Gerade noch rechtzeitig vor Weihnachten hat Papa dieses Projekt begonnen. So kann sich der erste aller Söhne auf einen Bausatz für ein Geschicklichkeitsspiel freuen, das in der einen oder anderen Form wohl fast jeder kennen wird: Der heiße Draht.
Für alle, denen die einfachen Regeln dieses Spieles noch nicht bekannt sind, hier in aller Kürze. Ziel ist es einen mehr oder weniger kleinen Ring an einem kunstvoll gebogenen Draht entlang zu führen, ohne eben diesen zu berühren. Gespielt wird auf Zeit oder einfach, wer weniger oder gar keinen Fehler macht.
Inhalt
Die Idee
Inspiriert wurde ich durch eine Kollegin deren Sohn kürzlich einen heißen Draht gebastelt hat. Da der erste aller Söhne noch nicht in einem Alter ist, wo er längere Zeit an einem Werkstück arbeiten möchte, ist der Plan das Spiel so weit vorzubereiten, dass an Weihnachten nur der kurzweilige Zusammenbau zu erledigen ist.
Nach etwas Recherche habe ich mehr als genug — eigentlich zu viele — Ideen für die Umsetzung im Kopf. Der Projektlaufzeit zum Nachteil habe ich auch noch viele der notwendigen Bauteile in diversen Kisten herumliegen und beginne einen heißen Draht mit den folgenden Eigenschaften umzusetzen:
- Der Draht soll stabil sein und nicht zu kurz oder eng. Mit einem entsprechend großen Ring soll das Spiel nicht zu schwierig werden.
- Ich entscheide mich den Draht aus 6 Millimeter starkem Kupferrohr zu biegen.
- Der Draht soll in einem stabilen Sockel stehen und gegebenenfalls sollen Draht und Sockel voneinander getrennt werden können. So nimmt das Spiel nicht zu viel Platz bei Lagerung und Transport ein.
- Ich entscheide mich aus 15 Millimeter starken Brettern einen Sockel zu bauen.
- Im Sockel sollen jede Menge elektronischer Gimmicks zur visuellen und akustischen Spielbegleitung zum Einsatz kommen.
Die weitere Planung ergibt dieses Modell:
Die Vorbereitung
Draht
Den Draht biege ich aus Kupferrohr mit 6 mm Durchmesser und 1 mm Wandstärke. Das Drahtgebilde wird insgesamt etwa 94 cm breit. Das Kupferrohr läßt sich gerade noch von Hand verbiegen und ist anschliessend stabil genug für die erreichte Gesamtgröße. Für ein exaktes Drahtgebilde baue ich mir vor dem Biegen eine entsprechende Form. Dazu schraube ich auf ein Holzbrett mehrere runde Holzscheiben möglichst genau an die notwendigen Biegepunkte. Manchmal ist es hilfreich gegen den bereits gebogenen Draht weitere Holzscheiben zu befestigen, damit der Draht beim weiteren Biegen in Form bleibt. Die beiden parallelen Enden des Drahtes lasse ich überstehen und säge sie auf gleicher Höhe ab. Den Sägegrat entferne ich mit einer Feile.
Sockel
Der Sockel ist eine rechteckige Kiste mit einer Halteeinrichtung für den Draht, einer offenen Ablage für den Griff mit dem Ring und einigen Aussparungen für diverse Steuer- und Anzeigeelemente.
Zunächst säge ich Boden, Deckel und Seitenteile der Kiste mit der Stichsäge auf Maß. Zusätzlich benötige ich noch zwei Seitenteile für die Ablage. In den Deckel bohre ich mit verschiedenen Bohrern und einer Lochsäge die notwendigen Aussparungen. Für Einbauteile mit einer geringen Einbautiefe, reduziere ich vor der eigentlichen Bohrung mit einem Forstnerbohrer die Brettdicke. Für das rechteckige Display bohre ich in die Ecken und säge anschliessend mit der Stichsäge die Aussparung fertig.
Die Seitenteile bereite ich auf eine unsichtbare Verdübelung und Verleimung mit dem Deckel vor. Dazu bohre ich von oben im passendem Abstand senkrechte Löcher für die Holzdübel in die Seitenteile. Nun platziere ich Dübelsetzer in die Bohrungen und lege den Deckel auf. Leichte Schläge mit der flachen Hand auf den Deckel markieren die notwendigen Positionen im Deckel, wo ich anschliessend die Gegenstelle für die Dübelverbindung bohre.
Der Boden der Kiste verbinde ich ebenfalls mit einer unsichtbaren Verdübelung mit den Seitenteilen. Allerdings verwende ich hier keinen Holzleim, sondern setze noch zusätzlich einige Bohrungen für eine Verschraubung. Damit ist es später möglich den Boden wieder abzunehmen und an die Elektronik zu kommen.
Die Halteeinrichtung für den Draht fertige ich aus zwei Stücken Rundholz. Diese säge ich auf Länge und bohre mit einem 9 mm Bohrer ein durchgehendes Loch längs in die Rundhölzer. Gegebenenfalls ist es notwendig von beiden Seiten zu bohren um die komplette Länge zu erreichen. Außerdem bohre ich von oben mit einem 2 mm Bohrer ein weiteres Loch ungefähr 20 mm tief in eines der Rundhölzer. Beide Rundhölzer säge ich von unten mit der Stichsäge über Kreuz etwa 20 mm weit ein.
Nun kommt der interessante Teil: Ich wickle einen 1 mm starken Kupferdraht in einer engen Spirale um das Kupferrohr bis die entstehende Spirale etwa die Höhe eines Rundholzes hat. An beiden Ende der Spirale sollte etwas Draht überstehen. Die Spirale kann ich nun in die Bohrung des Rundholz schieben und dann den oben überstehenden Draht so zurechtbiegen, dass ich ihn in das kleine Loch drücken kann. Da ich den letzten Millimeter am Drahtende etwas zur Seite gebogen habe, hält der Draht im kleinen Loch die Spirale im Rundholz fest. Das untere Drahtende biege ich so, dass der Kupferdraht das Rundholz durch die Sägenut verlässt.
Aus den Resten der Bretter säge und bohre ich noch zwei kleine Sockel für die Rundhölzer mit denen ich die Halteeinrichtung in der Kiste befestigen kann.
Der Draht läßt sich dann einfach aufrecht in die beiden Rundhölzer stecken und erhält in dem Rundholz mit der Spirale aus Kupferdraht Kontakt zur Elektronik.
An den beiden Enden des Drahts montiere ich noch einen Startkontakt und einen Endkontakt. Für diese Kontakte säge ich jeweils ein kurzes Stück Rundholz mit 10 mm Durchmesser ab und durchbohre es entlang der Längsachse. Dann umwickle ich ein Ende der Rundhölzer mit 1 mm starkem Kupferdraht und führe den Draht durch die Längsbohrung durch die Rundhölzer. Anschliessend stülpe ich jeweils eine Kupferkappe über ein Rundholz und die Drahtwindung. Vorher habe ich noch etwas Klebstoff in die Kappe gegeben. Die Kontakte klebe ich mit Holzleim in die Aussparungen im Deckel.
Ring
Den Ring fertige ich ebenfalls aus Kupferrohr mit 6 mm Durchmesser und 1 mm Wandstärke. Dazu säge ich ein entsprechend langes Stück Rohr ab und klopfe ein Ende soweit wie möglich flach, damit ich ein Loch durch die flache Stelle bohren kann. Den Sägegrat entferne ich mit einer Feile. Dann biege ich aus dem Rohrstück einen möglichst kreisrunden Ring.
Nun kommt der kreative Teil: Den Griff für den Ring bastle ich mir aus einem Teleskopstab für Selfies den ich im 1 €-Shop erstanden habe. Im Stick befindet sich bereits ein Kabel zwischen dem ausziehbaren Ende des Sticks und einem Taster im Griff. Nach dem Öffnen des Griffs trenne ich das Kabel am Schalter auf und verbinde es mit einer Ader des Anschlußkabels, das ich durch ein kleines Loch aus dem Griff herausführe. Am Endes dieses Kabels befestige ich einen Klinkenstecker mit dessen Hilfe die Verbindung zur Elektronik in der Kiste hergestellt wird. Den vorhanden Klinkenstecker am Auszugsende des Sticks klemme ich einfach mechanisch in einen Kabelschuh. Diesen Kabelschuh schraube ich zusammen mit dem heißen Ring auf die Stativschraube des Teleskopstabs (der schwierigste Teil hier ist es eine passende Schraube mit ¼ Zoll UNC Gewinde zu besorgen). So ist ein durchgehender Kontakt zwischen dem Kupferring und der Elektronik hergestellt.
Eine weitere Ader des Anschlußkabels verbinde ich zusätzlich mit einem kleinen Vibrationsmotor, den ich eben noch so im Griff unterbringen kann.
Elektronik
Die Schaltung teste ich zunächst mit allen elektronischen Bauteilen auf einer Steckplatine. Für die Kontakte des heißen Drahts verwende ich drei Taster: Ring berührt den Startkontakt, Ring berührt den Draht, Ring berührt den Endkontakt.
Auf die Aufsteckplatine für den Mikrocontroller löte ich die Bauteile für die Schaltung. Außerdem bringe ich für den Anschluß der Steuer- und Anzeigeelemente mehrere Pinleisten und Schraubklemmen auf der Platine an.
An der Rückseite der Kiste montiere ich die Hohlstecker-Einbaubuchse für den Anschluß des Netzteils. An einem der inneren Seitenteile montiere ich die Klinkenstecker-Einbaubuchse für den Anschluss des heißen Rings.
Der Zusammenbau
An Weihnachten erfolgt der Zusammenbau mit dem ersten aller Söhne. Zuerst montieren wir mit Holzleim für die Dübel und zwischen den Seitenteilen und dem Deckel den oberen Teil des Sockels. Schraubzwingen halten das Gebilde solange zusammen bis der Leim getrocknet ist.
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Die elektronischen Bauteile befestigen wir nach und nach im Deckel. Dazu müssen wir teilweise die unterschiedlichen Bohrungen mit kleinen Unterlegscheiben ausgleichen und im Fall des Analogsticks sogar eine kleine Halterung basteln, da der Stick sonst keine gerade Befestigung zulässt. Nachdem wir auch den Mikrocontroller mit Aufsteckplatine im Deckel fest geschraubt habe, können wir mit den Kabelverbindungen beginnen.
Die Hohlsteckerbuchse für die Stromversorgung verbinden wir mit dem Netzschalter. Von dort führen wir ein Kabel zum Stromeingang des Mikrocontrollers. Die Klinkensteckerbuchse verbinden wir direkt mit zwei Schraubklemmen auf der Platine. Ebenso klemmen wir die Kabel des Lautsprechers an die Platine. Analogstick, Drucktaster, LCD und LEDs schliessen wir mit kurzen Flachbandkabel an die Pinleisten auf der Platine an. Zuletzt schrauben wir an die Kupferdrahtenden des heißen Drahts und der zwei Kontakte jeweils eine Lüsterklemme und verbinden damit ein Kabel zwischen Lüsterklemme und der richtigen Schraubklemme auf der Platine.
Schliesslich befestigen wir noch die Halterungen für den heißen Draht im Deckel und schrauben den Boden an den Sockel. Zuletzt stellen wir den Sockel auf und stecken den heißen Draht in die Halterungen.
Das Ergebnis
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Anhang
Materialliste
- 5 Meter Kupferrohr mit 6 mm Durchmesser
- 2 Meter Kupferdraht mit 1 mm Durchmesser
- 2 Kupferkappen mit 12 mm Durchmesser
- 1 Meter Holzstab mit 30 mm Durchmesser
- 1 Meter Holzstab mit 10 mm Durchmesser
- Diverse Holzbretter verschiedener Größen mit 15 mm Brettstärke (siehe Modellzeichnung)
- Teleskopstab für Selfies (mit Auslösetaster und Kabel durch den Stab)
- 1x Schraubenmutter ¼ Zoll UNC
- 1x Klinkenstecker
- 1x Klinkenstecker-Einbaubuchse
- 1x Hohlstecker
- 1x Hohlstecker-Einbaubuchse
- 3x Lüsterklemme (einfach)
- 1x Netzschalter
- 1x Analogstick
- 1x Drucktaster
- 1x Lautsprecher mit 3 Watt (60 mm Einbaudurchmesser)
- 1x LC-Display
- 10x RGB-LEDs mit Durchsteckfassungen
- 1x Vibrationsmotor
- 1x Arduino MEGA 2560 mit Aufsteckplatine
- 1x Adafruit LCD-Backpack
- 1x DFRobot MP3-Board
- Diverse elektronische Kleinbauteile (siehe Schaltplan)
- Diverse Kabel
- 12 V-Netzteil mit Hohlstecker
- Für den Zusammenbau
- Holzleim
- Holzdübel
- Holzschrauben
- Holzwachs
Werkzeugliste
- Metallsäge
- Metallfeile
- Stichsäge mit Holzsägeblatt
- Bohrmaschine mit Bohrern
- Metallbohrer mit 3, 6 mm Durchmesser
- Holzbohrer mit 8, 9, 10, 15 mm Durchmesser
- Forstnerbohrer mit 26, 30 mm Durchmesser
- Lochsäge mit 60 mm Durchmesser
- Hammer
- Schraubzwingen
- Schraubendreher
- Schleifpapier in verschiedener Körnung von 60 bis 180
- Lötkolben mit Lot
- Feinschraubendreher
- Feinflachzange
- Feinseitenschneider
Sehr hilfreich aber nicht unbedingt notwendig sind diese Werkzeuge:
- Ein Bohrmaschinenständer für schnelle und senkrechte Bohrungen. Dies klappt mit der entsprechenden Sorgfalt auch per Hand.
- Eine Oberfräse um die Brettdicke zu reduzieren, da einige Einbauteile weniger als 15 mm Einbautiefe haben. Dies funktioniert auch mit Hilfe eines Forstnerbohrers und mehreren versetzten Bohrungen.
Ein Kommentar
Unglaublich, was für ein Projekt.! Respekt!