RasPi steuert Halloween-Geister (Seite 2)

Ventile gehören zu den kompliziertesten Bauelemente in der Pneumatik. Es gibt sie ebenfalls in unterschiedlichen Ausprägungen. Die Schaltbilder der Ventile zeigen auf einen Blick ihre Funktionsweise. Der Anschluss P steht immer für den Pressluftanschluss. Die Anschlüsse A und B führen zum Zylinder, R und S kennzeichnen die ausströmende Luft.

Pneumatische Ventile heißen generell X/Y-Wege-Ventil. X gibt dabei die Anzahl der Anschlüsse an, Y nennt die Anzahl der möglichen Schaltzustände des Ventils. Übliche Ausprägungen sind 3/2, 5/2 und 5/3.

Bei Ventilen ist es wieder sehr wichtig, auf den korrekten Druck beim Betrieb zu achten. Normalerweise liegt dieser zwischen 1,5 und 8 Bar. Es gibt mehrere Möglichkeiten Ventile zum Schalten zu bringen. Im vorliegenden Projekt kommen ausschließlich solche mit elektrischer Steuerung zum Einsatz.

In der Pneumatik kommt es oft vor, dass Druckluft gerade beim Schalten von Ventilen schlagartig entweicht. Um dieses laute Knallen abzumildern, sitzen Schalldämpfer an allen Anschlüssen für die Abluft.

Die als Schnellkupplungen ausgelegten Verbinder zwischen den Schläuchen und den Komponenten, die Sie dort jeweils einschrauben, heißen im Fachjargon Fittings. Um diese abzudichten, enthalten einige Fittings Dichtungen. Fehlen diese, nutzen Sie stattdessen ein Teflonband oder Dichtpaste. Das Teflonband sollten Sie aber nur einmal verwenden, da es nach dem Lösen der Verschraubung nicht mehr richtig sitzt.

Halloween-Skelett

Als Beispiel für eine pneumatische Steuerung kommt ein Skelett zum Einsatz, das mit den Armen wedelt (Abbildung 2). Mit einem entsprechenden Gewand erhöht sich der Gruseleffekt erheblich. In voller Action erleben Sie das Konstrukt in einem Youtube-Video [2].

Abbildung 2: Die Arme des Skeletts bewegen sich in dieser Ausgabe. Zwei pneumatische Zylinder sorgen für die entsprechenden Kräfte.

Nach dem Kompressor kommt, wie eingangs erwähnt, die Wartungseinheit, die die Pressluft aufbereitet und den Druck auf 4 Bar reduziert. Das reicht für den Betrieb der Komponenten aus. Die reduzierte Druckluft schließen Sie an den P-Anschluss des 5/2-Wege-Ventils an. Für das vorliegende Projekt genügen Schläuche mit einer Stärke von 4 oder 6 Millimetern.

Anschluss A verbinden Sie über eine Drossel mit einem T-Verteiler. Der ist nötig, weil der Aufbau zwei Zylinder gleichzeitig ansteuert. Mit der Drossel besteht die Möglichkeit, die Luft, die in den Zylinder einströmt, zu regulieren. Je weniger, um so langsamer bewegt sich der Kolben respektive die Arme.

Vom T-Verbinder aus gehen zwei Leitungen an die vorderen Anschlüsse der Zylinder. Vorne ist bei den Zylindern die Seite, an der die Kolbenstange herausschaut. Nun kommt der Anschluss B des Ventils an die Reihe. Sie verbinden ihn ebenfalls über eine Drossel und ein T-Stück mit dem Zylinder, nur diesmal am hinteren Ende. An die Anschlüsse R und S des Ventils kommen zwei Schalldämpfer.

Abbildung 3 zeigt den kompletten Plan, die für das Projekt benötigten Komponenten finden Sie in der Tabelle “Bauteile”. Wenn Sie alles bei einem Lieferanten kaufen, sparen Sie etwas Porto. Beachten Sie bei einer Bestellung aus dem Nicht-EU-Ausland die Freibeträge für Steuer und Zoll [3].

Abbildung 3: Der pneumatische Anschlussplan zeigt, wie Sie die Komponenten miteinander verbinden.

Steuerung

Das Pneumatikventil steuern Sie mit einem einfachen Taster an, der 24 Volt auf das Ventil gibt. Um die Pneumatik anzusteuern, braucht es aber eine leistungsfähige Steuerung in Form eines Pixtend V2 -L- (Abbildung 4). Es verfügt über ausreichend viele Ein- und Ausgänge, sodass Sie mit einem Gerät alle Schreckgestalten bedienen.

Abbildung 4: Der Controller Pixtend V2 -L- kommt in einem robusten Gehäuse aus Metall. (Quelle: Pixtend.de)

Als Erstes fällt auf, dass der Controller in einem robusten Gehäuse aus Metall steckt. Als ein für den industriellen Einsatz gedachtes Steuermodul eignet es sich für die Montage auf einer Hutschiene. Zum Lieferumfang gehört ein Raspberry 3B+, der das System mit ausreichend CPU-Power versorgt. Ab Werk sind alle digitalen Eingänge auf eine Eingangsspannung von 24 Volt eingestellt, optimal für das Halloween-Projekt.

Das Modul kostet 420 Euro. In der Tat kein Schnäppchen, aber angesichts des Funktionsumfangs dennoch relativ günstig. Falls Sie weniger Leistung benötigen, tut es das Pixtend V2 -S- für knapp 240 Euro. Es besitzt zwar weniger IOs, kostet dafür aber weniger. Für diejenigen, die schon einen RasPi besitzen, eignet sich das Pixtend V2 -L- Extension Board am besten. Sie finden es für 255 Euro in Shop von Qube Solutions [4]. Der Hersteller garantiert bis 2028 den Support für das Pixtend V2 -L-. Weiterführende Informationen finden Sie im Download-Bereich des Herstellers [5].