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Die Firma Mould King bietet seit 2023 einen Plotter-Klemmbausteinsatz mit 3 neuen "HL-Motoren" und einer "MKH4.0 battery box" an. Meine Idee war nun, diesen Plotter durch nöglichst viele verschiedene technische Plattformen ansteuern zu können, z.B. Fischertechnik TXT 4.0, Arduino/ESP32 oder eine einfache Power Functions Fernsteuerung. Außerdem sollte die originale Mould King Steuerung per Bluetooth-App am Smartphone erhalten bleiben.
Zunächst musste der Plotter, dessen gebraucht erworbener Klemmbausteinbausatz aus insgesamt 3088 Teilen besteht, zusammengebaut werden. Zu den etwa vier Stunden Vorbereitungszeit, in der die Bauteile nach Gruppen sortiert wurden, kamen noch einmal ca. acht Stunden Bauzeit - an dessen Ende leider einige Bauteile fehlten, die aber durch LEGO®-Klemmbausteine ersetzt werden konnten.
Die in den "HL-Motoren" integrierten Hall-Sensoren MT6701 konnten nicht für andere Programmierumgebungen als Schrittzähler genutzt werden, ohne die Verbindungskabel zu den Motoren zu manipulieren. Auch gibt es aktuell keine Verlängerungskabel für diese 6-poligen und damit vom LEGO® Power Fuctions Standard abweichenden Motorkabel, so dass hier eine andere Lösung gefunden werden musste. Obwohl die "HL-Motoren" von Mould King demnach zwei Pins zusätzlich aufweisen (für den integrierten Hall-Sensor), sind die Pins für die Motoransteuerung jedoch noch immer kompatibel zu anderen Power Functions Komponenten (Kabel, Batterieboxen, usw.).
Da Schrittzähler aus technischen Gründen nicht in Frage kamen, sollten zumindest Endtaster auf beiden Seiten an beiden Achsen angebracht werden; hier fiel die Wahl schnell auf ältere LEGO® NXT-Tastsensoren, da diese einserseits aufgrund der Klemmbaustein-Kompabilität einfach am Plotter zu montieren waren und andererseits sehr einfach mittels Mikrocontroller auszulesen sind, wie bereits in einem anderen Projekt beschrieben wurde. Die für den Anschluss benötigten Spezial-RJ11/RJ12-Stecker mit Verriegelung rechts (statt mittig) wurden mittels selbst modifizierter Crimpzange jeweils mit einem zweiadrigen Kabel verbunden.
Zuletzt wurden neben der Power Functions kompatiblen Batteriebox auch die Fischertechnik-Buchsenplatte an den Plotter angebaut: Dazu mussten die beiden Öffnungen an der Buchsenplatte, die ursprünglich für die Befestigung der Fischertechnik-Kabelklemmung genutzt wurden, etwas vergrößert werden. Dadurch ließ sich die Fischertechnik-Buchsenplatte mittels zweier Klemmbaustein-Kreuzachsen direkt an den Plotter befestigen. Für den Anschluss der drei Motoren sowie der Power Fuction kompatiblem Batteriebox wurden zwei Power Functions kompatible Verlängerungskabel jeweils halbiert und die nun offenen Enden verlötet und an die Anschlüsse M1 bis M3 und EX der Fischertechnik-Buchsenplatte geschraubt. An die Power Fuctions Stecker wurden nun die Anschlusskabel der drei Motoren sowie die Power Functions kompatible Batteriebox gesteckt. Die zu den Tastsensoren führenden Kabel wurden ebenfalls jeweils an den Enden verlötet und an die Anschlüsse E5 bis E8 der Fischertechnik-Buchsenplatte geschraubt.
Der fertige Plotter kann einerseits manuell gesteuert werden, indem die Motoren entweder direkt mit Strom versorgt oder z.B. an eine Power Functions kompatible Batteriebox mit Fernbedienung angeschlossen werden.
Andererseits kann der Plotter durch die Fischertechnik-Buchsenplatte ohne weitere elektronische Komponenten an einen TXT 4.0 Controller von Fischertechnik angeschlossen und so manuell (z.B. durch Schieberegler auf dem Display) oder automatisch per Programmierung angesteuert werden, da die Mould King Motoren ebenfalls mit 9V Gleichspannung arbeiten und die Zustände der NXT-Tastsensoren von den Eingängen des TXT 4.0 Controllers erkannt werden (gedrückt/losgelassen). Nachfolgend ist ein Beispielprogramm und die zugehörige Controllerkonfiguration in der App "Robo Pro Coding" von Fischertechnik zu sehen, um den Stifthalter am Plotter zu heben und zu senken, indem einer der Taster gedrückt wird.
Mit modifizierten Fischertechnik-Verbindungskabeln ist darüber hinaus auch eine Verbindung der drei Motoren sowie der vier Tastsensoren zu beliebigen elektrischen Schaltungen möglich, die durch einen Mikrocontroller (Arduino/ESP32) und Motortreiber gesteuert werden.
Ein Low-Cost-Plotter für viele Einsatzzwecke, der mittels unterschiedlicher Plattformen programmiert und so im AG-Unterricht möglichst vielseitig in der Schule genutzt werden kann: Das war das Ziel diese Projekts, und es ließ sich mit vergleichweise wenig Modifikationen und zusätzlichen Bauteilen umsetzen. Ein Manko im Vergleich zur originalen App-Steuerung von Mould King ist die nun fehlende Unterstützung der in den neuen "HL-Motoren" eingebauten Schrittzähler. Diese ließen sich nach entsprechenden Tests möglicherweise als zusätzliche Eingänge nutzen, sobald es passende 6-polige Verlängerungskabel gibt, die - modifiziert - die beiden zusätzlichen Pins für die Hall-Sensoren in den Motoren ansteuern können; dafür notwendige zusätzliche Anschlüsse an der Fischertechnik-Buchsenplatte wären noch vorhanden.
Alternativ könnte auch eine mechanische Lösung für eine Schrittzählung genutzt werden, indem - wie z.B. bei Fischertechnik in vielen Modellen üblich - ein Tastsensor Impulse durch ein an einer Welle angeschlossenes Zahnrad erhält und diese Tastsensoren wiederum an den Zählereingängen des TXT 4.0 Controllers angeschlossen werden. Dies ließe sich sicherlich auch mittels Kugelkopf-Zahnrädern aus Klemmbausteinen realisieren, die mit den Kreuzachsen der horizontalen und vertikalen Achse des Plotters verbunden werden. Auch hier könnte wieder ein NXT-Tastsensor die Umdrehungen der Kugelkopf-Zahnräder erfassen.