Das besondere Projekt Es gibt noch viel zu tun!

Ilse Joostens ist treuen Elektor-Lesern wohlbekannt - nicht nur als Autorin der Kolumne „Aus dem Leben gegriffen“, sondern auch als Meisterin alter Nixie- und VFD-Röhren. Die Corona-Pandemie mit ihren Lockdowns und anderen Leiden ist auch an ihr nicht spurlos vorübergegangen, wie die folgende Geschichte beschreibt.

Von Ilse Joostens (Belgien) und Eric Bogers (Elektor)

Die Ursprünge des Geräts, das wir diesmal als besonderes Projekt vorstellen wollen, liegen viele Jahre zurück. Wir überlassen Ilse das Wort:

„Vor etwa 20 Jahren lebte ich als Single im flämischen Dendermonde und suchte nach einem Verein, in dem ich etwas unternehmen konnte. Zufällig gab es in der Nähe meiner Wohnung einen Schützenverein; ich wurde Mitglied.

Oft wurde beim sogenannten ‚Spaßschießen‛ auf Tischtennisbälle geschossen, die auf Pressluft schwebten. Das Ärgerliche daran war, dass jedes Mal, wenn die Tischtennisbälle getroffen wurden, (natürlich) alle Waffen entladen werden mussten und jemand neue Tischtennisbälle in den Luftstrom legen musste. Da wurde die Idee geboren, die Tischtennisbälle auf Knopfdruck durch ein Rohr zu befördern, aber niemand hatte eine Idee, wie das mechanisch funktionieren sollte, denn der Sinn war natürlich, dass die Bälle einzeln herauskommen sollten. Ich habe dann einen Entwurf auf einem Blatt Papier skizziert, aber letztendlich nichts aus der Idee gemacht.“

In der Zwischenzeit hatte sich Ilse als unabhängige Elektronikentwicklerin etabliert und sich auf alte Elektronikbauteile wie Vakuumröhren, Nixies und Vakuum-Fluoreszenz-Anzeigen (VFDs) spezialisiert. Dafür gab es einen ganz praktischen Grund - vieles in der altertümlichen Elektronik war schon entworfen, und die Konkurrenz in Sachen aktueller Elektronik aus China* war schon damals stark. Die Entscheidung für einen Nischenmarkt war also naheliegend.

* Während der COVID-19-Krise erwarben die Chinesen praktisch alle noch vorhandenen Bestände an russischen Nixie-Röhren. Das ist einer der Gründe, warum die sechsstellige Nixie-Uhr von Elektor nicht mehr erhältlich ist.

„Dank COVID-19 wurde mir ziemlich langweilig; auch mein Schützenverein wurde vorläufig geschlossen. Um zu Hause ein wenig üben zu können, beschloss ich, mir ein paar Luftdruck- und Airsoft-Waffen zu kaufen. Das war auch ein willkommener Zeitvertreib während der Lockdowns.“

Bild 1. Dieser Tischtennisball schwimmt auf einem Wasserstrahl.

In Ermangelung von Nixie-Röhren und Plexiglas (auch eine Folge von COVID-19) wollte Ilse eine andere Richtung in der Elektronikwelt einschlagen, aber es sollte etwas Besonderes sein. Und da tauchte die Idee mit den Tischtennisbällen wieder auf, mit der Idee, mit Luftgewehren auf sie zu schießen. Etwas Ähnliches sieht man auf Jahrmärkten: an Schießständen, wo man auf Tischtennisbälle schießen kann, die auf Wasserstrahlen treiben (Bild 1).

„Derzeit habe ich nur einen funktionierenden mechanischen Prototyp gebaut. Was den Luftstrom betrifft, so habe ich ein Gebläse 9BMC24P2G001 von Sanyo Denki verwendet. Es ist leider nicht ganz billig, aber es liefert einen soliden Luftstrom und lässt sich leicht über ein PWM-Signal in der Blaskraft steuern. Das ist praktisch, denn durch die Modulation des Luftstroms kann man den Ping-Pong-Ball unregelmäßig auf und ab bewegen, um ihn zu einem etwas schwierigeren Ziel zu machen. Mithilfe eines demontierbaren Kabinetts, das auch als Pufferbehälter dient, und eines Pulvertrichters aus dem Chemiegroßhandel wird ein starker, konstanter Luftstrom erzeugt. Auf diese Weise kann kein Schmutz (Projektilstücke) in das Gebläse gelangen, und man kann den Boden des Gehäuses öffnen, um es zu reinigen.

Tischtennisbälle im Magazin — Bild 2. Der Tischtennisball-Behälter.

Die Tischtennisbälle werden in einem schräg angebrachten Plexiglasrohr (Durchmesser 50 mm, Innendurchmesser 44 mm, Bild 2) gelagert. Die Schwerkraft bewirkt, dass sie in Richtung des Luftstroms rollen. Es gibt keine Beschränkungen bezüglich der Länge des Rohrs; der Prototyp kann bis zu elf Tischtennisbälle aufnehmen. Auch eine Zuführung durch einen Trichter im Behälter ist möglich. Eine rotierende Kunststoffnocke lässt die Tischtennisbälle einzeln aus dem Behälter herausrollen. Bei jeder Hin- und Herbewegung der Nocke wird ein Tischtennisball freigegeben, während die übrigen Bälle automatisch blockiert werden. Die Nocke wird durch eine Zugfeder in einer Grundstellung gehalten und von einem Modellbau-Servo mithilfe einer Schnur bewegt (siehe Bild 3).

Bild 3. Dieser Mechanismus sorgt dafür, dass die Bälle nacheinander in den Luftstrom gelangen.

Ein solcher Mechanismus könnte auch die Basis für eine Kaffeekapselmaschine sein. Ein Konstrukt mit mehreren Röhren nebeneinander. Man wählt dann aus, welche Kapsel man möchte, und sie fällt in ein Fach an der Unterseite, wo man sie herausnehmen kann. Ich denke schon seit einiger Zeit über diese Idee nach, aber ich habe noch nichts Konkretes gemacht.“

Die Kugel, die aus dem Behä lter rollt, tritt dann in den Luftstrom über der Öffnung des Pulvertrichters ein und wird dann in das vertikale Plexiglasrohr katapultiert. Zwei Filzstreifen werden in das Rohr geklebt, um zu verhindern, dass die Kugel im Rohr „klappert“. Dies kann passieren, wenn sich die Kugel in der Röhre schnell bewegt, während die Luft zwischen der Kugel und der Wand der Röhre strömt.

Bild 4. Dieser Schieber verhindert, dass die Bälle abgeschossen werden.

„Wenn das vertikale Rohr oben offen wäre, würden die Tischtennisbälle nach oben geschleudert, ohne sich im Luftstrom zu „verfangen“. Vielleicht ist das eine Idee für eine Tischtennisball-Wurfmaschine? Um das unkontrolliertes Wegschießen der Tischtennisbälle zu verhindern, befindet sich am oberen Ende des Rohrs ein Schieber, der ebenfalls von einem Modellbau-Servo gesteuert wird (Bild 4). Die Tischtennisbälle fliegen nun bis zum Schieber oben in der Röhre hoch. Wenn sich der Schieber dann langsam öffnet, bewegt sich der Ball ein wenig nach oben und tanzt dann eine Weile auf und ab, bis er stabil auf dem Luftstrom schwebt. Von da an kann das Gebläse mit einem PWM-Signal moduliert werden, um das Verhalten des Balls etwas unvorhersehbarer zu machen. In der Praxis schwebt der Ball etwa 15...20 cm über dem Ende des Rohres. Ich habe auch Versuche ohne vertikales Rohr gemacht, aber dann war der Ball weniger stabil und fiel regelmäßig aus dem Luftstrom.“

Im Grunde kann man jede Art von Schusswaffe verwenden, um auf den Tischtennisball zu zielen - sogar Pfeil und Bogen. Wichtig ist allerdings, dass man möglichst billige Tischtennisbälle verwendet, da sie kein langes Leben erwartet. Außerdem sollten sie möglichst eine kontrastierende Farbe haben.

„Unmittelbar nach dem Bau der Mechanik begannen die Probleme mit dem Mangel an Bauteilen. Das Gebläse ist derzeit nicht mehr erhältlich (zumindest nicht kurzfristig), sodass bereits dafür eine Alternative gefunden werden sollte. Der Rest der Elektronik ist nicht so kritisch, da im Grunde nur zwei Modellbau-Servos angesteuert werden müssen und ein weiteres PWM-Signal für das Gebläse erzeugt werden muss. Im Moment ist das Projekt auf Eis gelegt, unter anderem wegen des Krieges in der Ukraine. Ich finde es nicht angebracht, ein Schießspiel auf den Markt zu bringen, wenn so viel Elend im Fernsehen und in den Medien zu sehen ist.

Im Moment bin ich mir nicht sicher, wie es weitergehen soll und ob dieses Projekt überhaupt Potenzial hat. Zumindest eine Fernbedienung wäre erforderlich. Mit jedem Knopfdruck bekäme man einen neuen Tischtennisball, eventuell mit einer Anzeige für den verbleibenden Vorrat an Bällen. Für letzteres könnte man IR-Reflexionssensoren am Behälterrohr anbringen. Andere zusätzliche Optionen wären die Wahl zwischen Schweben oder „Abschuss“ des Balls oder die Wahl, ob das Gebläse moduliert werden soll oder nicht.

Ich würde gerne wissen, ob Interesse an dem Projekt besteht, und ob es Vorschläge und Wünsche für zusätzliche (oder andere) Funktionen gibt. Im Prinzip sollte es möglich sein, einen Bausatz mit mechanischen Teilen anzubieten, da alles einfach per Laser geschnitten und zusammengeklebt werden kann. Nur die Elektronik ist und bleibt ein Thema, zumindest bis Mitte 2023.“