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PhabLabs 4.0 - Workshop Laser Labyrinth
Kurzbeschreibung
Laser sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. In Haushaltsgeräten wie Laserdruckern, CD-Laufwerken aber auch in der industriellen Fertigung und Medizintechnik spielen Laser eine große Rolle. Am Wichtigsten ist dabei eine sehr präzise Kontrolle über den Laser. Nur so kann er punktgenau platziert werden, um Informationen zu übermitteln.
In diesem Projekt erstellen die Teilnehmer ein Spiel, bei dem Laserstrahlen mit Hilfe von Spiegeln und Strahlteilern an Hindernissen vorbei auf eine Zielfläche umgelenkt werden. Die Teilnehmer lernen den grundlegenden Umgang mit Lasern. Außerdem können sie ihr Vorstellungsvermögen und kombinatorisches Geschick unter Beweis stellen.
Der Schwerpunkt dieses Workshops liegt im Bau des Spiels. Dabei lernen die Teilnehmer den Umgang mit Lasern und Spiegeln. Sie erfahren, wie wichtig es ist, mit optischen Bauteilen präzise umzugehen. Sonst gelingt es nicht, das Laser-Labyrinth aufzubauen.
Plannung:
Dauer:
Vorrausichtlich 4h.
Hauptkomponenten
Material | |
---|---|
Laserholz | |
„Eye safe“ - Laserdiode | |
Spiegel | |
Halbdurchlässiger Spiegel | |
Lichtleiter | |
9V Batterie | |
RPi Zero W + SD-Karte + Netzteil | |
RGB-LED Streifen | |
Elektro-Kleinteile (genauer bestimmen) | |
Magnete |
Werkzeug
Besonderes und wichtiges Werkzeug:
Werkzeug | |
---|---|
Lasercutter (Wichtig) | Schneiden der benötigten Holzteile |
kleine Tischkreisäge (Wichtig) | Trennen der Aluminiumspiegel |
Heißklebepistole | Befestigen der Laserdiode |
Elektronik-Lötkolben | Löten der Komponenten und Anschlussdrähte |
Holzleim | Verkleben der gelaserten Holzteile |
Gummiringe | Hilfsmittel beim Zusammenbau |
Seitenschneider | |
Arbeitsunterlage |
Die Physik dahinter
Einfallendes Licht wird gemäß dem Reflexionsgesetz mithilfe von Spiegeln durch die 6 Seiten des 6-Ecks umgeleitet.
Ablauf
- Das Spielfeld erstellen, d.h. die Teile mit dem Lasercutter auschneiden, Bodenplatten und Seitenwände zusammensätzen und verleimen.
- Spielfiguren lasern und zusammensetzen. Aluminiumspiegel gemäß der Schneidvorlage zuschneiden.
Passive Figuren, wie Spiegel, Strahlteiler aufbauen und zusammenleimen.
ACHTUNG: Die Spiegel müssen präzise eingesetzt werden.
- Startfigur zusammenbauen.
a) Elektronik löten (LED durch Laserdiode ersetzen + Taster drehen):
b) Figur zusammensetzen und Elektronik sorgfältig einsetzen. - Spielfeld und Figuren testen
- Knobbelaufgaben lösen
Links
- Laser Maze
- Khet 2.0
Team
- Mark W. (lead)
- Ricarda T.
- Ralf
- (Sven H.)
LOG
Datum | Name | Task | Beschreibung |
---|---|---|---|
22.02.2017 | Sven | Kickoff | Vorstellung des Projektes und der Workshop-Ideen. |
24.02.2017 | Mark | Spielfeldidee testen | Idee zum sechseckigen Spielfeld mit ersten Prototyp der Spielfeldplatte mit dem Lasercutter erstellt. Stromversorgung der Spielfiguren über leitfähige Kupferfolie im Spielfeld. |
01.03.2017 | Mark | Spielfigur v0.1 | Erste Spielfigur zum Einstetzen ins 6eckige Spielfeld mit dem 3D-Drucker erstellen. |
08.03.2017 | Mark | Spielfigur v0.2 | Gehäuse für einen kleinen Kosmetikspiegel gedruckt. Problem: Schwer einzusetzen, da 3D-Druck leicht verzogen + wacklige Konstruktion |
15.03.2017 | Mark | Elektronik | Idee: PWM-Modulation des Laserstrahls. Das Ziel rekonstruiert die Frequenz der PWM-Modulation und kann so mehrere Ziele unterscheiden. Erste Tests mit einem Atiny45 Mikrokontroller. |
20.03.2017 | Mark | Elektronik | Einfaches PCB mit Laserdiode, Photodiode und Atiny45. Laserstrahl wird moduliert, mit der Photodiode detektiert und die Frequenz korrekt moduliert. Problem: Stromversorgung der Start-/Zielfigur. |
28.03.2017 | Mark | Spielfigur v0.4 | Die Spielfiguren werden doch nicht mit dem 3D-Drucker erstellt (Dauer + zu ungenau). Stattdessen werden diese auch mit dem Lasercutter ausgeschnitten. |
10.04.2017 | Mark | Elektronik | Problem: Die Elektronik ist zu kompliziert und teuer, das Problem mit der Stromversorgung nicht sinnvoll gelöst. ⇒ Das Ganze wird vereinfacht. Keine PWM-Modulation und das Ziel wird nur passiv gestaltet. D.h. das Ziel wird angeleuchtet und per Lichtleiter „sinnvoll“ umgelenkt. |
25.04.2017 | Mark | Spielfigur v0.5 | Lösung: Die Stromversorgung kommt mit in die Startspielfigur. ⇒ Die Figuren (und das Spielfeld) werden ein Stück größer. Erste Startfigur mit Laserdiode komplett zusammengebaut. |
05.05.2017 | Mark / Ralf | Spielfigur v0.6 + Sicherheit | Die Startfigur wird mit einem Reedkontakt versehen, damit der Laserstrahl nur ausgelöst werden kann, wenn die Figur im Spielfeld steckt. Das Spielfeld benötigt dafür Magneten in jedem der Spielfelder. |
01.06.2017 | Mark | Spielfigur v0.7 | Spielfiguren mit Symbolen gravieren: |
05.06.2017 | Mark / Ralf | Dokumentation | Kurzbeschreibung und Dokumentation auf dem Wiki aktualisiert |
07.06.2017 | Mark / Ricarda | Spielfigur v0.8 | Figuren mit Gravur erstellt + neues Spielfeld mit verbessertem Rahmen. Spiegelfolie erfolgreich getestet. Einfacher zuschneidbar. Wahrscheinlich werden wir die Spiegelfiguren mit Spiegelfolie machen. |