Fischertechnik® für echte Kerle

Fischertechnik®-Bausätze mit Elektronik zum Leben erwecken: Bausätze mit Arduino und Raspberry Pi motorisieren, programmieren, fernsteuern & mehr

Daniel Walter, Aaron Robin Westermann

• Verlag: Franzis Verlag
• Jahr: 2017
• ISBN:
  9783645270656
• Auflage: 1
• Thema: Informatik
• Thema: Programmierung

FISCHERTECHNIK®-Bausätze mit Elektronik zum Leben erweckenFischertechnik®, das heißt: Sachen bauen, die wirklich funktionieren – und nicht nur so aussehen, als ob. Deshalb war Fischertechnik® nie ein reines Kinderspielzeug, sondern hat immer auch "die Großen" fasziniert. Mit diesem Buch ist endgültig Schluss mit Kinderkram: Jetzt wird gebohrt, gelötet, gepimpt und getunt, was das Zeug hält. Pimp your Fischertechnik®Ihre Modelle sind Ihnen zu lahm? Dann bauen Sie mit einer RC-Fernsteuerung und einem Spezialmotor einen Fischertechnik-Flitzer, der auch draußen im rauen Gelände richtig Spaß macht. Oder löten Sie sich für wenig Geld eine Mehrkanal-Funkfernsteuerung im Fischertechnik-Look selbst zusammen und steuern Sie damit einen Traktor, eine kräftige Baumaschine oder einen großen Truck. Blick in den CodeMikrocontroller und Mikrocomputer wie Arduino™ und Raspberry Pi geben Ihnen noch mehr kreative Freiheit mit Fischertechnik®: Konstruieren Sie eine Sortiermaschine für Ihre Kugelbahn, ein automatisches Schlagzeug oder Ihren ersten eigenen autonomen Roboter. Dabei machen Sie die ersten Schritte in der Welt des Programmierens oder nehmen einfach die fertigen Programmcodes, die es gratis zum Download gibt.

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MEHR POWER, MEHR FUNKTIONEN!

Fahrzeuge mit einer RC-Funkfernsteuerung aufrüsten

Eigentlich sind die drahtlose Bluetooth-Fernsteuerung (540585) und die immer noch erhältliche Infrarot-Fernsteuerung (500881) von Fischertechnik schon ziemlich gut. Vor allem für die jüngeren Fans ist der Reiz groß, ein selbst gebautes Auto durch die (Wohn-)Landschaft zu kutschieren. Wenn ein selbst entworfenes Fahrzeug ins Rennen geschickt wird, ist der Spaß gleich noch größer. Mit vier Kanälen ausgestattet, wovon einer für die Ansteuerung eines sogenannten Servomotors (kurz Servo) geeignet ist, lässt sich ein Fischertechnik-Fahrzeug wunderbar fernsteuern. Per Servo wird gelenkt, während über den zweiten Kanal ein geeigneter Fischertechnik-Motor angesteuert wird. Mit den restlichen beiden Kanälen können Sie zusätzliche Motoren für Spezialfunktionen betreiben.

Beim Traktor FT-524325 könnten das z. B. eine Seilwinde und eine Hebeeinrichtung für den Pflug sein, die mittels je eines XS-Motors in Aktion gebracht werden. Die Bluetooth- und Infrarot-Fernsteuerungen sind sogar proportional. Das bedeutet, dass eine stufenlose Regelung des Lenkeinschlags und der Geschwindigkeit entsprechend dem Ausschlag der Steuerknüppel möglich ist.

Größere Kinder und/oder gar echte Kerle bringen die Infrarot-Fernsteuerung genauso wie die Bluetooth-Variante aber dann doch schnell an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Ein Manko der originalen Fischertechnik-Lösung ist die mangelnde Kraftentfaltung am Antriebsstrang. Der oben erwähnte Traktor ist zwar relativ flott, solange er übers Parkett bewegt wird, aber schon eine etwas höhere Teppichkante stellt ein unüberwindbares Hindernis für das kleine Modell dar: Er bleibt einfach stehen. Mit etwas Glück, randvoller 9-V-Blockbatterie und viel Schwung schafft es der eine oder andere Traktorist eventuell doch, Hindernisse zu überwinden, die höher sind als ein Zentimeter. Ein realistisches, modellgetreues Fahrverhalten, das dem eines echten Traktors mit vielen Pferdestärken und einer geeigneten Getriebeübersetzung entspricht, ist das nun wahrlich nicht.

Natürlich könnte ein echter Kerl in das Fischertechnik-Modell eine verbesserte Übersetzung einbauen. Die sehr geringe Kraftentfaltung an der Motorwelle bliebe jedoch trotzdem Tatsache, sie ist systembedingt. Was aber nicht daran liegt, dass die Fischertechnik-Entwickler nicht wissen, wie man Motoren mit großem Drehmoment baut oder wie man solche in Modellen zum Einsatz bringen kann. Dass sie es können, beweisen z. B. die 24-V-Getriebemotoren, die in Demonstrationsmodellen von Industriefertigungsstraßen zum Einsatz kommen. Sie könnten also locker einen Traktor mit ordentlich Power liefern, aber: sie dürfen nicht. Fischertechnik ist zwar ein Spielzeug für echte Kerle, aber eben doch ein Spielzeug, das auch schon die Kleinen fasziniert und genau darum auch gerne an jüngere Kinder verschenkt wird.

Der Gesetzgeber besteht nun, und zwar völlig zu Recht, darauf, dass von Spielzeug für Kinder keine Gefahr ausgeht. Also muss sichergestellt sein, dass keine kleinen Hände schmerzhaft zwischen sich drehenden Rädern eingeklemmt werden können oder ein von einem Kind ferngelenktes Fahrzeug andere verletzen könnte. Selbst wenn also ein kleiner Rennfahrer die Kontrolle über sein Fahrzeug verlieren sollte und Ihr Schienbein rammt, können Sie davon ausgehen, dass Sie keinerlei Blutergüsse oder gar bleibende Schäden davontragen werden. Die maximalen Antriebsströme und Drehmomente, die mit einer Fischertechnik-Fernsteuerung erzielbar sind, bewegen sich komplett im sicheren Bereich.

Für jugendliche und erwachsene Fischertechnik-Fans (und für echte Kerle sowieso) ist die Fischertechnik-Fernbedienung aber irgendwann Frustobjekt. Mehr Power muss her. Und mehr Reichweite wäre auch wünschenswert: Zehn Meter bei der Bluetooth-Fernbedienung und etwa genauso wenig bei der IR-Variante können zu wenig sein, um auch mal draußen, im Sand und Dreck, mit dem Offroader rumzuheizen. Für richtig detailgetreue Funktionsmodelle von Fahrzeugen bedarf es oft auch mehr als der bei Fischertechnik-Fernbedienungen vorhandenen vier Kanäle.

1.1 Leistungsstärke von Fischertechnik-Motoren

Alle aktuell von Fischertechnik lieferbaren Motoren sind für eine Stromaufnahme von 9 V (Volt) ausgelegt. Eine Ausnahme bilden die speziellen 24-V-Motoren für die großen Industriefertigungsstraßen-Lehrmodelle, die jedoch hier nicht behandelt werden. Ein XM-Motor ist mit seiner maximalen Stromaufnahme von 0,95 Ampere bei einer anliegenden Spannung von 9 Volt in der Lage, 8,55 Watt Leistung bei einem Drehmoment von 8,4 Ncm an der Motorwelle abzugeben. Es gilt folgende Formel: 1 Ampere = 1 Watt/Volt. Dabei entwickelt der XM-Motor theoretisch an der Welle ein Drehmoment von 8,4 Ncm (also 0,084 Newtonmeter). In der Praxis kann der Wert deutlich geringer sein. Diese geringen Werte erklären, warum der kleine Traktor etwas untermotorisiert wirkt, und zeigen auch, dass eine größere Übersetzung nur wenig bringen würde. Um nennenswerte Steigungen hinauffahren zu können, müsste das Übersetzungsverhältnis so groß gewählt werden, dass der Traktor auch bei höchster Motordrehzahl dahinschleichen würde.

Alte 6-V-Motoren weiterbetreiben

Die alten schon lange nicht mehr lieferbaren grauen Motoren waren für eine Nennspannung von 6 V ausgelegt. Sie können diese Klassiker jedoch auch problemlos mit 9 V betreiben, sodass einem Einsatz mit den aktuellen 9-V-Stromquellen, die Fischertechnik im Angebot hat, nichts entgegensteht.

Eine gute Übersicht darüber, welcher Fischertechnik-Motor sich für Ihre Bauidee am besten eignet, finden Sie unter http://www.kinder-technik.de/alternative-bauteile/motoren/.

1.2 Leistungs- und Funktionstuning per RC-Fernsteuerung

Wie aber nun können Probleme wie die äußerst geringe Kapazität einer 9-V-Blockbatterie, die relative Kraftlosigkeit des Motors, die geringe Reichweite des Senders oder die Beschränkung auf vier Kanäle überwunden werden? Die Antwort ist relativ einfach und preisgünstig: Verwenden Sie eine Funkfernsteuerung aus dem sogenannten RC-Modellbaubereich. RC steht hier für Radio Controlled, also für funkferngesteuert.

Zumindest für das Problem der geringen Kanalzahl bietet Fischertechnik eine Lösung. Mit einem Infrarot-Sender können Sie bis zu vier Empfänger ansteuern, allerdings nicht gleichzeitig. Per DIP-Schalter können Sie von einem Empfänger auf den nächsten umschalten. Für manche Modelle ist dies eine brauchbare Lösung. Am ersten Empfänger eines Kranwagens hängen dann z. B. der Antrieb, die Lenkung und vielleicht die Ansteuerung von ausfahrbaren Stützen. Wenn der Kranwagen an Ort und Stelle gebracht wurde und sicher steht, könnten Sie per DIP-Schalter auf einen zweiten Empfänger umschalten und nun den Kranausleger drehen, nach oben ausfahren und schließlich einen Kranhaken per Seilwinde bewegen.

Die zusätzlichen Fischertechnik-IR-Empfänger kosten jedoch zusätzlich Geld, sodass die Anschaffung einer RC-Fernsteuerung schon aus Budgetgründen die bessere Alternative sein kann.

Eine moderne RC-Fernsteuerungsanlage mit vier Kanälen, wie z. B. die Reely HT-4, finden Sie im Handel inklusive Empfänger schon für unter 50 Euro. Einen mit dem Fischertechnik-Servo vergleichbaren Servo bekommen Sie für ca. 5 Euro und einen günstigen Fahrtregler für ca. 15 Euro. Über den Fahrtregler, der an den im Modell verbauten Empfänger der RC-Anlage angeschlossen wird, können Sie, wie der Name schon vermuten lässt, Fahrtrichtung und Geschwindigkeit eines Modellfahrzeugs regeln. Sie bekommen also zum Preis einer Fischertechnik-IR-Fernbedienung auch eine vollwertige RC-Anlage mit gleicher Kanalanzahl.

Die Infrarot-Fernbedienung (500881) inklusive Empfänger mit integriertem Fahrtregler und einem Servo kostet im Handel ca. 70 Euro. Der Nachfolger 540585, das Bluetooth Control Set, hat einen UVP von 79,95 Euro.

Damit verfügen Sie dann aber über eine deutlich höhere Reichweite (maximal möglicher Abstand zwischen Sender und Empfänger) sowie einen Fahrtregler, der schon in einfacher Ausführung deutlich mehr Leistung abgeben kann als der Regler, der im Empfängerbaustein der Fischertechnik-Fernsteuerung integriert ist. Statt der maximal 1,5 Ampere (A) des Fischertechnik-Reglers bieten Fahrtregler aus dem RC-Modellbaubereich locker 15 Ampere und mehr. Damit können Sie auch Motoren in Ihrem Modell einsetzen, die deutlich mehr Leistung auf die Motorwelle bringen.

Hier sehen Sie (von hinten nach vorne) die Minimalkonfiguration einer RC-Fernbedienung für Fahrzeuge: den Sender, einen Akku, den Empfänger, einen Servo (vorne links) und den Fahrtregler. Rechts hinten sehen Sie ein elektronisch geregeltes Ladegerät, das Sie für die Hochleistungsakkus des ...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Titel
• Impressum
• Inhalt
• Einleitung
• 1 Fahrzeuge mit einer RC-Funkfernsteuerung aufrüsten
• 2 Kugelbahnen mit dem Arduino tunen
• 3 Pneumatik-Schlagzeug mit Raspberry Pi
• 4 Fahrzeugbau mit dem Raspberry Pi
• 5 Fernsteuerung per Handy oder Gamepad
• 6 Roboter mit dem Raspberry Pi und Scratch
• Index