18. Februar 2019

Der Projekt-ARES-Laseraufsatz


ARES Laserpistole Da es immer wieder Anfragen nach einer Möglichkeit mit Echtwaffen zu trainieren gab wurde ein Lasermodul zur Montage auf 21- oder 11-mm-Schienen entwicklet. In Kombination mit einer Pufferpatrone kann jede kompatible Waffe als Laser-Trainingswaffe genutzt werden. Das Modul erkennt das Abschlagen auf der Pufferpatrone und sendet einen kurzen Laserpuls.

Laseraufsatz.pdf Bedienungsanleitung (2 Seiten, 0,6 MB)


Die Kamera

Schießkino Webcam Als Kamera kommt jede beliebige Webcam in Frage, wobei vor allem eine hohe Bildrate wichtig ist. Für ARES sollte die Kamera eine Bildrate von mindestens 25 Bildern pro Sekunde haben. Alle neuen Webcams haben mindestens diese Bildrate. Allerdings zeigten Untersuchungen während der Entwicklung von ARES, dass manche (sehr billige) Webcams einzelne Bilder mehrfach senden, um eine höhere Bildrate vorzutäuschen. Es ist zudem essentiell, dass die Treiber es erlauben Weißabgleich und Belichtung manuell einzustellen. Das ist nicht bei allen Kameras möglich und leider meist erst nach dem Kauf zu prüfen.

Von allen getesteten Kameras hat sich bisher die Microsoft LifeCam Cinema am besten bewährt. Daher wurde speziell für diese Kamera ein stabiler Filteraufsatz entwickelt, der im Shop erworben werden kann.

Wichtig ist, dass man den Farbfilter einfach an der Kamera montieren kann. Es muss eine Befestigung gefunden werden, die es erlaubt, den Filter vor der Kamera zu positionieren oder ihn zu entfernen, ohne die Ausrichtung der Kamera zu verwackeln. Als Filter eignen sich einfache Filterfolien, wie sie im Theaterbereich eingesetzt werden, sehr gut. Notfalls kann auch eine mit wasserfestem Filzstift bemalte Overheadfolie verwendet werden, jedoch ist dies eher zum Testen der prinzipiellen Funktion als zum tatsächlichen Betrieb zu empfehlen. Allgemein gilt, dass der durchlässige Bereich des Filters möglichst gut zur Wellenlänge des Lasers passen sollte, während andere Wellenlängen von dem Filter so stark wie möglich unterdrückt werden sollten. Jedem gekauften Lasercontroller wird ein Stück Filterfolie beigelegt, die für rote Laser optimiert ist.

Infrarotlaser

Möchte man ARES mit einem Infrarotlaser betreiben, benötigt man eine Kamera, die diesen erkennt. Grundsätzlich sind alle Bildsensoren, die in Webcams eingebaut sind, empfindlich für infrarotes Licht, wie es von handelsüblichen Infrarotlasermodulen erzeugt wird (Wellenlänge ca. 780 nm). Da jedoch genau dieses Licht im normalen Gebrauch nicht erwünscht ist, enthalten alle Webcams einen Filter, der dieses Licht herausfiltert. Jedoch ist es bei einigen Webcams möglich, diesen Filter zu entfernen. Ob es möglich ist, kann man jedoch leider erst nach dem Öffnen der Kamera erkennen. Möchte man ARES also mit einem Infrarotlaser betreiben, muss man eine Kamera finden, deren Infrarotfilter entfernbar ist. Der Filter, der während des Betriebs vor der Kamera befestigt wird, muss dann natürlich alles Licht außer dem infraroten Licht des Lasers herausfiltern. Dies lässt sich meist erreichen, indem man eine rote und eine blaue Filterfolie übereinanderlegt. Jedoch sollte man sich die Spezifikationen der Folien genau ansehen, um sicherzustellen, dass sie auch beide das infrarote Licht durchlassen.



für Selberbauer...



Die Elektronik

Laserontroller und Filterfolie Die Aufgabe der Elektronik ist es, den Laser anzusteuern. Dieser muss bei der Betätigung des Auslösers kurz aufblitzen. Die Zeitspanne hierfür liegt zwischen 10 und 200 Millisekunden und ist abhängig von der Leuchtkraft des Lasers sowie der Empfindlichkeit und Bildrate der Kamera. Je kürzer der Laser gepulst werden kann, umso besser.

Es wurde eine kleine Microcontroller-Schaltung entwickelt, die diese Aufgabe erfüllt. Da es immer wieder Nachfragen danach gab, wurde eine Kleinserie gefertigt, die hier im Shop bestellt werden kann. Der Preis liegt bei 10 € pro Stück inkl. Versand innerhalb Europas. Jedem Lasercontroller wird zudem ein Stück Farbfilterfolie beigelegt.

Der Projekt-ARES-Lasercontroller ist eine Steuerelektronik, mit der es jedem technisch versierten Laien möglich ist, eine Laserpistole oder ein Lasergewehr für das eigene Schießkino zu bauen. Die Elektronik übernimmt die Auswertung des Abzugstasters und die Ansteuerung des Lasers. Sie lässt sich mit jedem passenden Lasermodul, Schalter und jeder Batterie kombinieren, so dass beim Bau der Laserpistole maximale Freiheiten erhalten bleiben. Alle Details sowie einige Tipps zum Bau einer Laserpistole sind in der Bedienungsanleitung zu finden.

Lasercontroller.pdf Bedienungsanleitung für den Lasercontroller (4 Seiten, 0,4 MB)

Die Verdrahtung des Lasercontrollers ist im unteren Bild zu sehen. Beim Verwenden eines Infrarotlasers sollte eine deutlich sichtbare Warn-LED parallel zum Laser geschaltet werden. Da ein Infrarotlaser nicht sichtbar ist, kann ansonsten nicht festgestellt werden, ob dieser in Betrieb ist.

Schaltplan Laserpistole

Die Aufgabe ließe sich auch mit einer analogen Schaltung oder einer diskreten Digitalschaltung lösen, jedoch bietet der Einsatz eines Mikrocontrollers viele Vorteile. Die Schaltung ist zum einen sehr klein und robust, und zum anderen lässt sie sich leicht konfigurieren und mit zusätzlicher Funktionalität ausstatten. So wird zum Beispiel der Laser dauerhaft eingeschaltet, wenn der Auslöser beim Anschalten bereits gedrückt ist. Dies ist sehr hilfreich beim Überprüfen der Lasererkennung und der Kalibrierung. Auch kann man in diesem Modus durch mehrmaliges Drücken des Auslösers die Zeitdauer der Laserpulse einstellen.


Selbstbau einer Laserpistole

Kamera mit Filterfolie Als Grundlage zum Bau einer Laserwaffe für ARES bietet sich eine Softairpistole an. Diese sind vergleichsweise günstig, leicht auseinanderzubauen und bieten genug Platz für die Elektronik. Wie leicht sich eine Softair zur Laserwaffe umbauen lässt, hängt vom Modell ab und lässt sich leider meist erst im Nachhinein erkennen. Im Allgemeinen ist die Verwendung einer elektrischen Softair - auch AEG (Automatic Electric Gun) genannt - zu empfehlen, da diese einen über den Abzug zu betätigenden Schalter hat, der direkt zum Auslösen des Laserpulses genutzt werden kann. Zwar kann auch eine Federdruck-Softair für die Verwendung mit ARES umgebaut werden, jedoch kann sich dabei vor allem das Einbauen eines Schalters als schwierig erweisen.

Das grundsätzliche Vorgehen beim Umbau ist bei allen Softairs gleich. Die Pistole wird aufgeschraubt und zunächst gründlich analysiert. Voreiliges Handeln wird später meist bereut. Es gilt gründlich zu planen, wie die benötigten Teile im Gehäuse befestigt werden. Dies sind der Laser, die Steuerelektronik, Batterien, ein Taster zum Auslösen des Laserpulses sowie ein Schalter zum Ein- und Ausschalten. Dafür müssen natürlich Teile der ursprünglichen Mechanik der Softair entfernt werden. Manche Teile lassen sich jedoch auch für den neuen Zweck umfunktionieren. So können oft Teile des Laufes verwendet werden, um daran den Laser zu befestigen. Dies bietet sich an, da der Laser genau an dieser Stelle platziert werden muss, um später durch die Mündung zu strahlen. Der Laser sollte zudem so befestigt werden, dass er sich justieren lässt. Die Mechanik des Abzugs kann oft dazu verwendet werden, den Taster für den Laserpuls zu betätigen. Beim Platzieren des Batteriehalters sollte bedacht werden, dass die Batterien von Zeit zu Zeit gewechselt werden müssen. Da die Elektronik jedoch sehr sparsam ist und der Laser immer nur sehr kurz leuchtet, kann mit einem Satz Batterien etwa 100 Stunden lang gespielt werden.

Laserpistole Das beste Ergebnis hatten wir beim Umbau der elektrischen Softairpistole CM.030 des Herstellers CYMA (siehe Foto). Diese vergleichsweise hochwertige Softair ist ab ca. 80 € zu haben und eignet sich sehr gut. Das Oberteil lässt sich mit einem Handgriff abnehmen, so dass man schnell und ohne Werkzeuge die Batterien wechseln kann, die wir in diesem Bereich platziert haben. Auch lässt sich so leicht der Laser justieren. Zum Auslösen des Laserpulses wurde der bereits vorhandene Schalter verwendet, der sich über den Abzug betätigen lässt. Hier sorgen Federn für einen angenehmen Gegendruck beim Betätigen des Abzugs. Die gute Verarbeitung der Softair ist auch nach dem Umbau noch deutlich zu spüren. Die Pistole liegt sehr gut in der Hand und hat ein angenehmes Gewicht. Der Kunststoff fühlt sich hochwertig an und auch bei kräftigem Schütteln klappern keine Teile. Als Ein-Aus-Schalter wurde ein Reed-Relais (Magnetschalter) im Inneren der Pistole befestigt, das über einen Magneten, der in das Magazin eingeklebt wurde, betätigt wird. Die Laserpistole wird also durch Einschieben des Magazins angeschaltet und durch Auswerfen des Magazins wieder ausgeschaltet.


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