In den letzten Wochen haben wir im Rahmen unseres Praktikums ein Projekt umgesetzt, das Holzbearbeitung und Elektronik miteinander verbindet: eine Murmelbahn mit einem eingebauten Lichtsystem. Ziel war es, eine funktionsfähige Bahn zu bauen, auf der eine Murmel von einer Startstation bis zu einer Endstation rollt, begleitet von Licht, das durch die Bahn integrierte LEDs erzeugt wird.

Am Anfang stand die Planung: Wir haben eine Zeichnung der Bahn skizziert und anschließend die passenden Materialien vorbereitet und geschliffen. Die Bahn ist im Zickzack aufgebaut und besitzt seitliche Wände, damit die Murmel während der Fahrt nicht herausfallen kann. Durchgehend entlang des gesamten Zickzacks sind zusätzliche Holzstücke eingebaut, an denen die Bewegungsenergie der Murmel immer wieder kurz in Höhenenergie umgewandelt wird - dadurch wird die Murmel über die ganze Bahn hinweg abgebremst, statt einfach durchzurollen. Für die Verbindungen wurden die Holzstücke gebohrt und mit Holzdübeln sowie zusätzlichem Leim fest verbunden. Da die erste Verleimung nicht überall optimal saß, haben wir sie in einem weiteren Arbeitsschritt nachgebessert, bevor die Einfassung der Bahn eingebaut wurde.

Nach mehreren Funktionstests, bei denen wir die Bahn mit der Murmel ausprobiert und bei Bedarf angepasst haben, wurden alle Kanten gebrochen, damit die Bahn sich griffig und sicher anfühlt, und zuletzt Start- und Endstation angebracht.

Parallel zur Murmelbahn haben wir ein Lichtsystem entwickelt. Die LEDs sitzen in insgesamt zehn Holzleisten, die auf Gärung geschnitten wurden, damit an den Ecken möglichst wenig Kabel sichtbar sind. In diese Leisten haben wir Löcher gebohrt, um die LEDs einzusetzen und zu verlöten. Beim Einbau haben wir darauf geachtet, dass alle Kabel auf einer Seite der Leisten liegen, damit sie sich später leichter verstecken lassen. Fixiert wurden die Leisten ebenfalls mit Leim. Angesteuert wird das System über einen Arduino Nano als zentrale Steuereinheit, der über vier Schieberegister zusätzliche Ausgänge bereitstellt.

Die Ansteuerung erfolgt bitweise: Um ein bestimmtes Lichtmuster zu erzeugen, gibt man die entsprechenden Bits ein. Zusätzlich haben wir einen ATtiny13A-Chip programmiert, der einen Teil der Steuerung übernimmt. Bevor die Schaltung fest verbaut wurde, haben wir sie zunächst als Prototyp auf einem Steckbrett aufgebaut und getestet. Nach erfolgreichem Test wurde die Schaltung auf eine Lötplatine übertragen und dauerhaft verlötet, inklusive der Kabelverlängerungen zu den Leisten. Für Lötplatine, Arduino Nano und Verkabelung haben wir zusätzlich eine eigene Elektronikbox gebaut, in der alles verstaut und verborgen ist.

Damit auch die Kabel selbst nicht zu sehen sind, haben wir einen Kabelschacht gebaut: eine Leiste mit einer Nut sowie passenden Löchern, durch die sämtliche Kabel der Lichtleisten verdeckt hindurchgeführt werden. Auf diese Weise ist von außen keine einzige Leitung mehr sichtbar.

Damit das Licht der Murmel auf ihrem Weg zu folgen scheint, haben wir außerdem eine Lichtschranke eingebaut. Sie sitzt einmal ganz am Anfang der Bahn: Fällt die Murmel dort hindurch, startet das Programm. Die einzelnen Lichter schalten sich danach nacheinander ein, jeweils nach genau den Zeitabständen, die wir zuvor gestoppt und einprogrammiert haben - so entsteht der Eindruck, dass das Licht der Murmel entlang der gesamten Bahn folgt. Den letzten Feinschliff bekam dabei die Fehlersuche im Programmcode, bis die Lichtsteuerung zuverlässig lief.

Mit dem fertigen Lichtsystem, dem Kabelschacht und der Lichtschranke ist unser Projekt nun abgeschlossen. Entstanden ist eine Murmelbahn, die nicht nur durch ihre Holzkonstruktion, sondern auch durch das mitlaufende Licht überzeugt. Besonders gelernt haben wir dabei, wie viel Abstimmung zwischen Holzbau und Elektronik nötig ist, damit am Ende beides zusammenpasst - von der ersten Skizze bis zur letzten Zeile Code.