Vollautomatischer 3D-gedruckter brushless Nerf Blaster mit Arduino

Komponenten und Zubehör

Bauteil	Anzahl	Spezifikation / Hinweis
Arduino Nano Every	1	Kompakt, passt in Nerf-Gehäuse, volle Funktionalität
Linearsolenoid 12 V DC	1	Hub 35 mm, 12 V Nennspannung
Brushless DC Motor (Outrunner)	2	Für Flywheel-Käfig, 12 V (3S LiPo) tauglich
Brushless ESC	2	Je Motor ein ESC, ≥20 % Stromreserve, 3S LiPo fähig
LiPo 3S 11,1–12,6 V, ≥1300 mAh, ≥25C	1	Entladerate: 25C × 1,3 Ah = 32 A Max.
Mikroschalter (Miniatur)	2	MS1 (Abzug), MS2 (Rev-Trigger) – Low-Current OK
N-Channel Power MOSFET (Logic Level)	1	>20 V, >15 A @ 5 V Gate (z. B. IRLZ44N)
Widerstand 10 kΩ	1	R3: Pull-down am MOSFET-Gate
Widerstand 4,7 kΩ	1	R1: Pull-up an MS2
Widerstand 150 Ω	1	Für Status-LEDs (Muzzle Flash)
Widerstand 220 Ω	1	R2: Gate-Strombegrenzung (optional)
Diode 1N4007	2	D1: Verpolungsschutz Arduino VIN; D2: Freilaufdiode Solenoid
Kondensator 100 µF (Elektrolyt)	1	C1: Puffer an Arduino VIN (Polarität beachten!)
Kondensator 100 nF (Keramik)	1	C2: Entstörung Arduino VIN

Benötigte Werkzeuge

• 3D-Drucker (z. B. Artillery X1, 300×300×400 mm)
• Lötstation, Multimeter, Seitenschneider, Schraubendreher

Projekthintergrund

Nachbau der Kang Tao Smart Gun aus Cyberpunk 2077 als funktionsfähiger Nerf-Blaster. 3D-Druck für Optik & Mechanik, Arduino für Ansteuerung von Brushless-Motoren (Flywheels) und Solenoid (Dart-Vorschub). Fokus hier auf Elektronik & Code; Mechanik/3D-Druck siehe Links unten.

Funktionsweise: Dual-Trigger-System

• MS2 (Rev-Trigger, sekundär): Wird gehalten → Brushless-Motoren (Flywheels) drehen hoch
• MS1 (Hauptabzug, primär): Wird gedrückt/gehalten → MOSFET schaltet Solenoid taktend (Ein/Aus)
• Sicherheit: MS1 wirkt nur, solange MS2 gehalten wird (Verhindert Jams bei stehenden Flywheels)
• Leistungsstrom für Motoren/Solenoid fließt nicht über Mikroschalter → billige Schalter OK

Brushless-Motoren (Outrunner)

• Outrunner (Außenläufer) bevorzugt: flacher Bauform, Gehäuse rotiert mit → Flywheels direkt aufdruckbar
• Hintere Befestigungslöcher nötig
• Spannung: ≥ 12,6 V (3S LiPo)
• Strom: ≤ ESC-Nennstrom
• Leistung: > 60 W (hier: 12,6 V × 7 A ≈ 88 W)
• Drehzahl: ~25.000 U/min (kV × Voltage). Beispiel: 2600 kV × 12,6 V ≈ 32.760 U/min → im Code auf 50 % Drosselung (~16.000 U/min), reicht für 25 m Reichweite

Brushless ESCs

• Pro Motor ein eigener ESC (2 Motoren an 1 ESC → Back-EMF stört Timing → Zerstörung)
• Strom: ≥ 20 A (Motor zieht ~7 A)
• Spannung: ≥ 12,6 V (3S)
• BEC (5 V Ausgang) nicht anschließen (OPTO-ESCs bevorzugt). Nur GND + Signal an Arduino.

Akku & Stromversorgung

• Ein Akku für alles (XT60-Stecker empfohlen)
• 3S LiPo (12,6 V vollgeladen)
• Kapazität: ≥ 1300 mAh
• Max. Entladestrom: C-Rating × Ah (25C × 1,3 Ah = 32 A) → deckt ~25 A Last

MOSFET-Schaltung (Solenoid-Treiber)

• N-Channel, Logic Level (voll durchgesteuert bei 5 V Gate)
• Low-Side Switch: MOSFET unterbricht GND-Pfad des Solenoids
• Gate: Arduino Pin 4 → 220 Ω (R2) → Gate; 10 kΩ (R3) Gate→GND (Pull-down)
• Freilaufdiode D2 (1N4007) parallel zum Solenoid (Kathode an 12 V) – schützt MOSFET vor Back-EMF
• Laststrom ~8 A, MOSFET 30 A max → keine Kühlung nötig (kurze Einschaltzeiten)

Solenoid

• 12 V, 35 mm Hub (kürzer = Dart wird nicht ganz in Flywheels geschoben)
• Feder upgraden: 0,9 mm Draht, 14 mm Außendurchmesser, 40 mm Länge (verhindert Jams)
• Kurzzeitbetrieb → ~40 °C, keine Kühlung nötig
• Günstig bei eBay/AliExpress

Sicherheitsschalter

2-Stellungs-Schieberschalter (3 Kontakte, 2 genutzt). Schaltet Arduino-Strom ab → ESCs verlieren Signal → Safe Mode → Motoren aus.

Schutzschaltung (Wichtig!)

• C1 (100 µF) + C2 (100 nF) an Arduino VIN – glätten Spannungseinbrüche (C1 polaritätsempfindlich: Streifen = Minus!)
• D1 (1N4007) in Serie an Vin – Verpolungsschutz
• D2 (1N4007) parallel zum Solenoid – Freilaufdiode
• R1, R2 (4,7 kΩ) Pull-up an MS1, MS2 (verhindern Floating)
• R3 (10 kΩ) Pull-down am MOSFET-Gate
• R4 (150 Ω) für optionale Muzzle-Flash-LEDs (blinken synchron zum Solenoid)

Arduino-Code

const int buttonPinF = 2;   // MS2: Flywheel Rev
const int buttonPinS = 5;   // MS1: Solenoid
int buttonStateF = 0;
int buttonStateS = 0;
int solenoidPin = 4;        // MOSFET Gate

#include <Servo.h>
Servo throttle;
int pos = 0;
int pin = 3;                // ESC Signal Pin

void setup() {
  pinMode(buttonPinF, INPUT);
  pinMode(buttonPinS, INPUT);
  throttle.attach(pin);
  pinMode(solenoidPin, OUTPUT);
  
  // ESC Arming Sequence
  for (pos = 90; pos <= 91; pos += 1) {
    throttle.write(pos);    // 90 = Stop, 91 = minimal
    delay(3700);            // ESC-Arming Zeit (3,7 s). Bis 10000 (10 s) erhöhen falls nötig.
  }
}

void loop() {
  buttonStateF = digitalRead(buttonPinF);
  
  // Flywheel Steuerung
  if (buttonStateF == HIGH) {
    throttle.write(92);     // Idle Speed (leicht drehend für schnelleres Hochfahren)
  } else {
    throttle.write(97);     // Vollgas (~50-60% je nach ESC/Motor). Max ~115.
  }
  
  buttonStateS = digitalRead(buttonPinS);
  
  // Solenoid: NUR wenn MS2 (Flywheel) NICHT gedrückt (LOW) UND MS1 gedrückt (LOW)
  // Achtung: Pull-ups → gedrückt = LOW!
  if (buttonStateF == LOW && buttonStateS == LOW) {
    digitalWrite(solenoidPin, HIGH);
    delay(90);              // Ein-Dauer (Feuerrate einstellen)
    digitalWrite(solenoidPin, LOW);
    delay(100);             // Aus-Dauer
  } else {
    digitalWrite(solenoidPin, LOW);
  }
}

Code-Erklärung

1. Arming: Beim Start (Safety-Switch an) fährt ESC-Arming-Sequenz (3,7 s, an ESC anpassen).
2. Flywheels: MS2 gedrückt (HIGH) → throttle.write(92) (Idle). Losgelassen → 97 (Feuer-Modus). Werte an ESC/Motor anpassen.
3. Solenoid: Feuer nur bei MS2 LOW (gedrückt) && MS1 LOW (gedrückt). Takt: 90 ms AN / 100 ms AUS → ~5 Schuss/s.
4. Safety: Schalter AUS → Arduino stromlos → ESCs ohne Signal → Safe Mode.

3D-Druckdateien

Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:3984125

• Nerfhaven Forum: Build-Log
• Reddit: r/nerfhomemades
• YouTube: Build-Videos

Schaltplan (Gesamt)

Hinweis: Diode- und Kondensator-Polaritäten genau beachten! Gezeichnet mit AutoCAD.