Tommy
von Christian Feldmann und Hans-Jürgen Beutner
Zur Messe in Karlsruhe hatte Christian etwas Neues mitgebracht. Ein Demo-Modell um die Funktion seiner Lageregelung zu zeigen.
Ohne große Erklärung. Ein Steuerknüppel und einen Schalter. Im Gegensatz zu Schildern auf anderen Ständen (bitte nicht anfassen, nur mit den Augen schauen usw.) hatte Christian geschrieben: Bitte spiel mit mir.
Genau das wurde dann auch gemacht. Vier Messetage lang stand das Teil kaum still. Groß und Klein versuchte sich als Kapitän am Steuer. Viele schöne Gespräche wurden durch das Modell angeregt.
Abends beim Essen wurden tolle Ideen entwickelt um die Funktion eines Pressluftbootes besser zeigen und erklären zu können. Die ersten Skizzen entstanden auf ein paar Schmierzetteln. Mehr passierte danach aber nicht.
Bei der Messe in Friedrichshafen stand das Ding wieder auf dem Tisch. Über die Verkabelung auf der Rückseite war eine Verkleidung gebaut. Ein Schild forderte die Kapitäne auf, das Modell bis zu einer weißen Linie zu steuern und die „Tiefe“ zu halten. Mal mit, mal ohne „Automatik“. Wieder gab es Gedränge um das Teil.
Auf der Rückfahrt von der Messe in Friedrichshafen war es Christian langweilig und er griff die Idee mit dem Demo-Modell für Pressluftboote wieder auf.
Christian:
Nachdem ich allen diesen Floh ins Ohr gesetzt hatte, musste ich das Thema näher unter die Lupe nehmen.
Ein Zwischenstopp in einem amerikanischen Burger-Schnellrestaurant brachte brachte einen neuen Skizzenzettel mit der Überschrift: „Das ist Tommy.“. Kurzerhand bekam das Projekt den Codenamen „Tommy“. Auf der restlichen Heimfahrt entstand auf diesem Zettel eine detaillierte Skizze von Tommy.
Mich interessiert in erster Linie die elektronische Seite von dem Projekt. Anhand der Skizze habe ich die benötigten Funktionen ermittelt:
Es sollten 4 LEDs und 7 Servos gesteuert werden. Zur Steuerung werden 4 Schalter und 2 Potis benötigt. Später kamen noch 5 weitere LEDs für Statusausgaben und ein weiterer Schalter dazu. Damit sind letztendlich 21 unterschiedliche Funktionen zu verarbeiten, zwei davon mir ADW (Analo-Digital-Wandler).
Dafür muss ein relativ großer Mikrocontroller genommen werden. Davon befinden sich natürlich nicht viele in der Grabbelkiste. Ein Controller mit 28 Beinchen war aber dabei, also ran an den Speck. Es muss die Firmware erstellt werden und eine Platine entworfen werden.
Die Platine ist kein Problem. Die kann ich mir so erstellen, wie ich sie brauche. Eine Ätzanlage ist vorhanden.
Die Firmware soll eine Menge Funktionen enthalten. Das bedeutet eine Menge Arbeit, aber Probleme habe ich nicht erwartet. Na ja, wie man sich irren kann.
Die erste Version der Firmware war schnell erstellt und hat nur ein paar Testfunktionen enthalten. Dann kam die Katastrophe, der Compiler wollte mit diesem Controller nichts zu tun haben.
Ich musste mich tagelang mit den Details vom Compiler vertraut machen, bis ich den Mikrocontroller integrieren konnte. Aber diese Arbeit muss man ja nur ein mal machen.
Endlich ging es wirklich los. Die Testplatine wurde geätzt und bestückt. Dann den Controller einsetzen und mit einem Programmier-Stecker versehen.
So viele Funktionen miteinander in Beziehung zu bringen war eine Menge Arbeit. Da die Hardware noch nicht fertig war, habe ich alle Beziehungen nach Augenmaß umgesetzt. Dabei habe ich die meisten Werte so voreingestellt, dass ich sie nachträglich schnell ändern konnte.
Dann kam der Zufall zur Hilfe. Der Stefan rief an und brauchte Hilfe. Er hatte einen alten Sender gekauft der Rauchzeichen gab. Weil er den Sender jetzt nicht mehr gebrauchen konnte, hat er ihn mir kurzerhand zugeschickt.
Der Sender hat zwei Kreuzknüppel und zwei Drehknöpfe im oberen Bedienfeld. Für die Kreuzknüppel habe ich bei dem Tommy keine Verwendung, aber die Potis wollte ich mit benutzen.
Die komplette Elektronik konnte ich mit einem Seitenschneider einfach entfernen. Dann habe ich ein paar neue Kabel an die Potis und vier neue Schalter in den unteren Bereich vom Sender angebracht.
Die Firmware musste jetzt angepasst werden. Ich hatte sie ursprünglich für schöne Potis programmiert, aber in dem Sender waren alte Schätzchen verbaut, die richtig schlechte Werte hatten. Natürlich hatte ich diese Werte nicht so einfach einstellbar gemacht. Nach einigen Versuchen, hatte ich die optimale Einstellung gefunden und war mit dem Ergebnis zufrieden. Alles läuft wie geschmiert, also schnell Hans-Jürgen angerufen: Wo bleibt die Hardware
Hans-Jürgen lies sich nicht lumpen und kam an einem schönen Wochenende mit dem fertigen Tommy vorbei. Schnell haben wir die Steuerung angeschlossen und uns das Ergebnis angeschaut. Die ersten Anpassungen waren schnell gemacht. Zwei Servos mussten invertiert werden, bei ein paar anderen mussten die Servowege angepasst werden. Solche Anpassungen hatte ich ja erwartet und konnte sie schnell durchführen. Das Ergebnis war vielversprechend.
Damit war ich erst mal glücklich. Hans-Jürgen hat die Steuerung und den Tommy mit genommen, um die letzten Tücken der Hardware zu beseitigen.
Tommy
by Christian Feldmann and Hans-Jürgen Beutner
For the trade fair in Karlsruhe, Christian brought something new. A demo model to showcase the function of his stabilization system.
No elaborate explanations. Just a joystick and a switch. In contrast to signs at other booths (please do not touch, only look with your eyes, etc.), Christian had written: Please play with me.
And that’s exactly what happened. For four days straight, the device hardly stood still. People of all ages tried their hand at being the captain. Many interesting conversations were sparked by the model.
In the evenings, over dinner, great ideas were developed to better demonstrate and explain the function of a compressed air boat. The first sketches were made on a few scraps of paper. But nothing more happened afterward.
At the trade fair in Friedrichshafen, the thing was back on the table. A cover had been built over the wiring on the back. A sign urged the captains to steer the model up to a white line and maintain the “depth.” Sometimes with, sometimes without “automatic” control. Once again, there was a crowd around the device.
On the way back from the trade fair in Friedrichshafen, Christian was bored, so he revisited the idea of the demo model for compressed air boats.
Christian:
After planting this idea in everyone’s mind, I had to delve deeper into the subject. A pit stop at an American burger fast-food restaurant yielded a new sketch with the title: “This is Tommy.” The project was promptly codenamed “Tommy.” During the rest of the journey home, a detailed sketch of Tommy was drawn on this piece of paper.
My primary interest lies in the electronic side of the project. Using the sketch, I determined the required functionalities:
I needed to control 4 LEDs and 7 servos. To control them, 4 switches and 2 potentiometers were necessary. Later, 5 more LEDs for status outputs and another switch were added. This ultimately required handling 21 different functions, two of which with ADC (Analog-Digital Converter).
For this, a relatively large microcontroller had to be chosen. There weren’t many of those lying around, of course. But there was one with 28 pins, so I went for it. Firmware had to be developed, and a circuit board designed. The circuit board posed no problem; I could create it as needed. An etching system was available.
The firmware was supposed to contain a lot of functions. That meant a lot of work, but I hadn’t expected any problems. Well, how wrong I was.
The first version of the firmware was quickly created and only contained a few test functions. Then disaster struck: the compiler refused to cooperate with this controller.
I had to familiarize myself with the compiler’s details for days until I could integrate the microcontroller. But you only have to do that kind of work once.
Finally, things got going for real. The test board was etched and populated. Then the controller was installed and equipped with a programming connector.
Bringing so many functions into relation with each other was a lot of work. Since the hardware wasn’t finished yet, I implemented all relationships by eye. I preset most values so that I could quickly change them later.
Then, luck came to the rescue. Stefan called and needed help. He had bought an old transmitter that was giving smoke signals. Since he couldn’t use the transmitter anymore, he promptly sent it to me.
The transmitter had two joysticks and two knobs in the upper control panel. I didn’t need the joysticks for Tommy, but I wanted to use the potentiometers.
I could easily remove the complete electronics with a pair of side cutters. Then I attached a few new cables to the potentiometers and four new switches to the lower area of the transmitter.
The firmware now had to be adapted. I had originally programmed it for nice potentiometers, but the transmitter had old treasures with really poor values installed. Of course, I hadn’t made these values easily adjustable. After a few attempts, I found the optimal setting and was satisfied with the result. Everything runs smoothly, so I quickly called Hans-Jürgen: Where’s the hardware?
Hans-Jürgen didn’t disappoint and came over on a beautiful weekend with the finished Tommy. We quickly connected the controls and looked at the result. The initial adjustments were quickly made. Two servos had to be inverted, and the servo paths had to be adjusted for a few others. I had expected such adjustments and could carry them out quickly. The result was promising.
So, I was happy for the time being. Hans-Jürgen took the control and Tommy to eliminate the final quirks of the hardware.
Hans-Jürgen:
Auf der Rückfahrt war ich etwas enttäuscht. Ich hatte geglaubt, die Elektronischen Anpassungen würden vier Wochen dauern und nicht 20 Minuten.
Selber hatte ich schon einige Stunden mit der Hardware verbracht. Alle beweglichen Teile waren aus Polystyrol gefertigt und an der Frontplatte in U-Boot Form angebracht. Alles musste schön leichtgängig sein, denn die kleinen Servos haben nicht viel Kraft und die Hebelwege sind lang. Als größte Herausforderung erwies sich der Hubmechanismus der die Tauchfunktion simulieren sollte. Erst die dritte Variante lieferte das gewünschte Ergebnis. Immerhin sollten ca. 280g sauber ca. 7cm gehoben oder gesenkt werden.
Bei zwei Treffen machte Christian noch kleine Softwareanpassungen und ich konnte weiter basteln. Schließlich sollte auch die Rückseite ein wenig wie ein U-Boot aussehen. Dafür wurde eine dünne GfK Abdeckung laminiert. Das brachte aber noch einmal 70g und Hubvariante vier entstand. Auch der Ständer mit dem Hubmechanismus musste verkleidet werden. Ein Stück rotes Abflussrohr erschien mir passend. Letzter Schritt war die Darstellung des Wassers. Eine Plexiglas-Platte und blaue Folie passten. Alles wurde ein wenig beschriftet und einen ordentlichen Koffer verpackt. Fertig.
Wie wir erhofft hatten kommt das Modell auf Messen und Treffen sehr gut an. Die funktionen eines Pressluftubootes werden für viele Besucher verständlic
Hans-Jürgen:
On the way back, I was somewhat disappointed. I had thought that the electronic adjustments would take four weeks, not 20 minutes.
I had already spent several hours with the hardware myself. All moving parts were made of polystyrene and attached to the front panel in the shape of a submarine. Everything had to be smoothly operating because the small servos didn’t have much power, and the lever arms were long. The biggest challenge turned out to be the lifting mechanism that was supposed to simulate the diving function. It was only on the third attempt that we achieved the desired result. After all, about 280g had to be cleanly raised or lowered by approximately 7cm.
At two meetings, Christian made some minor software adjustments, and I could continue tinkering. Eventually, the back also had to resemble a submarine a little. For this, a thin fiberglass cover was laminated. However, this added another 70g, and the fourth lifting variant was born. The stand with the lifting mechanism also needed to be covered. A piece of red drainage pipe seemed fitting to me. The final step was representing the water. A Plexiglas plate and blue foil did the trick. Everything was labeled a bit, packed into a proper case, and done.
As we had hoped, the model was very well received at fairs and gatherings. The functions of a compressed air submarine are understandable to many visitors.
