Die Idee:
Wenn man eine Laserbank mit mehreren Effekten betreiben möchte muss man sich eine Möglichkeit schaffen den Strahl umzuschalten. Das funktioniert mit kleinen Spiegeln die in den Strahl geschwenkt werden sehr gut. Der klassische Aufbau besteht aus einer ganzen Zeile von Strahlschaltern an denen man den Laserstrahl einfach vorbeischickt. Wird ein Strahlschalter aktiviert schwenkt er den Spiegel in den Strahl und der Strahl wird um 90 Grad geknickt. Unmittelbar vor dem Strahlschalter steht dann der physikalische Effekt. Ein solcher Aufbau hat den großen Nachteil das man viele solcher Schalter benötigt und damit entsprechend teuer ist. Da kommerzielle Strahlschalter sehr teuer sind musste ich mir etwas überlegen was billig und brauchbar ist. Herausgekommen ist ein Strahlschalter der unter 5 Euro pro Stück kostet und mit billigsten Motoren auskommt. Auch die dazugehörige Treiberkarte mit TTL-Eingängen besteht aus einfachsten Bauelementen.

Wie es funktioniert:
Die Anforderungen an einen Strahlschalter sind im Wesentlichen Wiederholgenauigkeit und Schnelligkeit. Der hier gezeigte Strahlschalter funktioniert denkbar einfach: Ein simpler Elektromotor wird stehend in einer Halterung fixiert und mit einem Arm versehen. An dem Arm wird der Spiegel angeklebt. Zusätzlich gibt es zwei Anschläge. Einen für die "Offen" Position und einen für die "Geschlossen" Position. Legt man jetzt eine Spannung an schwenkt der Arm in eine der beiden Richtungen und landet am Anschlag. Dort bleibt er bis man die Stromrichtung umkehrt. Das Umkehren der Stromrichtung kann man auf sehr einfach Weise mit einem Relais erziehlen. Den Dauerstrom brgrenzt man durch einen Vorwiderstand auf ein Limit bei dem der Strahlschalter noch sauber arbeitet und der Motor sich nicht unzulässig erwärmt. Widerholgenau ist das ganze auch da selbst billigste Motoren einigermaßen brauchbare Lager haben. Ich habe Motoren für 2 Euro das Stück aus einem Modellbauladen verwendet.

Teile für Träger herstellen:
Die meiste Arbeit macht es wohl die Teile für den Träger herzustellen. Der Träger besteht aus einer 6cm x 3cm großen Grundplatte mit einem 3cm x 3cm großen Halteplättchen für den Motor und 4 Gewindestangen (6,5 cm, variiert mit der Höhe des Motors und der gewünschten Höhe des Strahlschalters) die das ganze dann verbinden und halten. In die Grundplatte werden 4 M3 Gwinde für die Gewindestangen geschnitten. Die genauen Maße und Lochpositionen entnehme man der CAD-Zeichnung. Wer will kann das ganze lackieren. Das geht am besten wenn der Motor schon eingebaut ist.

Einkleben des Motors:
Die billigen Motoren verfügen selten über irgendwelche Einrichtungen zum festschrauben. Deshalb klebt man den Motor am besten einfach ein. Eingeklebt wird der Motor mit Zweikomponentenkleber. Vor dem Kleben sollte man alles mit Aceton abwischen um auch den letzten Rest Fett zu entfernen. Dann ritze man den zu verklebenen Teil des Motors und die Halteplatte mit einem Teppichmesser an. Der Motor wird dann dünn mit Kleber bestrichen und vorsichtig auf die Platte gedrückt. Man sollte sich das ganze irgendwo einspannen oder aufstellen damit die Motorachse beim trocknen nicht stört. Ist alles trocken kann man das ganze sehr gut lackieren. Einfach die Motorwelle und eventuell vorhandenen Löcher abkleben und mit Lack besprühen.

Zusammenbauen und Spiegelarm befestigen:
Zum Schluss muss das ganze noch zusammengebaut werden. Dazu schraubt man zuerst die Gewindestangen in die Halteplatte, versieht sie mit 4 Muttern, steckt dann den Motorteil auf und verschraubt das ganze von oben mit 4 weiteren Muttern. Das ganze lässt sich durch varieren der Mutterpositionen auch ausrichten. Allerdings ist dies eher müßig und im eingebauten Zustand nicht gut machbar. Das ist eine Schwäche dieses Aufbaus. Allerdings ist es bei vielen Anwendungen nicht so wichtig ob der Strahl 5mm höher oder tiefer beim Effekt ankommt. Bei Effekten die genau getroffen werden müssen kann man dann entweder den Effekt selbst justierbar aufbauen oder sich mit einem justerbaren Spiegel der den Strahl nochmal umlenkt behelfen. Auch der noch zu befestigende Spieglarm bietet noch Raum für nachträgliche Justage. Da der Arm aus Gewindestreifen (normalerweise für 19 Zoll Baugruppenträger gedacht) besteht kann man ihn sehr leicht durch vorsichtiges verbiegen justieren. Wie man den Spieglarm genau gestaltet ist jedem selbst überlassen. Ich habe ihn bei meinem Prototyp einfach gerade gelassen. In der Laserbank habe ich um Platz zu sparen eine zweimal geknickte Form gewählt. Die Herangehensweise ist immer gleich. Man biegt sich den Arm zurecht, feilt eventuell vorhandenen Grad ab und klebt den Spiegel an. An der Motorachse wird das ganze durch einklemmen mittels eines Gegenstückes befestigt. Das Gegenstück besteht ebenfalls aus Gewindestreifen (3 Löcher) Bei dem die Gewinde am Rand herausgebohrt werden. In die mitte wird direkt über dem mittleren Gewindeloch eine kleine Kerbe gefeilt. Diese Kerbe sichert das ganze gegen verrutschen an der Motorachse. Dann werden durch die zwei ausgebohrten Löcher einfach zwei M3 Schrauben gesteckt und so das Gegendück mit dem Arm verschraubt. Jetzt kann man mit dieser Konstruktion einfach die Motorachse einklemmen und den Arm so befestigen. Das ganze ist auch sehr wartungsfreundlich. Man kann den Arm jederzeit herunternehmen und leicht nachjustieren. Als Spiegel eignen sich, übrigens Oberflächenspiegel aus alten Flachbettscannern. Diese Spiegel sind stabförmig, man baucht sie nur noch anzuritzen und abzubrechen. Damit der Arm beim Umschalten nicht allzu hart aufprallt sollte man an die Anschläge mit etwas Schrumpfschlauch polstern.

Aufbauen eines Treibers:
Jetzt benögt man noch etwas das den Strom mal in die eine Richtung und man in die andre Richtung fließen lassen kann. Ein Doppel-Umschalt-Relais ist hierfür sehr gut geeignet. Man schließt den Motor einfach in der Mitte am Umschalter an, verbindet die anderen Eingänge über Kreuz und schließt dort die Versorgungsspannung an. Ist das Relais abgefallen liegt konstant die eine Richtung an, ist es angezogen die andere Richtung. Damit das ganze auch noch TTL-Kompatibel wird treibt man das Relais einfach mit einer Emitterschaltung mit einem 10k Basisvorwiderstand. Ich habe für meine Zwecke eine sehr einfache 8-Fach Strahlschaltertreiberkarte entwickelt.

Fazit:
Der Aufbau ist zwar nicht so elegent wie Profiausrüstung, aber doch gut brauchbar. Es gab in der Vergangenheit immer wieder Low-cost-Ansätze für Strahlschalter, diese reduzierten den Kostenfaktor in dem man einen Schrittmotor mit einem Spiegel verwendete um den Strahl auf verschiedene Effekte zu leiten. Eine solche Konstruktion war aufwendig, störanfällig und musste sorgfältig kalibriert werden. Da ist es schon sinnvoller das Profikonzept mit billigeren und leicht nachbaubaren Einzelkomponenten aufzubauen. Allerdings hat die hier gezeigte Methode auch Schwachstellen. Da der Spiegel seitlich in den Strahl geschwenkt wird lenkt er den Strahl schon ab bevor der Arm einen Stationären Zustand erreicht hat ab. Außerdem kommt es zu Schwingungen wenn der Arm gegen den Stopper prallt. Dies hat natürlich uerwünschte und eventuell gefährliche Strahlablenkungen zur Folge. Man muss den Strahl also während des Umschaltens so lange abschalten bis der Arm sich beruhigt hat. Das führt in letzter Konsequenz natürlich zu kurzen Aussetzern in der Show. Außerdem besteht ein kleines, aber dennoch vorhandenen Restrisiko. Sollte der Strahlschalter defekt sein könnte er in einem unkontrollierten Winkel im Strahl stehen und zu einem stehenden Strahlaustritt führen. Das ist nicht schlimm wenn garantiert ist das der Strahl über 2,7m über dem Publikum austritt, schlimm wird es aber wenn Zuschauer vom Strahl getroffen werden könnten. Um auch das letzte Restrisiko auszuschließen müsste man sich an die Anschläge Sensoren bauen die messen ob der Arm tatsächlich am Anschlag angekommen ist. Für eine Installation die vom TÜV abgenommen werden soll sind solche Sensoren wohl Pflicht. Im übrigen sollte man die Strahlschalter wie alle Komponenten in der Laserbank schwarz lackieren (oder auch Eloxieren) um unkontrollierte Reflektionen und Streuungen zu vermeiden, denn auch Streulicht kann beim justieren gefährlich werden.