Arachne eSpinner: Máy xe sợi điện tử mã nguồn mở

Cập nhật 24/12/2025:

A bạn của tui hỏi tui có thể làm cho bả cái máy xe sợi điện tử (eSpinner) được không. "Chắc chắn rồi", tui nói. "eSpinner là cái gì vậy?"

Tui đang có mấy cái bộ điều khiển động cơ DC đảo chiều giá rẻ đang trên đường về, cái này sẽ giảm chi phí và độ phức tạp của mẫu này đi đáng kể, nhưng tui không thể tham gia cuộc thi với hy vọng và ước mơ được, nên đây là phiên bản được làm từ những gì tui có sẵn. Như đã lắp ráp, đây là một dự án phức tạp; nó không chỉ bao gồm việc in và lắp ráp, mà còn phải tự code cho bộ điều khiển hoặc tải lên tệp đã biên dịch sẵn, hàn một bảng mạch từ danh sách kết nối từng chân một, và bấm đầu cos DuPont vào dây để làm cáp. Phiên bản sửa đổi sẽ hoàn chỉnh và được thử nghiệm vào tuần tới và tổng chi phí sẽ dưới 50 đô la, không cần hàn hay lập trình.

Đây là Arachne, có lẽ là máy xe sợi điện tử miễn phí và mã nguồn mở duy nhất trên vũ trụ, được thiết kế từ ý tưởng ban đầu để có thể in 3D được. Nếu bạn có nửa cuộn PETG, một vài bộ phận máy in 3D cũ, ốc vít và mấy món đồ điện tử linh tinh nằm vương vãi, bạn có thể làm nó với chi phí dưới 50 đô la, và nếu bạn có thể mua từng món đồ bạn cần riêng lẻ thì chi phí sẽ dưới 100 đô la. Thật không may, hầu hết các danh sách mà tui tìm thấy cho các bộ phận đều yêu cầu số lượng rất lớn, ví dụ: bạn phải mua cả trăm cái móc để lấy hai cái bạn cần, và việc mua 3 inch dây cũng khá khó. Nếu bạn phải mua toàn bộ danh sách BOM, bạn sẽ có đủ vòng bi, ốc vít và các bộ phận điện tử còn dư để lấp đầy phòng của bạn với các cuộn chỉ phụ cao ngang hông và vẫn tặng cho tất cả bạn bè của bạn một Bộ Khởi Động Arachne để họ có thể tự làm một cái với chi phí dưới 50 đô la.

Vitamin (các bộ phận không in):

• 1     Vòng bi 6804

• 3     Vòng bi 608

• 1     Thanh dẫn hướng 8 mm x 150mm

• 1     Màn hình

• 1     Động cơ

• 1     Puli 6mm

• 11     Đai ốc vuông M4

• 2      Móc chén ½ inch

• 1     Lò xo hãm

• 1     Bo mạch ESP32 Dev Board

• 1     Trình điều khiển động cơ L298N

• 320mm     Dây curoa Poly

• Bộ ốc vít Metric

• 1      Bảng mạch hàn nửa kích thước

• 2     Giắc cắm chân cắm DuPont đôi 5 chân

• ~75 mm (3 inch)    dây 8 lõi 22 gauge

• ~75 mm (3 inch)    dây 2 lõi 16 hoặc 18 gauge.

• ~300 mm (12 inch) dây gai dầu

• một ít giấy nhám, vài inch vuông loại 180 grit, chỉ để loại bỏ ba via và bavia khi in.

• một vài miếng VHB nhỏ

• Bộ nguồn 12V 1A và jack cắm (xem bên dưới)

Tùy chọn

• 8     Ốc vít M4 x 12 vặn tay     // Thật ra, bạn cần hai cái cho các móc. Tui đã dùng cái này gần như mọi nơi có dùng M4 x 12. Giúp tháo lắp nhanh hơn, nếu không quan tâm thì dùng loại đầu lục giác.

Bộ ốc vít được liệt kê ở trên chứa tất cả phần cứng cần thiết, nhưng nếu bạn có sẵn (hoặc muốn tự tìm):

• 4     Ốc lục giác M4 x 20

• 6     Ốc lục giác M4 x 12

• 6     Ốc lục giác M4 x 6

• 4     Ốc lục giác M3 x 6

• 4     Ốc lục giác M3 x 12

• 4     Đai ốc M3

Để làm dây nối:

• 11      Chân cắm DuPont cái

• 1       Giắc cắm hàng đơn 5 chân góc phải

• 1       Đầu nối DuPont cái hàng đơn 5 chân

• 1       Đầu nối DuPont cái hàng đơn 6 chân

• 2       đầu cos spade cái nhỏ và dụng cụ để bấm hoặc hàn chúng vào dây

• 2       ổ cắm breadboard 2.54 mm từ 16 đến 20 chân (cho ESP32)

Hoặc bỏ qua tất cả các bộ phận này và hàn ESP32 cùng dây trực tiếp vào bảng mạch, bộ điều khiển động cơ và động cơ.

Đây không phải là liên kết liên kết tiếp thị hay chứng thực cho các thương hiệu cụ thể này, chỉ là các bộ phận thực tế mà tui đã sử dụng hoặc những thứ gần giống nhất mà tui tìm thấy trực tuyến (chủ yếu là từ trang web Amazon). Hầu hết các liên kết đều bao gồm nhiều hơn số lượng bạn thực sự cần, tìm kiếm hoặc mua tại các cửa hàng phần cứng / sở thích / điện tử có thể cho phép mua số lượng hợp lý hơn. Thứ duy nhất bạn có thể cần cẩn thận là kích thước của các đai ốc vuông; có nhiều kích cỡ, cái mà tui liên kết có ghi rõ kích thước và giống với cái mà tui đã sử dụng.

In ấn

Tất cả các bộ phận in đều được cung cấp trong các bộ lắp ráp theo đúng hướng, hãy in một bộ mỗi loại. Để làm thêm cuộn chỉ, chỉ cần in lại bộ lắp ráp cuộn chỉ.

PLA có thể ổn cho mọi thứ, có thể trừ phần cánh quạt (flyer). Tất cả các mẫu thử nghiệm đều được in bằng PETG mà không gặp vấn đề gì trong quá trình thử nghiệm. Toàn bộ mô hình sẽ tiêu thụ khoảng 500g nhựa, và mỗi cuộn chỉ bổ sung sẽ tốn khoảng 70g.

Các bộ phận duy nhất chịu tải trọng đáng kể là các tay và thân cánh quạt, vì vậy hãy ưu tiên nhựa ở đây; nhiều hơn một chút cho thân và ít hơn cho các tay. Khoảng 5 lớp ngoài và 20% độ điền đầy đẳng hướng (gyroid hoặc cubic), nhưng đừng quá tham lam, khối lượng quay không tốt.

Sử dụng độ cao lớp mỏng hơn trên các bộ phận ren có thể giúp ích nếu chúng không xoay trơn tru, nhưng tui đã thử nghiệm tất cả ở 0.20 hoặc 0.32 và không gặp vấn đề gì.

Đối với bộ nối dây đai đi kèm: tui đã in mẫu thử nghiệm ban đầu bằng PLA và nó hoạt động tốt cho một lần nối, mặc dù lúc đó tui vẫn chưa biết mình đang làm gì và làm dây đai quá nóng. Phiên bản thứ hai bằng PETG đã bền hơn khi tui cải thiện kỹ thuật. Phiên bản thứ ba in bằng ABS đã nối nhiều dây đai và không có dấu hiệu nóng chảy.

Lắp ráp

Lắp Riser:

1. Ép một đai ốc vuông M4 vào phần lõm hình chữ nhật trên bộ giữ vít hãm (phần hình chữ nhật có lỗ vít lớn).

2. Vặn vít hãm vào bộ giữ vít hãm, để lộ khoảng 15 mm ren. Nó nên xoay dễ dàng, nhưng không quá dễ dàng đến mức cảm giác lỏng lẻo. Nếu không trơn tru, một ít giấy nhám hoặc miếng cọ rửa ScotchBrite có thể giúp làm sạch.

3. Luồn dây hãm của bạn qua khe ở đầu vít hãm và buộc vào một bên.

4. Mặt của bộ lắp ráp vít hãm có đai ốc vuông là mặt trên, nhìn xuống bạn sẽ thấy các góc 45 độ ở cả hai bên. Trượt nó vào phần lõm tương ứng ở phía sau giá đỡ.

5. Vặn vít hãm khoảng bốn vòng đầy, quấn dây hãm quanh ren. Buộc một lò xo vào mặt còn lại. Để bộ lắp ráp giá đỡ sang một bên.

6. Vặn một ốc M4 x 12 vào bộ giữ lò xo hãm (lỗ vít nghiêng ở phía đối diện của đế với giá đỡ động cơ). Chưa vặn hết, chỉ cần vài vòng là đủ.

7. Ép bốn đai ốc M3 vào các chỗ lõm hình lục giác trên đế và gắn giá đỡ động cơ bằng bốn ốc M3 x 6.

8. Ép bốn đai ốc vuông M4 vào các chỗ lõm hình chữ nhật ở đáy các Riser. Có các lỗ ở cả hai bên của Riser đối diện nhau, các lỗ lớn hơn là đúng. Các lỗ nhỏ hơn dùng để ép đai ốc ra nếu cần.

9. Gắn các Riser vào đế bằng bốn ốc M4 x 12. Riser có phần cắt lớn hơn ở trên đi qua giá đỡ động cơ, Riser có phần cắt nhỏ hơn đi gần bộ giữ vít hãm.

10. Gắn động cơ vào giá đỡ động cơ bằng sáu ốc M4 x 6.

11. Gắn puli vào động cơ bằng các ốc định vị đi kèm. Đảm bảo một trong các ốc định vị nằm trên mặt phẳng của trục động cơ.

12. Lấy bộ lắp ráp giá đỡ bạn đã để sang một bên và luồn lò xo hãm qua lỗ ở phía sau đế (bên cạnh ốc giữ lò xo hãm) và kéo dây hãm ra.

13. Đặt đế vào giá đỡ, động cơ nằm trong phần cắt hình chữ nhật.

14. Gắn đế vào bộ lắp ráp vít hãm bằng một ốc M4 x 12.

15. Móc vòng lò xo hãm vào ốc giữ lò xo hãm và siết ốc giữ lò xo hãm đủ để giữ lò xo. Bạn nên có đủ độ chùng trong dây hãm để luồn nó qua Riser phía sau. Nếu không đủ, hãy tháo vít hãm dây hãm.

16. Sử dụng giấy nhám quấn quanh ngón tay (cho Riser phía trước) hoặc Thanh dẫn hướng (cho Riser phía sau) để loại bỏ bất kỳ ba via nào trên các cạnh tròn ở đỉnh các Riser. Dung sai ở đây khá sít, và một ít nhựa thừa ở đây có thể gây ra tiếng kêu hoặc cọ xát khó chịu mỗi khi cánh quạt quay.

17. Để bộ lắp ráp Riser sang một bên. Ăn kẹo gấu nếu bạn có, nếu không, tui nghe nói bánh sẽ được cung cấp khi hoàn thành thử nghiệm.

Lắp Cánh Quạt:

1. Nhẹ nhàng ép (và bằng nhẹ nhàng ép tui có nghĩa là đóng mạnh bằng búa) Thanh dẫn hướng vào lỗ trên Thân Cánh Quạt. Nó cố ý làm cho vừa khít.

2. Ép hai đai ốc vuông M4 vào các chỗ lõm ở đầu mỗi Tay Cánh Quạt.

3. Ép các Tay Cánh Quạt vào các chỗ lõm trong Thân Cánh Quạt. Vừa khít là cố ý, chỉ cần đẩy.

4. Gắn các Tay Cánh Quạt vào Thân Cánh Quạt bằng bốn ốc M4 x 20.

5. Sử dụng giấy nhám, loại bỏ bất kỳ ba via hoặc đường nối nào trên các Vòng Đệm Vòng Bi (những vòng tròn nhỏ). Bạn không cần làm quá kỹ, chỉ cần loại bỏ điểm gồ.

6. Với phần miệng phễu (orifice) đặt trên bàn, mặt có ren hướng lên, đặt một Vòng Đệm Vòng Bi, Vòng Bi 6804, và Vòng Đệm Vòng Bi còn lại.

7. Vặn bộ Lắp Miệng Phễu vào lỗ ren trong Thân Cánh Quạt.

8. Vặn một Móc Chén vào các lỗ nhỏ trên đỉnh thân móc.

9. Ép một đai ốc vuông M4 vào mỗi chỗ lõm trong thân móc.

10. Vặn một ốc vặn tay M4 vào lỗ ở đáy thân móc. Dừng lại trước khi nó đi vào phần cắt lớn ở giữa.

11. Trượt Bộ Lắp Thân Móc lên các Tay Cánh Quạt và siết chặt ốc vặn tay (một chút thôi. Đây là bộ phận nhựa, không phải nắp xi-lanh xe '68 Buick).

12. Để bộ Lắp Cánh Quạt sang một bên.

Lắp Cuộn Chỉ:

1. Ép một vòng bi 608 vào Mặt Bích Cuộn Chỉ Phía Trước (mặt nhỏ hơn có ren bên trong).

2. Vặn Mặt Bích Cuộn Chỉ Phía Sau vào Mặt Bích Cuộn Chỉ Phía Trước.

3. Ép Vòng Đệm Vòng Bi Cuộn Chỉ vào đầu Bộ Lắp Cuộn Chỉ, đầu nhọn hướng về phía trước.

4. Ép một vòng bi 608 vào đầu Bộ Lắp Cuộn Chỉ phía trên Vòng Đệm bạn vừa lắp.

5. Vặn Bộ Giữ Vòng Bi Cuộn Chỉ vào Bộ Lắp Cuộn Chỉ.

Lắp Thân Chính:

1. Lấy Bộ Lắp Cánh Quạt ra và trượt Bộ Lắp Cuộn Chỉ vào đó, mặt có phần lõm hướng về phía Thân Cánh Quạt và puli cho Dây Hãm cách xa Thân Cánh Quạt.

2. Đặt một vòng bi 608 vào đầu Thanh dẫn hướng.

3. Đặt bộ Lắp Cánh Quạt / Cuộn Chỉ kết hợp vào Bộ Lắp Riser, mặt Miệng Phễu / Vòng Bi 6804 đặt phía trên động cơ.

4. Quay thử nó. Cuộn chỉ và Cánh quạt nên quay tự do, độc lập và êm ái. Nếu không, xem phần Khắc phục sự cố.

5. Luồn Dây Hãm qua Puli Dây Hãm và siết chặt Vít Hãm Dây Hãm vừa đủ để loại bỏ độ chùng.

Lắp Màn Hình:

1. Rút núm ra khỏi Màn hình (nếu có).

2. Dành một chút thời gian để đánh giá cao tất cả các kỹ thuật đã được đưa vào thiết kế của Nubbin.

3. Đặt Nubbin vào lỗ trên Núm Màn hình (hoặc Núm sẽ tiếp xúc với Vỏ Màn hình và không thể bấm).

4. Gắn hai cáp EXP vào Màn hình.

5. Đặt Màn hình vào Giá Đỡ Màn hình, cẩn thận luồn cáp EXP ra phía sau.

6. Đặt Vỏ Màn hình lên Màn hình.

7. Cố định bằng bốn ốc M3 x 12.

8. Cẩn thận đặt Núm lên Trục Mã Hóa Màn hình, cẩn thận không làm mất Nubbin.

9. Mặc dù có thể khó khăn, hãy cố gắng đừng gắn bó với Bộ Lắp Màn hình, nó chỉ là một bộ phận tạm thời và sẽ sớm được thay thế bằng một mẫu cập nhật chứa toàn bộ bảng mạch điều khiển.

10. Để Bộ Lắp Màn hình sang một bên.

Lắp Bộ Điều Khiển:

1. Lắp Bộ Điện tử bằng cách sử dụng tệp arachne_wiring.txt đi kèm. Tui thực sự xin lỗi. Tui đang cố gắng hết sức để có một bảng mạch in hoàn chỉnh và đã thử nghiệm… và nó cũng không tệ lắm, chỉ là các dây nối trên bảng mạch hàn (hoặc các mảnh dây và một ít hàn trực tiếp vào các chân).

2. Cắm ESP32 vào các ổ cắm trên bảng mạch hoặc bỏ qua bước tiếp theo nếu bạn đã hàn nó.

3. Gắn các cáp của Bộ Lắp Màn hình vào hai giắc cắm đôi 5 chân (EXP1 & EXP2).

4. Sử dụng hướng dẫn trong tệp arachne_code.zip đi kèm để cài đặt tệp đã biên dịch sẵn hoặc sử dụng mã nguồn đi kèm để tự biên dịch bằng VS Code và PlatformIO.

5. Xác minh rằng màn hình hiển thị menu.

6. Gắn các dây nối vào bảng điều khiển động cơ hoặc bỏ qua bước tiếp theo nếu bạn đã hàn nó.

7. Gắn dây 18-gauge vào bảng điều khiển động cơ và động cơ.

8. Gắn bộ nguồn vào bộ điều khiển động cơ. Bộ nguồn tui liên kết có một jack cắm terminal dạng vít, mặc dù tui chưa sử dụng nhưng có vẻ nhận được đánh giá tốt. Một phiên bản tương lai của Bộ Lắp Màn hình sẽ có một lỗ cho jack cắm gắn trên bảng điều khiển (kích thước 5.5 x 2.1, vì vậy bộ nguồn này vẫn sẽ hoạt động).

9. Xác minh rằng động cơ quay khi bạn bật nó trong menu.

Dây Đai:

1. Cắt một đoạn vật liệu dây đai poly dài khoảng 320 mm (12 5/8 inch), hoặc dài hơn một chút. Dễ dàng cắt bớt hơn là thêm vào (mặc dù bạn cũng có thể làm điều đó, với thực hành).

2. Đảm bảo rằng Dây Hãm đã được đặt ở phía sau cuộn chỉ để ngăn ngừa sự cố văng ra của Bộ Lắp Cánh Quạt.

3. Luồn dây poly quanh Puli Động cơ và Puli Cánh Quạt. Nó nên tiếp xúc với một chút độ chùng; bạn sẽ mất một chút chiều dài khi nối nó. Nếu bạn không chắc chắn về chiều dài cho dây đai đầu tiên, hãy làm nó quá lỏng, dễ dàng cắt bớt một đoạn và nối lại.

4. Chuẩn bị phương pháp nối dây đai ưa thích của bạn. Nếu bạn đang sử dụng jig nối dây đai đi kèm, hãy chuẩn bị sẵn sàng gần đó. Nếu bạn có kẹp lò xo, hãy dùng một hoặc hai cái để giữ chặt jig trong khi bạn đợi dây đai nguội, nếu không bạn có thể giữ nó bằng tay trong vài giây để nó nguội.

5. Làm nóng các đầu của dây đai. Tui đã thử một tá phương pháp khác nhau để làm nóng dây đai, nhưng tui thấy tốt nhất là dùng súng nhiệt. Làm bất cứ điều gì hiệu quả với bạn, chỉ cần làm nóng các đầu đủ để chảy mà không làm cháy chúng.

6. Trong một chuyển động duy nhất, đưa các đầu dây đai vào jig và ép chúng lại với nhau. Sẽ có một chút nhựa tràn ra nếu bạn làm nóng dây đai đủ, nhưng không quá nhiều đến mức jig không đóng lại được.

7. Đặt nắp lên jig và kẹp / giữ trong khoảng một phút.

8. Lấy dây đai đã được nối ra. Nếu nó bị vỡ khi ra khỏi jig, bạn đã nối không tốt, chỉ cần thử lại.

9. Làm sạch dây đai, nếu cần, xé / cắt / chà sạch bất kỳ ba via / cục u / phần xấu nào.

10. Luồn nó qua các puli.

Kiểm tra ban đầu:

1. Bật nguồn bộ điều khiển. Bật động cơ. Thay đổi chiều quay. Giảm công suất, sau đó tăng lên.

2. Nếu bất kỳ hành động nào trong số này thất bại, hãy tham khảo phần Khắc phục sự cố.

Sử dụng:

• Bạn tự chịu trách nhiệm ở đây, tui không biết cách xe sợi, nhưng đoán là giờ tui không còn lý do gì để không học nữa. :D

Khắc phục sự cố:

Tui sẽ cập nhật phần này ngay khi có thể tạo ra nhiều lỗi thú vị hơn. Sẽ không còn lâu nữa…

• Tiếng cọ xát khi cánh quạt quay: Mài các yên Riser và / hoặc Vòng Đệm Vòng Bi bằng một ít giấy nhám 180 grit.

• Không có nguồn: Nếu bạn cấp nguồn cho ESP32 từ đầu ra 5V của bộ điều khiển động cơ, hãy xác minh 5V tại đầu ra L298N và chân 5V của ESP32. Nếu không có 5V tại L298N, hãy xác minh 12V đầu vào. Nếu cấp nguồn cho ESP32 từ cáp USB, hãy xác minh 5V tại chân 5V của ESP32.

• Động cơ có vẻ chậm hoặc ồn: Dây đai quá căng. Kéo dài dây đai (hoặc làm một cái mới, dài hơn một chút).

• Động cơ quay nhưng Cánh quạt không quay: Dây đai quá chùng. Cắt bớt một đoạn và nối lại (hoặc làm một cái mới, ngắn hơn một chút).

• Động cơ không quay hoặc không hoạt động theo một hướng: Xác minh 3.3V tại các chân ENA, IN1 và IN2 của L298N. Đối với Z ở 100%, bạn sẽ thấy 3.3V tại ENA và IN1. Đối với 100% trong S, 3.3V tại ENA và IN2. Nếu không có, hãy xác minh tại đầu ra của ESP32.

• Động cơ quay theo hướng ngược lại dự kiến: Đảo ngược các đầu cos spade tại động cơ hoặc OUT1 và OUT2 tại L298N.