Portal 2 Sentry Gun nachbauen: 3-Achsen-Bewegung, Sound & LEDs mit Arduino

Komponenten & Werkzeuge

Arduino Nano R3	×1
DFPlayer Mini (MP3-TF-16P)	×1
VL53L0X Time-of-Flight Distanzsensor	×1
3× SG90 Mikroservos (Pitch, Pivot, Wings)	×3
5× 5mm rote LEDs + 220Ω Widerstände	×5
4Ω/3W Lautsprecher, 2.1mm Buchse, microSD-Karte	je ×1
Schrauben M2–M3, 4× Rahmennägel (1/8″), Schrumpfschlauch, Kabelbinder	diverse
3D-Drucker (PLA), Lötkolben, Schraubendreher	Werkzeug

Die Geschichte

Weihnachten 2018: Ich wollte eine funktionierende Portal-2-Sentry-Gun bauen. Ziel: komplettes 3D-Modell in Fusion 360 vor dem Druck erstellen. Features:

• Flügel öffnen bei Annäherung (Kurbel-Schieber-Mechanismus)
• Bei weiterem Verweilen: „Feuern“ (LEDs + Maschinengewehr-Sound)
• Ziel verloren → Suchroutine (Scannen)
• Dann einklappen & Schlafmodus
• Original-Sounds aus dem Spiel (18 Clips auf microSD)

Design-Zwänge: Nano-USB & microSD von außen erreichbar, ToF-Sensor unsichtbar, 2.1mm Strombuchse hinten, so wenige Druckteile wie möglich, keine Stützstrukturen.

Schritt 1: Fusion 360 Modellierung

Aus Online-Skizzen 3 Ansichten als Canvas, extrudieren, aushöhlen, Ausschnitte. Elektronik als Komponenten im Modell platzieren & verschieben, tragende Strukturen drumherum bauen. Flügelmechanik: Kurbel & Schlitten – warum? Weil ich eine Kurbel wollte! Erschwert den Bau, garantiert aber reproduzierbare Endlagen.

Nach Prototyp-Druck Optimierungen (Optik, Montierbarkeit). Das Modell ist komplex (keine kastenförmigen Formen, enge Toleranzen), aber lehrte viel: eingebettete Komponenten, verknüpfte Sub-Assemblies. Hat sich gelohnt!

Schritt 2: 3D-gedruckte Teile

Portal Turret v4.zip enthält alle aktuellen Teile. Neu: „Rear test Leg“ für geraden Mini-USB-Stecker.

Gedruckt auf Prusa Mk2, PLA, 0.2 mm Schichthöhe. Körper vertikal, ohne Stützen – Brücken klappen mit guten Settings. Kanäle & Vorsprünge mit 45° Fase = minimale Überhänge. Wenig Nacharbeit nötig.

Kritisch: Slider-Stifte im Pitch-Frame – glatte Nägel (Köpfe ab), 1/8″ Bohrung nachreiben, schmieren.

Dateien (Auszug): Body-LHS/RHS, Wings (4 Teile), Pitch Frame, Legs, Infill Strips, Lens, Arduino Base, ZIP-Archive.

Schritt 3: Komponenten (v4 = Rote Turret)

Alles PLA: Schwarz + Designfarbe (Blau) + winziges Transluzent für „Lens“. Foto zeigt Bestückung (ohne Verkabelung).

Schritt 4: Elektronik

Komponentenliste siehe Tabelle oben. Schrauben aus Sortimentskasten (einzeln nervig zu beschaffen).

Schritt 5: Mechanischer Aufbau

Größte Teile haben vorgeschnittene Gewinde – vorab mit Schraube nachschneiden erleichtert Montage.

• Nano & DFPlayer rasten ohne Schrauben in Halterung.
• VL53L0X sitzt lose im Frontschalen-Schlitz – erst Probepassen, dann verkabeln & final einsetzen.
• Slider: 4 Rahmennägel (Köpfe ab) als Führungen. Glatte Nägel Pflicht!
• Servos: Ausrichtung beachten. Pitch & Pivot „zentriert“ einbauen. Kurbel so: Offenstellung = Stangen & Kurbel in Linie + 10° bis Verriegelung.
• Beine: 2–2.5mm Schrauben, Kappen schnappen über Ellenbogen. Schraubenköpfe nicht überstehen – sonst bindet Pivot.
• Servo-Anlenkung: Originale weiße Servo-Hörner in Druckteile pressen (gedruckte Verzahnung war unzuverlässig).
• Kurbel: Lange 2.5mm Schrauben. Stangen nicht quetschen! Kürzere Schrauben ohne Crank2-Teil möglich.
• Lautsprecher: Zwischen zwei Servo-Halterungen geklemmt, an Pitch-Servo geschraubt → Slider → Kurbel → in LHS-Gehäuse (4 Schrauben).
• Danach: Verkabeln!

Schritt 6: Verkabelung

Enge Platzverhältnisse → Kabellängen (3–4″) sorgfältig planen.

• LEDs mit 220Ω direkt verlöten, Schrumpfschlauch, verdrillen, testen, beiseite. Dünnes Kabel (CAT5-Ader) für unauffällige Optik.
• Mechanik probeweise einbauen, Kabelführung planen, zuschneiden, vorbereiten.
• Servo-Stecker als Steckverbinder (Austausch bei defekten Getrieben) – hat sich beim Prototyp bewährt.
• Zum Schluss LEDs anlöten, verkabelten Baugruppe in eine Gehäusehälfte legen, Strombuchse als Letztes anlöten.
• KRITISCH: Kabel hinter dem Nano dürfen nicht auf den Reset-Taster drücken!
• Vor Endmontage: Code flashen, testen (LEDs, Servos, MP3), dann finale Montage.

Schritt 7: Arduino-Code (aktualisiert)

Struktur: Subroutinen für Verhalten (aktivieren, feuern, scannen, Opern-Modus, Chat, Manual). Viele Variablen vorne für Parkpositionen, Min/Max, Timings. Bibliothek: DFMiniMp3 (andere machten Probleme). Sounds: Ordner mp3 mit 0001.mp3…0018.mp3. Zufallsauswahl verhindert Wiederholungen. Sounds von Wikipedia „Portal Turret sounds“. Code zu lang für hier – siehe Projektdatei Portal turret w Radio (RED).ino.

Schritt 8: Endmontage Gehäuse

Schwarze Infill-Streifen in winzigen Nuten – fummelig. Kanäle mit Nadel/Spachtel nachreiben. Kabel ordentlich bündeln & Kabelbinder. Beide Hälften erst zusammenfügen, dann Streifen einsetzen: eine Seite in die Hälfte mit „Regal“ (verhindert Herausfallen), andere Seite leicht aufbiegen & eindrücken. Tricky, aber robust & schick.

Schritt 9: Flügel montieren

Slider-Löcher mit 1/8″ Bohrer nachreiben, reinigen. Nägel köpfen, entgraten, in Flügel pressen. Schmieren! Trockengraphit oder „persönliches Gleitgel“ (billig, superglatt, erfordert Erklärungen bei Partner/Eltern). Flügel testen – müssen butterweich gleiten, sonst Frust garantiert.

Dann: Flügel einschieben, Pleuelstange über Loch schieben, 1 Schraube. LEDs in Mündungslöcher, Kabel an Flügel andrücken, testen, evtl. Heißkleber fixieren.

Schritt 10: Freunde erschrecken!

Abgewinkelter Stecker empfohlen (kollidiert nicht mit Hinterbein). Überarbeitetes Hinterbein (v3) gibt mehr Platz.

An 5V anschließen → wartet still → springt bei Annäherung zum Leben → „metzelte“ jeden, der seinen Bereich betritt!

Nachbau-Berichte & Feature-Ideen willkommen.

Code

Vollständiger Sketch (~600 Zeilen) mit Radio-Option (nRF24L01) für Multi-Turret-Sync (Master Turret Control). Enthält: Cara Mia Oper, Chat-Modus, Manual Control, autonome Erkennung/Feuern/Scannen. Bibliotheken: VL53L0X, DFMiniMp3, RF24, RF24Network, Servo, SoftwareSerial.

CAD-Dateien

• Alle STL-Dateien in Portal Turret v4.zip (Body, Wings, Pitch Frame, Legs, Infill, Lens, Arduino Base)
• Alternative Wings v6.zip (für andere „Waffenfarben“)

Schaltplan

Handgezeichneter Schaltplan (siehe Bild im Projekt).