Bauanleitung: Wurmalarm, das Arduino-Geschicklichkeitsspiel mit Laserpointer
Seite 2: Aufbau
Der Aufbau läuft in folgenden Schritten ab:
Apfel: Der Apfel sieht am besten aus, wenn nach dem Zusägen oder Ausfräsen (Vorlagendatei Bauteile_Gehäuse_8mm.dxf) zunächst die Außenkanten gerundet werden. Anschließend die vier Wände für die Verkleidung in die rückseitigen Taschen des Apfels einkleben (Bild 3, Vorlage Bauteile_Gehäuse_4mm.dxf; für diese Seitenwände wird in den Apfel eine passende Tasche als Nut gefräst, in der Vorlage als Rechteck zu erkennen). Da die Seitenwände für die Aufnahme des Deckels durch die Nuten zu stark geschwächt waren, musste ich zur Verstärkung nachträglich noch Streifen aus 4mm Sperrholz von außen aufkleben. Diese Nuten sind in der DXF-Datei als lange Streifen zu erkennen, sie wurden als 2mm tiefe Taschen ausgefräst.
Gehäuse: Hier ist klappt der Zusammenbau nur in der vorgesehenen Reihenfolge: Im ersten Schritt gleichzeitig die seitlichen Ausleger-Verstärkungen aus 5mm-Sperrholz (Vorlage Bauteile_Gehäuse_5mm.dxf) mit der Servoaufnahme und der Rückwand des Gehäuses auf den Boden (aus 8mm Sperrholz und in der betreffenden Vorlagendatei enthalten) kleben. Die Seitenwände und die Vorderwand des Gehäuses können im gleichen Arbeitsgang oder danach angeklebt werden (Bild 4). Den Apfel aber noch nicht einkleben, das geschieht erst nach der Bestückung mit Elektronik. Schließlich alle Holzteile bis zur gewünschten Bemalung fertigstellen, also etwa Kanten und Flächen schleifen.
Lasersteuerung: In das Sperrholzteil, wie auf Bild 5 (Bilderstrecke unten) gezeigt, mittig in der Dicke des Materials eine Bohrung für die Drehachse des Laserschalthebels bohren. Die Sperrholzteile wie auf den Bildern 6 bis 10 in der Bilderstrecke dargestellt zusammenleimen. Den hinteren Spant zur Aufnahme des Lasers leicht schräg einkleben, dadurch wird der Laser arretiert. Die runden Servoscheiben mit M2-Schrauben in der Anlenkung anschrauben, aber noch nicht die Servos auf die Steuerscheiben montieren!
Wurmalarm: Baugruppe Lasersteuerung (6 Bilder)
LEDs und Fototransistoren: In den Apfel die LEDs mit 220 Ohm-Vorwiderstand und die Fototransistoren mit genügend langen Anschlusskabeln einsetzen (Bild 11). Die LEDs sind nur auf einer Seite mit einem schwarzen Schrumpfschlauch isoliert, unter dem sich der Vorwiderstand befindet.
Die farbliche Reihenfolge der LEDs ist unerheblich – wichtig ist, dass jeweils eine LED korrekt mit dem zugehörigen Fototransistor am Arduino angeschlossen wird. Dazu am besten paarweise die Anschlusskabel zusammenbinden. In den Kommentaren zum Arduino-Sketch der Zeilen 210-256 findet man die von mir gewählte Farbreihenfolge, die Anschlussreihenfolge zeigt Bild 12. Die Bohrungen sind so bemessen, dass alle LEDs und Fototransistoren stramm hineinpassen. Den Apfel erst jetzt, nach der Bestückung, in den Ausleger einkleben.
Elektronik: Die Platine für den Spannungsteiler des Drehschalters bestücken. Für die Anschlüsse verwendete ich auf Seiten der Platinen Stiftleisten, von den Bauteilen her Anschlussbuchsen von Breadboard-Jumper-Kabeln. Der gesamte Schaltplan ist in Bild 13 zu sehen. Der Übersichtlichkeit halber sind nur ein Fototransistor und eine Ziel-LED dargestellt. In der gleichen Art sind die übrigen Fototransistoren und Ziel-LEDs anzuschließen.
Vorbereitung des Lasers: Die Rückwand des Lasers aufschrauben und die Batterien herausnehmen. Eine 2mm-Bohrung hinten in die Außenwand einbringen. Unterhalb der Batterien befindet sich eine Feder. Daran das Kabel für Minus anlöten. Durch die Bohrung eine M2-Schraube führen und das Pluskabel daran mit einer Mutter befestigen (Bild 14). Den Laser in die Halterung schieben, bis der vordere Taster im abgerundeten Bereich des Schalthebels liegt, und etwas nach rechts drehen (siehe hierzu auch noch mal die Bilderstrecke oben).
Verkabeln: Buzzer, Ein-/Ausschalter sowie die Buchse für den Beschleunigungssensor mit genügend langen Anschlusskabeln einsetzen (Bild 15). Auch an den Modus-Schalter, den Drehschalter und den Taster genügend lange Anschlusskabel anlöten. Für den Anschluss des LCD Breadboard-Kabel verwenden.
Wenn alle Verkabelungen vorbereitet sind, die Verbindungen zur Platine und dem Arduino Mega herstellen. Der Verkabelungsaufwand ist schon beträchtlich, wie man auf Bild 16 sieht – links vorn sitzt der Spannungsteiler für den Drehschalter.
Joystick: Bild 17 zeigt den Einbau des Joysticks. Er wird von zwei diagonal eingesetzten M3-Schrauben gehalten. Die oberen Muttern sichern die Schrauben, die unteren sorgen für die richtige Einbautiefe und Arretierung des Joysticks. Dieser sollte so hoch eingebaut sein, dass der gesamte Bewegungsweg ungehindert abfahrbar ist.
Spannungsversorgung: Die externe Stromversorgung anschließen und einschalten. Ich habe dafür einen 3s-Lipo mit 1000mAh Kapazität verwendet; ausreichend sollten auch eine preiswertere 2s-Variante oder eine 9-Volt Batterie sein. Wie auf dem Schaltplan vermerkt, muss bei einer anderen Versorgungsspannung als 12 Volt der 2,2k-Widerstand angepasst werden, damit die Schrift lesbar ist: Sind nur schwarze Felder erkennbar, muss der Vorwiderstand erhöht werden.
Software: Das Programm auf den Arduino hochladen. Es sollten aus dem Buzzer eine kurze Tonfolge ertönen und von unten nach oben alle LEDs kurz aufleuchten, auf dem Display wird für drei Sekunden „WURMALARM“ und „Viel Erfolg!“ angezeigt.
Die Servos sollten anschließend in eine neutrale Position gehen, der Laser bleibt ausgeschaltet, die Anzeige zeigt dann den Spielmodus mit der Anzahl der ausgewählten Ziele an. In dieser Stellung zunächst den Laser in die Halterung einschieben und nach rechts drehen, sodass er noch ausgeschaltet bleibt. Anschließend die Steuerungsmechanik auf die Servos aufschrauben.
Auf das Laserservo den Steuerhebel schrauben und mit einem Stück Stahldraht eine Verbindung zur oberen Bohrung des Hebels herstellen. Im ausgeschalteten Zustand sollte der Hebel nicht an die Steuerscheibe stoßen.
