1 · Invoer → verwerking → uitvoer

Elk technisch systeem — van een deurbel tot een flipperkast — kan je opdelen in drie delen: iets komt binnen, iets wordt beslist, iets gaat naar buiten.

Een echte caféflipperkast heeft meer dan 20 schakelaars en tientallen lampen. Die van jullie wordt bescheidener — maar met exact dezelfde drie bouwstenen.

2 · Zo werkt het spel dit jaar

Het hele jaar is één game. Zo verdien je XP:

• Missie van de week: 25-50 XP — de kernopdracht die (bijna) iedereen haalt.
• Logboek bijgewerkt: 10 XP per week — foto's, metingen, wat je leerde.
• Side quests: 25-100 XP — extra uitdagingen wanneer je missie op schema ligt (zie de questlijst).
• Boss battles: 150-600 XP — vijf grote evaluatiemomenten, de eerste al in week 9.

Met XP klim je in rang: Rookie (0-499) → Tinkerer (500-999) → Maker (1000-1749) → Engineer (1750-2499) → Pinball Wizard (2500+). Over het hele jaar valt er ±3000 XP te verdienen. Alle details: Punten & rangen.

Belangrijk om meteen mee te geven: XP beloont inzet en groei. Wie rustig het basis-pad volgt en zijn logboek bijhoudt, haalt een prima rapport — XP is de motor, geen straf.

Basis-pad

Zelfde systeemkaart, maar met kant-en-klare woordkaartjes (flipperknop, buzzer, brein, lamp, sensor…) die je in de juiste kolom sorteert. Focus: de drie kolommen begrijpen, niet zelf alles verzinnen.

Uitbreidingen

• Tweede systeem: ontleed thuis een wasmachine of deurbel op dezelfde manier.
• Speurwerk: zoek op wat een "tilt-sensor" in een echte flipperkast doet en waarom die bestaat.
• Droomkast: schets op papier het thema van jouw flipperkast — juni begint vandaag.

1 · Het watermodel

Elektriciteit zie je niet — water wel. Daarom lenen we even een waterleiding:

• Spanning (volt, V) = de druk van de pomp. Hoe hoger de druk, hoe harder het water wil stromen. Een AA-batterij "duwt" met 1,5 V, een platte batterij met 4,5 V, USB met 5 V.
• Stroomsterkte (ampère, A) = hoeveel water er per seconde voorbij stroomt. In onze kringen gaat het om kleine stroompjes: 0,02 A (= 20 mA) is al genoeg voor een LED.
• Weerstand (ohm, Ω) = een vernauwing in de leiding die de stroom afremt. Volgende weken wordt dit ons belangrijkste gereedschap om LED's te beschermen.

En de gouden regel: stroom loopt alleen als het rondje volledig gesloten is, van de + van de batterij door de kring terug naar de −. Eén onderbreking — waar dan ook — en alles stopt.

2 · De multimeter in twee standen

Dit jaar gebruik je de multimeter honderden keren. Deze week leer je de twee belangrijkste standen:

• V⎓ (gelijkspanning): meet hoe hard een batterij duwt. Zwart snoer in COM, rood in VΩ, punten op − en + van de batterij. Een "volle" AA meet ±1,5 V; onder 1,2 V is hij bijna leeg.
• Doorgangsstand (pieptoon-symbool): de multimeter stuurt zelf een piepklein stroompje door het voorwerp. Piept het → het geleidt. Stil → isolator. Dé stand voor dit onderzoek en hét foutzoek-wapen voor de rest van het jaar.

Basis-pad

Onderzoek met 8 in plaats van 15 materialen, op een voorgedrukte tabel. Meten mag volledig met de testkring (lampje brandt = geleider) — de multimeter komt dan alleen bij het rijbewijs aan bod.

Uitbreidingen

• Vloeistoffen: test kraanwater, zout water en cola (in een bakje met twee spijkers). Verrassend resultaat gegarandeerd.
• Grafiet-tekening: kleur een dikke potloodlijn op papier — geleidt de líjn ook?
• Rangschikking: piept de meter bij het ene metaal "harder"? Zoek op: geleiden alle metalen even goed?

1 · De zes symbolen van dit jaar

Iedereen ter wereld tekent deze symbolen (bijna) hetzelfde — daarom kan een technicus in Japan jouw schema lezen. Deze zes moet je uit het hoofd kennen:

Dit symbolenblad krijgt iedereen op papier — bewaar het goed, je hebt het nodig tot en met de flipperkast (week 30: het schema van je eigen kast!).

2 · Waarom eerst schema en simulatie?

Vanaf deze week werkt de klas zoals een echt ontwerpbureau. De volgorde is altijd:

1. Schema op papier — een fout gevonden? Kost je 10 seconden gom.
2. Simulatie in Tinkercad — een fout gevonden? Kost je 1 minuut klikken, en een virtuele LED die sneuvelt kost € 0,00.
3. Bouwen — pas als schema en simulatie kloppen. Een fout hier kost échte onderdelen en veel zoektijd.

Zo werkt de industrie ook: niemand laat een printplaat maken zonder simulatie. In week 7 wordt deze volgorde zelfs verplicht: zonder goedgekeurde simulatie geen bouwmateriaal.

Tekenregels — kort maar streng: ① teken met liniaal, ② alle hoeken 90°, ③ symbolen op de rechte stukken, ④ een verbinding van draden = dikke stip, ⑤ labels erbij (4,5 V, naam van de schakelaar…).

Basis-pad

Het symbolenblad mag ernaast blijven liggen. Twee foto's in plaats van vier, en de eerste Tinkercad-kring via een stap-voor-stap instructiekaart. Zelfde eindbewijs: één schema + één werkende simulatie in het logboek.

Uitbreidingen

• Thuisopdracht: teken het schema van een zaklamp (batterijen, schakelaar, lampje).
• Vooruitblik: simuleer twee lampjes in serie én parallel — welk verschil zie je in helderheid? (Antwoord volgt in week 4.)
• Ontwerp: maak zelf symbolen-memorykaartjes voor de klasquiz.

1 · Het schema van de week

Eén LED, één weerstand, één voeding van 5 V. Dit kringetje bouw je dit jaar nog tientallen keren — in week 7 drie keer tegelijk voor het verkeerslicht.

De weerstand mag ook ná de LED staan — voor de stroom maakt dat niets uit. Wij spreken af: weerstand vóór de LED, dan ziet elk schema er in de klas hetzelfde uit.

2 · De standaardsom: welke weerstand heeft je LED nodig?

De wet van Ohm zegt: U = I × R (spanning = stroom × weerstand). Omgekeerd geldt dus R = U ÷ I. En zo reken je de voorschakelweerstand uit:

1. De voeding duwt met 5 V.
2. Een rode LED "eet" daarvan zelf ongeveer 2 V.
3. De weerstand moet dus de rest opvangen: 5 V − 2 V = 3 V.
4. De LED wil maximaal 0,02 A (= 20 mA) stroom.
5. R = U ÷ I = 3 V ÷ 0,02 A = 150 Ω.

In de kast liggen geen weerstanden van exact 150 Ω — we nemen de dichtstbijzijnde standaardwaarde naar boven: 220 Ω. De LED krijgt dan iets minder dan 20 mA: hij brandt een tikkeltje minder fel, maar leeft véél langer. Te weinig weerstand = te veel stroom = de flits van de instap.

Ezelsbruggetje: de Ohm-driehoek. U bovenaan, I en R onderaan. Bedek wat je zoekt en je ziet de formule: R = U ÷ I, I = U ÷ R, U = I × R.

Basis-pad

Bouwen met de foto-instructiekaart naast het breadboard, één LED-kring + één meting volstaat. De serie/parallel-proef doe je mee aan de demonstratietafel van de leerkracht en je noteert de resultaten over.

Uitbreidingen

• Blauwe LED: die eet ±3 V. Herbereken: (5 − 3) ÷ 0,02 = 100 Ω. Welke standaardwaarde kies je?
• Drie LED's parallel: bouw en meet — waarom heeft élke tak zijn eigen weerstand nodig?
• Dimmer: vervang de weerstand door een potentiometer en draai de LED feller/zwakker.

1 · Maak-contact of verbreek-contact?

Een schakelaar doet één ding: de kring openen of sluiten. Maar niet elke schakelaar doet dat op dezelfde manier.

• Maak-contact (normaal open): de kring is standaard onderbroken; drukken/schuiven/kantelen sluit hem. Zo werkt de meeste drukknoppen en de bel aan je voordeur.
• Verbreek-contact (normaal gesloten): de kring is standaard gesloten; drukken onderbreekt hem. Zeldzamer, maar bijvoorbeeld een noodstopknop werkt vaak zo — juist omdat "iets loslaten" betrouwbaarder stopt dan "iets indrukken".
• Microswitch: een klein hendeltje met een duidelijk klikje, vaak met een maak-contact. In maart bouw je hem in bij de uitvalgoot van je flipperkast: elke bal die passeert, klikt de switch even in — en dat klikje wordt een punt.

2 · De fruitbatterij: chemie wordt spanning

Steek een koperstrip (Cu) en een zinkstrip (Zn) in een citroen zonder dat ze elkaar raken. Het zuur van de citroen laat een chemische reactie op gang komen: het zink geeft elektronen af, het koper neemt ze op. Meet je tussen beide strips, dan zie je een spanning van ongeveer 0,9 V per cel.

Eén cel is te weinig om een LED (die ±1,8-2 V nodig heeft) te doen branden — en door de hoge inwendige weerstand van fruit heb je in de praktijk vaak méér dan de rekensom belooft. Zet daarom 3 tot 4 cellen in serie: het min-elektrode (Zn) van de ene citroen verbind je met het plus-elektrode (Cu) van de volgende.

3 × 0,9 V ≈ 2,7 V en 4 × 0,9 V ≈ 3,6 V — beide ruim genoeg om een rode LED zwak te laten gloeien. Zonder weerstand: dat mag hier, want de fruitbatterij zelf levert al zo weinig stroom.

Basis-pad

Werk met het ingevulde stappenplan naast de opstelling. Eén onderzoeksvraag volstaat, met een voorbereide tabel om in te vullen. De schakelaartest mag in duo.

Uitbreidingen

• Serie vs. parallel: zet 2 cellen ook eens parallel — wat verandert er, wat blijft gelijk?
• Meer soorten fruit: minstens 4 soorten vergelijken met grafiek — dit is de Bio-Ingenieur side quest.
• Batterij-array: genoeg cellen bouwen om twéé LED's tegelijk te doen branden.

1 · Wat is een microcontroller?

Een microcontroller is een héél kleine computer op één chip: geen scherm, geen toetsenbord, maar wel een processor en een geheugentje. Hij doet drie dingen in een lus, duizenden keren per seconde:

1. Invoer lezen — een knop, een sensor, een schakelaar.
2. Verwerken — jouw programma beslist wat er moet gebeuren.
3. Uitvoer aansturen — een LED, een motor, een buzzer.

De Arduino Uno heeft 14 digitale pins (genummerd 0 t.e.m. 13) die je zelf als invoer óf uitvoer kan instellen. Vandaag gebruik je ze alleen als uitvoer: "aan" (hoog, 5 V) of "uit" (laag, 0 V).

2 · Het Blink-programma

Blink is het "hallo wereld" van elke microcontroller: de simpelste lus die toch al drie belangrijke ideeën toont — een startblok, een eeuwige herhaling, en wachten tussen twee stappen.

Vervang overal "13" door "8" en je stuurt voortaan de externe LED aan in plaats van de ingebouwde.

Basis-pad

Blink werkend krijgen op pin 13 en pin 8 volstaat als kernresultaat. Het SOS-signaal mag met losse blokken (drie keer apart neergezet in plaats van "herhaal 3 keer") — het patroon telt, niet de netheid.

Uitbreidingen

• Twee LED's om beurten: pin 8 aan terwijl pin 9 uit is, en omgekeerd — de basis van je verkeerslicht volgende week!
• Eigen morsewoord: bouw je initialen in morsecode (zie de Morse-Meester quest, opent vanaf level 2).
• Sneller/trager: zoek het snelste tempo waarbij je nog een SOS-patroon herkent.

1 · Het schema

Drie LED's, elk met een eigen voorschakelweerstand van 220 Ω, elk aan een eigen pin. Alle kathodes (korte pootjes) gaan samen naar GND.

Tip voor het bord: teken eerst één LED-tak volledig en kopieer die dan twee keer — zo zien leerlingen het patroon.

2 · De code

De cyclus is pure sequentie in een eeuwige lus. Merk op: een licht dat aangaat, moet later ook weer uít.

Oefen dit eerst als blokpuzzel 2 in het Blokkenboek — dan is de code zo gebouwd.

Basis-pad

Verkeerslicht met 2 LED's (rood/groen) en vaste tijden van 5 s. Het Tinkercad-model mag als overtekenvoorbeeld dienen voor het schema. Zelfde eindfoto in het logboek.

Uitbreidingen

• Nachtstand: na de cyclus 5× knipperend oranje (herhaal-blok!).
• Realistische tijden: echte Vlaamse tijden opzoeken en toepassen.
• Duo-kruispunt: synchroniseer met je buur — als jouw licht groen is, is het zijne rood (voorbereiding op week 11!).

1 · Nachtmodus: knipperend oranje

Veel echte verkeerslichten schakelen 's nachts om naar knipperend oranje: minder verkeer, dus geen volledige cyclus meer nodig. In code is dat een herhaal-blok dat een vast aantal keer een LED aan/uit zet.

Bouw dit als los stukje na je gewone cyclus (of laat het draaien in plaats van de cyclus) — zo zie je meteen of vijf knipperingen er ook echt vijf zijn, niet vier of zes.

2 · Hoe werkt een 3D-printer?

Onze printers zijn FDM-printers (Fused Deposition Modeling): een spoel plastic draad (filament) wordt in een hete kop gesmolten en als een dunne sliert neergelegd — laag na laag, van onder naar boven, tot het hele object er staat.

Slicen = software (bv. Cura) snijdt je 3D-model virtueel in dunne lagen en berekent het exacte pad dat de nozzle moet volgen. Zonder slicen begrijpt de printer je ontwerp niet.

Basis-pad

De nachtmodus is hier een uitbreiding, geen verplichting: het afgewerkte verkeerslicht (zonder nachtmodus) volstaat als kernresultaat. Voor de naamtag mag een voorbeeldsjabloon overgetekend en op maat gemaakt worden.

Uitbreidingen

• Overdag/'s nachts wisselen: denk alvast na hoe je dat later met een knop zou aansturen (preview week 11).
• Complexer ontwerp: meerdere lagen/vormen combineren, of een reliëf-tekening op de sleutelhanger.
• Printtijd vergelijken: print dezelfde vorm met twee verschillende laagdiktes — wat kost meer tijd, wat oogt netter?

Nog aan het wachten op je beurt?

Werk verder aan je logboek (foto's + korte reflectie), oefen je uitleg nog eens met een klasgenoot, of kijk stiekem al eens naar de volgende level — het programmeer-bootcamp van na de vakantie sluit rechtstreeks aan op wat je vandaag laat zien.

Net klaar met je demo?

Help een klasgenoot die nog moet oefenen (Helper-XP!), of bekijk alvast de rubric-criteria kritisch bij jezelf: had je iets duidelijker kunnen uitleggen? Noteer dat inzicht meteen in je logboek — dat telt zelf ook mee voor de reflectie.

1 · De vier bouwstenen van élk programma

• Sequentie — stappen in vaste volgorde, één voor één. Jouw verkeerslicht van week 7 was bijna pure sequentie: groen aan → wacht → groen uit → oranje aan …
• Selectie — de machine kiest: als de knop is ingedrukt, dan gebeurt A, anders B. Herkenbaar aan de ruit in een flowchart.
• Iteratie — herhalen: "herhaal voortdurend" of "herhaal 10 keer". In een flowchart: een pijl die terugspringt naar boven.
• Variabele — een doosje met een naam waarin het programma één waarde onthoudt (score, lichtwaarde, aantal ballen). Nieuw deze periode, onmisbaar vanaf week 11.

Deze vier begrippen zijn parate kennis voor toets 2 (week 14) — en het gereedschap waarmee ze in week 31-32 de spellogica van hun flipperkast schrijven.

2 · Zo lees je een flowchart

Afspraak vanaf nu tot de kerstvakantie: geen code zonder flowchart. Eerst denken op papier, dan pas slepen in mBlock.

Basis-pad

Flowchart-sjabloon met voorgedrukte symbolen waarop alleen de teksten ingevuld worden. In de debug-dojo: patiënt 1 en 2 met hint-kaartjes ("kijk eens goed naar het pin-nummer…"). Zelfde logboek-verwachting: fout benoemen in eigen woorden.

Uitbreidingen

• Dojo-meester: alle 5 de patiënten gered, mét correcte vaktermen in de verklaring.
• Saboteur: verstop zelf één subtiele fout in een werkend programma en laat je buur ze vinden (de leerkracht keurt de sabotage eerst goed).
• Vooruitdenker: teken de flowchart van het voetgangerslicht van volgende week: knop → auto's rood → voetgangers groen → terug.

1 · De knop aansluiten — waarom die extra weerstand?

Een pin die nergens mee verbonden is, "zweeft": hij vangt ruis op als een antenne en geeft willekeurig 0 of 1. Daarom trekken we de pin in rust naar 0 met een pull-down-weerstand:

1. Van 5 V naar het ene been van de knop.
2. Van het andere been van de knop naar pin 7.
3. Van pin 7 óók via een weerstand van 10 kΩ naar GND.

Rust: de pin "hangt" via 10 kΩ aan GND → hij leest 0. Knop ingedrukt: 5 V wint het van de zwakke weerstand → de pin leest 1. Zo simpel is het — maar zonder die weerstand wordt je knop een dobbelsteen.

Breadboard-valkuil: de drukknop heeft 4 pootjes die per twee al intern verbonden zijn. Zet hem altijd óver de middengoot van het breadboard, anders "drukt" hij permanent.

2 · Stap 1: LED aan zolang je duwt

Selectie in het echt: de voorwaarde wordt élke ronde van de lus opnieuw gecheckt.

Klassieke fout uit week 10, patiënt 3: staat het als-blok búiten de lus, dan checkt het maar één keer. Voorwaarden horen ín de lus.

3 · Stap 2: de toggle (met geheugen!)

Eén druk = aan, nog een druk = uit. Daarvoor moet het programma onthóuden of de lamp brandt — dat doet de variabele lampstatus (0 = uit, 1 = aan).

De laatste twee blokken vangen contactdender op: een knop "stuitert" mechanisch enkele milliseconden. Zonder die blokken schakelt één druk soms drie keer.

4 · Stap 3 en de missie

De teller: vervang in de toggle het als-blok door "verander teller met 1" + "schrijf teller naar seriële monitor". Let op het verschil: zet vervangt de waarde, verander telt erbij — met "zet teller op 1" blijft je teller eeuwig 1.

Missie voetgangerslicht — de flowchart die je laat aftekenen bevat minstens deze stappen:

1. Beginstand: auto's groen, voetgangers rood.
2. Wacht tot de knop wordt ingedrukt.
3. Auto's: groen uit → oranje 3 s → rood.
4. 1 s veiligheidspauze (alles rood — net als in het echt!).
5. Voetgangers 8 s groen, dan terug rood.
6. 1 s pauze → auto's weer groen → terug naar stap 2.

Vijf LED's dus: rood/oranje/groen voor de auto's (pins 8/9/10 van week 7) + rood/groen voor de voetgangers (pins 11/12), elk met 220 Ω. De knop blijft op pin 7.

Basis-pad

Stap 1 (LED zolang knop) + het voetgangerslicht met drie LED's (auto's rood/groen + voetgangers groen) volgens een aangereikte flowchart waarop alleen de tijden zelf ingevuld worden. De toggle mag overgeslagen worden; de teller wordt samen met de leerkracht gebouwd.

Uitbreidingen

• Lang drukken: het licht wisselt pas als de knop 2 s ingedrukt blijft (tegen "even plagen").
• Voetgangersteller: de teller uit stap 3 telt de overstekers en toont ze op de monitor.
• Tik-geluid: heb je al een buzzer? Laat hem tikken tijdens voetgangers-groen (officieel leerstof in week 14 — dit is een voorproefje).
• Slagboom-preview: een servo als slagboom bij het rode licht (level 3 komt eraan!).

1 · Analoog vs. digitaal

Een digitale pin kent twee toestanden: 0 of 1, uit of aan — perfect voor een knop. Een analoge pin (A0-A5) meet een spanning als een getal van 0 tot 1023: 0 = 0 V, 1023 = 5 V, en alles daartussen bestaat óók.

• Drukknop, microswitch → digitaal (aan/uit)
• LDR (licht), draaipotmeter, temperatuursensor → analoog (hoeveel?)
• De LDR hangt in een spanningsdeler met een vaste weerstand van 10 kΩ: verandert het licht, dan verandert de spanning op A0 mee.

Typische LDR-waarden in een klaslokaal: vol TL-licht ± 700-900, schaduw ± 300-500, afgedekt met je hand < 150. Dé reden om te kalibreren: bij jou thuis zijn die getallen anders!

2 · De straatlantaarn in blokken

Eerst meten (in een variabele), dan kiezen. De drempel hieronder is 400 — maar jóuw drempel volgt uit jóuw kalibratietabel, ergens tussen ± 300 en 600.

Zelfde structuur als puzzel 6 in het Blokkenboek — wie die puzzel maakte, herkent elk blok.

3 · Sturing of regeling? Hét verschil

Het verkeerslicht van week 7 is een sturing: het draait blind zijn programma af en kijkt nooit of dat programma effect heeft. De straatlantaarn is een regeling met terugkoppeling:

1. Meten — de LDR meet het licht (de sensor is het zintuig).
2. Vergelijken — het programma vergelijkt de meting met de gewenste waarde (de drempel).
3. Bijsturen — te donker? Lamp aan. Licht genoeg? Lamp uit.
4. … en opnieuw meten — de kring is rond: het systeem controleert het effect van zijn eigen actie. Dát is terugkoppeling.

Herken je het? Je thermostaat (meet temperatuur → vergelijkt met 20 °C → verwarming aan/uit) en zelfs je eigen lichaam (te warm → zweten → afkoelen → opnieuw "meten") werken exact zo.

4 · De ultrasone sensor: meten met geluid

De HC-SR04 stuurt een geluidspuls uit (40 kHz — te hoog voor je oren) en meet hoe lang de echo erover doet om terug te komen. Geluid reist ± 343 m per seconde, dus: afstand = (tijd ÷ 2) × snelheid — gedeeld door 2 omdat het geluid heen én terug moet.

• Meetbereik: ± 2 cm tot 400 cm; onder de 2 cm ziet hij niets.
• Vier pinnen: 5V, GND, Trig (puls sturen) en Echo (echo lezen). In mBlock is er één blok dat de afstand meteen in centimeter geeft.
• Zachte oppervlakken (trui, gordijn) slikken de echo half in — meet dus ook eens op je boekentas en verklaar het verschil in je meettabel.

Parkeersensor: afstand < 30 cm → traag piepen/knipperen, < 15 cm → snel, < 5 cm → continu. Drie als-blokken en je auto parkeert nooit meer tegen de muur.

Basis-pad

Straatlantaarn met de klasdrempel 400 en een aangereikte flowchart; kalibratietabel invullen blijft verplicht (dat ís het onderzoek). Ultrasoon: alleen de vijf metingen + vergelijking met de rolmeter — de parkeersensor mag samen met de leerkracht of een buddy.

Uitbreidingen

• Hysterese: twee drempels (aan < 350, uit > 450) tegen het geflikker.
• Nachtstand-kruispunt: de LDR schakelt je verkeerslicht van week 7 naar knipperend oranje zodra het donker wordt.
• Parkeerhulp deluxe: drie LED's (groen/oranje/rood) als afstandsbalkje in plaats van gepiep.
• Dimmer: hoe donkerder, hoe feller de lamp (pwm-pin, waarde 0-255).

1 · Van Tinkercad naar Fusion: wat verandert er?

In Tinkercad schuif je vormen tegen elkaar tot het er goed uitziet. In Fusion 360 werk je parametrisch: je tekent eerst een platte schets en geeft elke lijn een exacte maat. Verander je later één maat, dan rekent het hele model zichzelf opnieuw uit.

1. Schets — teken 2D op een vlak (rechthoeken, cirkels, lijnen).
2. Bemating — druk op D en klik een lijn aan: typ de échte maat in millimeter. Een schets is pas af als élke lijn vastligt (hij kleurt dan zwart).
3. Extrude — druk op E en trek de schets omhoog tot een 3D-volume.
4. Afronding (fillet) — rond scherpe randen af: mooier, sterker én prettiger vast te houden (2 mm is een goed startpunt).

Waarom dit moet: het speelveld van je flipperkast (week 25) wordt een Fusion-ontwerp met tientallen maten die exact moeten kloppen. Dit doosje is de eerste trap van die raket.

2 · Tolerantie: het geheim van passende prints

Een 3D-printer spuit gesmolten kunststof in banen van ± 0,4 mm breed die bij het afkoelen een tikkeltje uitzetten. Ontwerp je twee onderdelen exact even groot, dan passen ze dus nooit. De regel:

0,2 à 0,3 mm speling per contactvlak.

Concreet voor het doosje: buitenmaat 40,0 mm → binnenmaat deksel 40,5 mm (0,25 mm links + 0,25 mm rechts). En voor de behuizing: LED-kop van 5,0 mm → gat van 5,3 mm; drukknop van 12,0 × 12,0 mm → opening van 12,4 mm.

Basis-pad

Het doosje volledig klassikaal mee-bouwen. Voor de behuizing: een aangereikt basisontwerp waarin de leerling zelf de gaten positioneert en bemaat op basis van de eigen schuifmaat-metingen — het meten en het tolerantie-denken blijven de kern.

Uitbreidingen

• Klik-deksel: lipjes met klempassing (0,1 mm) zodat het deksel vastklikt.
• Reliëf: je naam of een logo 1 mm verzonken of verhoogd op het deksel.
• Parametrisch bewijs: maak de doosbreedte een parameter, verander 40 naar 60 mm en toon dat het deksel automatisch meegroeit.
• Dubbelproef: print volgende week een deksel met 40,1 én met 40,5 mm binnenmaat en documenteer het verschil — ijzersterk bewijs voor je boss 2-logboek.

1 · Slicen: de drie instellingen die er echt toe doen

• Laagdikte 0,2 mm — de standaard voor functionele onderdelen: goede balans tussen snelheid en sterkte. Fijner (0,1 mm) is mooier maar kost veel meer tijd; dat sparen we voor de decoratieweek.
• Vulling 15 % — stevig genoeg voor een behuizing die niet extreem belast wordt, maar spaart filament en printtijd tegenover 100 %.
• Support: alleen waar het moet. Vuistregel: een overhangende rand van meer dan ±45° zakt door zonder steun. Kijk vóór het slicen naar je model: waar "zweeft" plastic in de lucht? Typisch bij ons: de rand van de kabeldoorvoer en de onderkant van een uitstekend klik-lipje.

Te veel support kost tijd én filament en laat lelijke littekens na. Te weinig geeft een mislukte print. Twijfel je? Print eerst een klein testblokje met dezelfde overhang.

2 · De printwachtrij: eerlijk en overzichtelijk

Met een klas vol ontwerpen tegelijk is een wachtrij geen luxe maar noodzaak:

• Bestandsnaam altijd voornaam_onderdeel_v1.stl (versie erbij zodra je herprint: _v2, _v3...).
• Elk bestand op het wachtrij-bord met naam en geschatte printtijd.
• Kleine onderdelen combineren op één printbed waar mogelijk — twee behuizingen passen vaak samen.
• 's Nachts printen voor wie eerst klaar was: zo ligt er 's ochtends al iets om te passen.

Basis-pad

Werkt met een aangereikte behuizing uit week 13 die al één iteratieslag achter de rug heeft. De leerling voert zelf de meet-pas-aan-stap uit op één klein onderdeel (bv. het knopgat) en monteert de buzzer met het kant-en-klare blokje hierboven.

Uitbreidingen

• Versnellend tikken: de tik wordt sneller naarmate groen bijna om is (net als een echt aftellend voetgangerslicht).
• Muziekdoos-preview: vervang de tik door een kort deuntje van 3 noten.
• Documentatiekaart: een klein kaartje bij de behuizing met alle uiteindelijke maten — handig bewijs voor boss 2 volgende week.

Basis-pad

Demonstreert een verkeerslicht met alleen de drukknop (geen analoge sensor) in een behuizing die gedeeltelijk volgens een aangereikt basisontwerp is opgebouwd. De pitch mag ondersteund worden met drie kernwoorden op een kaartje (sturen, regelen, terugkoppeling). Zelfde rubric, evaluatie houdt rekening met het gekozen pad.

Uitbreidingen

• Duo-kruispunt: synchroniseer live met een klasgenoot tijdens de demo.
• Nachtstand: toon ook de LDR-uitbreiding uit level 2 als extra regeling-voorbeeld.
• Sterke pitch: een leerling die het verschil sturen/regelen ook aan een niét-technisch voorbeeld (thermostaat, douchekraan) koppelt, haalt het hoogste rubricniveau op dat criterium.

1 · DC-motor vs. servo

Twee draaiende dingen, twee totaal verschillende karakters. Deze tabel vullen de leerlingen zelf in tijdens de demontage-demo:

Onthoudzin: DC = snelheid, servo = positie. Een servo is eigenlijk een DC-motor mét tandwielkast, potmeter en een eigen breintje in één doosje.

2 · De flipperbeweging in mBlock

Rust op 20°, wachten op de knop, keihard naar 65°, héél even vasthouden en terug. Vier blokken die in april je flipperkast doen leven:

Dit is exact blokpuzzel 4 in het Blokkenboek. Wie de puzzel eerst legt, bouwt de code in twee minuten.

Basis-pad

Servo-sweep met het voorbeeldprogramma (20 → 90 → 160 in een lus) en daarna de flipperbeweging met de vaste tijden van het bord (0,15 s). Tandwielen: tanden tellen en de verhouding invullen in de voorgedrukte tabel. Zelfde logboekfoto als iedereen.

Uitbreidingen

• Dubbele flipper: tweede servo op pin 10, gespiegeld (rust 160°, slag 115°) — links én rechts zoals in de echte kast.
• Zachte zwaai: naar 65° in stapjes van 5° met wachttijden van 0,02 s. Trager maar vloeiender — wanneer wil je dát?
• Tandwieltrein: 12 – 36 – 12: wat is de totale verhouding en welke kant draait het laatste wiel op? Eerst voorspellen, dan draaien.

1 · Pad A — de mBot

De mBot heeft zijn motordriver al ingebouwd: twee DC-motoren met wielen, verbonden met een controller die met mBlock praat via Bluetooth of USB. Bouwen (of controleren of alles goed vastzit) gaat sneller — daardoor blijft er meer tijd over voor programmeren en straks de wedstrijd.

Onder de motorkap gebeurt hier exact hetzelfde als bij pad B — alleen zit de driver al op de printplaat van de mBot.

2 · Pad B — chassis en motordriver

Zelfbouw: een chassis (geprint, gelaserd of houten plaat) met 2 gele TT-motoren + wielen en een zwenkwieltje vooraan of achteraan voor stabiliteit. De motoren worden gestuurd via een L298N- motordriver:

• IN1/IN2 bepalen de draairichting van motor A, IN3/IN4 die van motor B (hoog/laag = vooruit/achteruit, afhankelijk van je bedrading).
• ENA/ENB zijn pwm-pinnen die de snelheid bepalen (0 = stil, 255 = vol vermogen) — zónder signaal op ENA/ENB draait er niets, ook al staan IN1-IN4 correct.
• De motoren krijgen hun stroom via een aparte batterij op de voedingsingang van de L298N — nooit via de 5 V van de Arduino.
• De massa's van Arduino, driver én batterij moeten wél met elkaar verbonden zijn, anders "spreken" de twee voedingen elkaars taal niet.

Basis-pad

Pad A: enkel vooruit, achteruit en één vaste bocht met de aangereikte blokken. Pad B: eerst één motor laten draaien met een aangereikte codevoorbeeld, dan de tweede; de kalibratie voor 1 m gebeurt samen met een buddy of de leerkracht. Zelfde logboekfoto als iedereen.

Uitbreidingen

• Snelheidscurve: rij dezelfde 1 m op drie verschillende ENA/ENB-waarden (of snelheden bij pad A) en vergelijk de tijden.
• Bluetooth-RC: bestuur de mBot live vanuit de mBlock-app als afstandsbediening.
• Achtbaan-parcours: rij een 8-vorm met alleen vooruit- en bochtblokken — hoeveel pogingen heb je nodig?

1 · De sensor vooraan

De HC-SR04 komt in een geprinte houder vooraan op het chassis — een mooie mini-Fusion-oefening (en een voorproefje van week 19). Bedrading zoals in week 12: 5V, GND, Trig (puls sturen), Echo (echo lezen). Het meetblok in mBlock geeft de afstand meteen in centimeter.

Let op de montagehoek: de sensor moet recht vooruit kijken. Scheef gemonteerd "ziet" hij obstakels naast het parcours in plaats van ervoor.

2 · De regelkring van de robot

1. Meten — de ultrasone sensor meet de afstand tot wat er vóór de robot staat.
2. Beslissen — het programma vergelijkt: is die afstand kleiner dan 15 cm?
3. Handelen — te dichtbij? Stop, rij achteruit, draai. Genoeg ruimte? Rij gewoon vooruit.
4. … en opnieuw meten — de lus draait door en de robot controleert meteen het effect van zijn eigen actie. Precies zoals de straatlantaarn van week 12, maar nu met wielen.

Dit is dé kernvraag voor de uitleg bij Boss 3 in week 20: kán je in één zin zeggen waarom dit een regeling is en geen sturing?

Basis-pad

Obstakel-logica zonder achteruit-stap: bij afstand < 15 cm gewoon stoppen (geen draaimanoeuvre). De snelheidsmeting blijft verplicht (dat ís het onderzoek), eventueel met een buddy die de stopwatch bedient.

Uitbreidingen

• Lijnvolger: 2 IR-sensoren, zigzag-principe — een heel ander soort "denken".
• Slimmer draaien: draai afwisselend links en rechts zodat de robot niet blijft vastzitten tussen twee obstakels.
• Drie zones: ver = normaal, middelver = trager, dichtbij = stop (drie als-blokken in plaats van één drempel).

1 · Opmeten en ontwerpen in Fusion

Een accessoire die alleen op het scherm goed lijkt, telt niet — hij moet écht monteren. Daarom eerst meten, dan pas tekenen:

1. Meet met de schuifmaat: waar zitten montagegaten (mBot heeft vaste gaatjes; zelfbouw-chassis heeft waar jij ze geboord/geprint hebt), hoe dik is het materiaal, hoeveel ruimte is er vrij?
2. Kies je bevestiging: schroefgat (voor M3: teken een gat van 3,2 mm) of kliksysteem (twee onderdelen die net iets te strak lijken — 0,2 à 0,3 mm speling maakt het verschil tussen "klikt vast" en "valt eraf").
3. Schets → bemating met je eigen cijfers, niet met een schatting → extrude → afronden.

Pad A (mBot) heeft doorgaans standaard schroefgaatjes in het frame — daar knoop je op aan. Pad B (zelfbouw) geeft meer vrijheid, maar dan moet jij zelf een stevig bevestigingspunt voorzien.

2 · Accessoire-ideeën

• Bumper: vangt lichte botsingen op vóór de ultrasone sensor het merkt — en scoort punten voor stijl bij Boss 3.
• Vlaggenmast: simpel, snel te ontwerpen, ideaal voor het basis-pad — toch een schroefgat of klik nodig.
• Steviger sensorhouder: vervangt de tijdelijke oplossing van week 18 door een nette, vastgeschroefde versie.
• Mini-grijpertje: een derde servo die opent/sluit — de zwaarste optie, voor wie al vlot Fusion en servo's beheerst.

Eis voor iedereen: minstens één schroefgat of kliksysteem dat echt werkt — geen tape, geen elastiek.

Basis-pad

Een eenvoudige vlaggenmast of naamplaatje met één schroefgat, op basis van een aangereikte sjabloonmaat (schuifmaatmeting mag samen met een buddy). Parcours-training blijft verplicht: minstens 2 ritten met tijd genoteerd.

Uitbreidingen

• Bewegend accessoire: een mini-grijpertje op een derde servo, met open/dicht-blok.
• Gewicht-onderzoek: weeg je accessoire en test of een zwaarder ontwerp de robot merkbaar vertraagt.
• Stijlronde: ontwerp een thema voor je robot (racewagen, dier, ruimteschip) — telt mee voor de stijl-score bij Boss 3.

Basis-pad (sprint-klasse)

Enkel het rechte stuk: vooruit rijden en stoppen bij het obstakel (geen ontwijkmanoeuvre nodig). Dezelfde 1 minuut-toelichting, gericht op wat wél werkt in je opstelling.

Uitbreidingen

• Lijnvolg-sectie: extra punten voor wie deze uitbreiding aandurft.
• Helper-XP: vroege afwerkers assisteren bij het ombouwen van het parcours tussen ronden.
• Tijdrit 2.0: wie een tweede robot of variant heeft, mag een vrije demonstratieronde rijden (telt niet mee voor het podium, wel voor Helper-XP).

1 · De hefboomwet op de flipper

Een hefboom ruilt kracht voor snelheid (of omgekeerd). De servo duwt dicht bij het draaipunt met veel kracht; de tip van de flipper beweegt daardoor een veel grotere boog — en dat levert snelheid.

Rekenvoorbeeld: de servo-as draait de korte arm 1 cm; de tip legt dan 6 cm af in dezelfde tijd → de tip is 6× sneller. De prijs: aan de tip blijft maar 1/6 van de kracht over — genoeg voor een knikker, te weinig voor een zware stalen kogel bij een kleine servo.

2 · De FLIP-code

Rust op 20°, slaan op 65°, en héél kort vasthouden zodat de servo zijn slag kan afmaken. Dit is exact blokpuzzel 4 uit het Blokkenboek.

Waarom 20° en niet 0°? Aan de rand van zijn bereik bromt en trilt een servo. Waarom 65° en niet 180°? Een slag van 45° is af vóór de bal weg is — een grotere zwaai maakt de flipper alleen maar trager. Tunen mag: dit zijn startwaarden.

Basis-pad

Gebruik het aangereikte flipper-ontwerp en de voorgeboorde servohouder. De FLIP-code mag uit het Blokkenboek (puzzel 4) overgenomen worden. Meting bij 2 hoeken (30° en 60°) in plaats van 3 volstaat — zelfde tabel, zelfde besluit in het logboek.

Uitbreidingen

• Eigen flipper-ontwerp: teken in Fusion een flipper met een andere vorm of lengte en vergelijk de slagafstand met het standaardmodel.
• Tweede flipper: een linker- én rechterflipper op één plankje, elk met een eigen knop (twee servo's, let op de voeding).
• Solenoïde-demo: alleen samen met de leerkracht — voel het verschil in slagkracht en verklaar het met de hefboomwet.

1 · De launcher in onderdelen

Vier onderdelen, elk met één taak:

• Geleidebuis (elektrobuis 16 mm of geprinte koker): houdt bal en plunjer op één lijn.
• Plunjer: de "hamer" die je intrekt; een aanslagring zorgt dat hij niet uit de buis schiet.
• Veer of elastiek: het energiedoosje. Intrekken = energie opslaan, loslaten = energie naar de bal.
• Schaalverdeling: streepjes per cm op de buis, want "ongeveer half ingetrokken" is geen meting.

Alternatief met dezelfde fysica: elastiek-katapult of servo-slagarm — mag, zolang de intrekafstand (of spanafstand) meetbaar blijft in stappen van 1 cm.

2 · Het meetblad

Zo ziet een eerlijke meetreeks eruit (voorbeeldgetallen — die van jou zijn anders):

Zie je het? Van 1 tot 4 cm is het netjes recht evenredig (2× zo ver intrekken = 2× zo ver schieten), maar bij 8 cm zit de veer bijna helemaal dicht en vlakt de grafiek af. Dát benoemen is het verschil tussen "meten" en "onderzoeken".

Basis-pad

Elastiek-launcher met het aangereikte buisje en de voorgeprinte plunjer. Meetreeks van 5 stappen (1 t.e.m. 5 cm) in plaats van 8, telkens 3 schoten. De grafiek mag op het voorgedrukte assenstelsel van het meetblad. Zelfde besluit-zin in het logboek.

Uitbreidingen

• Tweede grootheid: herhaal de meting met de goot onder een helling van 7° (die van je toekomstige speelveld) — wat verandert er aan de grafiek?
• Massa-onderzoek: volledige meetreeks voor knikker én stalen kogel, twee lijnen in één grafiek.
• Servo-launcher: een launcher die op een knopdruk automatisch afvuurt (koppeling met de kennis van week 21).

1 · De vergelijking

Geen enkel principe is "het beste" — ze zijn goed in iets anders. Dit is de tabel die je zelf gaat invullen met je eigen metingen:

De rij "betrouwbaar?" vul je in met je test van 10 passages. Typische uitkomst: de microswitch wint op betrouwbaarheid, het IR-poortje op balsnelheid, de folie op prijs — maar alleen mét stalen kogel (week 22!).

2 · Score tellen + ontdenderen

Het hart van je kast-software. De laatste regel — wacht 0,3 seconden — is de ontdendering: zolang die wacht loopt, kan dezelfde balpassage niet nóg eens tellen.

Let op de plaats van "zet score op 0": één keer, vóór de lus. In de lus zou hij je score elke ronde wissen — dé klassieker uit het Blokkenboek (puzzel 3 en denkvraag 4).

Basis-pad

Eén sensor volledig in orde is genoeg: de microswitch met veerdraad, mét werkende scoreteller en ontdendering. Het IR-poortje en de folie mogen bij een klasgenoot bekeken en in de tabel ingevuld worden op basis van diens test. Zelfde keuzevraag in het logboek.

Uitbreidingen

• Puntenzones: twee sensoren met verschillende waarden — de bumper geeft +50, de doorgang +10 (als-blokken per pin).
• Blokkeertijd-onderzoek: test 0,1 / 0,3 / 0,8 s ontdendering met snelle ballen — welke waarde mist er geen en telt er geen dubbel?
• Combo-teller: raak twee sensoren binnen 2 seconden en verdien bonuspunten (variabele + vergelijking).

1 · Het scorebord in vier draden

Het TM1637-display heeft maar vier aansluitingen — noteer ze op je schema:

Het display-blok zit in een mBlock-extensie: één keer toevoegen via de knop "extensies" onderaan het blokkenpalet (zie ook het Blokkenboek, familie communicatie). Display donker of wartaal? CLK en DIO omwisselen en het werkt — geen paniek.

Muzieknoten voor je jingles: C = 523, E = 659, G = 784 Hz. Omhoog klinkt als winnen, omlaag klinkt als verliezen — zo simpel is geluidsontwerp begonnen.

2 · Flits + jingle bij elke score

De scoreteller van week 23, nu met show erbij. De flits-LED zit op pin 6, de buzzer op pin 8:

Bonus: de drie toon-blokken duren samen 0,35 s — dat is meteen je ontdendering uit week 23! De jingle en de blokkeertijd zijn hier hetzelfde ding.

Basis-pad

Conform het basis-pad van level 4: geen display nodig — score via de seriële monitor, mét flits-LED en één punt-jingle. De mock-up en de usability-test doet iedereen: daar is geen elektronica voor nodig, alleen karton en een eerlijke tester.

Uitbreidingen

• Highscore: een tweede variabele die alleen stijgt als de score hoger is dan de beste tot nu toe (als-blok met vergelijking).
• LCD met tekst: "DRUK OP START" en "GAME OVER" op een LCD 16×2.
• Score naar de laptop: stuur elke score ook via de seriële verbinding naar de pc — zender, medium, ontvanger: dat is een communicatieprotocol (LPD 21).

1 · Het bovenaanzicht

Elk werkend speelveld — van café-kast tot jouw tafelmodel — heeft deze vaste onderdelen:

De helling is de onzichtbare motor van het spel: 6-8° naar de speler toe betekent bij een veld van 42 cm diep dat de achterkant ±5 cm hoger staat. Minder dan 6° = een slome bal, meer dan 8° = de servo-flippers verliezen het duel met de zwaartekracht.

2 · Van schets naar bemaat plan

Je Fusion-tekening is pas een bouwplan als een klasgenoot er jouw kast mee zou kunnen bouwen. Checklist voor het bematen:

• Kastcontour: 300 × 420 mm (afwijken mag ná overleg — dit is de zaagmaat).
• Baanbreedtes: overal minstens 1,5× je baldiameter (17 mm kogel → banen van min. 26 mm; launcher-baan 20-22 mm zodat de bal niet slingert).
• Drain-opening: 1,5 à 2× de baldiameter tussen de flippertippen — te klein is geen spel, te groot is geen genade.
• Flipperposities: gemeten vanaf de onderrand én vanaf de zijkant, met de rusthoek erbij.
• Sensor- en bumperposities: elk met kruismaat (x én y) — daar boor je in april.
• Helling: als hoek (6-8°) én als hoogteverschil in mm — dat is wat je straks onderlegt.

Onthoud de gouden regel uit de analyse: de bal moet overal kunnen komen, en overal kunnen wegrollen. Elke kuil zonder uitweg wordt in april een kast die je moet optillen en schudden.

Basis-pad

Ontwerp op het aangereikte sjabloon-speelveld (vaste kastmaat, flippers en drain al getekend): jij plaatst en bemaat de launcher-baan, één sensor en één bumper, en vult de materiaallijst in op het voorgedrukte formulier. Ook dit ontwerp gaat gewoon naar het vergunningsgesprek.

Uitbreidingen

• Ramp of bovenbaan: een verhoogde baan of terugloopgoot — teken ook het zijaanzicht met hoogtematen.
• Multiball-klaar: een balvanger die een tweede bal vasthoudt en loslaat (waar? hoe groot?).
• 3D-preview: extrudeer het speelveld in Fusion tot een 3D-model en render het doelbeeld van je eigen kast.

1 · De demo (rubric)

De keten moet zichtbaar en hoorbaar werken, in deze volgorde:

1. Invoer: flipperknop wordt ingedrukt.
2. Verwerking + uitvoer 1: de servo-flipper slaat (razendsnel, dan terug naar rust).
3. Invoer 2: de bal (of een testvoorwerp) raakt de score-sensor.
4. Uitvoer 2: het display/LED-systeem reageert (score +10, lichteffect of piepje).

De leerkracht scoort op werking, korte mondelinge uitleg ("wat gebeurt hier en waarom?") en netheid van de opstelling — zie het volledige rubric-overzicht op gamification.html#rubric.

2 · Het vergunningsgesprek

Dit is geen examen maar een haalbaarheidscheck, samen met de leerkracht:

• Past het ontwerp binnen de kastmaat (±30 × 42 cm) en de eigen bewezen modules?
• Is de printtijd realistisch? Tel de onderdelen op met de vuistregels van week 25 — meer dan ±6 uur per leerling wordt in 9 weken krap.
• Te ambitieus? Samen schrappen: bijvoorbeeld van 4 naar 2 score-sensoren, of de multiball-optie naar een sterretjes-doel voor later verplaatsen.
• Te mager? Een uitdaging toevoegen: een extra bumper, een ramp, of alvast een sterretjes-doel markeren om in mei op te pakken.

De afspraken op het formulier zijn geen straf maar een contract met jezelf — het is precies wat je in april-mei gaat bouwen.

Basis-pad

Demo met 2 sensortypes minder complex (bijvoorbeeld alleen de microswitch) en het sjabloon-speelveld van week 25 als ontwerp. Ook dit ontwerp wordt gewoon vergund — de leerkracht past de afspraken aan op maat van wat haalbaar is.

Wie klaar is

• Help een klasgenoot de eigen keten stabiel te krijgen vóór diens demo (Helper-XP).
• Werk het logboek van het volledige Flipperlab (weken 21-25) verder af.
• Denk alvast na over het thema van je kast (komt terug in week 34).

1 · Het werkplan: de werkvolgorde-tabel

Een werkplan is geen opstel maar een tabel. Elke rij is één taak, en de kolom "kan parallel met" is de slimme kolom: dáár win je je tijd. Dit is een voorbeeld — jouw plan volgt jouw vergunde ontwerp.

Herken je dit? Zo plant een echte fabriek óók: de duurste machine (bij ons: de 3D-printer) mag nooit stilstaan. Taak #1 staat daarom bovenaan, ook al heb je de prints pas volgende week nodig.

2 · Aftekenen en zagen met de plaatdikte in je hoofd

De klassieke beginnersfout: vier wanden van exact 30 en 42 cm zagen — en dan blijkt de kast 1,8 cm te groot, want de wanden hebben zelf ook een dikte.

1. Meet éérst de dikte van jouw plaat met de schuifmaat (MDF "9 mm" is soms 8,7 mm).
2. Kies je opbouw: wanden óp de bodemrand (buitenmaat = 30 × 42 cm) of rond de bodem (bodem blijft 30 × 42 cm, kast wordt iets groter). Teken het eerst als bovenaanzicht-schets.
3. Komen voor- en achterwand tussen de zijwanden? Dan zijn ze 30 cm − 2 × plaatdikte breed.
4. Afteken-regel: winkelhaak tegen de fabrieksrand (die is recht!), potloodlijn, en zaag er naast — het zaagblad eet ±2 mm van jouw kant af als je óp de lijn zaagt.
5. Controle na het zagen: meet elke plaat na en leg de twee zijwanden op elkaar — zijn ze exact even lang? Verschil > 1 mm = even bijschuren, anders wordt je speelveld scheef.

Kartonbouwers doen exact hetzelfde met breekmes, stalen lat en snijmat — en verdubbelen elke wand (twee lagen kruislings gelijmd = verrassend stevig).

Basis-pad

De vereenvoudigde kast (1 flipper, 2 sensoren) gebruikt het kant-en-klare zaagplan van de leerkracht: maten staan er al op, alleen aftekenen en zagen. Werkplan invullen op het half-ingevulde sjabloon (6 taken, volgorde zelf bepalen). Kartonvariant mag volledig.

Uitbreidingen

• Kritieke pad: markeer in je werkplan de taken die álles ophouden als ze uitlopen — dat is hoe echte projectleiders plannen.
• Backglass-voorbereiding: extra achterwand van 30 × 12 cm meezagen voor het verlichte artwork van week 34 (sterretjes-doel).
• Nette hoeken: verstek of hoeklatjes in plaats van stompe verbindingen.

1 · Zo zit je kast in elkaar (zijaanzicht)

De bal vertrekt onderaan rechts (launcher), klimt langs de rechterwand omhoog, wordt bovenaan door de boog het speelveld ingestuurd en rolt door de helling vanzelf terug naar beneden — richting flippers en, als die missen, de drain.

2 · Hoeveel hoger moet de achterkant?

De helling bepaalt het hele spelgevoel: te vlak en de bal kruipt, te steil en je flippers krijgen hem straks niet meer omhoog. Voor een speelveld van 42 cm lang:

Meet je hoek na met een hoekmeter, een gradenboog tegen de zijwand of een waterpas-app op het speelveld. Slimme bouwers maken de helling instelbaar (schroefpootjes of verschuifbare wig): dan kan je in week 33 nog finetunen na de feedback van je testers.

3 · Het baltest-ritueel

1. Bal 10× met de hand door de launcher-baan omhoog rollen.
2. Turf: boog gehaald? / nergens blijven hangen? / netjes in de drain geëindigd?
3. Elke hapering krijgt een naam op de verbeterlijst ("blijft hangen op lijmnaad links").
4. Fix wat je vandaag kan fixen, plan de rest in je werkplan.

Score 10/10 drie lessen op rij? Dan is je speelveld klaar voor de flippers van week 29.

Basis-pad

De vereenvoudigde kast gebruikt een vaste wig van 5 cm (≈ 7°, mag uit de klasvoorraad) en rechte geleiders van dubbel karton in plaats van gebogen rails. Eén brede uitvalopening voor de ene flipper. Zelfde baltest, zelfde logboekfoto.

Uitbreidingen

• Instelbare helling: schroefpootjes of schuifwig — goud waard bij het finetunen in week 33.
• Inlanes: een tweede goot die de bal naar de flippertip leidt in plaats van de drain, zoals op een echte kast.
• Bumper-plan: meet de posities van je bumpers en poortjes alvast uit en teken ze op het speelveld — dat scheelt puzzelen in week 30.

1 · Montage in vijf stappen

1. Sleuf: boor een gat van 8-10 mm op de flipper-positie en vijl het uit tot een sleuf waar de servo-as vrij doorheen kan draaien.
2. Servo eronder: monteer de servo ondersteboven onder het speelveld (schroefjes door de servo-oren in een houten steuntje, of stevig warmlijmen op een blokje). De as steekt door de sleuf.
3. Flipper erop: druk de geprinte flipper op de servohoorn en borg met het hoorn-schroefje. Draai eerst de servo met code naar 20° en monteer de flipper dán in rustpositie — anders slaat hij de verkeerde kant op.
4. Speling checken: de flipper moet vrij over het speelveld scheren: 1 à 2 mm lucht. Sleept hij → servo iets laten zakken; wipt hij omhoog → borgschroefje aandraaien.
5. Knoppen: boor het knopgat in de zijwand (24 mm speedboor voor arcade-knoppen — onder toezicht, wand inklemmen!), knop erin, moer vast, kabels naar achteren.

2 · De flipper is een hefboom

De servo-as is het draaipunt. Als de servo in 0,15 s van 20° naar 65° draait, legt een punt op 2 cm van de as maar een klein boogje af — de tip op 7 cm legt in diezelfde tijd 3,5× zoveel weg af en gaat dus 3,5× zo snel. Daarom lanceert de tip de bal het verst.

Het testprogramma is blokpuzzel 4 uit het Blokkenboek: wacht tot flipperknop → hoek 65 → 0,15 s → terug naar 20. Upload het en je flippers leven — de echte spellogica volgt pas in week 31.

Basis-pad

De vereenvoudigde kast krijgt één flipper centraal onderaan (één servo, één knop) en een elastiek-launcher. De knop mag bovenop het speelveld in plaats van door de zijwand — dan hoeft er niet geboord te worden. Zelfde mijlpaal, zelfde +50 XP.

Uitbreidingen

• Fijnafstelling: experimenteer met rusthoek, slaghoek en vasthoudtijd en noteer je beste combinatie in het logboek (met argumenten — dat is meteen LPD-goud).
• Slagkracht-meting: hoe ver tegen de helling op komt de bal bij hoek 50/65/80? Tabel + conclusie.
• Voorbereiding sterretjes: wie een pop-bumper (⭐⭐) of solenoïde-flipper (⭐⭐⭐) wil, bespreekt déze week het plan met de leerkracht — dan kan het materiaal besteld worden.

1 · De pinnen-toewijzing (voorbeeld)

Eén Arduino, ruim tien aansluitingen — zonder plan wordt dat raden. Dit voorbeeldplan werkt voor de standaardkast; wie meer of minder sensoren heeft, past het aan op het eigen schema. Eén regel is heilig: schrijf elke pin op vóór je hem aansluit.

Slim weetje: de analoge pinnen A0-A5 werken óók als gewone digitale pinnen — zo past alles ruim op één Uno. Pin 0 en 1 laat je met rust (die praten via USB met je computer).

2 · De vijf kabelplan-regels

1. Label beide uiteinden. Stukje afplaktape om de draad met "S1", "LED2", "SRV-L"… Een label aan één kant is een halve zoektocht.
2. Kleurcode: rood = 5 V, zwart/blauw = GND, andere kleuren = signaal. Nooit een rode signaaldraad — dat is vragen om een kortsluiting bij het debuggen.
3. Bundel per route: alle draden van de linkerkant samen in kabelbinders, alle draden van rechts samen. Twee nette "snelwegen" naar de Arduino in plaats van twintig losse straatjes.
4. Service-lus: 5 cm extra draad bij elk bewegend of vervangbaar deel (servo's, display). Strak getrokken draad trekt zichzelf los bij de eerste de beste trilling.
5. Schroefklem boven steekcontact: een breadboard in een dreunende flipperkast verliest draadjes. Het schroefklem-shield (±€4) klikt op de Uno en klemt elke draad muurvast — dé aanrader voor de eindkast.

Test-tip: check elk kanaal meteen na het aansluiten (sensor indrukken → 1 op de seriële monitor). Eén kanaal per keer testen is 12 kleine succesjes; alles ineens testen is één grote puzzel.

Basis-pad

De vereenvoudigde kast heeft 2 sensoren (1 score + 1 drain), 1 flipperknop, 2 LED's en de buzzer — samen 7 aansluitingen. Gebruik de voorgedrukte pinnen-tabel van de leerkracht en werk het meegeleverde basisschema bij met je eigen pin-nummers.

Uitbreidingen

• Extra sensor op A0: een derde puntenmaker (spinner, target) — je reservepin ligt al klaar.
• Soldeerwerk: draadjes aan microswitches solderen in plaats van klemmen — duurzaamst van al (en de Soldeer-Sensei-quest ligt om de hoek).
• Kabelgoten: geprinte of gevouwen kabelgootjes onder het speelveld — de nette kast wint in week 37 de techniek-jury voor je.

1 · Flowchart van het hele spel

Elke pijl in dit schema wordt straks een blok of een groepje blokken in mBlock. Volg de lijnen: bij elke sensor-treffer kom je terug bij "wacht tot sensor", tot de bal in de drain valt — dán pas telt er een bal af.

Print- of papierversie: laat leerlingen dit schema eerst zelf natekenen (met eigen pijlen) vóór ze het overtypen naar mBlock — dat voorkomt "blok voor blok" programmeren zonder overzicht.

2 · De bouwstenen in code

• Variabelen vóór de lus: score en ballen worden precies één keer gezet, bij de start — niet bij elke ronde van de lus (denkvraag 4 uit het Blokkenboek).
• Sensor-event + ontdendering: na elke trigger een korte "wacht 0,2 s" vóór de sensor opnieuw gelezen wordt, anders telt één treffer soms dubbel of driedubbel.
• Display-update: zet het "toon score op display"-blok meteen ná elke "verander score met …" — zo loopt het scorebord altijd gelijk met de werkelijke score.
• Drain-sensor: dezelfde sensortechniek als je score-sensoren, maar dan in de uitvalgoot — geen punten, wel "verander ballen met -1".

Oefen dit eerst als blokpuzzel 5 in het Blokkenboek (spelstart) — de balverlies-logica hierboven is de natuurlijke vervolgstap.

Basis-pad

Werk met 1 score-sensor (vaste +10) en 1 drain-sensor. Gebruik het voorbeeldschema hierboven letterlijk als bouwplan — elke rechthoek wordt één stukje code, in dezelfde volgorde als het schema.

Uitbreidingen

• Verschillende puntenwaarden: elke sensor een eigen aantal punten (bumper = 10, poortje = 25).
• Voorproefje combo's: noteer op papier hoe je twee sensoren "kort na elkaar" zou kunnen herkennen — volgende week bouw je dit echt.
• Eigen game-over-animatie: een uniek LED-patroon dat alleen bij game-over verschijnt.

1 · High-score: alleen overschrijven als het beter is

Een highscore-variabele werkt bijna hetzelfde als score, met één verschil: je overschrijft hem alleen als de huidige score hoger is. Zonder die vergelijking zou elke nieuwe (lagere!) score de oude recordscore wissen.

Zet dit blok meteen ná elke "verander score met …" — zo checkt de kast bij élke treffer of er een nieuw record is, niet pas bij game-over.

2 · Combo's, attract-mode & de flow

• Bonus-combo: na een treffer op sensor A een kort "venster" openen (bijvoorbeeld: 1,5 s lang ook naar sensor B luisteren). Wordt B binnen dat venster ook geraakt, geef dan een extra bonus bovenop de gewone punten.
• Attract-mode: tel hoeveel seconden er verstreken zijn sinds de laatste sensor-treffer of startknop-druk. Voorbij een drempel (bv. 15 s) start een herhalend lichtpatroon, dat stopt zodra de startknop wordt ingedrukt.
• De volledige flow: attract-mode (niemand speelt) → startknop → spellus van week 31 (3 ballen, score, balverlies) → game-over-show → terug naar attract-mode. Eén grote lus om alles heen.

Denk in blokken die je al kent: een "venster" is niets anders dan een korte "wacht" gevolgd door een sensorcheck — dezelfde bouwstenen als in het Blokkenboek, nu slimmer gecombineerd.

Basis-pad

Focus op de high-score (kernvaardigheid variabelen + vergelijken) en een eenvoudige attract-mode (vast knipperpatroon zonder tijdklok, gewoon in de eeuwige lus vóór de startknop). De bonus-combo mag hier vervallen of huiswerk worden.

Uitbreidingen — sterretjes-doelen

• Meerdere combo's: elk sensorpaar een eigen bonus-waarde.
• Pop-bumper of multiball uit de sterretjes-doelen van level 5.
• Helper-XP: een klasgenoot door de combo-logica of attract-mode-timing loodsen.

1 · De spelregels van het testen

• 3 ballen, geen uitleg vooraf. De tester krijgt de kast zoals een bezoeker op de Arcade-dag: zonder handleiding. Wat de tester niet snapt, is een bevinding — geen fout van de tester.
• De eigenaar zwijgt en noteert. Kijken waar een speler aarzelt of vals speelt levert meer op dan tien eigen testrondes.
• Feedback gaat over de kast, niet over de persoon. "De linkerflipper reageert traag" mag; "je kast is slecht" helpt niemand vooruit.
• Elke bevinding is een cadeau. Een probleem dat nú gevonden wordt, is er op de Arcade-dag geen. Bedrijven betálen testers hier zelfs voor.

2 · Van formulieren naar verbeterlijst

Leg je 3 formulieren naast elkaar en sorteer elke opmerking in één van drie stapels:

• Spelbrekers — de kast is er niet mee te spelen of de score klopt niet: bal blijft hangen, flipper valt uit, sensor telt dubbel, game-over komt nooit. Altijd eerst.
• Verbeteraars — het spel werkt, maar wordt er merkbaar beter van: launcher schiet te zwak, effect komt te laat, score slecht leesbaar.
• Nice-to-haves — leuk voor later (of voor de decoratieweek): mooiere geluiden, extra lichteffect, thema-ideeën.

Staat dezelfde opmerking op 2 of 3 formulieren? Dan is het vrijwel zeker geen toeval — die schuift omhoog in de lijst.

Basis-pad

Test 2 kasten in plaats van 3. Sorteer de feedback samen met de leerkracht in twee stapels (spelbrekers / de rest) en pak minstens de 2 belangrijkste spelbrekers aan. Zelfde logboekfoto.

Uitbreidingen

• Duurtest: laat iemand 10 minuten non-stop op je kast spelen — overleeft alles het?
• Cijferwerk: reken per criterium je gemiddelde score uit; welk criterium scoort het laagst en klopt dat met je eigen gevoel?
• Tweede carrousel: regel na je fixes een her-test door dezelfde testers — zijn de scores gestegen?

1 · De drie lagen van een skin

• Backglass — het uithangbord van je kast: thema-artwork + de naam, groot. Op stevig karton of geprint en gelamineerd, rechtop tegen of in de achterwand. Wil je hem verlichten met een LED erachter? Dat is een sterretjes-doel uit het leveloverzicht.
• Speelveld — kleurvlakken, banen en zones die het spel léésbaar maken: waar scoor je veel, waar is het gevaarlijk? Plat werken: papier of folie strak verlijmd, geen dikke randen waar de bal op kan botsen.
• Details — bumper-stickers, scoretjes bij elke sensor ("+100!"), thema-figuren aan de zijwanden. Klein maar dit maakt het af.

Kies maximaal 3 kleuren en blijf erbij — dat oogt professioneler dan tien kleuren door elkaar.

2 · Regels die je kast beschermen

• De bal is de baas. Elke sticker of verflaag op de balbaan: eerst vragen, dan testen. Een opkrullend hoekje papier = een gegarandeerde klemmer op de Arcade-dag.
• Sensoren blijven vrij. Niets over microswitches, IR-oogjes of contactpunten plakken.
• Servo's en kabels blijven bereikbaar. Decoratie die je elektronica verstopt, maakt elke reparatie in week 35-37 dubbel zo lastig — werk met losneembare panelen.
• Eerst techniek, dan verf. Staat er nog een spelbreker open van week 33? Die gaat voor. Een prachtige kast die niet werkt, verliest van een kale kast die wél werkt.

Basis-pad

Thema met naam + backglass (mag volledig geprint) + 2 bumper-stickers. Usability-test met de leerkracht als observator, samen 1 fix kiezen en uitvoeren. Zelfde logboekfoto's.

Uitbreidingen

• Verlichte backglass: LED('s) achter het artwork — sterretjes-doel én blikvanger.
• Thema-audio: pas je buzzergeluiden aan het thema aan (ruimte = laag gezoem, horror = onheilspellende tonen).
• Attract-tekst: laat het display in attract-mode de naam van je kast tonen of knipperen.

Basis-pad

Zelfde eindpunt, met hulplijnen: keuring in twee delen (mechanisch apart van software), pitch mag met het spiekbriefje in de hand en focust op deel 1, 3 en 4. Portfolio-checklist samen met de leerkracht overlopen vóór inlevering.

Uitbreidingen

• Pitch-plus: verwerk een live-demo-moment in je pitch (bal lanceren op exact het juiste moment van je verhaal).
• Duurtest-certificaat: 20 minuten non-stop spel zonder één hapering — laat het aftekenen.
• Jury-voorproef: pitch voor een leerkracht van een ander vak en verwerk diens feedback.

Basis-pad

Zelfde dag, met vangnetten: pitchen mag voor een mini-jury aan je eigen kast (zelfde rubric), en bij een storing die je niet zelf opgelost krijgt, roep je er meteen een Helper of de leerkracht bij — de jury beoordeelt ook hoe je met de panne omgaat.

Extra rollen (wie ze opneemt)

• MC/omroeper: opent de zaal, kondigt de pitchronde en de prijsuitreiking aan.
• Fotoreporter: legt de dag vast voor de schoolwebsite en de portfolio's.
• Scorekeeper: beheert de high-score-lijst en de stembus.
• Gastheer/-vrouw: ontvangt de jury en bezoekers, legt de stembiljetten uit.