbig auf leuchtende
LEDs halfen, den Unterschied zwischen
Reihen und Paral le lschal tung zu verste-
hen. Beim digitalen Haustier und dem Filz-
monster konnten die jungen Hacker ver-
stehen, was passiert, wenn ein ofener
Stromkreis geschlossen wird. Während d ie
LED eines Fi lzmon sters aufleuchtet, wenn
dessen Arm oder Rüssel den Stromkreis
schl ießt, wird das digitale Haustier zum
Leben erweckt, sobald man es streichelt:
Die Augen leuchten auf und es beginnt zu
schnu rren, da ein Lichtsensor mit dem Ar-
dui no in I nneren des Papierhaustieres ver-
bunde n ist (Anleit ung auf Seite 1 40).
Ausgetrickst: Die ä lterenHacker lernen auch
Für die etwas fortgeschrittenen jungen
Tüft ler bot das Programm „Scratch" eineMögl ichkeit , d ie ersten Grundschr i tte
des Programmierens zu er lernen. Durch
Make: /205 1 37
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REPORTAGE
Vigo ist mit 14 schon Mentor beim Hackathon und
zeigt Kindern, wie man Scratch bedi ent.
einen s implen DragandDropMechanis -
mus e inze lner Funkt ionen, d ie man wie
d ig i ta le Bauk lötze au fe inande r a ufbaut ,
lässt s ich eine Figu r eines Videospiels und
dessen Umgebung steuern.
Der 1 4jähr ige Vigo war a ls e iner der
TeenMentoren auf dem Hackathon m it
für diese Station verantwort l ich. Zuvor
war er e in paar Mal be im Coder Dojo,
e iner anderen Veransta l tungsre ihe, d ie
K indern und jungen Erwachsenen das
Programmieren be ibr ingen wi l l . Laut
eigen er Aussage war es für i hn selbstver-
ständ l ich , be im Hackathon a ls Mentor
te i lzunehmen. Vigo kann s ich an ke ine
Z e i t i n s e inem Leb en e r innern , i n der e r
1 3 1 Make : 3/205
Die Mentoren bei
der Vorbereitung
des Kinder-
Hackathons
Am besten lernt man, wenn man sich sp ielerisch
und i m eigenen Tempo Wissen aneignet.
nicht vom „Making" wusste. Außerdem
berichtet er, die Beschäftigung mit den
anderen K indern an dem Programm habe
ihn gedu ld iger werden lassen, und er
habe gelernt, dass andere Kinder ein an-
deres Tempo ha ben al s er selbst .
„Scratch" kann außerdem mit Makey
Makey gesteuert werden, das als Key-
boardHack e ine Umgehung der Compu-
tertastatur ermögl icht . Durch e inen
USBE ingang kann das Board somit sämt-
l iche le itfähige Gegenstände, wie zum
Beisp ie l Früchte, A lumin iumfo l ie und
auc h den eigenen Körper, mit dem Com-
puter verbinden und zu einem Control ler
machen.
Chaos und Action:Kinder lernen in ihrer
eigenen Geschwindigkeit
Als eine der beiden Verantwort l ichen für
diese Station war ich ni cht schlecht beein-
druckt von der Selbstverständlichkeit, mit
der die Kids mit dem Ma key Makey umg in-
gen. Sie zeichneten ihre eigenen Control-
ler mit leitendem Bleistift oder bastelten
sie aus Al ufol ie, sodass s ie ihre Zeichnun-
gen mit Sounds untermalen konnten.
Nach einer Wei le kam einer der Väter
auf mich zu. Er hatte gemeinsam mit sei-
nen Söhnen e in s imples JumpandRun-
Spiel entwickelt , bei dem ein Kater über
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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ein H indern is (e ine Bombe) spr ingen
muss . S ie wol l ten das Sp ie l noch e inen
Tick real ist ischer machen und so befes-
tigten wir Alufolie auf dem Boden. Nach
einem kurzen Moment des Ausprobie-
rens von untersch ied l ichen Lösungen
half uns Vigo, sodass die wir die Sprüng e
im Sp ie l durch Sprünge au f der A lufo l ie
steuern konnten. Gemeinsam mit einem
Team a us Kindern, Teenagern u nd Eltern
hatten wir uns selbst eine s imple, aber
funkt iona le Wi i gebaut . Mach d ich ge-
fsst, Nintendo!
Ein p aar Tage zuvor wurde un s Mento-
ren die Idee der KinderHackathon s erklärt.
Während die Kinder die Grundzüge der
Elektronik lernen, sind auch d ie Eltern ein-
gela den mitzubasteln und zu helfen sowie
ihr Verständnis von Technik zu hinter-
fragen u nd zu erneuern. Dadu rch lernenauch die Eltern mehr über die Geräte, die
sie tagtägli ch benutzen und können somit
selbstbestimmter mit ihnen umgehen.
Die ofene Organisat ion der Kinder-
Hackathons hi lft den Kinder n dabei, meh-
rere der angebotenen Aktivitäten zu
kombinieren und unterschiedl iche Fähig-
keiten zu en twickeln . Vigos Mutter Tracy
war auch als Mentorin auf dem Hack-
athon und bemerkte: „Es ist ofensicht-
l ich, dass die Kinder bei einem solchen
Event mehr lernen a ls die b loßen techni-
schen Fähigkeiten, vor al lem wenn die
Kinder sich gegenseitig helfen. Das ist in-
teressant, weil sie sich besser verstehen
und viel le icht auch noch daran erin nern,
wie ihnen das Lernen schwerfie l . Es ist
langwei l ig, wenn Kindern immer gesagt
wird, was sie zu tun haben, und der An-
satz zu lerne n, währ end m an sel bst etwas
erklärt, ist seh r ermutig end." Tracy hat die
Atmosphäre auf dem Hackathon genos-
sen. „Die Kinde r konnten von einer Stati-
on zur nächsten gehen, es gab eine
Menge Chaos , aber auch r icht ig v ie l
Action. Ich war auch se hr stolz auf meinen
Sohn, als ich ihn von der anderen Seitedes Raumes dabei beobachtet habe, wie
er sein Ding d urchzieht." Die stolzen Bast-
ler und Erfinder konnten dann di e Ergeb-
nisse ihrer Bastelage an d er StopMotion-
Station f i lmen, einige der Videos s ind wit-
zig genug für einen kleinen Hit auf You-
Tube (s iehe Link auf S. 1 40).
Ein Hack-Kit fürjedes Schulkind
Der Hackathon war ein Erfolg, aber es
kann noch v ie l getan werden. Während
HacKIDemia auf der Idee basiert, dass
K inder am besten durch Sp ie len lernen
können, i st das neue Z ie l , mehr K inder
von dem Konzept profit ieren zu lassen.
Die Veranstaltung war sehr international ,
vie le der Kinder, die daran tei lgenomm en
haben, wachsen zweisprachig auf und
waren vorher schon mal a uf einem Hack-
athon. Daher hat es s ich HacK IDemia
jetzt besonders zur Aufgabe gemacht,
mehr Kinder zu erreichen un d den Ansatz
von interaktivem, „handson" Lernen in
den ersten Jahren der Schulzeit in u nter-
sch ied l iche Schu len zu br ingen, sodass
auch Kinder mit anderen sozialen Hi nter-
gründe n profit ieren können.
Dafür hat Stefania Druga a ls Tei l e ines
Programms für Schulen ein MakerKit
entworfen. Das Set enthält einen Ardui no
und ein MakeyMakeyBoard, zehn Sen-
soren, unterschiedl iche le itende Materia-l ien sowie über dreißig Anleitungen für
Sp ie le und Exper imente . Für 1 50 Euro
können Schu len es on l i ne (s iehe L ink am
Ende des Art ikels) vorbestel len. E ltern
können der Schu le i hres K indes e in Set
kaufen oder einen Workshop vor-
schlagen. I n den nächsten Monaten wird
HacKIDemia die ersten Events in Pi lot-
schulen veranstalten und außerdem auf
der Maker Faire in Ber l in vertreten sein,
sodass mehr Stadtkinder i hr eigenes digi-
ta les Haust ier bauen können und ver-
stehen, wie ihr Videospiel fun ktioniert.
Mit den Eahrungen a us dem Workshop will
HacKIDemia ein Maker-Kit für Schulen anbieten.
Beim Kinder-Hackathon konnte man digitale
Haustiere (aus Papier und Arduino) und elek
tronische Filzmonster basteln.
HACKIDEMIA
Gründerin Stef n ia Druga lebt in Berli n,
aber ist mit HacKI Demia weltweit aufden unterschiedl ichsten MakerVeran-
staltu ngen vertreten. 201 4 reiste sie
mit dem Projekt Afrimakers du rch
ac ht afrikan ische Länder, um in tei l s
etabl ierten, tei ls im provisierten Hack-
labs de n junge n Projektpartnern zu
helfen, ihre eigenen Hardwarelösun-
gen fü spezifische P robleme zu fin-
den. In Deutschland hat s ie ähnl iche
KinderHackathons mi t der Open Tech
School und der Metropolitan School
organisiert.
Make: /205 1 39
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1 40 1 Make: 3/2 0 5
1 Papiermodellausschneiden
Das Papierm odell (Down-
load als PDF siehe Li nk) auf
zwei A4Seiten ausdrucken
und ausschneiden, danach
nach Wunsch bemalen unddekorieren. Dort, wo später
die LEDs in die Augen kom-
men, zwei kleine Löcher
schneiden. An den Kanten
lten und beide Teil e zu-
sammenkleben.
2 Schaltung aufbauen,Arduino programmieren
Um ohne Löten au szukommen,
kann man zwei Jum perkabel in
der Mitte du rchschneide n, ab-
isol ieren und um die Beinchen
der LEDs wickeln.
Den Ardui noSketch, der dafür
sorgt, dass das digita le Haustie r
dank des Lichtsensors bemerkt,
wenn man s ich ihm nähert, gibt
es ebenfl ls u nter dem Down-loadLink.
3 LED-Augen einbauen
Kurzinfo
Zeitaufwand:1 bi s 2 Stun den
Kosten:
rund 40 Eu ro
Programmieren:Arduino
Basteln:Papiermodell aus-schneiden und kleben
Schwierigkeitsgrad
! 1
le icht schwer
Material» Arduino (z. B . Uno)
» Steckplatinemit Verbindu ngskabeln
» zwei LEDs mitVorwiderständen(220 )
» Mini-Lautsprecher
» Fotowiderstandmit Widerstand(1 00 kQ)
» Papier, Schere, Klebstof, Klebeband
Die LEDs von innen d urch die Augenlöcher stecken und mit
einem Streifen Klebeband befestigen. Dazu kan n man auch di e
Beinchen im rechten Winkel u mbiegen. Fert ig ist das digitale
Haustier. -phs
SCHRITT FÜR SCHRITTDie ausführl iche Bastelanleitung mi t al len Schritten
inklus ive dem Papiermodel l zum Heru nterladen und
Ausdruc ken find en Sie a uf der MakeWebseite unter
flgendem Link:
Links und Foren
make-magazin.de/x8y
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Make: 3/2015
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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BÜROMATERIAL
Bürowerkzeug
selbst gemachtVom Saturn bis zur Computerspielfigur - mehrSpaß im B üro gibt es mit diesen selbst gebogenenPapierklammern.
von He lga Hansen
1 42 1 Make: 3/2 0 5
Kurzinfo
Zeitaufwand:
1 5 Minuten
Kosten:
2 Euro
Entwerfen:
Form zeichnen
Schwierigkeitsgrad
E J
leicht schwer
Material
» Kupfer-oder Si lberdrahtab 0,8 Mil l imeter Durchmesser
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1Deine Büroklammer
Wir freuen uns über Bi ld er:
1 Design entwerfen
Zunä chst malen wir die U mrisse auf Papier. Am besten
eigne n sich geschlossene Motive, die wir am oberen Ende
auftrennen dort setzen wir die Klammer ein, die hinter das
Papier geklem mt wird. Sie sollte in der Mitte des Motivs sein.
Für das Abschätzen der Größe kann man ein e normale
Büroklammer daneben legen.
2 Ausmessen
Mit einem Geodreieck oder Lineal messen wir die U mrisse
grob aus und add ieren sie. Zum Wert noch circa zwei
Zentimeter Spiel rechnen und d ann den Draht abschneiden.' Wer mag, kann die Schnittkanten abschmi rgel n. Kupferdraht
ist sehr weich und l ässt sich einch biegen. Zu of gebogen
wirkt er jedoch kn ubbel ig. Der Si lberd raht ist fester.
3 BiegenZum Biegen eignet sich eine Rundzange aus der Schmu ck-
oder El ektronikabtei lung. Das D rahtmotiv vergleichen wir
nach jedem Schritt noch einmal mit der Zeichn ung, damit
Fehler gl eich korrigiert werden könne n. Sitzt die Klamme r zu
lose auf dem Papi er, klappen wir sie na ch vorne, wenn es das
Motiv erlaubt.
Auch bereits fertige Büro-
klammern lassen sich zu neuen
Motiven umbiegen. Mit nur
einem Knick an der l angen Seitewird aus diesen Klammern mit
runden Bögen ein Herz.
Make: /205 1 43
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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ELEKTROCHEMIE
Es fmkt zwischenFrüchtetee und Sonnenlicht
Solarzel len m üssen nicht aus teuren und schwer herstel lbarenSi l izium-Ha lbleitern bestehen. Die sogenannte Grätzelzel le kannman mit Früchtetee, Bleistift und Lugolscher Lösung herstel le n.Wir haben Mac Gyver gespielt und uns mit Hau smitteln unsereeigenen Solarzel len zusammen gebaut.
von Elke Schick
44 1 Make: 3/2015
Kurzinfo
Zeitaufwand:
eine Stunde
Kosten:
zwischen S Euro für 3 Zelle nund 50 Euro für 6 Zel len
Schwierigkeitsgradr J
le icht schwer
Material»TCO-Glas oder Kosmetikspiegel
»Titandioxid (als Lösung oderPigment)
» reiner Alkohol (95 %, optional)
» Gasbrenner
» Spatel zum Aurag d er Paste
» Früchtetee oder rote Früchte
» Lugolsche Lösung
» Bleistift (28)»Tesafilm zum Abkleben
und F ixieren
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M ichael Grätzel beschäftigt s ich bereitssein ganzes Forscherleben mit der
Photosynthese. In den Achtzigerjah ren be-gann er mit der Entwick lung e iner So lar-zel le, di e wie die Photosynthese mit einfa-chen Farbstoffen statt mit teuren Halb-leitern arbeitet. Im Jahr 1 992 meldete er die
Farbstofsolarzel l e zum Patent an. Die Grät-ze lze l le , wie s ie inzwischen genan nt wird ,wird seit ungefähr fünf Jahren auch indus-tr ie l l produziert .
Die ersten Produkte, die mit Grätzelzel-len versehen s ind, s ind ei n Rucksack, der dieEnerg ie zum Auf laden von Smartphonesproduziert, und Tastaturen, die keine exter-ne Stromquel le mehr benötigen. Man kannauch fert ige Grätzelzel len kaufen u nd d iesefür e igene Anwendungen e insetzen. DieFarbstofsolarzel len können i m Unterschiedzu den Si l iz i umsola rzel len mit flexib lem Ma-teria l un d sogar kompl ett durchsichtig her-geste l l t werden. Daher kann man mit ihnenProdukte wie stromspendende Fenster undWände entwickeln. Darüber hinaus a rbeitendie Grätze lze l len be i schräg e infa l lendemund di fusem Licht, a lso bei Bewölkung undin In nenräumen, efiz ienter a ls S i l i z iumzel-len. Zurzeit gibt es verschiedene Unterneh-men, die Gla sfssade n mit Far bstofsola rzel-len un d flexible Grätzelzel le n herstel len.
Grätzelzel len bestehen aus mehrerenSchichten, deren chemische Reaktion mitei-nander freie Ladungsträger erzeugt. Ganzaußen befinden s ich zwei Glas oder Plast ik-
träger, die auf einer Seite ele ktrisch leitfhi gsind. Auf den einen Träger wird auf dieseSeite ein Mineral aufgetragen, das man alsHalb leiter verwenden kann. In den Selbst-bauzel le n ist das Titandi oxid (Ti) beiindustr ie l l gefert igten Zel len kommenPerowskite zum E insatz. Das Titand ioxid wirdaufgetragen und gesintert, das heißt, beihoher Hitze eingebrannt. Das Sintern dientdazu, di e Oberfläche de s Ti aufzubrechenund so nanokristal l in werden zu lassen sokann es mehr Molekül e der folgenden Farb-stoschicht a ufnehmen.
Q"
e:Q
Q0
ö.
Q"
e:Q
QcQ
Q\
Glas
Titandioxid
Farbstof
Elektrolyt
Glas
TCO-Schichtl
Graphit
TTCO-Schicht
Dieser Farbstof stammt i n unserem Fal laus Hibiskusbl ütentee man kann aber, wieoben geschi ldert, auch andere und sogardurchsichtige Farbstofe verwenden. Derfert ige Träger heißt Ph otoelektrode und bi l-det die Anode der Solarzel le . Der zweiteTräger wird auf der elektr isch leitfähigen
Seite mit Graphit oder Plat in beschichtet auch s ie dient al s Halb leiter. Er wird Gegen-elektrode genannt und bi ldet die Kathode.Bevor beide Träger au feina nder gesetzt wer-den, bringt man noch eine Schicht Elektrolytzwischen dem Graphit und dem Farbstofauf. Elektrolyte sind Materialien, die beweg-l iche Ionen entha lten und daher e lektri schleitfähig s ind. Wir verwenden hierfür eineIodKal iumiodidLösung namens „LugolscheLösung".
Wie Strom aus Licht entsteht
Sonne nlic ht ist, wie jegliches Lic ht, ein Stromvon Energiepaketen, die sich mit Lichtge-schwindigkeit bewegen. Diese Energiepake-te werden Quanten oder Photonen gena nnt.Trift Licht auf Materie, so kann es Energie inForm von Photonen übertragen. Absorbiertein Festkörper ein Photon, so kann es auseinem seiner Atome ein Elektron heraus-lösen. Das ist dadurch mögl ich, dass die El ek-tronen auf best immten Bahnen um denAtomkern kreisen. Photonen versetzen dieElektronen in einen erhöhten Energie-zustand, sodass die Elektronen auf weiter
vom Atomkern entfernte Bahnen springen.Sie vol lz iehen also einen sogenannten Quan-tensprung und können s ich dabei auch vomAtomkern lösen. Die Energie des Photons
2 h*v
Glas
+ 2e j Anode (Sn0)
f Il
T1ta
i�xid
t· Farbsto2 Fa* (Anthocyane)
rr
·1i "·,�,2e Graphit
Kathode (SnO,)
G las
Die häufigste Umschreib ung der Schichten in der Der Stromfluss in der Grätzelzelle
Grätzelzelle lautet: wie in einem Sandwich.
muss dabei so groß sein wie die Bindungs-energie des Elektrons. Dieser sogenanntephotoel ektrische Efekt tritt nur bei bestim m-ten Kombinationen von Licht und Materieauf.
In unserem Fa l l s ind d iese Kombinationdie Farbstofmoleküle (Fa) und das Sonnen-
licht. Trift es auf den Farbstof, so löst esElektronen aus ihm heraus. Die herausgelös-ten Elektronen treten in die Titandioxid-Schicht über. Jetzt sind die Farbstofmoleküleposit iv geladen (Fa*) . Die negativ geladenen,beweglichen IodidIonen ( ) aus dem Elek-trolyt geben je ein Elektron an s ie ab aus2 wird 3 . Daher b le iben d ie nun f re ienFarbstofElektronen auf dem Titandioxidund gehen nicht zurück zum Farbstof.Schließt man jetzt einen Verbraucher an, sowerden die freien Elektronen ü ber das Trä-germaterial oder die Anode an ihn abgege-ben. Über den Verbraucher gelangen dieElektronen zur Kathode und von do rt in dieGraphitschicht. Auch Graphit ist ein Ha lb lei-ter und leitet die Elektronen daher in dasElektrolyt, wo aus 3 wieder 2 wird. Damitist der Stromkreisla uf komplett.
Und wie geht's?
Wil l man eine Grätzelzel le selber bauen, sofindet man eine Vielzahl von Anleitungen,die s ich vor al lem darin u nterscheiden, wiepraktikabel s ie zu Hause am Küchentischsind. Von der Aussage, die Photoelektroden
müssten zwingend in einem Ofen gesintertwerden, und der Verwendung von speziel lbesch ichtetem Glas b is h in zu Ze l len ausSp iege lstücken und so lchen, be i dene n aufda s Sintern verzichtet wird, gibt es al l es. Wirhaben u ns angeschaut, wie groß der Unter-schied zwischen teuren Zel len mit Spezial-materia l ien und günstigen Zel len aus Haus-haltsmitteln ist.
Dafür haben wir unsere Zellen nach ver-schiedenen Methoden hergestel lt . F ür einenTei l der Zel len haben wir Bausätze verwen-det: Sie enthalten speziel le Glasträger ausTCOGlas. TCO steht hierbei für „transparentconductive oxide" eine der Seiten des Glas-plättchens ist also mit ein em l eitfhige n Oxidbeschichtet. Diese Oxidschicht absorbiert di eelektromagnetischen Wel len des Lichts innur se hr geringem Ma ße, sodass der photo-elektrische Efekt im Inneren der Zelle mög-l ichst nicht beeinträchtigt wird. TCOGlaswird in a l len hande lsüb l ichen So larze l lenund in F lachbi ldschirmen eingesetzt. Zwölfdieser Glasplättchen kosten zwischen 1 2 und1 7,50 Euro. Alternativ haben wir k leine Kos-metikspiegel a ls Träger verwendet. DerenRückseite ist mit einem Metal l beschichtet
und daher auch ele ktrisch leitfhi g.Die teureren TCOGlasSets enthalten
Plättchen mit einer bereits aufgetragenen
Make: 3/20 1 45
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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KT
R
O HEM I
�
�
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Leistungen der verschiedenen Zellen (hinter Glas)
frtig TiOPst bi Bwölkung mVbi Sonn 43,6 mV
frtig TiOPst bi Bwölkung 9 mV
bi Sonn mVDIY-TiOPst bi Bwölkung mVbi Sonn 40,7 mV
Spigl mit frtigr Ti-Pst bi Bwölkung 0, mVbi Sonn v
frtig TiOPst bi Bwölkung 300 mV
bi Sonn 4 mVDJY-TiOPst bi Bwölkung 0,4 mV
bi Sonn 8, mVSpigl mit frtigr Ti-Pst bi Bwölkung 0,3 mV
bi Sonn 0,3 mV
bi Bwölkung 273 mVbi Sonn
TiOSchicht. Wir habe n sowohl solche Pl ätt-chen ei ngesetzt a ls auc h sel bst Titandioxidaufgetragen . Dafür haben wir entweder einevorgefertigte TiOLösung verwendet oders ie selbst hergestel lt . 100 Gramm der fert i-gen Paste kosten knapp 1 0 Euro, während1 00 Gramm des Pig ments bereits für 3,50Euro erhält l ich s ind.
Entsprechend der unterschiedl ichen An-le i tungen haben wir d ie Sch icht ansch l ie
Obe n: ein e abgespülte Grätzelzelle mit selbst
hergestellter Paste
46 1 Make :3/205
362 mV
ßend auf e inem Tei l der Träger mit e i nemGasbrenner gesintert, i n einem Töpferofenbrennen oder gar trocknen lassen. Das Sin-tern im Töpferofen hat eine lokale Töpfer-werkstatt für uns durc hgeführt es ist rela-t iv teuer und lohnt s ich somit erst ab einergroßen Anzah l von Ze l len . D ie G lasp lätt -chen müssen näml ich in e inem e igenenOfen gebrannt werden, da die für das Sin-tern n otwendige Temperatur bei 450° C l ie
Färbeergebnisse auf den verschiedenen Pasten,
von oben nach unten: vorgefeigte Ti02-Schicht;feige Paste, selbst gesinte; DIV-Paste, selbst
gesinte und fertige Paste getrocknet
gen so l l te e ine Temperatur , d ie unter derübl ichen Betr iebstemperatur von Töpfer-öfen l iegt . Wir haben für einen Brand 30Euro bezahlt . E inen Gasbrenner erhält manbereits ab drei E uro.
D ie rest l ichen Zutaten s ind unabhä ng igdavon, ob man e inen Bausatz kauft oder
n icht , immer gün st ig . Den Farbstoff kan nman a us roten Früchten wie Johann isbee-ren, Himbeeren oder Früchtetee gewinnen .D ie Grap h i t s ch icht t räg t man m i t e inemweichen B le is t i f t auf und das E lektro lytkann e ine IodKa l iumiod idLösung aus derApotheke sein.
Teurer ist besser
Die Unterschiede zwischen den verschiede-nen Pasten und Brennmethoden s ind sehrgroß. Die sel bst hergestellte Paste ist wesent-l ich grobkörniger a ls das fert ige Produkt un dl iefert bei jeder Fo rm der Fix ierung schlech-tere Ergebnisse. Obwohl d ie getrockneteTioPaste in einer der Anleitungen, die wirzugrunde gelegt haben, scheinbar funktio-niert hat, müssen wir davon abraten. Mankann sie wesentlich schlechter einfrben alsdie gebra nnten Aufträge, und die getrockne-te, selbst angemischte Paste löst sich beimAuftrag des Farbstofes sogar komplett wie-der ab.
D ie über dem Ga sbrenner se lbst ges in-terten Träger färben s ich im Farbstoffbadschön du nkel . Mit Werten zwischen 3 1 ,4 mV
für die Photoelektrode mit der fert igenPaste und 23 mV für d ie m it der fert igenPaste luftgetrocknete l iegen wir noch ander unteren Skala . berraschenderweise istnicht die G rätzelzel le mit der bereits vorbe-schichteten Photoelektrode die le istungs-stärkste. S ie l iegt mit 0,2 V knapp hinter derZe l le mit der im Ofen gebrannten Photo-elektrode mit der vorgefertigten Paste, die0,2 5 V l iefert.
Erstaun l icherweise färben s ich d ie imOfen gebrannten Titandioxidschichtennicht so deut l ich ein, wie die selbst gesin-terten. Im Fa l le der se lbst gemischten TiOPaste s ind die Ergebnisse mit 2 mV sogarsch lechter a ls d ie a l le r se lbst ges intertenTräger. Es kann die Leistung einer Grätzel-ze l le zwar schon en orm verbessern , wennman s ie im Ofen brennt , das Ergebnis i s taber ganz deut l ich auch von der Qua l i tätder Paste abhäng ig .
Unsere mit Sp iege ln a ls Träger herge-ste l l ten Ze l len waren n icht messbar ihreWerte lage n beim Anlegen der Messspitzenimmer recht hoch, sanken dan n aber i nner-hal b von Sekunde n auf 0 V ab und bl iebendort . Keine unserer Grätzelzel len l ieferte
e inze ln messbare Ampere . Fü r das Betre i -ben e iner k le inen Dig i ta luhr braucht manetwa zehn in Reih e geschaltete Zel le n.
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1 Spiegel lösen
Benutzt man Kosmetikspiegel al s Träger, so muss man siemeistens aus eine m Rahme n lösen. Das geht am besten, wennman die Außenseite mit einem Fön erhitzt und den Spiegeldanach vors ichtig mit einem Cutter heraushebelt . Wichtig ist
hierbei : n icht zu ung eduldig sein und lange erhitzen. DerKlebstof, der den Sp iege l fixiert, ist gerne stärker als d as Gla s,wenn er nicht wirkl ich heiß gemacht wurde. Für den Bau einerGrätzelzel le braucht man zwei solcher Spiegel . E i nen alsPhotoelektrode (Anode) und ei nen als Gegenel ektrode(Kathode)
2 Spiegel vorbereiten
Die Spiegel s ind meist mit einer deckenden Lackschicht auf derRückseite lackiert. Die muss ma n i n jedem Fal l entfernen, um dieBeschichtung a us Metal l freizulegen. Das geht mit Acetonbeziehung sweise Nage llackentferner. Danach mu ss man beieinem der beiden Spiegel die Metallbeschichtung noch zum Teilabreiben. Dafür braucht man zuerst ein wenig Geduld sobalds ich die Schicht aber zu lösen beginnt, muss man Vors ichtwalten la ssen. Meist löst sie sich mittig vollstän dig ab. Das istnotwendig, um Licht durchzulassen. Um den Übergang derElektronen auf die Anode aber zu gewährl eisten, muss die
TitandioxidSchicht später noch Kontakt zur Metall beschichtun ghaben können. Nach de m Ablösen sol lte man das Spiegelstückmit Alkohol grün dl ich säubern.
3 Anode: Titandioxid auftragen
Vor dem Auftrag der Paste muss ma n eine Quer und beideLängsseiten mit Klebeband a bkleben. An der Querseite hältman so einen Streifen für den Kontakt der E lektrode frei.An den Längsseiten die nen di e Klebestreifen al s Tropfschutz.Die Tiand ioxidpase läss man vorsichig auf den Träger ropfenund zieht sie dann mit einem Träger von der gleichen Größeglatt . Die Beschichtung muss g leichmäßig und le icht durch-s ichtig sein. Wenn die Vertei lung d er Paste nicht gut gel ingt,kann ma n sie mit Alkohol wieder abl ösen und von vornebegin nen. Stel lt man di e Paste selbst her, so muss manTitandioxid in einem Mörser mit mögl ichst reinem Alkohol(95 %) vermischen. D ie selbst gemachte Paste ist wesentlichgrobkörnige r als das fertige Produ kt.
Make: 3/201 5 l 1 4 7
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4 Sintern mit dem Gasbrenner
Wil l man die Träger mit dem Gasbrenner s intern, so benötigt
man neben dem Brenner noch ein Drahtnetz und eine Zange.
Dann hält man das Drahtnetz mit dem Glasplättchen über
beziehung sweise in die Fl amm e. Das Titandi oxid verfärbt sich
in der Hitze zuerst gelb-bräunl ich und wird nach circa dreiMin uten wieder weiß. Sobald da s geschieht, ist das Sintern
abgeschlossen . Brennt m an di e Träger i n einem Töpferofen, so
sollten sie bei 450°C zwanzig Mi nuten lang gebran nt werden.
5 Photoelektrode färben
Die Photoelektroden (Anoden) werden in ein er kleinen Schal e
mit Fruc htsaft ode r Früchtetee gerbt. Dabei variieren d ie
Zeitangaben für die Färbu ng i n verschiedenen Anleitungen
zwischen zwei und fünfzehn Mi nuten. Wir haben unsere
beschichteten Träger zehn M in uten in starkem Hi biskustee
(5 g auf 1 00 ml Wasser) eingefrbt. Nach dem Färben muss
man die überschüssige Farbe ausspülen. Auch das haben wir
vorsichtshalber in einem Schälchen un d nicht u nter f l ießend
Wasser gemacht. Nach dem Ausspülen sol lten die Träger auf
einem Papiertuch trocknen. Auf der Rückseite kann man das
nicht eingefrbte Ende mit einem Minu szeichen ma rkieren.
6 Gegenelektrode färben
Während di e gefrbte Photoelektrode trocknet, kan n ma n die
Gegenelektrode einfrben. Dazu bra ucht man, wenn man mit
TCO-Glaspl ättchen arbeitet, einen weichen Bleistif. Mit d iesem
Bleistif schrafiert man die elektrisch leitfhige Seite gründ lich
und lässt wie auch bei de r Photoelektrode einen Streifen frei.
Verwendet man Spieg el, ist die Gegenel ektrode dan n schon
fertig, wenn ma n die Lackschicht auf der Metall beschichtun g
(siehe Schritt 1 ) entfernt hat. Den nicht ein gefrbten Streifen
kann man auf der Rückseite mit einem Pluszeichen markieren.
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7 Zusammensetzen
Wenn die Ph otoelektroden getrocknet sind, kann man sie mit
den Gegenelektroden zu einer Grätzelzelle zusammensetzen.
Die Plä ttchen oder Spiegelscheibe n setzt man so aufeinand er,
dass di e nicht e ingefrbten Streifen jeweils frei l iegen (siehe
Bild ). Jetzt verbindet man die b eiden Träger du rch festeKlemmen wie zum Beispiel F oldback-Klammern oder mit
Tesafi lm. Bei Letzterem muss m an da rauf achten , das Klebeband
mögl ichst nicht auf der klebenden Seite anzufssen, da so
entstehende Fettflecken den Lichteinfll behindern können.
8 leitfähig machen
Zul etzt gibt man auf eines der beiden ü berstehenden Enden
di rekt dort, wo beide Träger aufeinander l iegen, mit ein er
Pipette einen Tropfen des El ektrolyts. Es lo hnt sich, vorher
schon ein Mu lt imeter anzuschl ießen, damit man sehen kann,
wie durch diesen Schritt die Spannung ansteigt. Die Spannu ng
sollte a uf einen Bereich zwischen 200 u nd 400 mV ansteigen.
Eine sel bst gebaute Grätzelzell e, die 300 mV erzeugt, ist bereits
ein sehr gutes Ergebnis.
Make: 3/201 s 1 49
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INTERVIEW
,,Man hat uns schon
oft totgesagt."Im Jahr 2010, als Professor Michael Grätzel den reno mmierten Mil l enn iumTechnology Preis gewann, entstanden viele Interviews, in de nen er über dietechnischen Mög lich keiten seiner Erfind ung s prach Wir haben nachgefragt,wie es um deren U msetzung steht und wie die Grätzelzell e zu einem sobelie bten Selbstbau-Produ k geworden ist.
I nterview von El ke Schi ck
50 1 Make :3/2
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Make: Es gibt verschiedene Anbieter, die
Grätzelzellen-Selbstbau-Kits r den Unter
richt anbieten. Hatten Sie von Anfang an ge
plant, Ihre Erfindung auch für die Wissens
vermittlung einzusetzen?
Michael Grätzel: Ich hatte in den Neunzi-
gerjahren zwei Doktoranden, Herrn Greg
Smestad aus den USA und Andreas Kai
mit ihnen habe ich angefngen, natür l iche
Farbstofe für d ie He rstell ung der Sola rzel-
len zu verwenden. Vorher hatten wir unsere
eigenen Synthesen gemacht
und Farbstofe entwickelt. Und
dann haben wir gemerkt, dass
es mit e inigen Naturrbstofen
verblüend gut ging. Vor al l em
mit den Betainen und Antho-
cyanen das sind d ie Far bstoe,
die in Erdbeeren, Blaubeeren,Him beeren und Hib iskustee ent-
halten sind. Und dann ha ben wir
gesehen, dass man daraus Zel len selber
bauen und doch eine beträcht l iche Leis-
tung herausbekommen kann. Danach kam
die Idee a uf, das a ls Baukasten für Lehrzwe-
cke anzubieten. Herr Smestad hat in den
USA ein Unternehmen, über das man sol-
che Kits beziehen kann und es hat auch in
Europa eine Reihe von Unternehmen gege-
ben, die das a ufgegrien haben.
Make: 2070, nachdem Sie den Millennium
Preis gewonnen hatten, haben Sie in Inter
views von der Entwicklung von stromspen
denden Wänden und Fenste mit Grätzel
zellen gesprochen. Gibt es solche Prdukte in
der Zwischenzeit?
Grätzel:Ja, die Glasssa den gi bt es bereits.
Eine erste Großanwendung ist hier in Lau-
sanne das neue SwissTechKongresszen-
trum. Dort besteht die Westssade au s un-
seren F arbstofsolarzelle n. Auf der Expo in
Mai land wird ein österreichisches Unter-
nehmen den Pavil lon des Landes mit Farb-
stosolarzellen bestücken. Die haben Tau-
sende von Quadratmetern produziert und
auf Jah re hin schon verkauft. Das sin d wun-
derschö ne Produkte. Am Genfer Fl ughafen
und im Grazer Projekt „Smart City" werden
sie auch eingesetzt. Dort entsteht ein Glas-
turm mit 9000 Quadratmetern Fläche .
Make: Es ist aber noch nicht so, dass ich sol
che emente einsetzen könnte, wenn ich mir
privat ein Haus baue, oder?
Grätzel: Doch, doch, es gibt ja verschiedene
Anbieter weltweit, die Hunderttausende
Quadratmeter produzieren. Wenn Sie sol-
che Firmen a nrufen u nd sagen, Sie möchten
zwei Quadratmeter haben, ist das unge-
wöhnlich, aber es geht. Ich werde selber in
meinen Wintergarten solche Paneele hin-
stellen, um damit mein Elektroauto aufzu-
laden. Es gibt auch noch die flexiblen An-
wendungen eine Firma in Wales hat einen
Rucksack entwickelt un d eine Hül le für das
pad sowie selbst aufladende Tastaturen.
Diese Produkte sind keine Konkurrenz zu
den Sil iziumSolarzellen, es sind neue Märke.
Der Engpass ist nicht der Markt, sonder n die
Notwendigkeit, die Produktion jetzt aufzu-
stocken. Im A ugenblic k werden
Megawatts produziert. Wenn d ie
Produktion mit u nseren Zellen i n
die Gigawatts gehen sol l , müs-
sen da erst einmal Mil l ionen in-
vestiert werden. Es gibt ein
schwedisches Unternehmen,
das hat eine Produktionsreihemit 20 Megawatt gestartet. Also
industriel l tut sich da einiges. Es
ist letztendlich genauso gekommen, wie ich
das gedacht hatte. Sie dürfen nicht ver-
gessen, dass die gesamte Photovoltaik-
Industrie in der Zwischenzeit durch eine
schwere Krise gegangen ist . Man hat uns
schon se hr of totgesagt i n de n l etzten fünf
Jahren. In Deutschland sind ja al le Si l izium-
firmen pleite gegangen. Wir waren prak-
tisch schon abgeschrieben. Jetzt sind die
flexib len Zel le n seit 2009 a uf dem Markt
und die Glasfssaden seit einem Jahr. Mit
denen werden jetzt erst einmal Großkund en
bedient, sodass man zeigen kan n, dass das
al les bestens lä uf. Das heißt nicht, dass man
sie als Privatperson nicht bekommen kann,
man muss dann die Firmen halt kontaktie-
ren. Also wenn es um Glaszel len geht die
flexible n, die könne n Sie ja sofrt bestell en.
Make: Was wünschen Sie sich für die nächs
ten nf Jahre für die Grätzelzelle?
Grätzel: Dass das Baby groß u nd stark wird
(lacht) es ist ja schon kein Baby mehr, aber
Die Glaspaneele am Swiss Tech Convention
Center von außen
imm er noch ein junges Gewächs. Dass da-
raus e in sehr starker Baum wird . Wie d ie
Bäume, die ich gerade in Kalifrnien gese-
hen habe. Die s ind tausend Jahre alt so
lange sollte sich die Technologie auch halten
und d urchsetzen. Wie gesagt, wir sehen un s
nicht als Konkurrenten zum Si l iz ium, denn
wir ha ben a ndere Anwendungsbereiche.
Make: Sagen Sie damit, dass Siliziumzellen
auf dem Dach nicht ersetzt würden durch die
Farbstosolarzellen in Glasfassaden?
Grätzel: Das sage ich nicht. Ich sage nur,
wenn Sie die Gla sfssaden dazu nehmen ,
dann kriegen Sie noch mehr Strom. Und
vor al lem bei wolkigem Himmel funktionie-
ren unsere Zel len ausgezeichnet und in
Deutschland scheint ja nicht immer die
Sonne . Und in der vert ikalen Ausrichtung,wie ich sie bei einer Gebäu defssade habe,
da fun ktionieren un sere Zell en besser als Si-
l iziu mzellen. Die Winkelabhä ngigkeit ist ge-
ringer, die Fassadenel emente fngen Licht
von al l en Seiten ein. Von hinten und von
vorne. Und vor al lem bei difusem Licht,
wenn es bewölkt ist, dann funktionieren
unsere Zel len ideal .
Make Aber Silizium-Solarzellen produzieren
doch auch noch Strom bei Bewölkung, oder
nicht?
Grätzel: Ja, gut, aber vie l weniger derenEfizienz sackt ab. D ie Kurven ü berschnei-
den sich, bei vollem Licht sind sie etwas
efizienter als unsere, aber bei difusem
Licht s ind u nsere besser. Und das kann ei n
gewalt iger Unterschied sein. Wenn ich in
e inem Innenraum Strom aus L icht produ-
ziere, sind un sere Zellen d reimal efizienter
als Si l iz iumzel len. Deswegen s ind I nnenan-
wendungen auf Möbeln oder Trennwän-
den auch ein interessanter Markt. Es gibt
auch Architekten, die schon Tische entwi-
ckeln, die photovoltaisch aktiv sind. esk
Make: 3/20 1 5
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REINGES H UT
autsprecher
.
MobileKofferwaagePasst die Hose noch in den Koer oder ist er dan nzu schwer? Vor krit ischen Situationen am Flu ghafenbewah rt ein e mobil e Waage. Darin ist Maßar beittatsächlich Mil l im etersache.
von Helga Hansen
LC-Display
Hintergrundbeleuchtung
52 1 Make: 3/0
Grif
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Vor dem Ur laub kommt es auf jedes Gramm an, denn
vol le Koffer können bei F lugreisen teuer werden.
Abhilfe schaft eine Waage, die auch im Kofer mitge-
nommen werden kann für den Rückflug. Statt zu wie-
gende Gegenstände a uf eine Plattform zu stel l en, hängt
man s ie an d ie Waage. I m I nneren funktionieren statio-
näre und mobi le Waagen aber gleich.
Herzstück der Waage ist eine Wägezel le . Das Stahl-stück ist vier Zentimeter lang und befindet s ich zwi-
schen Grif und Gurt. Wird ein Kofer eingehängt und
der Grif festgehalten, dehnt s ich d ie Wägezel le d urch
die Zugkraft des Kofers . Die Veränderung misst der
Dehnu ngsmessstre ifen, d er a uf der Wägeze l le aufge-
klebt ist . Auf dem Streifen ist ei n Widerstandsdraht i n
Sch langen l in ien aufgebracht , durch den der Strom
fl ießt.
Dehnen sic h Wägezell e und Messstreifen, ändert sich
der Widerstand des aufgebrachten Drahts. Er nimmt zu,
da der Draht läng er wird und a n Dicke verliert. Nach dem
Ohmschen Gesetz fl ießt jetzt weniger Strom. Wird der
Draht gestaucht, also kürzer und breiter, nimmt der
Widerstand dagegen ab und es fl ießt mehr Strom.
Die Veränderung verarbeitet der Chip im Grif und
berechnet aus der Krafteinwirkung das Gewicht. Ste-
hende Waagen messen durch Druck statt Zug. Ins-
gesamt gehören Waagen zu den Kraftsensoren und eig-
nen s ich nicht nur zum Wiegen. Eisenbahnfans nutzen
mobi le Waagen beispielsweise, um die Zugkraft ihrer
Model lbauLoks zu bestimmen. -hch
In das Acrylglas der Hi ntergrundbel euchtung si nd an der Unterseite Punkte
eingravie. Sie lenken das Licht, das von der Seite strahlt, an die Ober-
fläche. Um gleichmäßige Helligkeit zu erzeugen, sind die Pun kte umso
größer, je weiter enernt sie von der Lichtquelle sind.
Der Metallbügel steckt im Gri und sollte möglichst ruhig gehalten werden. Das
schwarze Band wird am Koer befestigt, dessen Gewicht an den Metallteilen zieht.
Unter der weißen Schutzschicht
verbirgt sich ein Dehnungs-
messstreifen. Er ist gerade
einen Zentimeter groß, sodass
Veränderungen im Zehntelmill i-
meterbereich gemessen werden
können.
Make: 3/201 s 1 53
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sonders angetan, da s ich die Kl inge
eine m Kl ick aushren und einziehen lsst. Es
Dein Lieblingswerkzeug
Welches Werkzeug macht Di r das Leben
leichter? Schick uns Deine Idee an:[email protected]
Feder
um d ie K l inge
verschwinden zu lassen
Klinge
scharfes Teil
Druckknopf
fährt die Kl inge a us
Geriffelter Griff
damit man
nicht abrutscht
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Make: 3/2015
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KURZVORSTELLUNGEN I
wakutuku
.
com/shop/
6
ake:3 2015
KLEIN ABER OHO
Das minimale pyboard
Dieses Board verschenkt keinen Platz,
weder auf der Platine noch beim Pro
grammieren. Auf 33 mal 42 Milli
metern verbergen sich ein
STM32F405-Mikrocontroller,
eine 168-Megahertz-CPU, ein
Megabyte Flash-ROM und 192
Kilobyte RAM sowie ein Micro
SD-Slot und ein
USB
-Mikro-Anschluss. Neben
30 unbelegten Kontakten gibt
es
einen
Be-
schleunigungssensor, eine Uhr, vier LEDs drei
Analog-Digital- und zwei Digital-Analog
wandler.
Extra für das Projekt erschien mit Micro
Python
eine
sehr effiziente Implementie-
rung
von
Python
3.
Die Kommunikation
kommt ohne
Entwicklungsumgebung
aus,
stattdessen können Python-Skripte auf der
SO-Karte gespeichert werden. Auch
die
Übertragung
von
Befehlen oder Skripten
über
die
serielle Schnittstelle
ist
möglich.
Neue Firmware kann
mittels
DFU-Boot
loader eingespielt werden.
Wer das Board
vor
dem Kauf testen
möchte, kann das
im
Internet
tun.
Ein Bei
spielaufbau mit LC-Display, Neopixeln und
Motoren kann mit eigenen
oder
Beispiel-
DATENDIENST FÜR
programmen
bespielt werden.
Dokumen-
tiert werden die Ergebnisse im Livestram.
Zusätzlich erhältlich sind speziell entwickel
te Erweiterungen: ein Audiomodul ein
Modul mit LC-Display und Berührungssen
so
r
und
Prototypen-Skins. h
ersteller
istributor
Preis
George
Robotics
Limited
mcropython.org
28f
DAS INTERNET DER DINGE
Temboo
e
in
ander
es
, stehen zur Verfügung. Mögli
che Projekte sind etwa das
Tra
cking von
Sonnenschein und Feuchtigkeit
auf
dem
Balkon oder twitternde Pflanzen.
Über Bluetooth, Ethernet,
GSM
oder
WLAN
will Temboo Hardware über die Cloud ver
binden. Die Launchpads von Texas Instru
ments, die Arduinos Yun
und
Tre sowie
Samsungs Artik-Module
sind für den Dienst vor-
konfiguriert.
Als freie Grundaus
stattung gibt
es
250 Ab
rufe pro
Monat
, danach
reichen di e Kosten von
erzeit haben über 70 1
.._..
Firme
n von
Amazon
über lnstagram bis Yelp, ihre
API
bereitge
stellt. Neben der Schnittstelle gibt es je
weils die sogenannten Choreos - vorberei
tete Programmteile, die das Abrufen oder
Senden von Daten erleichtern. Auch eini
ge allgemeine Chore
os
, etwa zur Konver
tierung von Daten von einem Format in
7 US-Dollar fü r den
Makerplan bis 349 für den Epic-Tarif
mit
einer Million Abrufen. hch
ersteller
UR
Preis
T
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com
Gr
un
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grati
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LUFTSTATIV
Phantom 3 Professional
Was
sucht ein Fertigprodukt wie
die
Phan
tom 3 Professional unter den Kurzvorstellun
gen in der Make? Eigentlich nichts, aber
Maker stellen ja gerne Vergleiche an zwi
schen dem, was sie haben, und dem, was ge
rade „heißer Scheiß ist. Als Erbauer diverser
Quadrokopter nehme ich mich da nicht aus -
und habe nun ein neues Ziel vor Augen.
Denn die Phantom 3 setzt einen neuen Mei
lenstein
im
Consumer-Segment der Luft foto
grafie,
an
dem man sich abarbeiten an.
Der Hersteller DJI
hat
der Phantom viel
Technik spendiert,
um
sie
mit
vollem Akku
über 20 Minuten wie angenagelt in der Luft
stehen zu lassen. Dazu gehören neben dem
GPS
-Modul (das auch Glonass kann),
dem
Bodensonar zur Höhenmessung
nun
auch
ein Vision-Positioning-System, das bislang
nur
in dem wesentlich teureren Modell ln
spire 1 zum Einsatz kam. Das funktioniert im
Prinzip wie eine Computermaus: Die Kamera
erkennt eine Verschiebung des Geländes
unter dem Quadrokopter. Anders a ls eine
Maus steuert der Kopter der Verschiebung
entgegen, um seine Position zu halten. Das
funktioniert auch in Gebäuden zuverlässig,
wo
kein GPS-Signal hineingelangt.
Im Test flog die Phantom dann auch wie
an einem Seil geführt die Steuerung er
innert
ein wenig an das
Po
sitionieren einer
3D-Fräse
in
ihren 3 Achsen. Anders als bei
herkömmlichen
Fernbedienungen hat
der
linke Stick eine Neutralposition, in
der
der
Kopter seine Höhe hält. Zieht man den Stick
runter, senkt sich die Phantom, schiebt man
den Stick nach oben, s
teigt
die
Ph
antom.
Lässt man alle Sticks los, schwebt sie an
der
letzten Position und man kann das Kamera
bild genießen.
Selbiges wird über das integrierte Video
übertragungssystem Lightbridge auf die mit-
gelieferte Fernbedienung fast verzögerungs
fr
ei
üb
ertragen. Über ein per USB ange
schlossenes Tabiet kann man zusammen mit
der DJl-Pilot-App nicht nur das Live-Bild
(720p) anzeigen, sondern auch alle Status
daten der Phantom, etwa Höhe, GPS-Daten
und Akku-Stand. Grundsätzlich lässt sich das
Bild aus der DJl-App auch direkt zu YouTube
live streamen,
in
Deutschland allerdings
noch nicht.
Über die
App
kann man Videoaufnah
men starten,
die die
4K-Kamera lokal
auf
eine SD-Karte speichert. Zusammen mit
dem
fein
abgestimmt
en 2-Achs-Gimbal er
gibt das Aufnahmen, die man eher von er
heblich teureren Systemen erwartet
hätte
.
Die vertikale Neigung der Kamera lässt sich
an
der
Fernbedienung über ein Rollrädchen
einstellen, sodass
die
Kamera ganz nach
vorne oder ganz nach unten schauen kann.
Wie schon die Vorgängermodelle
unter-
stützt
die Phantom 3
div
erse Sicherheits
modi
, etwa einen Auto-Piloten zum autono-
men
landen
bei niedrigem Batteriestand,
Auto-Takeoff, Orientation Control und vie
les mehr. Damit ist die Phantom 3 so sicher
und
leicht
zu bedienen, dass sie auch von
Neueinsteigern problemlos zu fliegen ist.
Ins
be
sondere wer keinen Wert a
uf
fliegeri
sche Herausforderungen
legt und nur
an
faszinierenden Bilder aus der
Luft
interes
siert ist, findet in dem DJl-Produkt die Erfül
lung
seiner Träume. Die knapp 1400 Euro
sind zwar eine ordentliche Ansage, aber
verglichen mit dem, w
as
man sonst in die
s
er
Preisklasse bekommt, ist es schon fast
ein Schnäppchen.
d b
Hersteller
D
istributor w
dji
co
m
Preis 399€
Mak
e:
3/2
1s
57
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
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KURZVORSTELLUNGEN I
KINDERWERKSTATT
Unimat Basic
Ich habs probiert Laubsägevorlagen mit
Kindermotiven beschafft, Laubsäge mit
Blättern gekauft, Sperrholz besorgt
und
an
schließend versucht,
dem
8-jährigen Sohn
mit Engelszünglein das Basteln mit Holz
schmackhaft
zu
machen. Resonanz: ver
ständnisloser Blick.
Als ich dann aber den Unimat 1 Basic zum
Testen bekam, konnte ich gar
nicht
genug
Holz nachreichen, so sehr machte
es dem
Sohn Spaß zu sägen
und
zu drechseln. Das
Besondere daran: Der Unimat ist kinder
sicher, sodass die Finger auch bei Fehlern
heil bleiben. Verkantet sich ein Werkstück,
bleibt
der Antriebsmotor einfach stehen.
Gerät ein Finger in die Säge vibriert die Haut
dank des kurzhubigen Vibrationsschnitts ein
fach
nur
mit, ohne verletzt
zu
werden.
8 1Make:3 2015
Das
modulare Werkzeug lässt sich
auf
Wunsch
je
weils in eine Stichsäge, eine
Schleifmaschine, Drechselbank oder Bohr
maschine verwandeln. Die Kraft des 12-V
Motors reicht laut Hersteller für Vollholzsäge
reien bis 7
mm
und Balsaholz bis 20 mm aus.
Um Rundhölzer zentrisch
auf
dem Reitstock
zu
plat
zieren (sonst eiert s), muss man den
Mittelpunkt genau markieren; dafür liegt
dem K
as
ten eine Anzeichenhilfe be
i.
Vor
dem
Werkeln muss man das
jeweili-
ge Gerät erst zusammenbauen. Da zu än-
dert
man im Wesentlichen nur
die
Anord-
nung
des Motors
auf
dem Profil (Maschi
nenbett),
fügt
etwa einen Reitstock für die
Drechselbank
oder
den Sägeaufsatz hinzu
und bef
e
stigt
alles
mit
speziell en Metall-
spreizelementen.
Als einziger, allerdings ziemlich nerviger
Kritikpunkt erwies sich im
Pra
xistest eine feh
lende Befestigungsmöglichkeit des Unimat
auf
dem Tisch.
Bei
etwas höherem Kraftauf
wand reichte die Standfestigkeit des großen
Längsprofils nicht aus und die Maschine
kippte
immer
wieder
um
. Abhilfe
br
achten
zwei Schraub- beziehungsweise Klemmzwin
gen, mit denen sich der Unimat am Tisch
(temporär) befestigen ließ.
Alles in allem erspart
der
Kasten Eltern
viele Worte, wenn sie ihre Kinder fürs Sel
bermachen begeistern
wollen
- Mission
acco
mpli
shed.
dab
Hersteller
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Preis
The
o
ol
Tool
www
thecooltool
co
m
5€
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 159/162
DAUS FOTOS
Autodesk Memento
Aus Fotoserien mit bis zu 250 Bildern, die ein
Objekt aus allen erdenklichen Winkeln ein
fangen, erzeugt Autodesk Memento 3D-Mo
delle mit fotorealistischen Oberflächentextu-
ren, die man anschließend in verschiedene
Dateiformate exportieren kann - etwa um
sie
in 3D
zu
drucken. Das Verfahren dahinter
heißt Pho
tog
r
ammetr
ie (siehe auch S. 72 ,
wobei die eigentliche Rekonstruktionsarbeit
im Fall von Memento auf einem Server er
folgt. Dafür braucht man ein kostenloses Be
nutzerkonto bei Autodesk.
Nachdem man die Fotos hochgeladen
hat, heißt es allerdings warten: Offenbar ist
die Kapazität des Cloud-Dienstes begrenzt,
sodass man manchmal für längere Zeit die
Meldung „Waiting in Queue sieht, bevor das
3D-Modell zur Verfügung steht. Ist es soweit,
kann man
es
mit einer Handvoll Werkzeuge
glätten, vereinfachen, retopologisieren, von
störenden Fragmenten freistellen und Ober
flächengitterfehler reparieren. Für den
Export stehen die Date ifo rmate PLY STL
OBJ
FBX
und das proprietäre RCM zur Wahl.
Mit Ausnahme von FBX
öffnet
Memento
auch 3D-Dateien all dieser Typen; außer
dem soll sich die Software auch mit Daten
von Handscannern der Firma Artec füttern
l
as
sen.
Au
ch wenn die eigentliche Photo
gramme
tr i
e nicht
auf
dem eigenen Rechner
erfolgt, sollte der nicht
zu
schwach auf der
Brust sein, sonst macht die 3D-Darstellung
und -Bearbeitung keinen Spaß. Die genann
ten
12
Gigabyte
RAM
sind unserer Erfah
rung aber eine Empfehlung, kein Muss, die
die Bearbeitung von
un
gewöhnlich kom
plexen Modelle erleic
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WEITERE KURZTESTS
ONLINE
auf make magazin.de
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edaktion probieren
wir
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les au s - mehr, als auf die
Se
iten
für
die
Kurzvorstellungen
im
Heft passt. Zu man
cher Konstruktion
und
manchem Gerät
gibt
es
aber mehr zu sagen und
vor
allem
auch mehr Bilder zu zeigen. Deshalb lesen
Si
e auf unserer Webse
it
e un ter anderem,
wi
e sich der 3D-Drucke r
Creator
HS von
Leapfrog bei
un
s im Testlabor geschlagen
hat. Außerdem hatten wir mit d
em Ulti-
maker
Extended
sowie Ultimaker 2 Go
die
frisch hinzugekommenen
Mitglieder
der Ultimaker-Familie zu Gast die auf dem
Familie
nfoto
rechts un
se
rem Redakt ions
dru
cker (Mitte)
vorüb
ergehend Gesell
schaft leisten.
Auch die lkea-Kollektion „Kabelloses
Laden haben wir getestet: Die
Docking-
Station Jyssen kann man in Möbel ein
bauen
um
Smartphon
es
und Tablets
kabellos zu laden. Alle diese Kurztests
erreichen Se üb
er
den Link rechts. pek
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Systeman
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Autodesk
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64-Bit-Windows 7
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aikkarte
ab 2
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kostenlos
1
Links und Foren
• make magazin de/x9mu
Make: 3/2
01 s1159
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 160/162
BÜCHER
6 1Make:3/2
015
MUL TICOPTER SELBER B UEN
Grundlagen - Technik - eigene Modelle
Obwohl das Interesse
an
Multikoptern derzeit
rasant zunimmt, gibt
es
kaum vernünftige
Fachliteratur
zu
dem Thema. Insbesondere
Selbstbauer bleiben auf der Strecke und müs
sen sich viele Informationen aus Foren und
Blogs zusammensuchen.
Christian Rattats Buch besetzt hier eine
Nische. Es liefert fundierte Grundlagen und
praxistaugliche Bauprojekte zugleich. Es be
ginnt mit einem allgemeinen Überblick über
den Stand der Dinge und rechtliche Belange.
Es folgen Kapitel über Werkstoffe und Werk
zeuge sowie die Komponenten eines Multi
kopters und wie sie funktionieren. Die restliche
Hälfte des Buchs befasst sich mit der Planung
und dem Bau jeweils eines Einsteiger-Quadro
kopters, FPV-Hexakopters und Videokopters.
Sprachlich ist das durchgehend farbig
bebilderte Buch kein Meisterwerk, insbe
sondere die Erzählweise bei den Projekten
aus der Ich-Perspektive ist gewöhnungsbe
dürf tig. Der Inhal t macht dieses Manko aber
wett. Man merkt dem Buch an, dass der
utor
fest
im
Stoff steht
und
selbst alles
minutiös ausprobiert hat.
Damit
ist das
Buch sowohl für den Einstieg als auch zum
Nachschlagen geeignet.
dab
Autor
Verlag
Umfang
ISBN
reis
Chris
ian
Rattat
dpu n
kt.Yerlag
404 Seiten
978-3-86490-247-5
3
4
99
OPENCV FOR SECRET GENTS
Use OpenCV in six secret projects
OpenCV ist eine leistungsstarke Bibliothek zur
Bildverarbeitung, für die wi r in der Make
2/1
S
bereits einige Anwendungen vorgestellt
haben. Das Buch zeigt die Implementierung
von
sechs
mehr oder minder praktischen An
wendungen, beispielsweise wie man Katzen
gesichter erkennt, Brustbewegungen beim
Atmen visualisiert, die Entfernung entgegen
kommender Fahrzeuge auswertet und ein
Augmented-Reality
-S
piel in Kombination
mit
Unity und einem Smartphone umsetzt.
Das Buch erklärt alle zur Implementierung
eines Projekts erforderlichen Grundlagen,
etwa Haar-Cascades und FFT. Zudem ist er
klärt, wie man OpenCVaufverschiedenen Be
triebssystemen
an
den Start bekommt, sogar
die Grundeinstellungen für den Raspberry Pi
finden Erwähnung.
Autor
Verlag
Umfang
ISBN
reis
Joseph Howse
Packt Publishng
290 Seite
n
978
-1-7
8328
-
737
-6
35 99
US / EBook 26 16 US-
Man muss allerdings sehr gut in Python
programmieren können, um den detaillier
ten
Ausführungen folgen zu können. Wer
sich tiefer in OpenCV einarbeiten möchte,
findet interessante Anregungen und Beispie
le im Buch, Anfänger werden mit dem sehr
textlastigem englischsprachigen Buch nicht
glücklich. dab
7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 161/162
ALLES ÜBER SAALFLUG
Vom Gummiantrieb bis zum Micro RC Modell
Die Saalfliegerei ist die Kunst, aus Materialien
wie
Balsaholz, Depron, Borfäden und mikro
meterdünnen Kunststofffolien Flugmodelle
zu bauen,
die
nur wenige Gramm wiegen
und im Schritttempo in großen Hallen flie
gen - denn draußen ist für diese filigranen
Gebilde
immer
zu viel Wind. uf klassische
Art von einem
Gummimotor
angetrieben, er
reichen solche Modelle Flugzeiten, die bei
Weltmeisterschaften deutlich über einer hal
ben Stunde liegen.
Lange hatte es kein aktuelles deutsches
Buch über Saalflug mehr gegeben. So ist es
Heinz
Eders
erklärtes Ziel,
mit
seinem Buch
diese faszinierende Spielart der Modellfliege
rei vor dem Vergessen zu bewahren. Folge
richtig nehmen
die
Einsteigermodelle eini
gen
Raum im
Buch und unter den 20 enthal
tenen Bauplänen ein. Zudem erklärt
der
utor systematisch, wie ein Saalflugmodell
entsteht und setzt dabei nur
wenig
Vor-
Einführung
in
die Welt der LEDs
kenntnisse voraus. Die beschriebenen einfa
chen Saalflugmodelle sind auch von Schüle
rinnen
und
Schülern relativ schnell
zu
bauen,
sie kosten kaum etwas und führen schnell zu
Erfolgserlebnissen. Doch auch
für
die zuge
geben sicher
nicht
zahlreichen) Leser
mit
eigener Saalflug-Vergangenheit
bietet
das
Buch neue Impulse: Der technische Fort
schritt macht inzwischen auch RC-Scale-Mo
delle
für
die Halle oder elektrische Antriebe
mit Superkondensatoren als Energiespeicher
möglich. Diese Idee
hat
uns so begeistert,
dass wir Heinz Eder direkt baten, ein solches
Modell
für
diese Make-Ausgabe
zu entwi-
ckeln siehe S 54).
pek
Autor
Verlag
Umfang
IS N
Preis
e
i
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d
er
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168 Se
iten
ISBN 78
3 88180 455 4
24 80
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llnzlder
lles über Saalflug
Vom
Gummiantrieb
bis
zum Micro RC Modell
Mit2 laupllimm filr SaalllugmodeUe
Mak
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01 s
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7/21/2019 Make_ Magazin Juli No 03 2015
http://slidepdf.com/reader/full/make-magazin-juli-no-03-2015 162/162
IMPR SSUM Make
Nächste
Ausgabe
erscheint
am
20.
August
2015
Redaktion
Make: Magazin
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Leserbriefe und
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Chefredakteur: Daniel Bachfeld (dab)
(verantwortlich
für
den Texttei l)
5tellv. Chefredakteur:
Peter König (pek)
Redaktion: Helga Hansen (hch
,
Rebecca Husemann (rehu
,
Carsten Meyer (cm), Elke Sc
hick
(esk), Philip Ste
ff
an (phs)
Mitarbeiter dieser Ausgabe Beetlebum Hans
o rn
g
räb
er
Daniel Bühler, Maximilian Czelinski, Elisabeth Giesemann,
Roland Hieber, Anika Kehrer, Jil Klünder, Charly Kühnast,
Stefan Mack,
Moritz
Metz, Stephan Noller, Rick Schertle,
KimberlySchrader, Jürgen
Sch
wager, Ralf Stoffels
Assist enz: Hans-Jürgen Berndt (hjb), Susanne Cölle (suc ,
Tim Rittmeier (tir), Sebastian Seck (sbs),Christopher
Tränkmann (cht), Martin Triadan (mat)
DTP-Produktion: Wolfgang Otto (Ltg.), Martina Brun
s,
Martina Fredr ich, lnes
Ge
hre, Jür
gen
Gonnermann,
Jörg Go
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halk,
Bi
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Graff, A
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Martin
Kr
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, Astrid
Se if
ert, Edith Töt
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he
s,
Dieter
Wa
hne
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