Ampel Demo

Für einen geplanten Artikel über Verkehrsampeln soll eine Plattform gebaut werden um geeignete Fotos machen zu können. Diese Seite Dokumentiert das Entstehen dieses Dioramas.

In einem weiteren WEB wird ergänzendes zu den Zeitungsartikeln angeboten.

Das Schaudiorama soll auf Messen gezeigt werden. Als Transportschutz soll eine handelsübliche Baumarkt Holzkiste dienen, das definiert die Grundfläche von 270x370mm. Die Ampel soll von einem Auto als auch einem Fußgänger benutzt werden. Beide sollen bei Rotlicht anhalten und warten bis der Weg freigegeben wird.

Selbstverständlich ist ein schlüssiger vorbildgerechter maßstäblicher Modellbau mit der Forderung ein Funktionsmodell zu bauen nicht umsetzbar. Bewusst wird auf der Platte viel zu viel Kramuri herum stehen, aber das soll ein wenig unterhaltendes dabei haben.

Der erste Entwurf entstand am Zeichenbrett früh morgens bei Michael Bodlak in der Werkstatt von BMB, ein recht unüblicher Zeitpunkt um kreativ zu sein. Es soll das Auto außen im Kreis Fahren. Unter der Hochbahn kann es rasten um im Schaubetrieb die Abnutzung in Grenzen zu halten. Von hinten kann das Auto auf 2 Wegen an die Vorderkante gelangen. Hier befindet sich die Hauptkreuzung die zwei Fahrwege vereinen sich an der Stelle.

Der Zebrastreifen zwischen Haus und Park wird von einem bewegten Männchen als Weg benutzt. Das Männchen wohnt in dem Eckhaus und hat was wichtiges im Park zu tun. Wir haben da schon eine Idee wollend das aber noch nicht an die große Glocke hängen. Dazu muß der Weg über den Zebrastreifen benutzt werden.

Die Ampelanlage läuft frei nach einem Zeitprogramm ab. Die Grünphasen geben den Fahrweg für das Auto und das Männchen frei sollten sie gerade die Ampel erreicht haben. Das Männchen kann vom Besucher über einen Taster gestartet werden läuft aus dem Haus und geht in den Park. Für das Auto gibt es unter der Hochbahn eine Raststelle, von der es ebenso Freigegeben werden kann. Die Freigabe wird voraussichtlich automatisch aber auch per Taster erfolgen können. Unter der Hochbahn gibt es eine Weiche die der Anwender einstellen kann um den Fahrweg außen herum oder durch die Diagonale.

Beim Schreiben diese Zeilen fällt mir auf wir brauchen unbedingt Straßen Namen für das Diorama. - Vorschläge? Ganz hinten unter der Hochbahn drängt sich wohl Bahnstraße irgendwie auf.

Die Radien für das Auto halten die Vorgaben für das Faller Car System ein. Das Auto fährt links herum um bei Rechtsfahrgebot, ist in "zivilisierten" Ländern so, beim Abbiegen einen möglichst großen Radius zu haben. Ein paar der Straßen werden als Einbahn ausgeführt um Platz zu sparen.

The diorama should be used on exhibitions as well. For protection I want to use a wood box from a hardware store. This defines the size of 270mm x 370mm. The traffic light should be used by a car and a pedestrian. Both should stop a red light.

Of course the limited space does not allow a proper model design. I want a moving car and the pedestrian should be walking as well. Compromise are unavoidable in this case. But I still want to have a good looking demo.

The early drawing was made at Michael Bodlak's office. The car should drive on the outside border. There are two possible streets the car can use. the two streets  meet on the front side, this is the intersection where we will have our traffic light.

There is a pedestrian light as well an the small person is using this possibility to walk from the house over to the park.

The traffic light is running free and influences the car as well as the man. The man has a quite important job in the park to do - more to be announced later.

The path for the car is quite narrow, I plan to have 10cm so more than Faller requires. I hope this brings enough room to have a reliable operation.

Das Männchen soll am Gehsteig entlang gehen, den Zebrastreifen überqueren und im Park verschwinden. Die Grundidee ist das Männchen mit einem Magneten an die Straße zu "fesseln" darunter ist ein Schlitten der in einer Kulisse sich bewegt. Das Männchen soll aber an den Entstellen umdrehen und den gleichen Wanderweg zurück nehmen.  Die dafür geplante Kulisse und Wendeeinrichtung hab' ich zwischendurch einmal ausprobiert.

The man should walk around on the diorama. The basic idea is that it uses a magnetic coupling to a fixed path. At the endpoint it should turn around and walk back. I verified the idea, first test worked perfect.

Zur Konstruktion der Brücke hab' ich mir Bilder davon aus Büchern und Internet herausgesucht. Schaut alles natürlich anders aus hilft aber beim Zeichnen gewaltig weiter.

To plan the bridge I collected some pictures from Books and the net. They help to draw the construction.

Die Brücke soll nicht zu plump und groß werden. Die Fachwerkträger sollen aber etwas Technik zeigen und vermitteln. Ein erster Entwurf für das Trägerprinzip wurde gezeichnet und aus 4mm Acryl Material geschnitten.

The bridge should nit be too coarse and big. The supporting bars should show some details. So a draw a bar and cut it out of 4mm acryl material.

Interessant daran das Gewicht 9g alles zusammen, nur der Träger alleine ohne der ausgeschnittenen Dreiecke wiegt nur 2,5g. Selbst im Modell sieht man deutlich die immense Gewichteinsparung durch die Fachwerkkonstruktion. Der Versuchsträger ist 12mm hoch im Modell und ist sehr stabil. Die schrägen Streben sind nur 0,5mm stark, Obergurt 2mm Untergrurt 1mm hoch. Man baucht sehr viel Kraft um die Konstruktion per Hand zu biegen um sie einbrechen zu lassen.

Quite interesting here is the weight. All stuff of the bar including the triangles has 9g without the triangles it's only 2,5g. Even in the model the weight save is quite big. The test bar is 12mm high, the connections are 0,5mm wide the top bar is 2mm the bottom one 1mm. It requires quite a force to break it by hand.

Aus den ersten Zeichnungen für die Stützen sind erste Prototypen entstanden. Dabei ist mir aufgefallen, dass die Proportionen überhaupt nicht passen.

Based on the early drawings for the pollows I made prototypes. I found out that the design does not look fine.

Die Testteile wurden für die Fotos blau lackiert damit man es besser sehen kann. Die Brücke soll dann resedagrün werden

The test parts where painted blue to simplify the photography. The final bridge will be resedagreen.

Für die Fahrbahn wurde auch ein Prototyp angefertigt, auch hier blau nur zwecks besserer Fotos. Der zuvor bereits vorgestellte Träger ist unterhalb der Fahrbahn montiert. Für Fahrbahn und Träger wurde als Vorbild geschweißte Stahlblech Konstruktionen gewählt. Im Stahlbau haben diese relativ geringes Gewicht bieten aber sehr hohe Festigkeitswerte.

For the trackway I made a prototype as well again blue color only for the photos. The previously presented support bar is now mounted underneath the trackway. Trackway and support bar in real world are welded steel sheet construction. The weight is relatively low but they can handle a lot of force.

Der Prototyp der Fahrbahn zeigte, dass die Seitenteile viel zu breit sind. Das Einfädeln des Geländers, ein 0,4mm Silberdraht ist eine mühsame Arbeit es schaut aber gut und fein aus. Eine Stellprobe mit einem Männchen zeigte dass die Geländer Höhe viel zu niedrig ist. Irgendwo hab' ich mich beim Zeichnen und Umrechnen vertan, dazu gibt es eben die Prototypen.

Die Seitenteile werden in kleine Schlitze gesteckt. Damit ist eine regelmäßige Anordnung beim Zusammenbau leicht einzuhalten. Zur leichteren Montage habe ich noch eine Lehre geschnitten die das Ausrichten der Elemente vereinfacht.

The prototype trackway showed that the side parts are far too wide. Inserting the handrail, it's a 0,4mm silver wire, is a lot of work but the fide detail looks nice. A test with a model figure figured out that the height is wrong. Something during the design and the calculations went definitely wrong. This is why I usually do a prototype to find that out.

The support parts get mounted in small slots on the side. This secures a correct distance between them. To support the mounting I have made a gauge to adjust them correctly.

Nach den Prototypen wurde die Brücke weiter verbessert und aufgebaut. Die Geländer Höhe ist nun passend, die Streben haben etwas mehr Komplexität erhalten. Das nachfolgende Foto zeigt die hoffentlich finale Brücke. Daher das schwierige Foto mit den transparenten Teilen. Die Brücke soll erst wenn alles komplett montiert ist grün lackiert werden.

Using the prototypes I further enhanced the bridge. The handrail height is now fixed. The side way support construction is a bit more complex. The following photo shows hopefully the final bridge. The painting will be done when it is complete. So we have now the difficult photo with the transparent parts.

Die Brücke hat eine Fahrbahn aus verschweißtem Stahlblech. Seitlich daran sind Streben angesetzt die einen Gehweg und das Geländer halten. Die Fahrbahnkonstruktion ist aus 3mm Acryl, die Streben aus 1mm Material gefertigt.

The bridge has a trackway made out of welded steel sheets. On the side there are support bars which hold the sidewalk and the handrail. The trackway is made out of 3mm acryl the support construction uses 1mm material.

Die Brückenteile wurden alle aus Acrylmaterial gebaut. Im Gegensatz zu Papier ist damit kein Quellen oder Schwinden bei wechselnder Feuchtigkeit zu befürchten. Das Material lässt sich nur ungern verkleben. Klassische Kunststoffkleber sind ungeeignet. Gut funktioniert Superkleber, der hat aber den Nachteil, daß an der Oberfläche der Teile Schmauchspuren entstehen. Diese Brücke wurde mit Methylenchlorid "verschweißt". Es handelt sich um eine transparente Flüssigkeit, die man im Chemikalienfachhandel erhält. Geringe Menden die im Modellbau benötigt werden sind unkritisch. Sollten größere Mengen verdunsten ist das Gesundheitsschädigend.

Das Methylenchlorid löst den Kunststoff an und verbindet die Teile. Es eignet sich auch hervorragend zum Verkleben von PVC, dem Material aus dem üblicherweise Modellhäuschen gebaut werden. Da kein Material Hinzugefügt wird sondern nur die Oberflächen angelöst werden sind die Klebestellen faktisch unsichtbar.

The bridge parts are built with acryl sheets. In contrast to paper there is no growing or shrinking when the humidity changes. Unfortunately it does not like gluing. Normal plaster does not work. A good glue is instant adhesive. The drawback is that it generates smoke on the surface. The bridge was "welded" with methylene chloride. It is a transparent fluid available in chemical stores. The liquid is toxic, a few drops used in model building should not harm you.

Methylene chloride dissolve the surface and welds the parts. It is perfect to connect PVC as well. As thre is no additional material the "glued" connections are invisible.

Das Diorama wird von mehreren kleinen Computern gesteuert werden. Einerseits sind zwei Lichtcomputer Baugruppen geplant die die Raumlicht Steuerung des Hauses (belebtes Haus) und den Betrieb der Ampelanlage übernehmen. Das Zusammenspiel des Ganzen und die Steuerung der Schrittmotore soll ein weiterer Arduino übernehmen. Dieser dritte Steuerrechner wirkt auf die Eingänge der anderen Arduinos.

Aufgrund von praktischen Erfahrungen sehe ich immer leicht handhabbare Eingriffsmöglichkeiten für den Bediener der Komponenten vor. Beim Lichtcomputer sind Potentiometer und Schalter vorgesehen. Diese Möglichkeit Geschwindigkeiten, Leuchtperioden oder Schaltfolgen einfach einstellen zu können ist sehr Praktisch. Üblicherweise würde man via USB Steuerung Variablen einstellen, im Anlagenbetrieb oder auf Messen recht un5praktisch. Der Passende PC ist nicht da oder das Kabel irgendwo verschwunden. Für die Diorama Steuerung ist die Einstellerei über Schalter und Poties aber zu simpel. Es sind einfach zu viele Parameter zu bearbeiten. Daher habe ich mich entschlossen ein LCD mit ein paar Tasten dafür zu verwenden. Von Adafruit gibt's einen passenden Bausatz, ist einfach und schneller als selbst erfinden.

Leider konnte ich keine brauchbare Menü Bibliothek in dem sonst so reichlich vorhandenen SW Fundus für den Arduino finden. Selbst schreiben war angesagt womit ich ein paar der Tage über den Jahreswechsel vergeudet habe.

The diorama is supervised and controlled by seversl small computers. There are two light computer boards for the windows of the house and the traffic light. A third one coordinated all of that and is responsible for the stepper motors. All tree computers are linked via direct connections on TTL level.

Based on experience I always try to have easy to use control elements for the operator. On the light computer I have switches and three potentiometers to define the behavior. Usually a technician would use a USB connection and set the definitions directly. If adjustments are necessary the computer is unavailable or the cable is missing. Especially on exhibitions this is quite annoying! For the coordinating computer there are too many adjustment settings required. So switches and poties are not feasable. I decided to have a LCD and some menus on it. Unfortunately I could not find a suitable library for it so I had to write it on my own. It is based on a adafruit Arduino shield kit - so HW is quickly assembled.

Die Bedienung mit den 5 Tasten wird zusätzlich durch die RGB Hintergrundbeleuchtung gestützt, der Bediener kann an der Farbe den Zustand in der Menu Struktur erkennen.

The user navigates via the 5 push buttons. The RGB backlight provides a status information about the current position.

Die Texte sind in einem 2 dimensionalem Array im Flash Memory abgelegt. Das vermeidet ein unsinniges umkopieren in den RAM. Das kann bei gewissen Anwendungen die viel RAM Brauchen helfen. Über eine Zählvariable wird die Position verwaltet. Diese läuft von 0-99. Die Werte mit Einerstelle=0 stellen die Überschriften dar. Diese Variable werden auch die EEPROM Speicherzellen angesprochen

The text is stored in a two dimensional array in flash memory. This avoids a second copy in RAM. Some applications might need that RAM. Via a counter the individual Text strings are addressed. The counter runs from 0-99. If the unit digit position is 0 the headline of a group is selected. The same variable is used to address the EEPROM for the values.

Mit der <SELECT> Taste wählt man die Option aus bzw. gelangt eine Menu Ebene tiefer. Dabei ist der Hintergrund WEISS in den Gruppen und GRÜN für die einzelnen Parameter ausgeleuchtet. Die Pfeiltasten erlauben das Auf- und Abscrollen in der Menustruktur. Hat man die zu ändernde Position gefunden und mit <SELECT> ausgewählt erlauben die Tasten "links" und "rechts" das Ändern des Werts. Dieser Zustand wird durch die VIOLETT Ausleuchtung angezeigt. Mit <SELECT> wird die Änderung ins EEPROM geschrieben, mit "^" kann man die Änderung verwerfen und gehrt in die Menu Ebene zurück, Hintergrund wider GRÜN. Das Ende der Listen wird durch kurzes Umschalten auf ROT der Hintergrundbeleuchtung angezeigt.

The SELECT key selects the currently displayed option, moved deeper into the structure, or changes over to modify mode. The background color is white in the group menus and green in the details mode. When a specific item is found SELECT changes over to modify mode, background is VIOLETT. Any changes are written into EEPROM by pressing SELECT. The "^" key allows to cancel the modification. Any end of list is shows with a short RED flash on the background color.

Für die Konfiguration des Steuerrechners gibt es eine Bedieneinheit. Dafür habe ich einen Gehäuse Prototypen gemacht. Die ursprüngliche Idee Arduino, 2 Shields und das Display Shield übereinander gesteckt zu verwenden führt zu einem sehr Plumpen Gehäuse. Zusätzlich müssen viele Kabel zugeführt werden, damit habe ich die Idee verworfen.

Mein Plan ist nun die Bedieneinheit von dem Arduino und den Shields zu trennen und eine kleinere Einheit die man im Messebetrieb abstecken kann zu verwenden.

To configure the controlling computer there is a controller panel. I designed a case for it. The prototype turned out to be right bulky. My idea was to include the Arduino 2 shields and the LCD shield. Additionally many wires would be required to connect the assembly to the demo board.

My new plan is now to separate the display shield. For exhibitions I want to disconnect the unit as well. I need to make a new smaller case.

Nach diversen Ablenkungen durch die Messe in Nürnberg hat mir Michael Bodlak die Brücke in seiner Spritzbox lackiert. Wir sind uns zwar noch nicht ganz einig über den Farbton, dennoch lässt das Grün das künftige Aussehen erkennen.

We had some time consuming parallel events like the toy fair in Nuernberg. Michael Bodlak painted the bridge green. I do not fully agree with the color but it allows to imagine the final product.

Ein Vorbild der Brückenkonstruktion ist die Hochtrasse Baumwall in Hamburg. Mittels Streetview kann man sich das gut ansehen und einen Eindruck gewinnen,

A possible prototype of the bridge is in Hamburg near Baumwall. Streetview offers an easy way to find out how the situation in Hamburg is built

Michael Bodlak hat das ursprüngliche Faller Haus in allen Dimensionen gekürzt und verkleinert.

Michael Bodlak has modified the original Faller house in many dimensions.

Insbesondere die neue Lackierung tut dem Gebäude gut

Especially the new colors are good for the building

In die Fenster kommen Lichtkästen. Das erlaubt später mit dem Lichtcomputer die Fenster einzeln zu beleuchten. Die Raumgestaltung erfolgt mit beliebigen Bildern aus diversen Zeitschriften oder durch Suche im Internet

Each window gets a light box. It is used to illuminate them individually with the light computer. The room pictures are taken from magazines or from internet archives.

Die Fenster erhalten Boxen aus weißem Acryl in das Raumbilder eingelegt werden. Diese sollten möglichst starke perspektivischen Inhalt haben. Davor kommen ausgeschnittene Vorhangbilder. Das Konstrukt wird hinter die Fenster geklebt.

Die Beleuchtung erfolgt mit einer LED so oben angeklebt wird und über Kupferlackdrähte versorgt wird. Die dünnen Kupferlackdrähte lassen sich bequem und leicht verarbeiten.

Each window gets a box from white acryl. A picture is mounted inside. They should have a strong perspective image. In front of them I mounted curtains. The construction is glued behind the window.

The light is supplied with a LED which is glued on the top side. Power is provided via enameled copper wire. It is easy to install

Der Kupferlackdraht ist sehr dünn und lässt sich leicht verlegen. Zur Fixierung verwende ich UHU Patafix

The wire is thin and easy to install. To fix it I use UHU Patafix a material to mount pictures on walls.

Die Grundplatte war eigentlich schon fertig, die Autos blieben aber nicht so stehen wie geplant. Die Neodymmagneten beeinflussten auch die Lenkung. Bei der Reparatur ging dann auch noch die Straße kaputt, so war ein Neuanfang angesagt.

Die Grundplatte aus Holz hat eingefräste Leitdräte für das Faller Car System. Auf die Holzplatte wurde mit Sprühkleber eine 0,15'er PMMA Folie geklebt. Diese ist schwarz lackiert worden und darüber kamen graue und braune Spritzer um die Fahrbahn etwas lebhafter zu gestalten

The base board was done when I recognized a problem with the stopping points. The magnets also interfered with the steering. Unfortunately when I tried to fix it I broke the street. So we had to redo the surface again.

The base board has milled wires to guide the Faller cars. On top of it we glued a 0,15mm PMMA sheet. That surface war painted black with some brown and gray spots to shape a rough street surface.

The sidewalk is made out of thin PVC sheets. There are engravings to shape the border stones. The sidewalk is lowered in the area of the intersection to allow easier movement for the little man.

Der abgesenkte Bereich ist mit grauer Farbe gespritzt worden.

The lowered area of the sidewalk was pray painted in the same gray.

Im nächsten Bild sieht man das Maskieren und entfernen der Abdeckung bei den Bodenmarkierungen. Die begnadeten Hände gehören Michael Bodlak.

The next picture shows the masking and cleaning for the street painting. The exceptionally gifted visible hands belong to Michael Bodlak.

Die Stellprobe mit den fertigen Markierungen lässt bereits erahnen wie's einmal aussehen wird.

The picture with the street painting allows a preview to the finished demo.