Escape Game: Kugel-Balancierer

Autoren:	Kilian Engelhardt, Daniel Block
Betreuer:	Prof. Schneider oder Prof. Göbel oder Marc Ebmeyer

Einleitung

Dieses Escape Game zeigt, wie sich mit wenigen Bauteilen ein experimentelles Puzzle für ein physikalisch-technisches Escape Game entwerfen lässt. Eine Kugel rollt auf einer einachsig kippbaren Schiene, ein Servomotor verändert den Neigungswinkel, ein Distanzsensor misst die Position. Die Spielenden stellen über drei Drehregler die P-, I- und D-Anteile eines Reglers ein. Ziel ist es, die Kugel für eine definierte Zeit im Fenster um die Mittelposition zu halten – gelingt dies, wird ein Code auf dem Display ausgegeben.

Die zugrunde liegende Physik ist anschaulich: Entlang der geneigten Ebene wirkt die Beschleunigung $a\approx g\cdot \alpha$ (für kleine Winkel $\alpha$), die den Kugelort verändert. Der Servowinkel ist dabei die Stellgröße $u$, der Positionsfehler $e$ bildet die Regelgröße; ein PID $u(t)=K_P\cdot e(t)+K_I\int e(t)\mathrm{d}t+K_D\frac{\mathrm{d}e}{\mathrm{d}t}$ stabilisiert das System. Das Puzzle erinnert an klassische Murmelbahnen und vermittelt zugleich zentrale Begriffe der Regelungstechnik.

Literatur

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