Kaffeetassenkarussell

    Karussell in Fahrt Eines der schönsten Kirmesfahrgeschäfte von Faller ist das Kaffeetassen Karussell. Diese Seite befaßt sich mit der optischen Aufwertung und besseren Ansteuerung des Karussells. Dabei wurde OpenDecoder2 mit der Software KirmesDecoder verwendet.

Schritt 1: Planung

    Hierzu muß definiert werden, wie das Karussell fahren soll. Zu Beginn soll es langsam beschleunigen, dann werden bei maximaler Geschwindigkeit verschiedene Lichteffekte zugeschaltet. Dann bremst das Karussell wieder ab, doch halt - das Publikum fordert eine Zugabe: Alos nochmal beschleunigen, nochmal einen Lichteffekt und dann Auslaufen bis zum Stillstand.
    Profil mit excel
    Dieser Verlauf wird in einer Excel-Liste abgelegt, aus der dann die Einstellvariablen für den Dekoder gewonnen werden. Zugleich kann mit den Graphikmöglichkeiten von Excel das zeitliche Zusammenspiel von Motor und Lichtprofil kontrolliert werden.

    Als Lichteffekte habe ich einen rot/blauen Blinkeffekt und ein Stroboskop eingebaut.

    Das Ganze soll noch von Sound untermalt werden; Hierzu habe ich das mp3-Soundmodul von ELV verwendet, dieses wird mit dem Decoder angesteuert. Beim Start ertönt eine Glocke, bei voller Fahrt während des Stroboskops ein "UiUiUiUi".

Schritt 2: Die Motorisierung

    Im Karussell ist serienmäßig ein sog. Wechselstrom-Bastelmotor als Antrieb vorgesehen. Das ist ein Synchronmotor recht einfacher Bauart. Ich habe zuerst versucht, diesem Motor ein besseres Laufverhalten abzutrotzen, bin aber dann nach ein paar Versuchen doch auf einen Gleichstrommotor der Firma Faulhaber umgestiegen.
    Dieser Motor ist mit einem Vorsatzgetriebe 485:1 ausgerüstet und erreicht bei einer Motordrehzahl von 7275 U/min die 15U/min, welche der Fallermotor ursprünglich hatte.

    Zum Einbau waren ein paar Anpassungen erforderlich: Der Fallermotor ist mit einer Zentralmutter M4 befestigt und hat eine abgeflachte Welle mit 3mm Durchmesser, die mit einer Kunststoffsteckmuffe mit dem Karussell verbunden ist.

    Der Durchmesser des Faulhabermotors beträgt am Getriebe 17mm. Aus POM (D=26mm) habe ich einen Ring gedreht, welcher zwei Gewindeaufnahmen M3 hat. Dieser Ring klemmt den Motor und wird dann im Dach des Karussels von unten verschraubt. Die Welle (D=2mm) habe ich mit einer Messingmuffe 4mm verlängert, die am anderen Ende innen auf 3mm aufgebohrt ist. Die Muffe wird mit zwei Madenschrauben M2 mit der Motorachse und der Antriebsachse des Karussells verschraubt.

    Gesteuert wird dieser Motor mit einer hochfrequenten PWM (Frequenz 16kHz), wodurch feinfühliges Anfahren und Bremsen möglich ist. Bei einer niedrigeren Frequenz ist der Faulhabermotor auch nicht vernünftig zu steuern. Die PWM wird mit dem Hardware-Timer des Atmel Prozessors auf OpenDecoder2 erzeugt.

    Der Motor wird einfach über einen Kleinsignaltransistor angesteuert (der Faulhauber braucht max. 50mA). Zusätzlich ist ein Umpolrelais vorgesehen, um das Karussell auch rückwärts fahren lassen zu können. Mit dem einstellbarem Regler LM317 kann die Endgeschwindigkeit justiert werden.

    Beim Probebetrieb zeigte das Karussell recht unterschiedliches Reibeverhalten - Ursache war das zu große Spiel in der Zentralachse. Hier habe ich das Lagerspiel mit einer eingesetzten Messingmuffe (innen 2,9mm, außen 3,2mm) reduziert. Dann lief das Karussell gleichmäßiger.

Schritt 3: Motoreinbau und Lichtinstallation

    Der Motor ist oben in der Kuppelmitte anstelle des bisherigen Motors montiert.

    Zur Beleuchtung habe ich 12 kleine LED Streifen montiert, diese sind jeweils mit doppelseitigem Klebeband auf den Trägern aufgeklebt. Auf jedem Streifen sind 2 LEDs, es sind 4 Streifen weiß, 4 rot und 4 Streifen blau. Zusätzlich sind in der Mitte noch weitere 2 Streifen mit je einer superhellen weißen LED (für Blitzlicht / Stroboskop).
    Diese Streifen sind mit feinem Fädeldraht angeschlossen, der durch kleine Löcher in den Trägern geführt ist. Die Stromzuführung ist damit fast unsichtbar. Alle Anoden sind oben in der Kuppel verlötet und werden mit einer AWG32 Litze (D(a)=0,63mm) entlang einer Strebe geführt. Die Kathode jeder Strebe ist einzeln nach unten geführt, erst unter dem Karussell erfolgt die parallel-Schaltung gleicher Farben.
    Die Motorzuführung erfolgt mit ebenfalls mit der feinen Litze AWG32.
    Es gibt folgende Schaltkreise:
      Lichtkreise
      Port Bestückung Anwendung
      1 4 LED warmweiss, 120mcd, je 2 in Reihe + 470 Ohm Ruhebeleuchtung
      2 4 LED warmweiss, 120mcd, je 2 in Reihe + 470 Ohm Zusatzlicht bei Fahrbetrieb
      3 8 LED rot, LSQ976, 100mcd, je 2 in Reihe + 470 Ohm für Lichtspiel bei max. Geschwindigkeit
      4 8 LED blau, LBQ193, 80mcd, je 2 in Reihe + 470 Ohm für Lichtspiel bei max. Geschwindigkeit
      5 2 LED kaltweiss, LW E6SC, 900mcd, je eine LED in Reihe mit 330 Ohm für Stroboskop
      6 reserviert
      7 reserviert (UiUiUi - Sound bei Stroboskop)
      8 reserviert (Start - Hupe)
    Diese Lichtkreise werden mit einer gemeinsamen Anode versorgt und die Kathoden werden mit dem Decoderausgängen verbunden. Das Licht wird dann gemäß der geladenen Tabelle angesteuert.
    Die Verdrahtung erfolgt innerhalb des Karussells mit Fädeldraht, an der Karussellunterseite ist ein 2mm SMD Stecker montiert, hier wird das Flachbandkabel zum Decoder eingesteckt.

Sound

    Bei ELV gibt es ein Mini-USB-Soundmodul. Hier können über USB drei WAV Dateien eingeladen werden, welche dann über Tastkontakte abgerufen werden. Eine Audioendstufe ist auch bereits enthalten.
    Dieses Soundmodul wird von Decoder wie die LED Ausgänge einfach zusammen mit dem Profil angesteuert und kann damit perfekt in den Ablauf integriert werden.
    Zum Stil des Karussells passend habe eine Glocke als Warngeräusch beim Start gewählt.

Video

    Natürlich ist es interessant, wie es aussieht - das Video liegt auf youtube (25MB)

to be cont.

Unterlagen / Links