MICRO-3: Ooit zal het klaar zijn ...

Een tentoonstellings-stukje met een bierviltje als grondvlak

Intern - Elektronica - Onderkamer - Bovenkamer - Figuren

Naar aanleiding van de MTD-expo van 21&22 oktober 2017 ...

Het wedstrijdreglement was niet ingewikkeld, maar door de beperkingen weer een enorme uitdaging. We dienden op een bierviltje van 9x9cm met afgeronde hoeken met een straal van 1 cm (!) een diorama te bouwen. Maximaal 30cm hoog, en het project mocht niet buiten dit grondvlak komen. Schaal speelde geen rol, maar er moest een spoor-thema in zitten. Verder moest het tentoongesteld worden op 21 en 22 oktober 2017.

Ook deze keer wou ik wat nieuwe technische uitdagingen. Geïnspireerd door theatertechniek koos ik voor twee scènes, die gewisseld worden. De eerste scene wordt een modelbaan in aanbouw, de tweede een afgewerkte waar enkele mensen naar kijken. Vandaar meteen de titel "Ooit zal het klaar zijn" - wat ook de naam is van een populaire rubriek op het modelspoorforum. Het wisselen van de twee scènes gebeurt met een lift en een gordijn. Gordijn sluiten - bakje stijgt of daalt - gordijn open. De toeschouwer ziet dus een kamer, deur sluit, opent terug, en ziet ineens een andere kamer. Lijkt eenvoudig en toch verrasend, niet? De schaal van de scènes zou - door de afmetingen en mogelijkheden - op 1/28 komen, en de modelbaan zelf zou een 1/35 smalspoor worden, waardoor de treintjes in werkelijkheid schaal 1/1000ste hebben. Voor de figuren wou ik mezelf uitbeelden: Een jongere versie die in de eerste scène aan de modelbaan bouwt (of zit te prutsen), en in de tweede scène - intussen ben ik een stuk ouder - kijk ik met de kleinkinderen naar de afgewerkte baan. Uiteraard wil ik ook "special effects" op beide scènes, dus meer aktiviteit dan alleen het wisselen van de twee kamers. Ik wil de grote figuren wat laten bewegen, op de afgewerkte baan zou de trein moeten rijden, wisselende verlichting van en op de baan, ... Dit is mijn derde, maar ook het laatste baantje in deze reeks. Het is een erg leuk idee en boordevol uitdagingen, maar het vergt een hoop moeite en vooral tijd om het waar te maken. Gaandeweg leer ik er zeker een hoop nieuwe dingen door, maar mijn grote modelbaan en andere nevenprojecten worden weer even verwaarloosd. Dat gegeven illustreert meteen de keerzijde van de titel en het thema van dit laatste microproject: Ooit zal mijn grote modelbaan klaar zijn, en zal ik er met mijn kleinkinderen van genieten.

De binnenkant

montage, elektromechanica, ...

Uit het eerste microbaantje had ik geleerd dat - zelfs voor zoiets kleins - het een goed idee is om modulair te werken. Met dat eerste project heb ik vaak zitten knoeien met bijvoorbeeld afbrekende bedrading, omdat het geheel uit één stuk is opgebouwd. Rekening houdend met de lift én met de afmetingen (vierklant grondvlak met afgeronde hoeken) werd het een aparte constructie: Een frame waarbij de afrondingen voor de hoeken uit stukken koperen waterleidingbuis bestaan, en die geleiders bevat voor de lift zelf, het tegengewicht en het gordijn. Voor heel die constructie kwam mijn WSA goed van pas.
De lift is langs de bovenkant te verwijderen, en rond het frame komt een afneembare dunne koker. De bodem van het frame bestaat uit een printplaat met daarop de voeding, motoren voor de lift en het gordijn, enkele microcontrollers en een connector naar de liftkooi.

De kooi is ook met messingprofielen samengesteld. Wieltjes die ik nog overhad van een vorig project (botsauto's) moeten zorgen voor een soepele loop langs de geleiders in de "mantel". De kooi zelf is - net als de liftkoker - ook bovenaan open, zodat ik tijdens de bouw de 2 kamers er gemakkelijk in en uit kan halen.

Ondanks een mal had ik tijdens het solderen toch niet precies genoeg gewerkt. Het vergde nogal wat extra soldeerwerk vooraleer de kooi vlot in de liftkoker bewoog. Het paar was bewust open gebouwd, omdat ik tijdens de verdere bouw zo vlot mogelijk toegang tot alle onderdelen wou. Dat had als nadeel dat de koker, maar vooral de liftkooi niet erg star was. Daarbij kwam nog dat de kooi zowel bovenaan als vooraan open moest zijn om de beide kamers zo groot mogelijk te maken. Elke kwartmillimeter telt bij zo'n klein project, en daarom wou ik een stuk kamervloer tot tegen de liftdeuren. Maar dan mag er natuurlijk geen messing spant in de weg zitten...
Aan de achterzijde van de kooi moest ik ook nog wat extra plaats voorzien voor bedrading tussen de twee kamers. Die zal achter de muur doorlopen, en daarom mag die wand de messing kooi niet raken. Zodoende gebruikte ik gebogen messingprofielen aan de achterwand. Ook voor de kabels die de lift en liftdeur zelf bewegen moest er ruimte zijn. Die kabels bestonden in eerste instantie uit dunne visdraad, die door geplooide 0.5 mm messingbuisjes werden geleid. De buisjes bleken echter teveel wrijving te veroorzaken, en werden gedeeltelijk vervangen door wieltjes.

De ophanging van de kooi in de mantel én de draadgeleiding zorgde voor heel wat problemen, maar stap voor stap (vaak Echternach-stappen) kreeg ik de lft en de liftdeur aan de praat. De liftdeur had bijvoorbeeld te weinig eigen gewicht, en werd uiteindelijk "andersom" aangedreven: Een stuk bladlood tilt de deur op, en hij wordt omlaag getrokken door de motor. De liftkooi wordt "gewoon" omhoog gehesen, maar zal mogelijk nog extra gewicht krijgen.

Heel het project onderhoudsvriendelijk krijgen is een must, en daarom moesten er nogal wat mechanische koppelingen voorzien worden, en hulpmiddeltjes om de hijskabels niet te kwetsen tijdens de bouw of later bij transport.

De laatste stappen van de constructie werd hierna even gestopt, omdat ik eerst met de inhoud van de lift aan de slag moest. Vaak testen in de lift en daarna telkens verwijderen om de kamers te bouwen zou nefast zijn voor de mechaniek

Grote mensen

Werkend en kijkend ...

In de kamers komen figuren in een veel grotere schaal dan ik gewoon ben. Bij mijn vorige microbaantje had ik al figuren doen bewegen, dus dat moest ik nu ook voor mekaar krijgen. Omdat de figuren nu 3 maal groter zijn, wou ik die bewegingen wat meer natuurlijk, en dus ook wat meer complex maken. Een eerste probleem was om aan de figuren zelf te geraken (ik zag mezelf niet alle lichaamsdelen sculpteren). Na een zoektocht vond ik (naakte) figuren van Preiser in 1/24 en 1/32. Die waren iets te groot, maar mits wat snij-en plakwerk in te korten.

Een tweede stap waren de bewegingen, en dus gewrichten. Om die na te maken gebruikte ik 2 sets figuren, zodat ik bvb voor de knieën zowel het onderbeen- als het bovenbeen-deel kon gebruiken om zo een scharnier te maken. De beweging zelf kon dan weer met "pezen" van visdraad, die ik door dunne buisjes leidde.

Het visdraad-pezen-idee was wel leuk, maar praktisch niet haalbaar om er natuurlijke bewegingen mee na te bootsen. De bewegingen zullen dus op de klassieke manier - met stangen en hefbomen - gebeuren. Draaiende hoofdjes zijn alvast haalbaar ...

Er moest aan de figuren nogal wat "orthopedie" gebeuren om de lichaamslentes en -verhoudingen in orde te krijgen. Alles moest naar schaal 1/28 gebracht worden. Voor de twee mannen was dat vanaf 1/24, dus inkorten van romp en ledematen, en later ook de overvloedige spieren naar een meer tengere proportie brengen. De jonge kinderen hadden vrouwen van 1/32 als basis, dus ook wat inkorten, en later de vrouwelijke vormen verwijderen. De peuter is een 1/45 figuurtje. Het hoofdje moest groter, en de rest moest dan weer wat molliger worden...

Het was swieso een leuke ervaring om met relatief grote naakte figuren aan de slag te gaan. Voeten werden schoenen - met veters, en op de billen kon ik een bermuda met broekzakken bricoleren

Gezichten - zeker als ze gelijkend moeten zijjn ... net iets moeilijker ... maar toch kon ik mezelf "redelijk" nabootsen, inclusief brilletje en wollen trui

Een volgend uitdaging: kleinkinderen die op hun tenen gaan staan om alles goed te kunnen bekijken Eerste opdtacht werd dus (als het kon flexibele) aparte schoenen

Ellebogen bewegend terwijl ze op hun tenen gaan staan en zich optrekken - dat vroeg om flexibele kledij die toch schilderbaar was. Latex van wegwerphandschoenen bleek al eerder een goed product

Langzaam maar zeker kregen de kids een goeie "aankleding", waarbij de haren van het meisje een extra drempel bleken. Penseelharen bleken het effect van dreadlocks te geven, fijnere haren maakte ik uiteindelijk uit zijde.

Brilletje uit filament van soepele elektriciteitsdraad werden van door het gebruik van "Christal Clear" van imitatie-glas voorzien

Enkele stappen verder, en het punbliek van het afgewerkte modelbaantje stond volledig (bewegend) klaar...

... en zo werd het tijd voor de figuur beneden: Een jongere versie van mezelf, aan het werk aan de modelbaan.

De mechaniek werd opnieuw een uitdaging, en de kleding zo mogelijk nog meer: Die moest immers soepel genoeg zijn om de bewegingen toe te laten. Uitendelijk viel de keuze opzijde, die ik uiterst fijn samen naaide

Vooral de jeansbroek lukte bijzonder goed, en zo kon het figuurtje op de juiste plaats aan het werk gezet worden

Elektronica

Printplaatjes, sturing, ...

Om al de bewegingen en verlichting aan te sturen en te automatiseren gebruik ik verschillende microcontrollers op enkele printplaatjes. Het belangrijkste plaatje, het "moederbord", is tevens de bodem van de liftschacht. Het bevat de voeding (2 keer 78S05) waarvan één gekoeld wordt. De gewone levert stroom voor de microcontrollers zelf, de gekoelde voor de motortjes. Op het moederbord zitten 2 microcontrollers: Een "master" die alles beheert en via I2C met alles communiceert, en een andere die vooral de opdrachten vanuit een infrarood zappertje verwerkt. De master zorgt ook voor de beweging van de lift, stuurt via 2 andere chips de motoren, en ontvangt 4 sensoren voor de eindstanden van lift en liftdeur.

Een twintigpolige flatcable stuurt zowel voeding als allerlei signalen tussen het moederbord en de liftkooi. Met een andere connector op het moederbord kan ik (vooral voor het testen en afregelen) communiceren met een matrix-LCD-kastje, een handig toestelletje dat ik ooit voor andere doeleinden maakte. Uiteraard bevat het moederbord ook enkele verklikkerledjes, handig voor het debuggen of voor de controle tijdens de uiteindelijke werking ...

Veruit de meeste elektronica zit in de liftkooi zelf, meer bepaald in de bovenste kamer. Onder de afgewerkte modelbaan komen de aandrijvingen met hun sturing, in de fries van deze baan komt al de lichtsturing. Ook hier was onderhoudsvriendelijkheid - en dus demonteerbaarheid - een must, en zorgde ik voor extra connectoren.

Met heel weinig plaats (4x4x8cm) onder de "afgewerkte" modelbaan was het puzzelen om zowel 4 servo's, 2 motoren als de aansturing ervan een plek te geven, en om nog wat plaats te voorzien voor mechaniekjes. De foto rechtsonder toont een deel van de intussen bijna 100 emaildraadjes tussen de connectoren.

Ook in de bovenste kamer komt de laatste printplaat, die al de verlichting aanstuurt. Een microcontroller stuurt via een matrix tot 7 x 4 = 28 leds aan, de andere zorgt voor de algemene verlichting van de afgewerkte baan: een 5-kanaals aansturing van 12 sets leds in rood, groen, blauw, warm- en koudwit.

Er moesten een hoop draadjes aangelegd worden, en uiteraard ging dat niet steeds zoals het hoort. Tientallen meters emaildraad zorgen voor de verbindingen, al dan niet via extra connectoren om alles goed demonteerbaar en dus onderhoudsvriendelijk te maken.

Een proefopstelling om de werking van de elektronica - en vooral van de programma's in de microcontrollers - uit te testen vereiste enkele extra lintkabels. Zo kon ik schade door monteren en demonteren zoveel mogelijk vermijden.

De onderkamer

Het begin van "Ooit" ...

In de onderste kamer komt de modelbaan in opbouw, heel wat jaartjes geleden. Het behang is behoorlijk "seventies", de vloer wat men tegenwoordig "kasteelparket" noemt, wat in feite niet meer is dan planken, getimmerd op balken. In de kamer komt het begin van "ooit zl het klaar zijn": Een modelbaan in de beginfase...

Die beginfase betekent: Lattenframe, onderbouw voor de rails, kurk, en natuurlijk genoeg plaats voorzien voor een werkend mannetje

Op de kurklaag komen alvast wat rails: een klein schaduwstation in een keerlus geeft een aansluiting naar het "ooit" afgewerkte zichtbare deel. Die rails zijn net als op de afgewerkte baan meterspoor op schaal 1/1000 - wel leuk om daar minuscule wissels mee te bouwen...

Boven de baan maakte ik een frame waar de verlichting "ooit" komt. Het figuurtje is er in elk geval ijverig mee bezig.

Een bureaulampje en een hoop gereedschap zorgen voor de sfeer van een baan in aanbuw. Onder de baan staan ook nog enkele oude radio's, een volle vuilniszak, ...

De afgewerkte onderkamer is met de verlichting best leuk om te ontdekken. De filmpjes links en rechts tonen met een knipoog een overmoedige jongeling ...

De bovenkamer

Het einde van "Ooit" ...

Deze kamer toont een voltooide modelspoorbaan, met nogal wat beweging. De eerste uirdaging was een rijdende modeltrein-in model. OK, dit was geen echt nieuwe uitdaging (zie hier en hier) maar toch wou ik deze keer een stapje verder gaan: Schaal 1/1000, maar dan smalspoor, én twee treinen volgens een dienstregeling

Eén van de hindernissen was detectie: "waar is de trein nu?" Ik wou die detectie zo onzichtbaar mogelijk, en het is gelukt: Een as van elke ketting vervangen door een piepkleine Neodynium-magneet (op maat gedraaid) was ondanks deze bewerking nog krachtig genoeg om een Hall-sensor te beïnvloeden. Eens dit gelukt, kon ik de modelbaan zelf verder vorm gewen, rekening houdend met het streven om alles onderhoudsvriendelijk te bouwen.

Het spoor was zoals verwacht niet van de eerste keer goed aangelegd, maar gelukkig was ik nog niet te ver gevorderd met de bouw. Ik had weliswaar een hoop geleerd van de tuinspoorweg op het vorige microbaantje maar toch ...

Bij de tweede poging was er wel een stabiele basis, en kon ik daarop verder bouwen. Dwarsliggertjes en geëtste rail-strips, de straat en het stationsplein, veerstaaldraadjes waar de treinen op zullen steunen, ...

De fries met verlichting was in eerste instantie te laag: de toeschouwer zou nauwelijks iets van het baantje zien, en dat was natuurlijk niet de bedoeling. Na het hoger plaatsen kon het landschap stilaan vorm krijgen, en kon het etswerk voor de scenery en de treinen zelf getekend en gemaakt worden.

Een leuk tussendoortje was de naam voor het baantje op de fries. De naam kreeg "spotjes", gebricoleerd van messingbuisjes en 0402-leds. Over de naam zelf: lees hem eens van achter naar voren...

Het etswerk bevatte het rollend materieel, tunnelingangen, maar ook enkele gebouwen op schaal 1/1000. Onnodig te zeggen dat dit knutselwerk onder de loupe moest gebeuren ...

Het was eigenlijk vooral voor de uitdaging getekend, maar toch kon ik best mooie bestelwagens op die schaal bouwen, en zelfs personenwagens. Bij die laatste was het etsontwerp niet echt perfect, maar mits wat kunst- en vliegwerk kreeg ik toch aanvaardbare autootjes ...

Wat stappenfoto's voor het landschap: Linksboven is de vorm al compleet inclusief basitinten,en is het spoor al geballast. In het midden is er gras "gestrooid" - met de allerkortse vezels (2mm) die ik vond. Die vezels heb ik daarna nog met een schaartje "getrimd". Wat struiken en de gebouwde en geverfde huisjes (foto rechtsboven) en ineens zag het er echt als een modelbaantje uit ...

De heuvels wou ik grotendeels bebost, en dat betekende zelf boompjes maken op 1/1000. Een stukje elektriciteitsdraad werd telkens deels gestript, de draadjes uit elkaar en min of meer in vorm gebracht. Na verven kleefde ik er fijngemalen "clump foliage" op, en zo kreeg ik een twintigtal best aanvaardbare boompjes

Uiteraard (tenminste, dat vind ik) moet er modelverlichting op dit micro-modelbaantje zijn. De bouw van de perronverlichting was met vallen en opstaan, maar de straatverlichting kreeg ik daarna relatief vlot in orde. In beide gevallen gaat het om ondergrondse leds die via een lichtgeleider "boven" schijnen.

Het modelbaantje (oevrigenss slechts 8cm breed) begon echt sfeer te krijgen,en met de treintjes er op compleet, maar ...

... de treintjes geraakten niet goed genoeg door de tunnels ! Ze waren (verdorie) wat te breed en te hoog, dus opnieuw te ontwerpen, te boouwen en te verven ...

Geen man overboord, maar zo toch wat tijd verloren. Niettemin was het baantje daarna klaar voor de verdere stappen. Een foto-achtergrond maakt het geheel compleet.

Onder de baan verbergen enkele kastdeurtjes al de samengepakte techniek die er achter zit. Met de figuren en de verlichting in actie werd de kamer best sfeervol.
Onder-rechts zie je een groepsfoto van de drie microbaantjes, klaar voor de expo.

Tenslotte ... de Expo ... actie

Voor mijn familie, en in het bijzonder voor mijn kleinkinderen, was de verrassing compleet: Ze hadden geen idee dat "Vake" hen in beeld had gebracht.

... en natuurlijk was het ook gewoon leuk om andere toeschouwers in beeld te brengen. De vergrootglazen werden goed gebruikt ...