Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur ...

xiv 11 Anhang
(z.B. Conrad-Elektronik, Hauptkatalog 2005,
S. 684) auf die Achse zu schieben und den
Faden in der Tülle laufen zu lassen. Außerdem
muss unbedingt der störende Einfluss
von Umgebungslicht auf die Lichtschranke
durch eine Abdeckung (z.B. aus einem PVC-
Rohr mit der Länge 15 mm, dem Außendurchmesser
12 mm und dem Innendurch- Abb. 11.3: Umgebaute Maus ohne Kugel, mit Kabeltülle
und Abdeckung der Lichtschranke
messer 10 mm sowie aus Gewebeband) verhindert
werden.
Die Kopplung eines Fahrbahnwagens mit
der Mausachse geschieht über einen umlaufenden
Faden (siehe Abb. 11.4), der an jedem
Ende der Fahrbahn über je ein reibungsarmes
spitzengelagertes Laufrad umgelenkt
wird. Dieser Faden läuft außerdem Abb. 11.4: Aufbau zur Messung der Bewegung eines
Fahrbahnwagens mit einer Maus und einem umlaufen-
über die Kabeldurchführungstülle, die auf den Faden
eine Achse der PC-Maus gesteckt wurde. Zu
bedenken ist auch, dass in der Maus eine Reibung vorliegt. Wenn die Bewegung möglichst reibungsarm
sein soll, dann darf die Mausachse selbst nicht als eine Umlenkrolle verwendet werden,
sondern es muss ein zusätzliches Laufrad als Umlenkrolle verwendet werden, so dass an der Maus
der Faden nur wenig, z.B. um ca. 30°, umgelenkt wird (siehe Abb. 11.4). Außerdem darf der Faden
nicht zu straff gespannt sein. Dann beträgt die Reibung in der Maus nur ca. 0,01 N.
Da die Maus alle 25 ms Daten sendet, muss im Programm zur Messdatenerfassung der Zeitschritt dt
unbedingt ein Vielfaches von 0.025 sein. Bei neueren Mäusen, bei denen dieser Wert im Maustreiber
eingestellt werden kann, stellt man im Maustreiber entsprechend 40 Messungen pro Sekunde
ein. Als Längeneinheit ist für eine serielle Standardmaus mit aufgesetzter Kabeltülle 120 µm pro
Impuls typisch, wenn die Mausmessung über den Windows-Maustreiber durchgeführt wird. Der
exakte Wert sollte bei jeder Maus in einem Vorversuch ermittelt werden und gilt dann auch nur für
diese Kombination von Maus und PC. Damit hat dieses Messsystem etwa eine Auflösung von 0,1
mm. Die maximal detektierbare Geschwindigkeit liegt bei der Standardmaus mit oben genannter
Kabeltülle typischerweise bei 0,55 m/s; treten höhere Geschwindigkeiten auf, wird trotzdem nur
0,55 m/s angezeigt.
11.1.3.2 Maus als Bewegungssensor für zwei eindimensionale Bewegung
Für die Messung von zwei eindimensionalen Bewegungen können zwei identische PC-Mäuse zum
Messen verwendet werden. Wie bei der Messung einer Bewegung wird die Maus geöffnet, die Kugel
herausgenommen, eine passende Kabeldurchführungstülle aus Weich-PVC und/oder ein Gummischlauch
auf die Achse geschoben und der störende Einfluss von Umgebungslicht auf die Licht-