Ausfahrbahres Lichtschwert

Seit 2 Jahren habe ich daran getüftelt, ein ausfahrbares Lichtschwert zu bauen.

Erster Versuch auf Basis vom Disney Patent

Erste Versuchen auf Basis des Disney Patents funktionierten schon prima, wie man in folgenden Video sehen kann. Allerdings geschieht das Ausfahren prinzipbedingt nur recht langsam. Zudem führt die notwendige Mechanik zwangsweise zu einem etwas klobigen Griff, selbst wenn man das noch versucht stark zu miniaturisieren.

Zweite Version auf Basis des Herotech Entwicklung

Nachdem ich mit der ersten Version nicht wirklich glücklich war, wurde ich von einem Freund darauf aufmerksam gemacht, dass Herotech in Singapur ein Lichtschwert auf ganz anderem technischen Prinzip entwickeln und für einen kleinen monatlichen Unterstützungbeitrag ihre Baupläne, Wissen und Support teilen.

Basis bei dieser Konstruktion ist ein Artikel aus dem Zauberer-Zubehör: Der erscheinende Spazierstock. Technisch ist das eine flache, gerollte Feder, die sich zu einem langen Stab entfalten möchte. Normalerweise wird diese aus Stahl hergestellt, aber ein Anbieter fertig sie wohl auch aus durchsichtigem Plastik. In diesen "magicians cane" als Herzstück der Herotech Variante wird ein LED-Band eingesetzt, das den Stab von innen beleuchtet. Gleichzeitig wird es durch Aufrollen auch dazu verwendet, den Spazierstock wieder einzuziehen. Damit man das LED Band von allen Seiten sehen kann, dreht sich das komplette technische Innenleben innerhalb des Lichtschwerts.

Der erscheinende Spazierstock, der als Herzstück des ausfahrbaren Lichtschwerts dient - unten bereits mit der LED Band Rolle ausgestattet.

Die LED Rolle von Nahem

Test des LED Bandes, das den erscheinenden Spazierstock von innen beleuchtet

Eingesetzt wird das ganze in einem Graflex Lichtschwert Griff, der von Herotech modifiziert wird, um die Mechanik aufnehmen zu können. Die Graflex Griffe sind die Original Griffe aus den Star Wars Filmen und sind ursprünglich Blitzhalter für alte Kameras. Normalerweise werden sie mit Mono-Zellen Batterien betrieben, die in einem Fach im Griff untergebracht sind.

Gekauftes Replika eines Graflex Lichtschwert Griffs:

Die Leute von Herotech haben aus meiner Sicht unglaubliche Arbeit geleistet: Die ganze Feinmechanik zu designen, dass sie in ein Original Graflex Lichtschwert Griff hineinpasst, ist bewundernswert. Schaut man sich die Fortschritte über die Monate hinweis an, sieht man wie viele kreative Ideen und Lösungsansätze dort erarbeitet und ausprobiert wurden.

Das neue Innenleben eingesetzt in den geöffneten Graflex Lichtschwert Griff:

Das ganze hat mich so begeistert, dass ich ab der Version 3 auch eingestiegen bin und das Herotech Lichtschwert nachgebaut habe. Einer meiner ersten erfolgreichen Tests ist auf Videos festgehalten:

Hier sieht man das Innenleben des ausfahrbaren Lichtschwerts. Man kann gut die Rolle mit dem LED Band sehen. Links schaut noch die Spitze des erscheinenden Spazierstocks heraus. Im rechten Bereich sitzen Elektronik und Akkus:

Auf die grundlegende Konstruktion gehe ich hier nicht im Detail ein, dazu gibt es ein schönes, ausführliches Video von Herotech.

Ich konzentriere mich hier im Folgenden auf die Änderungen, die ich selbst vorgenommen habe. Ich stehe in Verbindung mit Herotech und gebe meine Ideen und Erkenntnisse in die Community zurück. Vielleicht sind sie ja hilfreich 😉.

Meine Anpassungen

Hinweis: Die hier gezeigten Anpassungen basieren auf der Version 4 von Herotech. Ich kann nicht ausschließen, dass sie ggf. in zukünftigen Herotech Versionen bereits übernommen wurden oder zu diesen nicht mehr kompatibel sind.

Verwendung von Steckverbindern

Im Gegensatz zur Herotec Version habe ich alle angeschlossenen Bauteile mit Steckverbindern versehen, so dass ich die Elektronik bei Bedarf einfach ausbauen kann. Das kostet zwar etwas vom eh sehr knappen Platz im Griff, erleichtert aber die Wartung und den Austausch von Komponenten.

Die komplette Elektronik meiner Lichtschwert Version inklusive aller Komponenten:

Die reine Elektronik mit allen Steckverbindern:

Stabilere Verbindung des Chassis-Spin-Motors zum Graflex Hilt

Im Original Design wird der Chassis-Spin-Motor über seine 3mm Achse direkt in einen 3D-gedruckten Einsatz im Graflex Hilt gesteckt. Das muss einerseits so locker sein, dass man es einfach einsetzen kann, andererseits muss es aber auch so fest sein, dass der Motor beim Drehen nicht aus dem Griff herausgedrückt wird. Das ist ein sehr schwieriger Kompromiss, der bei mir nicht zuverlässig funktioniert hat. Genau genommen ist die 3d gedruckte Achshalterung im Lauf der Zeit ausgeleihert, so dass die Achse dann durchgedreht ist.

Daher habe ich den Übergang von Achse zu Graflex Hilt mit einem 3D-gedruckten Adapter mit den Maßen 5x5mm versehen:

Re-Design der Zahnräder

Die Kraftübertragung des Retraction Motors auf die Rolle mit dem LED Band, geschieht im Original Design über drei Zahnräder.

Das kleine Zahnrad in der Mitte verbindet dabei die Zahnräder des Retraction Motors und der LED Rolle. Dadurch dass dieses winzige Zahnrad noch ein Kugellager aufnehmen muss, hat es sehr dünne Wandungen. Gleichzeitig muss es aber beim Abrollen sehr schnell drehen und beim Aufrollen große Kräfte verarbeiten. Das Zahnrad ist bei mir ständig zerbrochen - trotz verschiedener 3D-Druck Varianten die ich ausprobiert habe (FDM mit PLA, ABS, PETG und Resin Druck mit Tough ABS-Like). Eine in Metall gefertigte Version konnte ich leider nicht ausprobieren, da das gelieferte nicht maßhaltig genug gefertigt worden ist.

Die ursprünglichen drei Zahnräder mit dem kleinen Zahnrad in der Mitte

Dieses Zahnrad war bei mir in der Praxis der Hauptgrund, warum das Lichtschwert auf Veranstaltungen plötzlich defekt war. Andere Probleme waren deutlich seltener. In meiner Variante habe ich daher beiden äußeren Zahnräder so weit vergrößert, dass das mittlere, kleine Zahnrad überflüssig wird.

Ein-/Aus-Schalter

Da sich das ganze Innenleben des Lichtschwerts im Griff dreht, ist es schwierig, Kabel für Schalter oder Taster nach außen zu führen. In der Herotech Variante ist die Elektronik des Lichtschwerts permanent eingeschaltet und das Proffieboard lediglich im Schlafmodus. Zum Aktivieren des Lichtschwerts ist außen ein Magnet und innen ein Reedkontakt angebracht. Schiebt man den Magnet noch, wird der Kontakt ausgelöst. Das war mir etwas zu unzuverlässig, zumal der Reedkontakt sich ja auch mitdreht und der Abstand zum Magnet durch die Drehung ständig variiert.

Daher habe ich unten einen Schalter eingebaut, der von außen betätigt werden kann und das Proffieboard vom 3.7 Volt Akku trennt. Damit das auch beim Drehen unabhängig von der Position des Schalters klappt, wird der Druck über einen Ring übertragen. Damit dieser Ring nicht permanent auf dem Schalter aufliegt und beim Drehen schleift, wird er per Magnet wieder zurück gezogen.

Oben über der Chassis-Achse ist der kleine weiße Taster zu sehen

Der Ring, mit dem der Schalter betätigt wird. Die beiden Cylinder ragen unten aus dem Griff heraus und drücken den Ring hinein.

Der neue Boden des Lichtschwerts mit dem Loch für die Achse des Chassis-Spin-Motors und dem Schalter

Selbst rücksetzende Sicherung für den Hauptakku

Mir ist es teilweise passiert, dass es Kurzschlüsse im Lichtschwert gab, zum Beispiel, wenn das LED Band beschädigt wurde. Da der Hauptakku ziemlich viele Ampere liefern kann, ist das nicht ungefährlich und hat in diesen Fällen auch gequalmt, weil Kabel komplett verschmort sind. Daher habe ich eine selbst rücksetzende Sicherung in die Stromversorgung des Hauptakkus eingebaut. Diese Sicherung unterbricht den Stromkreis, wenn der Strom zu hoch wird. Nach einer kurzen Abkühlphase schaltet sie sich wieder ein.

Selbst rücksetzende 2.5 Ampere Sicherung für den Hauptakku

Rücklaufsperre entfernt

Im Original Design von Herotech ist eine Rücklaufsperre eingebaut, die verhindert, dass sich das LED Band von allein wieder abrollt und die Haltkraft der Getriebeuntersetzung des Retraction Motors übersteigt. Ich habe diesen Effekt aber bisher noch nie gehabt, weshalb ich die Rücklaufsperre entfernt habe. Das hat den Vorteil, dass das Lichtschwert durch Umpolen der Stromrichtung des Retraction Motors auch wieder ausgefahren werden kann, statt über die Kupplung schlagartig herauszuschießen.

Die Rücklaufsperre des Retraction Motors

Stabileres LED Band

Das LED Band ist recht emfindlich und würde beim Aufrollen normalerweise reißen. Herotecht klebt daher von hinten ein stabiles Klebeband auf das LED Band. Dieses löste sich aber bei mir im Laufe der Zeit durch das zum Gleiten des LED Bands eingesetzen Silikonöl auf. Ich habe das LED Band daher in ein 3mm dicken Schrumpfschlauch eingeschoben, der das LED Band stabilisiert und gleichzeitig die Reibung beim Aufrollen verringert. Leider wurde das ganze dadurch so dick, dass es nicht mehr auf die Rolle passte. Um das zu beheben, habe ich mir eine kleine Vorrichtung gebaut, mit der ich vom LED Band eine kleine Schicht der Silikonbeschichtung abtragen kann. Danach passt das LED Band wieder auf die Rolle.

Abhobeln der Silikonbeschichtung des LED Bandes, damit es wieder auf die Rolle passt

Funk Fernsteuerung

Ich habe die Elektronik um ein 433 MHz Funkmodul erweitert, das es ermöglicht, das Lichtschwert aus der Ferne zu steuern. Durch das dicke Stahlrohr des Lichtschwerts ist die Reichweite aber leider stark eingeschränkt und funktioniert bei geschlossenem Lichtschwert nur nur recht unzuverlässig. Es ist aber der nützlich, um die Lichtschwert-Funktionen zu testen, wenn die Mechanik außerhalb des Graflex Griffs liegt.

Das 433 MHz Funkmodul, das die Steuerung des Lichtschwerts aus der Ferne ermöglicht

Über die Funk Fernsteuerung kann man das LED Band testen, das Lichtschwert ein- und ausfahren, die Geschwindigkeit einstellen und die Richtung umkehren. Außerdem kann man den Countdown beim Einschalten des Lichtschwerts aktivieren, damit es nicht nach dem Einschalten automatisch ausgefahren wird.

In diesem Video sind die verschiedenen Testmodes zu sehen, die ich in die Software eingebaut habe:

Software

Insbesondere für die Funk Fernsteuerung, den Countdown beim Einschalten, die Testmodes für die verschiedenen Motorrichtungen habe ich die Software für das Proffieboards komplett neu geschrieben. Sobald das Projekt bei mir einigermaßen abgeschlossen ist, plane ich, die Software noch etwas aufzuräumen und auf GitHub zu veröffentlichen.