Moving Head selbst bauen: Achsen, DMX und Wärmeabfuhr

Ein Moving Head vereint alles, was den Selbstbau reizvoll macht: zwei präzise Drehachsen, eine leistungsstarke Lichtquelle, thermische Auslegung und eine Steuerung, die sich in bestehende Lichttechnik einfügen muss. Wer schon eine Portalmechanik gebaut hat, findet hier dieselben Bausteine in neuer Zusammensetzung wieder.

Die beiden Achsen

Pan dreht den gesamten Kopf um die senkrechte Achse, Tilt neigt ihn. Beide Achsen haben unterschiedliche Anforderungen:

• Pan trägt die volle Masse, arbeitet aber gegen kein Schwerkraftmoment. Hier zählt Reibungsarmut und eine spielfreie Übersetzung.
• Tilt arbeitet gegen ein Moment, das mit dem Neigungswinkel schwankt. Eine Gewichtsausgleichslösung oder eine selbsthemmende Übersetzung verhindert, dass der Kopf im stromlosen Zustand abkippt.

Als Antrieb sind Schrittmotoren üblich, weil sie ohne Rückmeldung positionieren. Der Preis dafür ist die fehlende Fehlererkennung: Ein blockierter Kopf verliert Schritte, und die Steuerung nimmt trotzdem an, er stehe richtig. Deshalb braucht jede Achse einen Referenzschalter und eine Referenzfahrt beim Einschalten. Die Auslegung der Antriebe behandelt der Beitrag Schrittmotoren richtig ansteuern.

Zahnriemen mit Spannvorrichtung sind die praktikabelste Übersetzung. Zahnräder ohne Spielausgleich erzeugen bei Richtungswechseln ein sichtbares Zittern im Lichtkegel.

Steuerung über DMX

DMX512 überträgt bis zu 512 Kanäle über eine geschirmte Zweidrahtleitung. Der Scheinwerfer bekommt eine Startadresse und belegt ab dort so viele Kanäle, wie er Funktionen hat. Ein einfacher Eigenbau kommt mit sechs bis acht Kanälen aus: Pan grob, Pan fein, Tilt grob, Tilt fein, Dimmer, Farbe, Strobe.

Zwei Details entscheiden über die Zuverlässigkeit:

1. Abschlusswiderstand von 120 Ohm am letzten Gerät der Kette. Fehlt er, entstehen Reflexionen und der Kopf zuckt scheinbar grundlos.
2. Galvanische Trennung der DMX-Schnittstelle. Sie schützt die Steuerung, wenn Geräte an unterschiedlichen Stromkreisen hängen.

Die Grob-Fein-Aufteilung eines Kanalpaars ist kein Luxus. Mit acht Bit stehen nur 256 Positionen für den gesamten Schwenkbereich zur Verfügung, was bei einem Pan-Bereich von 540 Grad sichtbare Sprünge ergibt.

Lichtquelle und Wärme

Eine leistungsstarke LED verwandelt einen erheblichen Teil der aufgenommenen Leistung in Wärme, und diese Wärme muss den Kopf verlassen, der sich dauernd bewegt. Drei Punkte gehören in die Planung:

• Kühlkörper mit Luftstrom, ausgelegt für den Dauerbetrieb in der ungünstigsten Kopfstellung, nicht für den Prüfstand.
• Temperaturüberwachung am LED-Träger, die bei Überschreitung den Strom reduziert, statt den Betrieb einfach fortzusetzen.
• Konstantstromquelle statt Spannungsversorgung. LEDs altern sonst ungleichmäßig und fallen früher aus.

Optik und Kühlung stehen dabei im Zielkonflikt: Je enger der Lichtkegel, desto weniger Bauraum bleibt für Luft.

Aufhängung und Sicherheit

Sobald ein selbstgebautes Gerät über Menschen hängt, ist der Bereich des reinen Bastelprojekts verlassen. Verpflichtend sind eine formschlüssige Aufhängung, ein Sicherungsseil als zweiter unabhängiger Weg und eine Zugentlastung an allen Leitungen. Das Kabel darf nie tragende Funktion übernehmen.

Für den Einsatz auf Veranstaltungen kommen Prüf- und Nachweispflichten hinzu, die ein Eigenbau in der Regel nicht erfüllt. Realistisch ist ein solches Projekt deshalb als Werkstatt- und Lernprojekt oder für den privaten Einsatz ohne Publikum.

Reihenfolge beim Aufbau

1. Mechanik aufbauen und beide Achsen von Hand auf Leichtgängigkeit prüfen.
2. Motoren montieren, Referenzschalter setzen, Referenzfahrt testen, noch ohne Licht.
3. Bewegungsbereiche in der Software begrenzen, damit keine Leitung aufgewickelt wird.
4. Lichtquelle mit reduziertem Strom in Betrieb nehmen und Temperaturen messen.
5. DMX-Anbindung ergänzen und mit einem Steuerpult gegenprüfen.
6. Dauerlauf über mehrere Stunden, danach alle Verbindungen nachziehen.

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Die Mechanik hat viele Gemeinsamkeiten mit dem Portalaufbau aus dem Beitrag CNC-Fräse selbst bauen: gleiche Führungsprinzipien, gleiche Antriebstechnik, andere Belastungsrichtung. Weitere Beiträge sammelt der Bereich Elektronik, CNC und Modellbau.