Tricorder (2/2): Originalgetreuer Komplett-Umbau

Die einfachen Modifikationen am Tricorder waren ja schon ein ganz netter Anfang. Im Laufe der Zeit schwebte mir aber etwas mehr vor: Ein originalgetreuer Tricorder mit Licht- und Soundeffekten, wie man ihn aus den TV-Serien kennt. Aber – wie alle meine Requisiten – nicht für die Vitrine sondern robust genug, um als Ausrüstung im Liverollenspiel genutzt zu werden. DAS schwebte mir vor. Ein sicher nicht einfaches Vorhaben, aber möglich, wie ein erster Prototyp bewies.

Vorgeschmack: Der fertige Tricorder

Um eines vorweg zu nehmen: Nach vielen Arbeitsstunden (genauer gesagt nach 80, mehr dazu ganz unten) ist mir mein Vorhaben gelungen. Als kleinen Vorgeschmack hier ein Video des fertigen Tricorders…

Rahmenbedingungen und Vorarbeiten

Folgendes sollte der Tricorder können bzw. an Features aufweisen:

• Originalgetreues Aussehen auf Basis des Playmates-Tricorder-Spielzeugs.
• Der Tricorder soll in erster Linie als Ausrüstung beim Star Trek-Liverollenspiel dienen. Kompromisse hinsichtlich der originaltreue sind daher akzeptabel.
• Soundeffekte, realisiert durch das Soundmodul, das bereits im Playmates-Tricorder vorhanden ist.
• Realistische Blink- und Lichteffekte, analog zum Vorbild.
• Ein- und Ausschalten durch Öffnen der Klappe.
• Dauerhafter Scan-Sound beim Öffnen der Klappe. Die anderen beiden der drei Playmates-Sounds sollten dabei erhalten bleiben und auf Knopfdruck abgespielt werden.
• Dauer-Sound per verstecktem Taster abschaltbar bzw. umschaltbar auf den ursprünglichen Sound-Modus (3 Sounds mit drei Tasten).
• Hauptschalter per verstecktem Schalter zum sicheren ein- und ausschalten.
• Akkubetrieb durch aufladbaren Akku

Begriffe

Im folgenden verwende ich immer wieder bestimmte Begriffe für einzelne Teile am Tricorder. Damit ich nicht jedes Mal schreiben muss „die grüne LED ganz oben“ gebe ich hier den einzelnen Teilen eindeutige Namen.

Der Microcontroller

Schnell wurde mir klar, dass die Lichteffekte nur mit einem Microcontroller umzusetzen sind. Aus etlichen Star Trek-Szenen, in denen Tricorder groß zu sehen sind, kopierte ich Einzelbilder heraus und ermittelte die Anzahl, Form und Position der einzelnen Lichter. Aus den Szenen berechnete ich dann die Frequenz der Blink-Reihenfolge, also wie schnell die einzelnen Lauflicht-Reihen durchlaufen.

Anordnung Blink-LEDs 12,9 KB - 367 mal heruntergeladen Frequenzen und Art der LEDs. Datei erstellt von Manuel .

Ein Bekannter (und dessen Vater) programmierte mir dann den besagten Microcontroller. An dieser Stelle nochmals vielen Dank an Rainer und Harry Maurmann für die Hilfe!

Prototyp – Ein erster Versuch

Es ging dann an den ersten Versuch, den Tricorder umzubauen. Im großen und Ganzen gelang dies bereits recht gut. Allerdings ergaben sich im späteren Betrieb einige Schwachstellen.

Nach langem hin- und herüberlegen entschied ich, das Projekt nochmal komplett neu zu starten und die Schwachstellen zu verbessern.

Also auf ein Neues!

Also wurden drei neue Playmates-Tricorder besorgt. Mein Ziel war, gleich drei baugleiche und verbesserte Exemplare gleichzeitig zu bauen und immer parallel an allen drei Modellen zu arbeiten.

Vorbereiten des Gehäuses

Der Tricorder muss mehr oder weniger vollständig „entkernt“ werden, um genug Platz für die zusätzliche Elektronik zu bekommen.

Zuerst den Tricorder aufschrauben. Zwei Schrauben sind direkt zugänglich, zwei sitzen im Batteriefach. Im Inneren gibt es einige Schalter, einen Lautsprecher, eine Platine und das Display. All das herausschrauben und komplett entfernen.

Auch den Clip am Unterteil abschrauben. Ebenso den Kunststoffkeil am späteren Vierer-Lauflicht. Alles gut aufheben, ein Teil der Komponenten wird später noch gebraucht!

Als erstes muss nun das Batteriefach dran glauben. Es braucht sehr viel Platz, der für den Controller nötig ist. Der Akku soll später in der Klappe untergebracht werden. Mit einer Mini-Fräse und einem kleinen Sägeblatt das Akkufach heraustrennen. Dann den Kunststoffgrat und die überstehenden Teile mit einer Feile sauber entfernen und die Kanten glätten.

Weiter geht es mit der Halterung für den Lautsprecher und den Gewindedomen vom Schalter. Beides wird an anderer Stelle bzw. in anderer Form später eingebaut.

Gehäusearbeiten

LEDs einpassen

Parallel wird nun an den ersten Stellen Platz für die LEDs geschaffen. Los geht es mit dem Einzel-Blinker. Mit einem Messschieber 2 mm (von den Innenkanten des gelben Vierecks aus) das Rechteck anreißen. Der innere Teil muss nun entfernt werden. Das geht am besten mit einem Mini-Bohrer, Durchmesser 0,5 mm. Ganz viele kleine Löcher bohren. Dann den Bohrer ganz kurz in die Mini-Bohrmaschine einspannen und damit wie mit einem Fräser die Kanten glätten. Ganz vorsichtig arbeiten und immer nur zwei, drei Mal hin und herfräsen. Dann gucken, ob die LED passt. Auf diese Weise kann sie perfekt und formschlüssig eingesetzt werden.

Dann die vier Knubbel vom Doppel-Blinker und Doppel-Licht aufbohren. Zuerst mit dem 0,5 mm-Bohrer den Mittelpunkt markieren und dann in 0,5 mm-Schritten bis auf 3 mm aufbohren.

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Gewindedom entfernen

Innen den Gewindedom unten links wegfräsen.

Dreier-Lauflicht einpassen

Das nächste Geschicklichkeitsspiel steht an: Die drei kleinen LEDs rechts neben den Sound-Tastern. Hier wieder mit dem 0,5 mm-Bohrer bohren und fräsen. Weiter geht es dann mit einer Feile. Wie zu erkennen ist, musste die Schlüsselfeile zuerst ein wenig dünner geschliffen werden, um die LED-Rechtecke von innen ausfeilen zu können. Es gibt aber auch entsprechende Mini-Feilen im Handel. So können die drei LEDs wieder exakt eingepasst werden. Am besten so ausfeilen, dass sie stramm im Gehäuse sitzen – dann sind die Lücken kaum zu sehen.

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PWR-LED und Außen-LED einpassen

Wo wir gerade schon einmal dabei sind, können auch gleich die PWR-LED oben am Gehäuse und die Außen-LED an der Schräge eingepasst werden. Sie sind später dauerhaft an, blinken also nicht. Ganz so einfach ist das allerdings nicht, denn die genaue Position der PWR-LED wird aus dem Spielzeug-Tricorder nicht ganz klar.

Aufkleber

Zur Positionierung der PWR-LED ist ein wenig Vorarbeit nötig. Die Diode ist mittig hinter dem PWR-Aufkleber („Power“) des Playmates-Spielzeug angebracht. Leider lässt sich der Original-Aufkleber kaum sauber entfernen, muss aber während des Umbaus zwangsläufig entfernt werden. Also gibt es leider keine andere Variante, als die Aufkleber neu anzufertigen.

An dieser Stelle half mir erneut Stefan Kaßner, vom dem hier schon etliche LCARS- und Star Trek-Designs zum Download bereit stehen. Er entwarf die Tricorder-Aufkleber auf den Zehntel-Millimeter genau für den Tricorder. Da die Aufkleber später wasser- und wetterfest und so dünn sein sollten, dass der Tricorder ohne Probleme zu schließen ist, blieb nur der Druck in einer profesionellen Druckerei. Ich entschied mich für den Internetanbieter www.print24.de. Da immer das Problem der Mindermengen besteht, blieb mir kaum eine Wahl, als gleich 250 Tricorder-Aufkleber machen zu lassen…

Das Ergebnis allerdings ist perfekt geworden! Die Qualität der Aufkleber ist sehr gut. Der Druck ist hochauflösend, die Aufkleber haben eine hervorragende haftkraft, sind wasser- und wetterfest und dünn, wie ein Blatt Papier. Und zusätzlich war auf dem Etikett noch Platz für ein Mini-LCARS-Tastenfeld für beliebige andere Star Trek-Requisiten…

Wer also nun einen oder mehrere Aufkleber für seinen Tricorder braucht, kann sich entweder die Vorlage hier herunterladen und sie ebenfalls einer Druckerei geben. Oder mich anschreiben – habe ja noch 240 Stück hier liegen… 🙂

Tricorder-Aufkleber 28,5 KB - 532 mal heruntergeladen Bedienfeld des Tricorders (Danke an Stefan)

LED einpassen

Zunächst einen Aufkleber (als Schablone) sauber auf die Schräge kleben. Dann nach dem bekannten Verfahren mit Mini-Bohrer und Feile die Öffnung für die LED dort einbringen, wo sich am Aufkleber die PWR-LED befindet. Dann den Aufkleber wieder abziehen und wegwerfen.

In das schwarze rechteckige Feld oben am Körper-Oberteil (Außen-LED) kommen je eine rote und zwei grüne rechteckige LEDs. Die rote LED (links) wird nach dem selben Prinzip eingepasst. Also den Aufkleber drauf und mit Bohrer und Feile die Öffnung vorsehen. Da rechts ursprünglich der Schiebeschalter zum Einschalten des Spielzeugs war, muss für die rechte LED nichts gefeilt werden – sie wird später einfach nur eingeklebt und die restliche Öffnung verspachtelt.

Vierer-Lauflicht bauen

Basis des Vierer-Lauflichts ist das keilförmige Kunststoffteil, das auch vorher schon das Lauflicht gebildet hat. Da es gut in die vier Öffnungen passt, müssen nur noch vier LEDs von innen eingeklebt werden.   Zuerst die riesige Befestigung links absägen. Dieser wertvolle Platz wird später noch gebraucht.

Im Gehäuse wird der dazugehörige Gewindedom entfernt. Er saß (vom Bild aus gesehen) oberhalb der vier LED-Öffnungen. An diese Stelle wird später senkrecht die kleine Platine mit den Soundeffekten gestellt.

Den Keil so absägen, dass im Grunde nur noch eine flache Platte übrig bleibt mit den vier Erhebungen für die Öffnungen im Gehäuse. Die Rückseite dieses Lauflicht-Einsatzes auf jeden Fall absolut glatt und kratzerfrei schleifen. Die vier LEDs sollen nun auf der Rückseite aufgeklebt werden. Damit später das gesamte Rechteck gleichmäßig leuchtet und nicht nur die Fläche der LED, muss das Licht irgendwie gestreut werden. Dazu eignet sich hervorragend Schmelzkleber. Er wird weißlich-transparent, wenn er erkaltet und bietet so einen guten „Milchglas“-Effekt.

Damit sich der Schmelzkleber im heißen Zustand nicht verselbstständigt, zuerst eine kleine Schalung aus Eis- oder Rührstäben bauen. In die Schalung passend den Lauflicht-Einsatz legen.

Nun muss es schnell gehen: Heißkleber in die Schalung spritzen. Dann die LEDs hineintunken und mittig ausrichten. Zusätzlich darauf achten, dass alle langen Beine der LEDs zur selben Seite zeigen. Dass macht das Anlöten deutlich einfacher! Nun noch ein dünnes Stück Polystyrol (0,5 mm) zwischen die LEDs stecken. Dadurch werden die einzelnen Leuchtelemente voneinander getrennt, damit auch immer nur ein einzelnes Segment leuchtet und sich die vier Flächen nicht gegenseitig überstrahlen. Bevor der Heißkleber fest ist, nochmals alle LEDs auf allen Achsen gerade ausrichten und von der Vorderseite prüfen, ob die LEDs jeweils halbwegs hinter den Rechtecken sitzen.

Eine Probe mit einem LED-Tester ergibt: Die Lichtstreuung und die Abtrennung der Segmente funktioniert so, wie vorgesehen!

Jetzt ein Stück Lochraster-Platine zurechtschneiden und auf die Beinchen der LEDs schieben. Alle LEDs haben später einem gemeinsamen Minus-Pol. Daher die kurzen Beinchen (Kathode, Minus-Pol) mit einer durchgehenden Bahn (rechts im Bild) miteinander verlöten. Die langen Beinchen (Anode, Plus-Pol) jeweils nur an einem einzelnen Punkt (links im Bild) anlöten.

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Spachteln vorbereiten

Nachdem nun einiges im Körper dran glauben musste und so ein paar Öffnungen geschaffen wurden, wird es Zeit, alles wieder ordentlich zu verschließen. Zuerst den Batteriedeckel einkleben. Am besten normalen Modellbaukleber (UHU Plast o.a.) verwenden und den Batteriedeckel an allen Kanten einstreichen und einsetzen.

Zusätzlich noch den Steg wegfräsen, der unten im Körper-Unterteil senkrecht nach oben steht (auf dem Bild sind ganz unten die Reste zu sehen).

Die Schlitze auf der Rückseite sollen später verschlossen werden – das Original hat diese schließlich auch nicht. Als Basis für die Spachtelmasse wieder 0,5 mm-Polystyrolplatten einkleben. Selbiges gilt für das Oval auf der Rückseite, wo der Gürtelclip montiert war. Dann alles gründlich trocknen lassen.

Rückseite spachteln

Jetzt folgt einer der langwierigsten Schritte: Das Spachteln der Kunststoff-Teile. Ich verwende zunächst eine Polyester-Spachtelmasse, die sehr schnell aushärtet und gut schleifbar ist. Zunächst die Löcher grob zuschmieren, trocknen lassen, schleifen. Dann nochmal nachspachteln und wieder schleifen – falls nötig auch noch ein drittes Mal.

Lauflichter und LEDs

Halbrund-Licht einpassen

An der Vorderseite des Tricorders gibt es ein später blau beleuchtetes Bauteil, dass quasi als Halbrundstab aus dem Gehäuse herausguckt. Da ich es mit einem halbrunden Acryl-Stab nachbilde, nenne ich dieses Ding mal „Halbrund-Licht“. Wie auch immer: Die Öffnung dafür muss nun geschaffen werden.

Als erstes müssen die beiden noch verbliebenen Gewindedome im Inneren noch dran glauben. Aber vorsichtig und möglichst weit unten absägen, vielleicht braucht man sie noch. Dann das vorhandene Kunststoffteil zuerst grob wegfräsen und schließlich mit einer Feile ordentlich entfernen. Die Öffnung soll eine Höhe von 10 mm haben.

Achter-Lauflicht einpassen

Weiter geht es mit der Öffnung für das länglich-grüne Achter-Lauflicht vorne. Es hat eine Breite von 40 mm und eine Höhe von 3 mm. Genau auf dieses Maß muss das Unterteil des Körpers nun aufgefeilt werden.

Nun das Oberteil aufsetzen. Es hat eine kleine Kante am Rand, die dafür sorgt, dass die beiden Teile sauber aufeinandergesetzt werden können. Diese Kante stört nun aber und muss an der Position der Öffnung abgefeilt werden.

Blaue und gelbe Leuchtflächen fräsen

Unterhalb des Achter-Lauflichtes befinden sich zwei längliche Flächen, die später gelb und blau leuchten.

Zunächst mit einem Filzstift die Kontur anzeichnen. Dann vorbohren, die größeren Stellen fräsen und schließlich mit einer Feile die Kanten und Ecken sauber und rechtwinklig bearbeiten. Auf den Bildern ist auch zu erkennen, wie die „Rückgängig“-Funktion in diesem Fall aussieht: Ich habe es etwas zu gut gemeint bei der gelben Leuchtfläche. Um die Öffnung zu verkleinern, habe ich einfach ein paar schmale Polystyrolstreifen zurechtgeschnitten und eingeklebt. Und noch ein Problem hat sich gezeigt: Der Polyesterspachtel haftet leider vor allem bei den kleinen Spachtelstellen unzureichend am Kunststoff. Hier ist leider Nacharbeit mit einer anderen Spachtelmasse nötig.

Achter-Lauflicht bauen

Das Achter-Lauflicht besteht aus acht rechteckigen LEDs. Sie werden auf eine Trägerplatine gelötet. Diese Platine dient zum einen dazu, die LEDs in einer Reihe auszurichten, zum anderen, um den Minus-Pol der LEDs miteinander zu verbinden.

Um die LEDs geradlinig zu verbinden, mit zwei Klammern und zwei Holzstäbchen die LEDs festspannen. Dann eine kleine Platine zurechtsägen, so breit wie die LEDs und zwei Kontaktbahnen hoch.

Die Beinchen der LEDs in die Platine stecken, LEDs nochmals ausrichten und anlöten.

Dann an der Rückseite alle Kathoden (Minus-Pole) der LEDs verbinden. Da die Lötpunkte sehr dick werden können, hinterher mit einer Feile das Ganze etwas flacher gestalten, aber keine der Lötbahnen durchbrechen.

8

LED rechteck grün

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Klappe und Akku

Klappe öffnen

So langsam ist es an der Zeit, auch der Klappe etwas Aufmerksamkeit zukommen zu lassen.

Zuerst muss sie aber geöffnet werden – und schon das ist nicht so einfach. Das Klappen-Oberteil ist mit sage und schreibe vier Schrauben und zwei Stiften befestigt. Die oberen beiden Schrauben liegen unterhalb des EMRG-Deckels.

Der EMRG-Deckel ist eingeklebt und muss vorsichtig, aber mit etwas Kraft herausgelöst werden.

Die beiden unteren Schrauben sind unter dem Aufkleber versteckt. Dieser muss also leider auch dran glauben. Aber Ersatz ist ja ausreichend vorhanden… Dann kann das Klappen-Oberteil aber geöffnet werden. Die beiden zusätzlichen Stifte sind ganz unten unter der Schräge und können einfach herausgeklickt werden – sie sind Bestandteil des Klappen-Oberteils.

Dann die Kunststoffbolzen aus den Scharnieren vorsichtig nach außen herausdrücken und das Scharnier auseinandernehmen.

Akku

Als Hauptkomponente wird in der Klappe der Akku untergebracht, über den der Tricorder mit Strom versorgt wird. Zu Beginn wurde das bisherige Akkufach ja aus dem Körper entfernt, also ist ein neuer Einbauort nötig. Im Gegensatz zum Spielzeug-Tricorder ist es jedoch nicht sinnvoll, weiterhin mit zwei normalen Batterien zu arbeiten. Zum einen brauchen diese zu viel Platz, zum anderen sollen später auch blaue LEDs im Tricorder leuchten. Zwei normale Alkali-Batterien haben jedoch maximal 3 Volt, zwei aufladbare Akkus sogar nur 2,4 Volt. Eine blaue LED braucht aber etwa 3,5 Volt, um ordentlich zu leuchten.

Die Lösung: Ein Lithium-Polymer-Akku, kurz LiPo. Diese Akkus sind die Weiterentwicklung der bekannten Lithium-Ionen-Akkus, die heute zum Beispiel in allen Handys eingesetzt werden. Sie haben ein paar praktische Vorteile gegenüber normalen Batterien oder Akkus, die im Tricorder nützlich sind: Die Energie im Akku ist wesentlich dichter „gepackt“, der Akku ist also kleiner und hat eine größere Kapazität, der Tricorder leuchtet also mit einer Akkuladung länger. Zudem haben LiPos keine Selbstentladung. Zwischen zwei Cons ist also kein Nachladen oder Aufladen des Akkus nötig, auch nach monatelanger Pause ist immer noch Kapazität verfügbar. Weiterhin hat der Akku keinen Memory-Effekt, geht also auch beim Nachladen nicht so schnell kaputt. Die Spannung pro LiPo-Zelle liegt bei 3,8 Volt – also perfekt für unsere Zwecke.

Die Kehrseite ist allerdings, dass der Akku sehr empfindlich ist und nicht verformt werden darf beim Einbau. Hier ist Fingerspitzengefühl nötig. Zudem ist ein spezielles LiPo-Ladegerät nötig, um den Akku aufzuladen. Ebenfalls darf der Akku nicht vollständig entladen werden. Während die normalen NiCd-Akkus eine kompeltte Entladung durchaus verkraften, ist ein LiPo sofort kaputt, wenn er einmal vollständig entladen wurde. Es ist also eine Vorrichtung nötig, die ein vollständiges Entladen des Akkus verhindert. Unter gewissen (schlechten) Voraussetzungen soll ein LiPo-Akku auch zum Aufblähen/verformen bzw. zur „Explosion“ neigen. Selbst in einem Modell-LKW, in dem kräftige Elektromotoren drehen, habe ich es noch nicht einmal geschafft, einen LiPo auch nur leicht zu erwärmen. Im Tricorder werden sehr geringe Ströme fließen, insofern ist keine Gefahr zu erwarten.

Aus Haftungsgründen möchte ich dennoch auf folgendes hinweisen: Die im folgenden geschilderten Verfahren zum Auseinandernehmen und Löten eines LiPo-Akkus geschehen vollständig auf eigenes Risiko und sind laut sämtlicher LiPo-Hersteller verboten. Die Garantie erlischt und niemand kommt für Schäden durch unsachgemäße Behandlung auf. Weder ich noch die Hersteller der Akkus haften in diesem Fall! Die Vorschriften der Hersteller sind genau zu befolgen!

Akku einpassen

Zunächst ist ein passender LiPo-Akku nötig. Es wird eine einzelne Zelle (also 3,8 Volt) benötigt. Abmessungen etwa 34 x 65 mm, die Kapazität sollte so groß wie möglich sein bei diesen Abmessungen. LiPos sind im Modellbau-Fachhandel erhältlich.

Da ich parallel an drei Tricordern arbeite, habe ich einen dreizelligen LiPo (11,1 Volt) gekauft und in einer „Operation am offenen Herzen“ die drei Zellen voneinander getrennt und die Kontakte einzeln verlötet. Dabei wäre der Akku beinahe kaputt gegangen – im Grunde kann ich wirklich nur davon abraten und empfehle, Einzelzellen zu bestellen.

Wie auch immer man nun an einen LiPo für den Tricorder kommt: Im Unterteil der Klappe des Tricorders muss Platz geschaffen werden. Dazu die beiden unteren Gewindedome (nicht die Löcher für die Stifte) wegfräsen. Leider reicht das immer noch nicht ganz. An den oberen Gewindedomen und den Löchern für die beiden Stifte ganz unten müssen zudem jeweils ein paar Millimeter abgetragen werden. Der LiPo-Akku muss perfekt in das Klappen-Unterteil passen. Auch, wenn die silbrige Verpackung des Akkus biegbar erscheint: Der Akku darf auf keinen Fall verformt oder sonstwie eingedrückt werden!

Die Zelle wird dann einfach in den so geschaffenen Zwischenraum gelegt. Noch nicht festkleben!

Platz schaffen

Das Klappen-Oberteil ist, warum auch immer, zusammen mit dem Deckel sehr massiv geraten. Der Platz für den „doppelten Boden“ ist aber für den Akku nötig. Also wieder das bekannte Spiel: Wegfräsen, feilen und schleifen.

Von dem doppelten Boden wird fast alles weggefräst. Übrig bleiben nur die beiden Schraublöcher und zwei kleine Kanten links und rechts in der Ecke. Sie sorgen dafür, dass später der Deckel wieder sauber und bündig eingelegt werden kann. Ansonsten die Kante gerade schleifen und einen sauberen Übergang schaffen.

Drehdurchführung

Als ob es bisher einfach gewesen wäre… Jetzt kommt der Teil, der mir zumindest im Vorfeld am meisten Kopfzerbrechen bereitet hat: Der Akku ist in der Klappe untergebracht. Wie kommt aber nun der Strom in den Körper? Im Prototyp wurde deutlich: Ein Kabel ist keine gute Idee. Durch das Auf- und Zuklappen bricht es früher oder später. Als einzige Lösung fiel mir eine Drehdurchführung, also eine Art Schleifkontakt ein. Nachdem ich beschlossen hatte, dass der Lautsprecher für die Soundeffekte im Körper Platz findet (im Prototypen war der Lautsprecher ebenfalls in der Klappe untergebracht), genügten zwei Kontakte, nämlich für den Plus- und den Minus-Pol des LiPos. Meine Idee war nun, die Scharniere selbst leitfähig zu machen.

Das Prinzip der Drehdurchführung

Wenn man das System erstmal durchschaut hat, ist es relativ einfach: Die Bolzen, die zuvor aus dem Scharnier entfernt wurden, werden durch Messing-Bolzen ersetzt. In die Klappe kommen in das Scharnier zwei Messing-Hülsen, deren Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser der Bolzen übereinstimmt. An die Hülsen wird dann je eine Leitung angelötet.

Hier sind die Bolzen einzeln zu sehen. Sie stecken passgenau in der Hülse. Damit es eine leitende Verbindung ins Innere des Körpers gibt, bekommt der Bolzen ein M2-Gewinde, in das ein Stück Messing-Gewindestange geschraubt wird.

Los geht’s!

Zuerst am Klappen-Oberteil die beiden Kunststoff-Scharniere aufbohren. Sie haben einen Durchmesser von 3 mm und müssen auf 4 mm vergrößert werden, damit die MS-Hülse hineinpasst. Mit entsprechenden Bohrern (z.B. 3,3 mm, 3,5 mm und 4 mm) in mehreren Schritten aufbohren. Dabei sehr vorsichtig sein, um das Scharnier nicht zu beschädigen.

Von einem Messing-Rohr zwei Hüseln abschneiden und entgraten. Die Hülsen sind je 6,7 mm lang.

Dann die Hülsen einschieben und jeweils innen ein kurzes Stück Litze anlöten. Durch die Aussparungen, die das Scharnier an dieser Stelle hat, ist das sogar ohne weitere Fräsarbeiten möglich!

Das Gegenstück zum Scharnier bekommt ebenfalls ein Stück Messing verpasst. Der Messing-Stab hat eine Länge von 20,6 mm. Mit dem Durchmesser von 3 mm passt er exakt in das Scharnier.

Jetzt wird es heikel: Den Bolzen in das Scharnier schieben. Dann mit einer Akku-Bohrmaschine und einem dünnen Bohrer (1 mm, max. 1,5 mm) durch das Kunststoff-Scharnier in den Messingbolzen bohren. Die Stelle am Scharnier ist auf dem Bild zu erkennen. Die Bohrung läuft dabei schräg bis zur Mittellinie des Bolzens. Unbedingt versuchen, den Bolzen so mittig wie möglich zu treffen. Es reicht zunächst, wenn am Bolzen die Bohrstelle zu erkennen ist – das weitere Aufbohren passiert mit einer Ständerbohrmaschine.

In mehreren Schritten das Loch im Bolzen auf 2 mm aufbohren. Dann mit einem Gewindebohrer ein Gewinde M2 hineinschneiden. Damit das passt, ist es wichtig, vorher möglichst exakt die Mittellinie des Bolzens zu treffen. Beim Bohren und Gewindeschneiden von Messing immer mit Spiritus kühlen/schmieren!

Schließlich noch das Loch im Scharnier auf 2,5 mm aufbohren. So ist etwas Spiel beim Einschrauben des Gewindes vorhanden. Nachdem alles entgratet und gereinigt ist, die Bolzen einschieben. Ach ja: Wie hier zu erkennen ist, gibt es keine linken und rechten Scharniere, sie sind also identisch und können identisch hergestellt werden.

Zu guter Letzt noch im Körper-Oberteil jeweils rechts ein Loch durch den Sockel in der Scharnieröffnung bohren. Durch dieses Loch kann dann von innen die Messing-Gewindestange bzw. Schraube durch das Scharnier in den Bolzen geschraubt werden. Somit ist die leitende Verbindung zwischen Körper und Scharnier hergestellt. Vom Scharnier geht es über die oben schon angelötete Leitung in die Klappe – die Drehdurchführung ist vollendet!

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Weitere LEDs

Bau des Halbrund-Lichts

Nötig ist ein Halbrund-Profil aus Acryl. Es hat eine Breite von 10 mm, darauf ist zuvor die Öffnung im Körper-Oberteil angepasst worden. Vom Halbrund-Profil ein Stück absägen, das genau die Länge hat, wie die Öffnung im Körper-Oberteil.

Dieses Stück Halbrund jetzt auf ein Stück transparente Acryl-Platte kleben. Diese Platte ist wenige Millimeter größer als das Profil. Es dient dazu, das Profil in der Öffnung zu befestigen. Als Klebstoff normalen Alleskleber verwenden.

Das originale Prop aus der Serie hat Rillen auf dem Profil. Diese können mit einem Rohrschneider aufgebracht werden. Ich habe mich hingegen für eine andere Methode entschieden: Die Rillen werden von der Rückseite angebracht, nämlich auf die Rückseite der Acryl-Platte. Einfach mit einer Säge mehrere Rillen nebeneinander in die Platte sägen. Man kann sich diesen Schritt aber auch einfach sparen. Wirklich sichtbar sind die Rillen später nicht…

Abschließend noch die Rückseite der Acryl-Platte mit einem blauen Edding anmalen. So scheint die ganze Einheit bläulich, ist aber trotzdem noch transparent durch das Acryl.

1	Acrylglas-Halbrundstab	117564	5,20 €
1	Acrylglas-Platte 1,5 mm	133251	0,55 €

Halbrund-Licht einbauen

Das ganze Teil nun von innen durch die Öffnung im Tricorder schieben. An den Kanten mit etwas Alleskleber befestigen. Da die LEDs wieder in ein Heißkleber-Bett eingegossen werden sollen, direkt eine Schalung aus der 0,5 mm-PS-Platte bauen und diese mit Alleskleber um die Acrylplatte herum befestigen.

Jetzt geht es an den Einbau der LEDs. Im Prototypen hatte ich die LEDs alle direkt an Leitungen bzw. Vorwiderstände gelötet, was allerdings zu einem ziemlichen Chaos im Tricorder geführt hat. Daher werden nun für alle LEDs kleine Platinen gelötet, die mit Leitungen verbunden bzw. angeschlossen werden. Das Prinzip dabei: Lichter (LEDs die dauerhaft an sind) bekommen ihren Vorwiderstand direkt an der LED. Blinker (also alles, was später vom Microcontroller aus zum Blinken gebracht wird), bekommt die LED am Controller. Alle LEDs (Blinker und Lichter) bekommen eine gemeinsame Masse, das gibt der Controller so vor. Für das Halbrund-Licht werden zwei blaue LEDs auf eine Platine gelötet, von der Rückseite die Kathoden (Masse, kurzes Bein) auf der Platine verbunden. Die Anoden (langes Bein, Plus) kommen ebenfalls aneinander und kommen dann an den Vorwiderstand, 10 Ohm.

Das Einkleben ist bereits vom Vierer-Lauflicht bekannt: Heißkleber in die Schalung füllen, LED-Einheit eintauchen, festhalten, warten. Schließlich noch die Leitungen anlöten. Schwarz ist die gemeinsame Masse, rot der Plus-Pol für alle Lichter.

2	LED blau, 5mm	175291	0,96 €
1	Widerstand 10 Ohm	400017	0,11 €

Doppel-Blinker und Doppel-Licht

Doppel-Blinker und Doppel-Licht sind sehr einfach herzustellen. Sie bestehen aus je zwei gelben bzw. roten LEDs, die an eine Platine gelötet werden. LEDs nicht komplett in die Platine schieben sondern die Beine ein paar Millimeter herausgucken lassen. Die Löcher im Tricorder stimmen nämlich nicht mit denen auf der Platine überein, also müssen die Beinchen der LEDs etwas gebogen werden.

An beiden Platinen werden die Katoden wieder verbunden. Bei den Anoden funktioniert das Prinzip beim Doppel-Licht wie beim Halbrund-Licht: Anoden verbinden und zu einem Widerstand führen, 47 Ohm. Hier eine rote Leitung für den Plus-Pol anlöten.

Beim Doppel-Blinker die Anoden auch anlöten. Jede bekommt eine eigene Leitung (grün für den Pluspol aller Blinker). Diese Leitungen kommen später an den IC, also den Microcontroller.

Beide Platinen jetzt in die Löcher im Tricorder schieben. Von innen mit Alleskleber fixieren. Der elektrische Anschluss wird nun auch etwas klarer. Die gemeinsame Masse (schwarz) vom Halbrund-Licht zum Doppel-Blinker, dann zum Doppel-Licht führen. Dort jeweils an den auf der Platine verbundenen Kathoden anschließen. Die Masse führt also von Platine zu Platine. Beim Plus-Pol (rot) ist es ähnlich. Auch er verbindet die Platinen miteinander, aber nur die Lichter. Die Blinker bekommen den Plus-Pol- ja vom IC. Die rote Leitung also jeweils anlöten, und zwar vor dem Widerstand. Die rote Leitung geht also auf der Platine zuerst an den Widerstand und erst dann zu den LEDs. Die Leitung, die zur nächsten Platine geht muss ebenfalls vor dem Widerstand angelötet werden.

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Einzel-Blinker

Als nächstes ist der Einzel-Blinker an der Reihe. Hier wird zur Befestigung mit 2-Komponenten-Kleber gearbeitet. Er ist sehr gut spaltfüllend und kann somit kleine Lücken schließen, die beim Ausfeilen im Gehäuse entstanden sind.

Zuerst die LED in die Öffnung drücken. Sie muss bündig mit der Vorderseite abschließen. Dann ein Stück transparentes Klebeband von vorne über die LED und den Kunststoff kleben. Nun den Kleber anrühren. Ich verwende UHU Endfest 3000, mein Epoxydharz-Kleber für alle Fälle. Den Kleber mit einem Spatel rund um die LED auftragen. Dann mit einem Heißluftfön die Klebestelle leicht erwärmen. Den Fön auf die kleinste Stufe stellen, die Luft muss „handwarm“ sein. Ich habe am Gerät 50°C eingestellt, aber eine so genaue Einstellung geht nicht an allen Heißluftföns. Der Trick: Durch die warme Luft wird der Klebstoff flüssig und läuft auch in die kleinen Spalten, die zwischen LED und Tricorder entstanden sind. Durch das Klebeband vorne läuft er nicht raus und bildet so eine glatte Fläche an der Front. Die Luft darf dabei nicht zu warm sein, denn bei zunehmender Wärme wird der Kleber schneller hart und die Gefahr steigt, dass sich das Material vom Tricorder verformt.

Der elektrische Anschluss ist quasi wie gehabt. Auch die einzelne LED bekommt eine kleine Platine. Hier wird die gemeinsame Masse an die Kathode gelötet. Ebenso ein weiteres schwarzes Kabel, dass die Masse später zur nächsten LED leitet. Ein grünes Kabel geht von der Anode zunächst einmal ins Leere.

1

LED rechteck rot

V510

0,11 €

Außen-LED

Die drei LEDs, die oben am geschlossenen Tricorder zu sehen sind, werden nach dem selben Prinzip eingebaut. Vom außen Klebefilm davor, LEDs einschieben, UHU Endfest dazugeben und leicht erwärmen. Besonders ist hierbei, dass ein kleines Stück PS-Platte dazwischenkommt, um zu verhindern, dass sich die LEDs gegenseitig beleuchten. Für die grüne Leuchte habe ich zwei Rechteck-LEDs mit Alleskleber aneinander geklebt.

Dann auch hier eine Platine auflöten und an Plus- und Minus-Pol anlöten, einschließlich Vorwiderstand. In diesem Fall verwende ich einen gemeinsamen Vorwiderstand für alle drei LEDs und zwar mit 47 Ohm.

Nach dem Abziehen des Klebefilms von außen die LEDs und die mit Klebstoff verfüllten Spalten glatt schleifen. Hier hat sich bei mir ein Fingerschleifer (Proxxon) bestens bewährt. Das Schleifpad ist gerade mal 10x10mm groß und vibriert elektrisch. Damit kommt man in die kleinsten Ecken und kann auch hier in der Vertiefung gut schleifen.

1	LED rechteck rot	V510	0,11 €
2	LED rechteck grün	V512	0,11 €

1

Widerstand 47 Ohm

400092

0,11 €

Power-LED

Und nach dem selben Prinzip auch die Pwr-LED, also die „Power-Anzeige“ einkleben und verlöten.

1

LED rechteck rot

V510

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1

Widerstand 47 Ohm

400092

0,11 €

Vierer-Lauflicht einkleben

Das grüne Vierer-Lauflicht liegt ja schon seit geraumer Zeit in der Ecke. Jetzt ist es Zeit, es seiner Bestimmung zuzuführen. Zunächst aber nochmal an allen Seiten plan schleifen. Nach innen sitzt das Lauflicht direkt neben dem Bildschirm, nach außen wird der Platz für die Sound-Platine benötigt. Nach unten stößt das Lauflicht gegen ein Stück vom Gehäuse, das nach innen ragt. Also darf hier nirgends etwas überstehen vom Heißkleber. Mit einer Feile lässt sich das Material ganz gut bearbeiten.

Zum Einkleben in diesem Fall ebenfalls Heißkleber verwenden und oben und unten jeweils einen „Klecks“ zwischen Gehäuse und Lauflicht auftragen. Dann die gemeinsame Masse anlöten. Die anderen Leitungen folgen später.

Die Klappe

Fräsen

So. Zur Abwechselung darf mal wieder etwas weggefräst werden. Die Klappe hat zwar schon einiges an Federn gelassen, es ist aber noch mehr Platz nötig. Die (auf dem Bild) unteren Gewindevertiefungen zunächst absägen (links) und dann sauber schleifen (rechts).

Da die Löcher (erraten!) zugespachtelt werden sollen, von der Rückseite ein Stück PS-Platte hinterkleben…

… und von außen mit Polyester-Spachtel das Loch schließen und glatt schleifen.

Im Klappen-Unterteil zudem den linken Ring wegschleifen. Die Klappe kann auch mit einem Stift und zwei Schrauben noch vernünftig geschlossen werden und der Platz links ist für etwas anderes nötig…

LED Lipo-Saver einbauen

Bereits weiter oben habe ich schon erwähnt, dass eine Schaltung nötig ist, um ein Tiefentladen des Lipo-Akus zu verhindern. Die Spannung des Akkus muss also überwacht werden und beim Unterschreiten einer gewissen Spannung muss eine Aktion erfolgen, um die weitere Entladung zu verhindern. Der Idealfall wäre, wenn der Tricorder bei zu niedriger Spannung automatisch aus gehen würde. Da es soetwas jedoch für diesen Zweck nicht zu geben scheint (vor allem in entsprechender Größe), bleibt nur die „Unterspannungs-Anzeige“. Es soll also eine LED leuchten, wenn eine gewisse Unterspannung erreicht wird – das Abschalten des Tricorders liegt dann im Zuständigkeitsbereich des Bedieners.

Einen entsprechenden Lipo-Saver zu bekommen war jedoch auch zunächst nicht so einfach. Im RC-Modellbau gibt es zwar dutzende dieser Schaltungen – sie überwachen aber alle erst Lipos ab 2 Zellen und aufwärts. Lediglich bei einem Hersteller, der einen kleinen Webshop betreibt, wurde ich fündig. Nach eingehender, sehr guter und schneller Beratung bestellte ich die Blitzer für die drei Tricorder dort.

Der Blitzer ist programmierbar, man kann einstellen ab welchem Wert die Unterspannungs-Warnung erfolgen soll. Die Warnung erfolgt dabei sogar in zwei Stufen: Zunächst beginnt die LED zu blinken (Vorwarnung), fällt die Spannung weiter, leuchtet sie dauerhaft (Abschalt-Warnung).

Die Idee war, die LED in das kleine rote Feld an der Klappe einzubauen.   Zunächst den Blitzer aus dem Schrumpfschlauch befreien. Zudem ist unter der Platine ein Stück Pappe, das getrost in den Müll wandern kann.

Dann die LED auslöten. Sie ist leider viel zu groß für den doch sehr engen Platz unter der Schräge an der Klappe. Da es sich um eine spezielle, sehr helle LED handelt, wollte ich sie jedoch weiterverwenden. Also: LED passend schleifen, ich Rechteck-Form. Aber vorsichtig! Genau drauf achten, wie die Elektroden in der LED ausgerichtet sind und parallel dazu schleifen, also über und unter den Elektroden etwas Material wegnehmen. Sonst leuchtet die LED später nur noch einmal – ganz kurz… 🙂 So lange schleifen, bis die LED eine rechteckige Form hat.

Das Quadrat am Klappen-Oberteil nach dem selben Prinzip entfernen, wie bei der Pwr-LED: Aufkleber ausschneiden, aufkleben, bohren, feilen, Aufkleber abziehen, sauber feilen.

Nun aus Papier eine winzig-kleine Schalung bauen. Die LED an einer Seite durchstecken und alles mit Klebeband auf der Rückseite der Klappe sichern. Die LED mit einem winzigen Stück doppelseitigem Klebeband fixieren. Von außen wie schon bekannt ein Stück Tesafilm vor die Öffnung kleben…

…und das Ganze mit Epoxydharz ausgießen. Auch hier wieder mit warmer Luft arbeiten, damit alle Ecken ausgefüllt werden und Blasen verschwinden.

Nach entsprechender Zeit zum Aushärten, das Papier wegfeilen und schleifen. Dann versuchen, das Klappen-Oberteil auf das Klappen-Unterteil zu stecken. Vermutlich ist die ganze Konstruktion noch etwas groß. Also geduldig schleifen und feilen, bis die Klappe sauber zu schließen ist.

Von der Vorderseite das Tesafilm entfernen und bei Bedarf noch etwas nachschleifen.

Der Moment der Wahrheit: Mit einem LED-Tester habe ich hier geprüft, ob die Leuchtwirkung der LED nach all der „Misshandlung“ noch ausreichend ist. Ich denke, hier kann man gut und gerne „Ja“ sagen: Die LED entwickelt eine enorme Leuchtkraft und sollte so auch bei Sonnenschein kaum zu übersehen sein.

Die Platine vom Lipo-Saver muss noch etwas bearbeitet werden. Zum einen ist der Jumper zu groß. Also den schwarzen Sockel entfernen, die Pins aufrichten und kürzen. Die Steckbrücke dann oben abfeilen, bis der Messingkontakt zu sehen ist.Zum anderen braucht die Rückseite der Platine recht viel Platz durch etwas herausschauende Beinchen. Also mit einer Feile die Rückseite der Platine vorsichtig feilen, bis alles schön plan ist.

Controller

Jetzt wird es ernst: Es geht an das Herzstück (zumindest der blinkenden) LEDs: Der Microcontroller. Los geht es mit der Platine, auf die der Controller später aufgesteckt werden soll. Aus der bekannten Lochrasterplatine eine Platte mit 14 x 6 Löchern ausschneiden. Einen IC-Sockel darauflöten.

Nur einige der Anschlüsse des ICs werden für LEDs benötigt. Bei den dauerhaft leuchtenden LEDs befanden sich die Vorwiderstände ja an den LEDs direkt. Bei allen blinkenden sollen die Vorwiderstände auf die Controller-Platine. Der Einfachheit halber verwende ich für alle LEDs hier 47 Ohm-Widerstände. Da die Pins des Controllers und die Lauflicht-Gruppen nicht genau zusammenpassen, habe ich, wie zu erkennen, einige Beinchen verbogen, um die Lötanschlüsse ordentlich zusammenzufassen. Und da Platz ja Mangelware ist im Tricorder habe ich mich für diese Sandwich-Bauweise entschieden.

Von der Rückseite (wie hier zu sehen) die Pins verbinden. Die beiden Zuleitungen ebenfalls anlöten. Masse wird an zwei Kontakten des Controllers benötigt.

Die fertige Platine. Die beiden Vierer-Streifen rechts-oben sind für das Achter-Lauflicht, der Vierer-Streifen links ist für das Vierer-Lauflicht. Der Sechser-Streifen unten ist für alle übrigen LEDs: Die ersten drei Kontakte für das Dreier-Lauflicht, die nächsten beiden für den Doppel-Blinker und der letzte Kontakt für den Einzel-Blinker. Am Rand der Platine habe ich den Pin1 des Controllers mit schwarz markiert, jeden fünften dann mit rot um die Kontakte besser abzählen zu können. Details zur Verschaltung sind diesem Schaltplan zu entnehmen. Danke nochmal an Rainer für die Hilfe!

Jetzt ist es soweit: Der Controller. Hardware ist ein ATMEGA8L von Atmel. Viel mehr dazu sagen kann ich nicht (außer, dass er mit 3,8 Volt Betriebsspannung gut zurecht kommt). Die Software, also die Programmierung des Controllers, wurde in der Programmiersprache Assembler verfasst und stammt vom oben schon erwähnten Rainer Maurmann (und dessen Vater). Ich ließ gleich 10 Controller programmieren, man weiß ja nie. Drei brauche ich schließlich schon für diese drei hier beschriebenen Geräte…

Den fertigen Controller nur noch einstecken und fertig!

1	ATMega AVR-RISC-Controller, DIL-28	ATMEGA 8L8 DIP	1,35 €
18	Widerstand 47 Ohm	1/4W 47	0,10 €

1

IC Fassung 28-polig

189515

0,35 €

Anordnung Blink-LEDs 12,9 KB - 367 mal heruntergeladen Frequenzen und Art der LEDs. Datei erstellt von Manuel .

Schaltplan Controller 12,3 KB - 297 mal heruntergeladen Schaltplan des Controllers mit Vorwiderständen und LEDs. Datei erstellt von Manuel .

Dreier-Lauflicht

Zum Einbau der LEDs ist inzwischen nicht mehr viel neues zu sagen: Tesafilm von vorne, LEDs von hinten einstecken, PS-Platte als Lichtschutz dazwischen, Epoxydharz drumherum, Warmluft. Dann eine Platine drauf und wieder die Massekontakte verbinden.

Sound-Platine vorbereiten

Nun soll der Tricorder ja nicht nur blinken sondern auch Töne von sich geben. Das kann das Playmates-Spielzeug schon ganz gut. Problematisch ist aber, dass zum einen die Platine vom Sound nicht dort bleiben kann, wo sie ursprünglich war (Platzgründe, was sonst) und zum anderen der Ton schon hörbar sein soll, wenn man den Tricorder aufklappt. Also ist auch hier etwas Arbeit nötig.

Original-Anschluss der Sound-Platine 287,0 KB - 494 mal heruntergeladen Bauschaltplan der Sound-Platine in der ursprünglichen Verkabelung (zur Info)

Zunächst von der Sound-Platine die aufgeklebten „Knackfrösche“ entfernen.

Die LED auf der Platine beleuchtete einmal das, was jetzt bereits auf dem guten Weg zum Vierer-Lauflicht ist. Nach gründlicher Analyse stellte ich fest, dass ohne die LED etliche Teile der Platine überflüssig werden. Daher die Sound-Platine wie gezeigt absägen.

An den gemeinsamen Pluspol (bei der Sound-Platine gemeinsamer Pluspol, sonst gemeinsamer Minus-Pol, aufpassen!) eine rote Leitung, an die drei Kontakte der Schalter je eine orangene Leitung löten. An die Masse eine schwarze Leitung und das graue (Lautsprecher)-kabel durch eine blaue Leitung ersetzen.

Arbeiten am Gehäuse

Gehäuseschraube

Nachdem ja doch einiges weggefräst worden ist, auch die beiden Schraubendome im Unterteil, muss nun was neues her, um das Unterteil im oberen Bereich wieder zu verschrauben. Die Lösung ist eine einzelne Schraube in der Mitte.   Von der Halterung, mit der im Spielzeug der Ein-Aus-Schalter befestigt wird, einen der Kreise absägen und ordentlich feilen. Dann eine M3-Mutter hineinpressen.

Dieses Teil nun wie auf dem Bild mittig einkleben. Ein Stück daneben noch einen der abgetrennten Schraubendome einkleben – er dient als Ständer für die Controller-Platine.

Dieser wird dann auch direkt mit etwas Heißkleber eingeklebt. Die Kabel nach links und rechts unter der Platine herführen.

Körper-Unterteil spachteln

Nocheinmal muss das Körper-Unterteil verspachtelt werden – diesmal mit Plasto-Feinspachtel. Er verschließt nun endgültig alle Vertiefungen vom Zukleben der Klappe.

Zum Spachteln gehört auch diesmal wieder Schleifen. Am besten nass mit sehr feinem Papier.

Leuchtflächen im Unterteil eingießen

Endlich kommen ein paar LEDs ins Unterteil. Problem hier ist, dass die Flächen sehr groß sind und so eine gleichmäßige Ausleuchtung nötig ist. Damit die Leuchtflächen nicht überstrahlen, aus 0,5 mm-PS drei Keile einkleben.

Nun von vorne Klebefilm vor die Öffnung kleben und das Unterteil senkrecht stellen, z.B. mit Klammern. Dann die Leuchtflächen von innen mit Epoxydharz-Kleber ausgießen.

Zuerst von einer hell-gelben LED die Linse, also den halbrunden Kopf abschleifen. So streut sie das Licht besser. Dann die LED einkleben und das gesamte Feld mit Heißkleber ausgießen. Den Kleber in der Pistole nicht zu heiß werden lassen, damit sich der Kunststoff nicht verformt. Der Grund, warum hier zwei verschiedene Materialien genutzt werden, ist simpel: Epoxydharz schafft eine schönere Oberfläche, Heißkleber lässt sich besser gießen auf großen Flächen und ist nicht so teuer. Für die lange Leuchtfläche sind zwei LEDs nötig. Wie gezeigt biegen und auf einer kleinen Platine zusammenlöten. Dann auch hier die LEDs einkleben und das Feld mit Heißkleber ausfüllen.

Schließlich noch den kalt gewordenen Kleber mit schwarzer Farbe anmalen. So verhindert man das Überstrahlen der LEDs auf die Leuchten im Oberteil.

2	LED blau, 5 mm	175291	0,96 €
1	LED gelb, 5 mm	187216	1,90 €

Sound-Taster

Kurz zum Prinzip der Sound-Schalter: Der Tricorder soll beim Aufklappen bereits einen Sound abspielen, nämlich den GEO-Sound. Die beiden anderen Sounds sollen weiterhin abgespielt werden können. Und mit einem zusätzlichen versteckten Schalter (Modus-Schalter) soll zudem ein Umschalten in den normalen Modus möglich sein – also drei Taster, drei Sounds – wie beim Spielzeug. Zuerst geht es an den versteckten Schalter. Einen Microschalter auf ein Stück PS-Winkelprofil kleben. Darauf achten, dass der Kleber nicht in den roten Schieber läuft und ihn festklebt.

1

Subminiatur-Schiebeschalter

NK 236

0,71 €

1

Polystyrol-L-Profil

134974

4,50 €

Wie zu sehen, ein schmales, ovales Loch in das Oberteil bohren. Es soll gerade so lang sein, wie der Schaltweg des Schiebeschalters. Dann den Schalter genau passend hinter das Loch kleben.

Weiter geht es mit den Sound-Tastern. Drei Stück sind nötig. Sie haben bereits passend zwei Löcher und werden, wie abgebildet, auf zwei PS-Stäbe „gefädelt“. Sie werden so positioniert, dass die Schalter jeweils genau über den grünen Tastern liegen.

3

Subminiatur-Microschalter

704539

0,75 €

1

PS-Rundprofil 1,6mm

18531522

3,15 €

Die drei grünen Sound-Taster von der Rückseite plan schleifen und passend in die Öffnungen legen.

Als Halterung ist nun erneut etwas PS nötig: Ein winziges Stück 2 mm-Platte zurechtschneiden. Es muss möglichst exakt 9 mm hoch sein, damit der Schaltweg stimmt. Die grünen Taster müssen ja später exakt auf die Hebel der kleinen Microschalter drücken. Dazu darf man die Tasten nicht zu tief drücken müssen, sonst kann man den Tricorder schlecht bedienen.

Nun die aufgefädelten Schalter auf die Stege kleben. Direkt den Schaltweg der Taster testen und probieren, ob alle Taster sauber schalten. Wenn nicht, kann jetzt noch etwas korrigiert werden.

Gehäuseschraube

Als nächstes gilt es, ein Loch für die Gehäuseschraube vorzusehen.

Dazu ein Stück Gewindestange etwa auf die Länge absägen, die die spätere Schraube hat, also von der Rückseite des Unterteils bis in das Gewinde. Die Stange dann einschrauben. Nun Ober- und Unterteil des Körpers aufeinandersetzen – und zwar so, wie es später einmal zusammengebaut werden soll. Neben den Scharnieren sind hierfür noch Orientierungsbohrungen vorhanden – ein paar Dinge haben wir ja doch nicht weggefräst…

Dann Ober- und Unterteil fest aufeinanderdrücken. So bildet sich eine Markierung von der Gewindestange im Heißkleber.

Nun ganz vorsichtig und langsam das Loch an der Markierung durchbohren. Am besten mit einem Akkuschrauber, einem 3,5 mm-Bohrer und ganz langsamer Geschwindigkeit, sonst wird der Heißkleber warm und weich.

Nun den Kopf der Schraube ausmessen, die später einmal eingedreht werden soll. Meist dürfte dies etwas um die 5,5 mm sein. Mit einem entsprechenden Bohrer nun ein Sackloch von der Rückseite bohren, damit die Schraube später völlig verschwindet.

1

Gewindestange M3

297984

2,00 €

Bildschirm

Nun ist der Bildschirm an der Reihe. Hier wird nicht viel verändert – im wesentlichen wird nur die Glühlampe gegen eine LED ausgetauscht und bei Bedarf das Bild geändert. Die Glühlampe vorsichtig herauslösen. Eine LED „Sunny white“ einbauen. Sie hat nicht das typische weißliche Leuchten, das weiße LEDs meist haben, sondern einen eher gelblichen Ton und kommt einer Glühlampe in der Farbe recht nah – nur eben mit einem wesentlich geringeren Stromverbrauch. Die Beine der LED scharf umknicken und durch die kleine Aussparung führen.

1

LED 3 mm Sunny white

185863

2,31 €

Das Display kann nun ebenfalls ausgetauscht werden, falls man möchte. Stefan hat eine kleine Auswahl unterschiedlicher Inlays für den Bildschirm kreiert. Das Inlay auf ordentlichem, aber dünnem Fotopapier ausdrucken. Man sollte, wenn man das Blatt gegen das Licht hält, keine Papierfasern erkennen. Hier empfiehlt sich zum Beispiel Epson Fotopapier mit 120 g/m².

Inlay-Sammlung 2,8 MB - 518 mal heruntergeladen Zehn verschiedene Tricorder-Inlays aus den Bereichen Technik, Wissenschaft, Sicherheit und Medizin

Das Display nun zurecht schneiden. Anders als in der ursprünglichen Version sollte es etwas größer sein, als der etwas abgesenkte Rahmen in der Display-Vorderseite. Sonst scheint unter Umständen Licht seitlich vorbei. Statt dessen sollte es so hoch sein, wie der gesamte Bildschirmeinsatz von innen. Dabei möglichst genau schneiden, damit das bedruckte Papier regelrecht festklemmt und später im eingebauten Zustand nicht verrutschen kann.

Dann zuerst das Display und dann den Reflektor mit LED montieren. Die Schraube nicht ganz festdrehen, da der Bildschirmeinsatz durch das breitere Papier etwas hochsteht und sonst leicht brechen könnte.

Am Unterteil werden nun die recht extremen Platzverhältnisse deutlich: Das 0,5 mm-PS, das hinter den zugespachtelten Schlitzen klebt, ist zu dick – eben 0,5 mm zu dick. Also die rechte obere Ecke wegfräsen.

Verteilerplatine

Jetzt ist die Platine an der Reihe, mit der alle einzelnen Komponenten mit Strom versorgt werden sollen. Auf der Rückseite des Bildschirms ist noch etwas Platz, den nutzen wir dafür.

Zwei Stücke PS-Platte zurechtschneiden, ebenso zwei Stücke Leiterbahn. Beide müssen zwei Reihen breit sein. Eins 6 Reihen lang und eins 7. Wie auf dem Bild zu sehen, quer kleine Brücken einlöten (rechts) und diese von der Vorderseite einreihig miteinander verbinden (links). Bei der Siebener-Bahn drei der Querreihen nicht direkt sondern über einen 10-Ohm-Widerstand anlöten. An diese drei Anschlüsse kommen später die Einzelteile der Soundplatine. Da das Playmates-Spielzeug mit 3 Volt läuft, wir jetzt aber 3,8 Volt haben, klingt der Ton sonst etwas höher und unnatürlich. Die 10 Ohm reduzieren die Verzerrung.

1

Widerstand 10 Ohm

400017

0,11 €

Die Leiterplatten auf die PS-Platten kleben und Löcher bohren. Dann wie auf dem Bild an den Bildschirm schrauben. Jetzt werden die einzelnen Einheiten an die Verteilerplatine gelötet. Spätestens jetzt profitiert man von der sauberen Trennung der Farben:

• Schwarz: Masse, Minus-Pol
• Rot: Plus-Pol, +3,8V
• Grün: +3,8V, geschaltet vom Microcontroller
• Orange: ~+3V, reduziertes Plus-Potential (10 Ohm-Widerstand) für Sound-Platine
• Blau: Signalleitung Lautsprecher

Mit einer schwarzen Leitung anschließen:

• Die gemeinsame Masse von allen vorderen LEDs
• Bildschirm-LED
• IC

An der roten Seite:

• IC
• Plus-Pol aller Dauer-Licher und Leuchtflächen
• Bildschirm

Die orangene Leitung hinter dem 10-Ohm-Widerstand anlöten. Dann zum gemeinsamen Pol (Common) des ersten Sound-Tasters, von dort aus zu den beiden anderen Tastern weiterleiten. Den GEO-Taster mit dem Modus-Umschalter verbinden. Der gemeinsame Pol (Common) bleibt hier noch frei. Klingt durcheinander, das Bild und der Schaltplan machen es klarer.

Schaltplan Tricorder-Verteilerplatinen 303,5 KB - 253 mal heruntergeladen Verschaltung und Anschluß der Verteilerplatine

Sound-Platine Anschlussschema 309,5 KB - 283 mal heruntergeladen Anschluss der Sound-Taster und des Modus-Schalters an die Sound-Platine.

Jetzt muss aber irgendwie noch der Strom zu den Verteilerplatinen gelangen. Dazu gibt es ja die drehbare Druchführung im Scharnier. Zwei Messing-Muttern M2 dazu ausbohren (dass sie kein Gewinde mehr haben) und an eine passende Leitung löten. Die Muttern werden später an das Scharnier geschraubt.

Achter-Lauflicht einbauen

Als kurze Zwischenübung wird jetzt das schon längst fertiggestellte Achter-Lauflicht eingebaut. Es wird mit Epoxydharzkleber in die schon fertige Öffnung geklebt. Am besten mit einer Platte und einer kleinen Spannzwinge fest zusammendrücken. Wenn es klebt, vorne die Rundung nachschleifen, damit die Ecken der LEDs nicht seitlich überstehen.

Ober- und Unterteil verbinden

Langsam wird es Zeit, das Körper-Oberteil und Körper-Unterteil miteinander zu verbinden. Bisher wurden beide ja separat voneinander gebaut. Mechanisch ist das kein Problem, dafür wurde ja schon die Schraube angebracht. Jetzt geht es aber an die Elektrik.

Aus Wartungszwecken sollte der gesamte Körper später leicht wieder auseinander zunehmen sein. Daher ist eine Steckverbindung zwischen beiden Teilen nötig. Die normalen Pfosten-Steckverbinder sind allerdings etwas zu groß. Also muss eine kleinere Verbindung erfunden werden.   Als Lösung bieten sich IC-Sockel an. Einen haben wir ja bereits für den Microcontroller verbaut. Einen weiteren zerlegen wir jetzt in viermal vier Teile. Vom zweiten auch noch die Beine abtrennen, alles viel zu groß 🙂

Jetzt auf die beiden Vierer-Anschlüsse am IC je eine der beiden Steckleisten löten und zwar die, ohne Beine. Die Leiste dabei nach unten kippen, wie auf dem Bild.

Nun grüne Leitungen an die LEDs des Achter-Lauflichts löten. Sie werden zu zwei Vierer-Gruppen zusammengefasst. Bei einer werden die Leitungen eins zu eins mit der Steckleiste verlötet, bei der zweiten Gruppe müssen die Leitungen verdreht werden: Die innere Leitung kommt ganz nach außen, die äußere kommt nach innen und die beiden mittleren werden auch verdreht. An die Leitungsstücke werden dann die Steckleisten mit den Beinen angelötet. Da die Leisten aber mit den Beinen in die Fassungen gesteckt werden sollen, nicht direkt an die Beine, sondern den etwas dickeren Sockel löten, wie auf den Bild zu sehen.

Jetzt ist auch die übrige Verkabelung der Unterseite dran. Alle Masse-Anschlüsse (blaue Leuchtfläche, gelbe Leuchtfläche und Achter-Lauflicht) miteinander verbinden und die beiden Plus-Pole (beide Leuchtflächen) verbinden. Während die blauen LEDs keinen Vorwiderstand brauchen, die gelbe LED mit einem 200-Ohm-Widerstand absichern. Dazu, wie zu erkennen, eine kleine Vierer-Platine zurechtschneiden und den Widerstand, die LED sowie das schwarze Kabel anlöten.

Jetzt ist noch eine Steckverbindung für Dauerplus und -minus nötig. Hier eignen sich die IC-Sockel nicht, weil die Verbindung bei einem einzelnen Pin zu locker ist. Also auf „richtige“ Steckleisten zurückgreifen…Je einen einzelnen Pin an die rote und schwarze Leitung im Körper-Unterteil anlöten. Je eine dazu passende einzelne Buchse liegend auf die Verteilerplatine löten.

1	Präzisionsfassung 20 Pin	GS 20P	0,24 €
1	Widerstand 200 Ohm	1/4W200	0,33 €
1	Stiftleiste	S1X10G 1,27	0,31 €
1	Buchsenleiste	BL1X10G 1,27	0,39 €

Verschlussmagnet und Reedschalter

Das nächste spannende Kapitel steht an. Der Tricorder soll ja beim Aufklappen einschalten. Da ein Schalthebel oder ähnliches optisch stören würde, kommt hierfür nur ein Reedschalter in Frage. Das ist ein Schalter, der auf ein Magnetfeld reagiert. Problem bei der Beschaffung ist aber, dass für den Tricorder ein Öffner nötig ist, der Kontakt soll also Öffnen, sobald der Schalter in das Magnetfeld eintaucht (wenn die Klappe geschlossen wird). Es sind aber fast nur Schließer zu bekommen. Der einzige Öffner (genaugenommen ein Wechsler, ist aber genauso gut), den ich gefunden habe, hat aber nicht genug Schaltstrom. Der Tricorder wird etwa 400 mA Stromaufnahme haben, der Schalter ist aber nur für 250 mA ausgelegt. Alle anderen Möglichkeiten scheiden leider aus: Ein Relais zur Verstärkung geht nicht, da Relais erst ab 5 Volt erhältlich sind. Eine Halbleitersteuerung ist auch nicht möglich, da hier immer zwischen 0,2 und 0,7 Volt abfallen, die aber für die hellen LEDs (speziell die blauen und die weiße) nötig sind.

Einzige Möglichkeit: Den Schalter trotzdem einbauen. Sicherlich reduziert sich durch den höheren Strom die Schaltungszahl. Aber der Tricorder wird ja auch nicht täglich genutzt. Wichtig aber für den Einbau: Das Bauteil nicht eingießen oder fest verkleben, sondern nur so sichern, dass es wieder demontiert werden kann, wenn der Schalter tatsächlich einmal kaputt geht.

Gleichzeitg soll der Magnet auch genutzt werden, um einen ordentlichen Verschluss für den Tricorder zu haben. Zum einen ist ein Magnetverschluss ziemlich cool, zum anderen kann der Tricorder so nicht aus Versehen aufgehen und den Akku leersaugen (und damit töten!). Im Oberteil kommt der Magnet unter die Platine des ICs. Ja, ich weiß. Hätte man auch vorher einbauen können. Zum sicheren Schalten sind zwei Neodym-Magnete nötig, die übereinander gelegt werden. Das Einkleben ist etwas kniffelig, da überall Metall ist, dass den Magneten wegzieht. Also zuerst beide Magnete mit Epoxykleber einstreichen und dann unter die Platine bugsieren. Man kann einen anderen Magneten von der Außenseite dagenhalten und ihn so unter den IC ziehen. Dann am besten auch dort lassen, bis der Kleber hart ist. Sonst erlebt man evtl. lustige Überraschungen. Schon erstaunlich, wie stark diese Magneten sind! Das ist auch für den späteren Betrieb wichtig. Tricorder nicht in der Handtasche in der Nähe von Kreditkarten tragen 🙂

2

Neodym-Magnet N-38SH 10x6x2

503662

1,70 €

Jetzt Klappen-Oberteil und Körper-Oberteil aufeinanderlegen. Dann ein kleines Stück Blech (Eisen!) zurechtschneiden, z.B. ein Stück von dem Metallband, mit dem Kisten auf Paletten festgezurrt werden. Von einer Seite mit Epoxydharz bestreichen und an die gezeigte Stelle halten. Jetzt loslassen und gucken, wohin der Magnet im Körper das Metallteil zieht. Dann noch gerade ausrichten und festdrücken. Beim Reedschalter geht das ähnlich. Zuerst das nicht benötigte Bein abtrennen, die beiden anderen kürzen und umbiegen. Dann in die Nähe der Klappe bringen und genau hinhören. Irgendwann klickt der Schalter leise. Mit doppelseitigem Klebeband den Schalter fixieren und die Klappe öffnen und schließen. Diese Versuchsreihe solange fortsetzen, bis eine Stelle gefunden ist, an der der Reed-Schalter sauber und ordentlich schaltet.

1

Reed-Kontakt Wechsler

KSK 1C90

1,75 €

Klappe

Weiter geht es mit dem Innenleben im Unterteil der Klappe. Hier soll unter anderem die Ladebuchse angebracht werden. Zwei kleine Löcher (1 mm) von außen durch die Stirnfläche bohren. Durch sie soll später der Ladestecker eingesteckt werden. Der Abstand der Löcher voneinander entspricht dem bei Platinen üblichen Rastermaß von 2,54 mm. Dann von innen zwei Kontakte einer Buchsenleiste aufkleben. Damit sie genau mit den gebohrten Löchern übereinstimmt, am besten von außen zwei Kontakte einer Stiftleiste einstecken. Mit Epoxydharzkleber festkleben.

Trotz des Reed-Schalters soll zum dauerhaften ein- und ausschalten noch ein Hauptschalter eingebaut werden – zur Sicherheit. Damit der Lipo-Akku tatsächlich keinen Schaden nimmt, z.B. durch Kriechstrom, werden sowohl Plus- als auch Minuspol geschaltet. Für den Schalter ein passendes Loch bohren, es soll so klein sein, dass der Schaltstift gerade genau hineinpasst.

Da der Schalter verkleben würde, wenn man ihn einklebt (ja, ich habe es getestet…), muss statt dessen ein kleines Kästchen aus PS-Streifen gebaut werden. Die Streifen exakt zurechtschneiden und mit Kunststoffkleber einkleben. Dann den Schalter dazwischenschieben und von hinten mit einem weiteren Kunststoffstreifen verkleben.

Jetzt geht es an die Leitungen. Ladebuchse mit den linken Polen des Schalters verbinden. Rote Leitung zeigt nach außen. Zwei weitere Leitungen an der anderen Seite anlöten.

Jetzt ist es soweit – lange genug liegt er schon herum: Den Akku mit doppelseitigem Klebeband in die Klappe einkleben. Nur wenig drücken, Lipos vertragen keinen Druck. Vorher die Kontakte anlöten, sonst kommt man nicht mehr gut an den unteren Kontakt am Schalter.

Und noch eine Komponente liegt schon lange herum: Der Lipo-Saver. Wie abgebildet auf den Akku kleben mit doppelseitigem Klebeband. Aus einer Platine ein Stück mit sechs Spalten und drei Reihen heraussägen. Wie auf dem Schaltplan und dem Bild zu erkennen eine abgewinkelte Stiftleiste und eine Brücke auflöten. Dann die Leitungen vom Hauptschalter anlöten.

Dann den Lipo-Saver anlöten – zum einen die Versorgungsleitungen, zum anderen zwei Leitungen für die LED.

1	Buchsenleiste	377270	1,91 €
1	Stiftleiste	739499	1,94 €

1

Miniatur-Schiebeschalter

T681

2,70 €

Verkabelung Tricorder-Klappe 150,5 KB - 275 mal heruntergeladen Elektrischer Anschluss der gesamten Klappe

Klappe Oberteil

Im Klappenoberteil eine 6-polige Buchsenleiste ankleben. Dann an den mittleren Kontakten zwei Metalldrähte (z.B. vom Widerstand abgeschnitten) anlöten und so biegen, dass sie die Kontakte des Reedschalters berühren. Dann mit je einem Punkt anlöten. Natürlich könnte man diesen Anschluss auch mit einer Leitung machen – diese ist allerdings nicht starr sondern zieht immer irgendwie am Schalter. Und da die Position des Schalters ja sehr empfindlich ist, muss hier eine zerrfreie Verbindung her.

Dann die Buchsen und die LED anschließen. Schließlich über alles dünne Klebefolie, am besten transparente, kleben, um Kurzschlüsse im zusammengebauten Zustand zu vermeiden. Man weiß ja nie, wogegen die Kontakte später drücken.

Kurz nebenbei jetzt in den EMRG-Deckel ein 2 mm-Loch bohren. Es wird später von einem Aufkleber verdeckt, allerdings kann man diesen durchstoßen und dann den Deckel entfernen. Das ist wesentlich zerstörungsfreier, als den Deckel seitlich herauszuhebeln. Weiterhin noch eine letzte Feilarbeit: Die Kante am Deckel muss weg.

Lackieren

Bei diesem Arbeitsschritt habe ich mir helfen lassen – und zwar wieder einmal vom Stefan. Er hat alle Einzelteile komplett lackiert.

Das Material des Tricorders lässt sich sehr gut lackieren, selbst mit normalen Baumarkt-Spraydosen. An den Stellen, an denen viel gespachtelt wurde, sollte evtl. mit Füller oder Primer vorlackiert werden. Der Tricorder wird in Einzelteilen lackiert. Das ist zwar wesentlich aufwändiger – dafür kann man aber im Bedarfsfall das gesamte Teil auch wieder demontieren, ohne die Lackierung zu ruinieren.

Dazu muss leider wieder einiges demontiert werden, nämlich das gesamte Display und damit auch die beiden Verteilerplatinen. Alle Teile sauber abkleben und lackieren. Dann die Aufkleber ausschneiden, aufkleben, die Details aufmalen (Email-Farben) und mit Klarlack überlackieren. Eine Wahnsinns-Arbeit – aber das Ergebnis spricht für sich!

Anschließend das Display wieder montieren und alles wieder so einbauen, wie zuvor.

Finale Montage

Sound-Platine einbauen

Jetzt den Lautsprecher oben links und die Platine seitlich am Vierer-Lauflicht einkleben.

Von den drei Tastern der Platine zu den Tastern bzw. dem Sound-Schalter verkabeln, weiterhin den Lautsprecher anschließen. Siehe Schaltplan weiter oben.

Montieren

Es ist soweit! Es ist tatsächlich soweit! Die einzelnen Komponenten können zusammengebaut werden!

Zunächst die Scharniere sorgfältig von Farbresten befreien und mit den MS-Bolzen am Klappen-Oberteil befestigen. Dann ein Stück M2-Gewindestange absägen und ordentlich feilen. Dieses durch die Scharniere in den MS-Bolzen schrauben.

Jetzt Klappenober- und Unterteil mit dem 6-poligen Stecker verbinden. Das Oberteil muss dann nur fest auf das Unterteil gepresst werden – allerdings nicht, ohne vorher alle blanken Kontakt mit Klebefolie abzudecken. Nun die Klappe durch das Körper-Oberteil stecken. Die aufgebohrten Muttern auf die MS-Stangen stecken und von oben eine weitere M2-Mutter aufschrauben. Dann die Rückseite anschließen (zwei Vierer-Stecker für Achter-Lauflicht und die beiden Stecker für Plus und Minus). Auch hier alles mit Klebeband isolieren. Dann die Rückseite mit etwas Druck in die richtige Position bringen. Mit einer abgesägten Schraube M3 durch das mittlere Schraubloch und mit zwei der ursprünglichen Schneidschrauben die Rückseite befestigen.

Nun einen Funktionstest machen. Läuft alles, den EMRG-Deckel eindrücken. So. Das wars eigentlich schon. Tricorder fertig 🙂

Bilder vom fertigen Tricorder

Arbeitszeit

Immer wieder werde ich gefragt, wie lange der Umbau dauert. Dieses Mal habe ich relativ exakt die Zeit gestoppt, in der ich im Bastelkeller saß.

Nicht gezählt habe ich:

• Konstruktion und Planug
• Einkauf und Bestellung sämtlicher Bauteile
• Programmierung und Entwicklung des Microcontrollers
• Entwurf und Druck der Aufkleber
• Entwurf und Druck der Inlays
• Den gesamten Bau des Prototypen
• Lackieren
• Trocknungszeiten

Aber für alles andere habe ich relativ genau 80 Stunden benötigt. Diese Zeit gilt dabei natürlich für alle drei Tricorder. Dass man die Zeit allerdings nicht einfach durch 3 teilen kann, um zu wissen, wie lange man für einen Tricorder braucht, versteht sich wohl von selbst.

Bedienungsanleitung 119,4 KB - 338 mal heruntergeladen Anleitung zum Ein- und Ausschalten, für die Sound-Modi und zum Aufladen des Tricorders