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3DOF Flight Motion Simulator

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    3DOF Flight Motion Simulator

    https://www.youtube.com/watch?v=4k_nAvMY7MI






    Kurz Beschreibung und Ziele: Ziel war es erst die Bewegungen der Bank und Pitch Achse von allen DCS Mustern 1:1 zu simulieren.
    Nachdem ich selbst RL geflogen bin, hab ich dieses Ziel schnell verworfen und versuche aktuell auch G-Kräfte mit den 360°
    möglichst real abzubilden (Stichwort OnSet cueing)
    D.h. die Simulation der Positiven G-Kräfte (Heave Achse) werden über einen Gurtspanner simuliert (Danke an Bergison für diese Idee).
    Beschleunigung und Abbremsen wird bereits mit der Pitch Achse verrechnet und jetzt simuliert.
    Slide und Drift wird mit der Bank Achse verrechnet simuliert.
    Und auf Nachfrage: Warum keine Stuard Plattform mit 6DOF? Weil ich Aerobatics und BFM halbwegs korrekt simulieren will.
    Das Gefühl und die Anstrengung im 2DOF bei einem Loop, Barrelroll, Hammerhead oder invert sind extrem Nah am echten fliegen (zumindest sagt das ein RL Pilot aus der Schweiz der Anwärter für F/A-18 in Emmen war). Nichts was ich jemals mit einem Hexapod 6DOF empfinden konnte :-)

    Elektronische Lösung:
    - Über eine Software namens X-Sim, https://www.x-sim.de
    - ist es möglich über ein Plugin (DCS LUA Encoder) https://www.x-sim.de/forum/viewtopic.php?f=79&t=309
    - die Echtzeit Fluglagedaten eines DCS Musters auszulesen (erfordert angepasste Export.lua - steht unten als download zur Verfügung)
    - Das ganze System funktioniert mit DCS World 1,5, 2.0, 2.5 und mit allen DCS Modulen!

    - X-Sim wandelt diese Lagevektoren (werden als Radiant ausgegeben) in eine digitale Singalkurve mit +/- 180° um.
    - Diese Daten werden über USB an den Arduino Uno (Microcontroller) geleitet.
    - Eine Firmeware für den Arduino Uno (nennt sich XPID ; C Code) https://www.x-sim.de/forum/viewtopic.php?f=39&t=723
    ermittelt den Ist-Wert des Motors über ein 5V Feedback Analogsignal.

    - Dieser Feedbacksensor muss rüttelfest, linear und absolut sein, d.h. normale Hallsensoren mit 0,5 bis 4,5V funktionieren nur bedingt.
    Am Besten funktioniert bei mir Der hier:
    https://www.megatron.de/produkte/hal...ie-mab25a.html

    - Dann vergleicht die Arduino Firmeware den Ist-Wert mit dem Sollwert (das ist die Signalkurve die von X-Sim aus DCS bekommt).

    - Das Ergebnis wird über einen PID Regler geglättet und in serielle Steuerbefehle (8 Bit d.h. max. 1042. Stellungen) umgewandelt.
    - Diese gehen an die Motorsteuerung (H-Bridge):
    https://www.dimensionengineering.com...sabertooth2x60
    Die wandelt alles in ein Pulsweitenmoduliertes (PWM) 12V - besser aber 24V Lastsignal um.
    - Das PWM Signal schaltet den Motor extrem schnell an und aus (32khz), um damit den Motor langsamer oder schneller laufen zu lassen, sowie links oder rechts rum.


    Mech. Lösungen:
    - Um kosten zu sparen habe ich unlegierten Stahl für den Rahmen verwendet - der ist einfach zu schweißen, günstig und stabil.
    Nachteil: Sehr schwer (Cockpit 90kg, JetSeat 60kg, Pitch U-Rahmen 80kg, Hauptrahmen 120kg alles jeweils mit Motoren usw.)

    - Es gibt verschieden Ansätze für 360° Simulatoren - ich hab die klassische Anordnung mit zwei Achsaufnahmen gewählt.
    Vorteil: Einfache Konstruktion und robust, aber platzintensiv (240cm lang, 220cm breit, 270cm hoch)

    - Um kosten zu sparen wurden zwei DC Getriebe Motoren mit 120NM und 60A gekauft (je 360 Euro).
    Vorteil: Keine teuren Frequenzumrichter, keine teure SPS/Beckhoff Steuerung nötig, keine teuren Lastnetzteile nötig.
    Außerdem kann man damit auch Force Feedback für den Stick und Gurtstraffer (simulation der pos Gs) bauen.
    Nachteil: Enorme Störsignale und Ströme.
    Motoren die das packen gibt es in Deutschland kaum...aber bei den Italienern:
    https://www.transtecno.com/de/getrie...be/12v-24v-dc/

    Als Stromquelle kommen billige 12V Batterien zum Einsatz die parallel 24V liefern. Netzteile mit über 1kw sind störanfällig, teuer und können nicht rekrupieren. Außerdem mag ich bei einem Stromausfall nicht einfach in der Luft hängen. Die vier Batts reichen für min. 2h mit permanenten Aerobatics und min. 8h bei normalen Geschwadertraining.

    Stickverlängerung: Durch die Drehkräfte kann man selbst mit dem Warthog Stick nicht vernünftig fliegen. Ich habe eine Verlängerung von 28cm verbaut und an der Basis des Griffes zwei Lenkraddämpfer (Motorrad) montiert plus zwei Federn für die Zentrierung. Im Endeffekt braucht Ihr 10 bis 15kg Wiederstand um realistische und präzise Steuereingaben zu machen. Leider sind mehr als 10kg nicht zu empfehlen, da Euch sonst die Basis vom Warthog Stick abbrechen könnte.
    (thx an Bergison für die geniale Idee). Bei starker Dämpfer Einstellung hat man auch gleich ein manuelles Trimsystem!
    Noch so eine ganz Verrückte Idee: Die zwei Federn für X und Y die durch einen Akturator vorgespannen (je nach AOA oder Gs) und könnte so ein Force Feedback erzeugen...mal sehen *G

    Taktile Schallwandler und Subwoofer.
    Beides ist notwendig um ein realistisches Gefühl im Pit zu bekommen. Der Bodyshaker (IBEAM) simulliert Landungen, GAU-8, Buffets, Airbreaks, Collisions oder Ejects an. Um z.B. Afterburner, Windgusts, Triebwerksvibrationen oder Geareffekte darzustellen ist ein Subwoofer notwendig.
    Zum Glück gibt es da schon ein Software um all diese Effekte für DCS auszulesen:
    https://forums.eagle.ru/showthread.php?t=175028
    Nennt sich SimShaker Module und wurde für SimSHAKER JETPAD Sitzmatte entwickelt, geht aber auch super mit jedem Subwoofer und Buttkicker!
    Ich spüre damit jede Rille im Pflaster beim Taxeln! Und die GAU-8 erst :mrgreen:
    Die Effekte kann man für jede Muster perfekt anpassen. Und das Ganze kostet nur 25 € + eine billige dedizierte Soundkarte


    Ich habe den PC mit im drehenden Pit (mit Motordämpfern) eingebaut - SSD und Mainboard ist absolut unbeindruckt von den G´s,
    aber normale Festplatte rauchen schnell ab :-) Nur so war es möglich sämtliche Geräte anzuschließen (Hotas, FFB, HTC Vive, Keyboard, TrackIR, Lilliputs, Trackball, Bodyshaker, 5.1 System, Pedale, 28" Monitore, usw.)

    Um den Strom dafür ins Pit zu bekommen braucht man hochwertige Drehschleifer
    https://www.ebay.de/itm/Drehdurchfuh...item2c93eed624
    Ich hab einen mit 10 Steuerleitungen und 3 Spannungsleitungen (220V). Die Steuerleitungen führen das USB Signal vom PC zum Microcontroller. Achtet darauf das ja keine Mechanische Belastung auf dem Teil liegt!

    Gurtspanner für Gs Force Simulation:
    Der ist enorm wichtig - ohne das Teil sind die FalseInputs und Cues z.B. bei 90° Bank turn einfach zu krass. Obwohl nur die Gurtschnalle an einem Kabel angezogen wird, verteilt sich der Druck sehr sauber auf Schultern, Brust, Oberschenkel und Gesäß. Die Schultergurte sind dafür sehr stark und breit gepolstert.
    Man fühlt kaum das in Wirklichkeit ein Zug in der Mitte die Quelle der Gs ist.
    Jedes G ist deutlich fühlbar, selbst schnelle Ausschläge beim Take Off (da spürt man dann aber schon das Rucklen zwischen den Beinen :-D )
    Im moment wird die maximale Zugkraftvon 30kg an den Schultern und 40kg an der Hüfte bei 6Gs im Flugzeug erreicht. Da bleibt mir fast die Luft weg, obwohl der objektive Druck auf den Körper nur ein Bruchteil der realen Gs ist. Es fühlt sich an wie 3.5G in einem realen Flugzeug. Mehr Kraft erzeugt leider zu viel Schmerz bzw. führt zum Immersion Break.



    Sicherheit
    Bei 360°, 200kg und 230V im Pit hört der Spaß auf und kleine Fehler können tödlich enden, d.h.
    - Separater, super sensibler FI Schalter direkt vor dem Drehschleifer zwischen die Netzstrom Leitung bauen.
    Ich habe bisher keine ungewollten Offs oder Spannungsschwankungen erlebt.
    - Notaus-Schalter: Um die 24V Laststrom abzuschalten habe ich ein Lastrelais zwischen Motoren und Batterie gebaut. Vom Pit aus geht über zwei Signalleitung ein 12V Steuersignal zu den Relais. Wird das Steuersignal durch den Schalter gekappt, trennen die Relais den 24V Laststrom. Denkt nicht mal daran den Laststrom direkt über einen Schalter im Pit zu trennen.
    - Überrollbügel: Sollte eine Achse, Lager oder Achsaufnahme brechen während man auf dem Kopf steht, fällt man aus 1,5m Höhe auf den Boden. D.h. baut unbedingt eine stabilen Bügel ein, der an mindestens zwei Punkten verhindert das Euer Kopf den Aufprall bremst!
    - Schwerlastanker: Ich habe 12 Stück davon in Boden und Wände verankert, damit das alles hält.
    - Notbremssystem: Über Funk und eine autarke Batterie steuere ich zwei 25mm Bolzen an einem Linearmotor an, die sich im Fall des Falles in die Wände und Rahmen bohren und jede Bewegung stoppen. Warum Funk? Wie wollt Ihr die Bremse auslösen, wenn die Achse samt Steuerkabel abreißt?
    - Helm, 5 Punkt Gurt und Alarmknopf sind Pflicht. HTC Vive in einen Pilotenhelm verbauen funktioniert erstaunlich gut! Die Valve Index jetzt passt nicht mehr einfach so in den Helm, da muss ich erst rum schneiden.
    - Notstrom-Beleuchtung ist wirklich gut im Falle des Falles.
    - Verwendet NUR geprüfte Drehdurchführungen die wirklich für 230V (Durchschlagschutz bis 700V Spitze) ausgelegt sind!
    Und erdet mit dem Nullleiter das gesamte Cockpit.

    Probleme, mit denen ich zu kämpfen hatte:
    - Selbst 40x40x5mm Winkelstahl verbiegt sich axial schnell (Torsion) - der erste Pitch U Rahmen wog 180kg und hat sich trotzdem komplett verbogen.
    Also alles noch mal neu gemacht mit Rundrohren d=140mm / 4mm...das ist tatsächlich das minimum wenn man über 100kg wiegt!
    - Die Lager der Achsen müssen radial und axial gelagert sein (bei 180° drücken min. 250kg auf das untere Lager!!!)
    - Antriebswelle und Antriebswellenflansch des Motors MUSS aus Werkzeugstahl und min. d=25mm haben...sonst Bruch. Am Besten 35mm wenn Ihr wie ich eine Kabeldurchführung habt.
    - Demontierbarkeit (z.B. durch Kettenantrieb) ist ein wichtiges Stichwort um sich das Leben leichter zu machen. Ah und vergesst nicht Deckenhöhen und Türbreiten.
    - Der Motor muss min. 90Nm schaffen und 70rpm um die Drehrate der F15-C zu erreichen.
    - Es darf kein selbsthemmendes Getriebe verwendet werden! Mir ist bei Dauerbelastungen (Airrace) das erste Schneckengetriebe deswegen gestorben.
    - Bürstenmotoren sind bekannt für Störsignale - meine Motoren sind extrem Dick ummantelt und trotzdem müssen alle Kabel doppelt abgeschirmt und an einem Punkt geerdet werden. Nehmt keinen China Schrott für Shields oder Platinen...die sind ganz oft schlecht oder falsch geerdet.
    - Ebenfalls gab es Aussetzer bei max. PWR 160A...nachdem der gesamte Microcontroller mit 2mm Blech ummantelt wurde war Ruhe :-)
    - Die C Software für die Motorsteuerung ist schwierig für mich zu verstehen...muss man aber auch in der Regel nicht anfassen.
    - Die Motorsteuerung macht was Sie soll, aber es gab ruckler im Druck- bzw. Entlastungsbetrieb. Also Problemursache stelle sich das selbsthemmende Getriebe heraus, das bei kleinen Laständerungen immer wieder leicht blockiert.
    - UR Radio und der Flightplaner kollidierten mit dem Export Script. Danke an Bosshog und Sparrow fürs bugfixen! Ist aber obsolet, mit Simple Radio gibt es keine Probleme.


    Probleme mit VR z.B. Oculus oder Vive
    - Grundsätzlich tracken alle VR Brillen absolut. D.h. wenn Eurer Flieger mit 45° rollt, dann addieren sich die 45° realer Cockpit Winkel mit den 45°Winkel der InGame View. D.h. optische wirkt es so als ob Ihr im 90° winkel fliegt. Das führt sofort zu Motion Sickness. Einziges Mittel dagegen ist motion cancelling. Soll heißen eine App zieht die 45° RL Winkel einfach wieder ab. Motion cancelling funktioniert über 2x 360° nur mit der HTC Vive, Vive Pro und Valve Index. Es geht mit zwei Lighthouse 1.0 oder 2.0 Stationen, aber nur bei 2.0 kann man auch BodyShaker voll aufdrehen (die 1.0 werden leicht von Vibrationen gestört)
    https://github.com/matzman666/OpenVR...lator/releases
    https://www.xsimulator.net/community...to-test.10241/

    Probleme mit der Pitch Achse bzw. dem Rollachsen Flip
    - Wenn man nur 2DOF ohne die Z-Achse hat, dann kann die Pitch Achse keinen richtigen Looping machen. D.h. die Pitch Achse steigt bei einem looping bis +88°, dreht dann die Bank (Roll) Achse ziemlich schnell um -180°, und dann sinkt die Pitch Achse wieder. Diese 180° Drehung würde die Z Achse ausgleichen. Da die aber nicht vorhanden ist werdet Ihr etwas durchgerührt. Das selbe passiert natürlich wenn beim looping dann genau nach unten fliegt. Dort dreht die Bankachse dann +180°.

    Um das Problem zu lösen hat meine Frau die DCS Lagevektoren in der Export.lua komplett umgeschrieben:
    https://drive.google.com/open?id=1aE...IgLk-S1ZP7Obx0
    und damit funktioniert dann auch ein echter Looping!
    - Es geht Vorwärts/Rückwärts/Invertierter Loop
    - Abbrechen z.B. 80° PitchUp den Climb abbrechen
    - Mann kann sogar bei 90° Pitch Up rollen
    - Mann darf aber nur bis zu 5° Grad neben der Spur durch die Vertikale gehen, sonst funktioniert das Counter Script nicht.

    Es gibt noch ein paar Jumps, aber die sollten bald erledigt sein.
    Attached Files
    Last edited 02-21-2020, 05:30 PM.

    #2
    Ich verfolge das schon Ewigkeiten bei euch im Forum.
    Bin schwer beeindruckt!

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      #3
      Was habe ich da jetzt die letzten Minuten gelesen?

      Ich habe gefühlt nur 1/4 verstanden, aber es klingt hoch interessant.

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        #4
        Geile Sache Was bräuchte man um das mit einem 800kg schweren Cockpitsegment zu machen?
        DCS F-16C Blk. 40/42
        Candidate - 480th VFS - Cupra | 06

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          #5
          Originally posted by Cupra View Post
          Geile Sache Was bräuchte man um das mit einem 800kg schweren Cockpitsegment zu machen?
          Da hat wohl jemand ein echtes Cockpit rumstehen
          Aber im Ernst: 800kg sind mit 2x 3000W DC Motoren leicht zu bewegen. Konzept und Ansteuerung ist im Prinzip identisch. Schwierig bzw. teuer werden bei diesem Gewicht aber Antriebswellen, Getriebe, Rahmenträger und die Leistungselektronik. Würde schätzen 30k aufwärts.

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            #6
            Noch ein paar Worte zum Gurtstraffer: Ein absoluter Traum! Eigentlich müsste ich das in Großbuchstaben und gesperrt schreiben.
            Ich hatte die Gelegenheit in diesem Beast zu sitzen und mit VR zu fliegen. Was ich mit nach Hause genommen habe ist der Wunsch nach diesem Gurtstraffer. Ich weiß aber nicht wie ich das in meinen Bürostuhl integriert kriege, ohne das er durch die Kräfte zerknüllt wird.
            Es ist sagenhaft eine Messerkurve mit der A-10C zu fliegen, und bei 6g lasten 60-70 kg auf den Schultern und Oberschenkeln.
            sigpic

            Eine Mahnung an mich und Andere, und für alle Foren:
            Sei respektvoll zu anderen.
            Halte andere nicht für respektlos. Vielleicht ist ihr Kommunikationsstil nur anders.

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              #7
              Originally posted by Hind View Post
              Noch ein paar Worte zum Gurtstraffer: Ein absoluter Traum! Eigentlich müsste ich das in Großbuchstaben und gesperrt schreiben.
              Ich hatte die Gelegenheit in diesem Beast zu sitzen und mit VR zu fliegen. Was ich mit nach Hause genommen habe ist der Wunsch nach diesem Gurtstraffer. Ich weiß aber nicht wie ich das in meinen Bürostuhl integriert kriege, ohne das er durch die Kräfte zerknüllt wird.
              Es ist sagenhaft eine Messerkurve mit der A-10C zu fliegen, und bei 6g lasten 60-70 kg auf den Schultern und Oberschenkeln.
              Freue mich persoenlich auf diese Loesung (wenn's dann irgendwann mal kommerziel erhaeltlich ist): https://bergisons.simpit.info/motion-integrated-g-seat
              PC: Intel Core i7-7700K 4.2GHz | MSI GTX 1080 TI | ASUS Maximus IX Hero | 32GB DDR4 RAM | 512GB Samsung 850 PRO SSD | Win10 Pro 64bit
              Gear: HP Reverb | JetPad FSE | Monstertech MTX Sim Rig | VKB Gunfighter Pro Mk.III w/ MCG PRO (center mount) | VKB Gunfighter Mk.III /w SCG-R Premium (side mount for DCS F-16)

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                #8
                Mit vollem Respekt kann ich nur anerkennen: Du bist definitiv im Endstadium unser aller Krankheit!

                Gesendet von meinem BLN-L21 mit Tapatalk

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                  #9
                  Originally posted by vJaBoG32_Siddharta View Post


                  Also ich hab ja schon viel hier gesehen,...aber DAS!

                  Lange Rede kurzer Sinn, Perfektion!...Respekt!
                  Varus! Oh Quinctilius Varus....gib mir meine Legionen zurück!

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                    #10
                    Hut ab vo dem projekt. Da muss aber einiges beachtet werden. Static verschleiss stromkosten.. etc. Bin gespannt auf das projekt. Grüsse mking
                    System

                    Hydro H115i with 8700k @ 4,9 ghz all cores, Asus strix Z370 f, 32gb ddr4 3600Mhz, Asusrog swift 34 gsync ,Vr hp Reverb .Palit gaming pro 2080 ti Thrustmaster Warthog f18grip and th pedal
                    Steamvr ss 100% and dcs world ss 180%

                    tomcat eats the viper for breakfast
                    Lange lebe die Tomcat": Long live the Cat!

                    Comment


                      #11
                      Originally posted by Hind View Post
                      Noch ein paar Worte zum Gurtstraffer: Ein absoluter Traum! Eigentlich müsste ich das in Großbuchstaben und gesperrt schreiben.
                      Ich hatte die Gelegenheit in diesem Beast zu sitzen und mit VR zu fliegen. Was ich mit nach Hause genommen habe ist der Wunsch nach diesem Gurtstraffer. Ich weiß aber nicht wie ich das in meinen Bürostuhl integriert kriege, ohne das er durch die Kräfte zerknüllt wird.
                      Es ist sagenhaft eine Messerkurve mit der A-10C zu fliegen, und bei 6g lasten 60-70 kg auf den Schultern und Oberschenkeln.

                      Gebt Euch das mal:
                      https://forums.eagle.ru/showpost.php...1&postcount=44
                      Noch krasser als Berginson, wenngleich ich nicht kapiere was da alles passiert. FlyPT hat einen ähnlichen Ansatz.
                      Dagegen ist mein Gurtspanner ein Witz...wobei das vielleicht tatsächlich eine Lowcoast Lösung ist, die in jeden billigen Rennsitz passt!
                      Hind, freut mich das Dir der Effekt gefallen hat, aber ich hab einen Fehler gefunden
                      Und zwar: Das G Meter im Fluzeug zeigt ja die Kräfte an, die auf den Piloten wirken. D.h. fliegt ein Flugzeug auf dem Rücken (-1G) und der Pilot zieht etwas und erzeugt damit +2G, dann steht auf dem G-Meter +1G und der Pilot fühlt tatsächlich keinen Unterschied als wenn er am Boden sitzt.

                      Jetzt zum Fehler: Welche Spannung erzeugt mein Gurtstraffer bei diesem 1G im Rückenflug? Keine! Und genau das ist falsch, denn mein Körper muss im Rückenflug ja auch mit ~70KG in den Sitz gedrückt werden um das Gefühl von +1G zu haben.
                      Soll heißen ich muss die Vorspannugn abhängig von Bank- und Pitchangel anpassen.
                      Genau solche Fehler machen Gurtspanner so schwierig. Aber das ist es wert :-)

                      Comment


                        #12
                        Originally posted by Mking View Post
                        Hut ab vo dem projekt. Da muss aber einiges beachtet werden. Static verschleiss stromkosten.. etc. Bin gespannt auf das projekt. Grüsse mking

                        Yes indeed. Waering is a problem. At the moment it´s 1h preflight and maintenance for 0.5h flight


                        And something for the F-14B Fans out there *ggg
                        Cockpit 3D Model incl. printable templates with measurements!
                        Quite rough however *g
                        Attached Files
                        Last edited 10-06-2019, 02:45 PM.

                        Comment


                          #13
                          https://www.youtube.com/watch?v=4k_nAvMY7MI



                          Real lile Pilot rocks the 360° 3DOF Flight Simulator like no one bevor. It almost looks easy like he´s flying through the Burj al Arab in Dubai, but it´s Bad Ass! Especially with VR and Motion.

                          Comment


                            #14
                            Wieso schaue ich erst jetzt im den Thread? Ich brauch das Teil unbedingt daheim
                            1000 flights, 1000 crashes - perfect record

                            Comment


                              #15
                              :-DDD

                              Comment


                                #16
                                Ich find es auch Geil, was passiert wenn er den Schleudersitz auslöst, geht dann das Dach auf .

                                Comment


                                  #17
                                  Wie wär`s mal mit einem Video, das alles "in motion" zeigt ?
                                  What goes up, must come down !
                                  Intel Core i7-8700, 16 GB-RAM, Nvidia GTX 1060, 6 GB GDDR5, 1TB HDD, 500 GB 970 EVO Plus NVMe M.2 SSD, Windows 10/64, A10-C, Rhino X55, Persian Golf, F/A-18 Hornet

                                  Comment


                                    #18
                                    Originally posted by ex81 View Post
                                    Wie wär`s mal mit einem Video, das alles "in motion" zeigt ?
                                    meinst Du sowas?
                                    https://www.youtube.com/watch?v=4k_nAvMY7MI

                                    https://www.youtube.com/watch?v=KVLRzDHfJWs

                                    https://www.youtube.com/watch?v=bPhuUdkOJoU

                                    https://www.youtube.com/watch?v=HN_uU5EPslg

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                                    Working...
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