ĐÃ NGỪNG: Spider fine focus cho kính hiển vi Galileo

**ĐÃ NGỪNG (DEPRECATED)!

User @morpion trên discord đã nghĩ ra một ý tưởng đơn giản và thực tế hơn, hiện đang được đăng trên github tại đây:

https://github.com/XVIIarcano/Galileo-Microscope/tree/main/Mods%2FOptical%2FAccessorized%20focus%20knob

Nếu bạn đã in và lắp mod này rồi thì vẫn dùng được, chỉ cần siết ốc hết cỡ cho tới khi đầu ốc nằm phẳng (flush) với bề mặt deck.

------

Cụm spider đã chỉnh sửa này cho phép chuyển động fine focus khoảng 0.4 mm, bằng cách gạt cần điều khiển trong biên độ khoảng 75°.

Về cơ khí, cơ chế này hoạt động bằng cách trượt một đĩa có các mặt dốc để nâng toàn bộ cơ cấu main focuser lên một chút, trong khi lò xo ở ba góc giữ hệ luôn có lực căng và tránh bị kẹt/bó.

Bạn cũng có thể chỉnh file CAD trên github của tụi mình ở đây để tăng/giảm độ dốc và nhận được dải chuyển động khác (trong giới hạn hợp lý).
Lưu ý: hành trình 0.4 mm theo phương thẳng đứng đạt được từ phần travel sẵn có của một bậc dốc 0.6 mm trải trên cung 120°, nên bạn có thể cần tính toán để ra đúng “effective range” mong muốn từ 75° chuyển động thực tế có sẵn.
Mình cũng khuyến nghị chỉnh theo bội số của layer height mà bạn sẽ dùng để in.

Mình cũng đã pregenerate một biến thể spider và rotor với bậc 1.0 mm, dự kiến sẽ cho dải fine focus hữu dụng khoảng 0.6 mm, tương ứng 1/6 vòng của coarse focusing wheel khi dùng ren mặc định pitch 3.8 mm.
Nếu bạn tính ra sẽ thấy các hành trình thẳng đứng qua các góc tương tự nhau, nhưng bạn vẫn có thể thích kiểu điều khiển bằng cần gạt hơn.
Ví dụ, mình thấy có thể chỉnh nhỏ hơn khi kẹp spider bằng đầu ngón tay và đẩy núm bằng lòng bàn tay, và làm ngược lại.

Bill of Materials

Mod này chỉ thay spider của focuser tiêu chuẩn, vui lòng xem BOM tổng và hướng dẫn cho các phần dùng chung; bên dưới chỉ là những thứ bạn cần riêng cho mod này.

- Một bộ chi tiết in, in cùng setting như các phần còn lại của kính hiển vi.
File “Paper Template” thực ra không cần nếu mọi thứ ổn; đừng in nó trừ khi bạn gặp vấn đề với ống PTFE.

- 3x lò xo 8x20 mm, giống loại dùng trong standard focusing knob; nhưng nếu bạn dùng lò xo dài hơn thì chúng sẽ thò ra ngoài (có khi ra vibe steampunk), và dĩ nhiên bạn sẽ cần ốc dài hơn.

- 3x vít M3x40 mm SHCS và đai ốc M3

- 1x vít M3x50 mm SHCS, 1 đai ốc M3 và tuỳ chọn 1x M3 lock nut.
> Cái này dùng làm trục cần gạt (lever shaft) và có thể thay bằng vít ngắn hơn hoặc dài hơn chút. Bạn cứ thử tuỳ ý, vì bạn còn có thể chỉnh độ dài cần gạt cuối cùng bằng cách vặn vào bao nhiêu. Con vít “lý tưởng” là con sau khi đã vặn chạm đáy (bottomed out) vào bệ trong rotor thì phần thò ra vừa đúng với bạn. Một locknut ngay dưới cổ của knob sẽ ngăn knob trượt xuống theo vít.

- Ống PTFE đường kính 4mm (bowden), khoảng 55 cm cho bản cơ bản, 90 cm nếu bạn chọn nacelle có lót PTFE.

Mình rất khuyến nghị dùng tính năng plane cut trong slicer để in một đoạn test của spider, nhằm kiểm tra độ fit của ống PTFE; nếu không vừa thì bạn có vài lựa chọn, kéo xuống cuối hướng dẫn này.

Nacelle có rãnh PTFE có thể đã giúp đĩa trượt mượt hơn, ngay cả khi bạn không thật sự gắn PTFE, vì nó vẫn chỉ còn khoảng 1/3 diện tích tiếp xúc.

- 3x vít M5x12 SHCS và đai ốc để khoá các ống (nếu bạn nâng cấp từ spider cũ thì dùng lại mấy món này).

Lắp ráp

- Gỡ các lớp sacrificial ở ba góc của thân spider (chỗ đang che các khe đặt đai ốc ở mặt dưới). Dùng một con vít M3 chọc xuyên qua và làm sạch ba via.

- Nhét 6 đoạn ống PTFE vào các rãnh của thân spider; chúng sẽ tạo mặt dốc đều thay vì hiệu ứng “bậc thang” do lớp in. Ống nên kiểu snap-fit vào rãnh; đẩy từng đoạn một, dùng cán muỗng ấn xuống và đi vòng quanh theo vòng tròn. Khi gần tới cuối thì cắt phần dư; cắt sát nhất có thể tới cuối rãnh, nhưng tránh để đầu thừa dài bị cấn rồi đội bật ra.

- Đặt đai ốc M3 vào rotor (đặt mặt phẳng xuống, khác với kiểu đặt chéo góc như thường lệ) và lắp vít M3x50 vào knob, rồi ghép lại. Như đã nói, vít nên vặn chạm đáy vào hốc chạy xuyên hết bề ngang rotor, nhưng bạn có thể chỉnh theo ý hoặc thử vít khác. Bạn cũng có thể dùng một M3 locknut ngay dưới knob để ngăn knob trượt trên vít khi sử dụng.

- Nếu bạn chọn nacelle có lót PTFE, đây là lúc nhét các ống PTFE vào các rãnh phía dưới.

- Bôi mỡ (grease) lên tất cả bề mặt tiếp xúc, đặc biệt là trụ tròn ở giữa giữa rotor và spider, và ba trụ đứng nơi nacelle và spider trượt lên xuống. Đặt rotor vào cradle của thân spider, rồi đặt nacelle lên. Đảm bảo rotor quay trơn với cả hai; nếu không chắc thì thêm mỡ, dư thì lát làm xong lau lại cũng được.

Đây là lúc bạn quyết định hướng cần gạt (lever) sẽ chỉ về đâu so với kính hiển vi. Ban đầu để phía trước nghe hợp lý, nhưng thực tế mình thấy không thoải mái lắm; thử đặt nó phía sau bên phải hoặc sau bên trái tuỳ bạn thuận tay phải hay tay trái. Cách này tự nhiên hơn vì tay bạn ôm quanh kính, và bạn có thể điều khiển bằng cách giữ spider rồi dùng lòng bàn tay đẩy knob, và ngược lại.

- Thả lò xo vào các hốc ở ba góc, rồi đặt spring retainers. Dùng M3x40 và đai ốc ở các hốc phía dưới của spider để siết giữ tất cả lại.

- Chỉnh precharge của lò xo: chúng chỉ nên vừa đủ bị nén nhẹ, và phải ép xuống đều nhau. Điều này có nghĩa là khác với hình render, spring retainers có thể gần như thò hẳn ra ngoài, và đai ốc phía dưới có thể không ăn hết chiều dài ren. Nếu bạn khó tìm “điểm ngọt”, cân nhắc đổi sang vít M3x50. Thay retainers in bằng long đền M3 cũng giúp bớt được khoảng 1 mm.

- Tiếp tục lắp các thành phần còn lại và lắp lên các ống, y như optical module tiêu chuẩn.

PTFE woes, và mẹo giấy nướng

Trong lúc ráp prototype, mình phát hiện ống PTFE mình mua đợt mới hơi to hơn và cứng hơn so với loại trước. Nó không vừa, dù rãnh có cùng kích thước như rãnh ở đáy stage cart và các dự án khác mà bộ PTFE cũ dùng rất ổn.

Thiết kế để bao hết mọi biến thiên về chất lượng PTFE thì thật sự là “nhiệm vụ bất khả thi”, nhưng mình đã làm rãnh thoáng hơn một chút, vì nếu bạn lỡ gặp loại ống nhỏ hơn thì có độ hở cũng không phải thảm hoạ, còn rãnh quá chật thì sẽ thành vấn đề.

Nếu ống PTFE bạn đang có vẫn không vừa, bạn có các lựa chọn sau.

1. Sửa CAD: có hai tham số PTFE_diameter và PTFE_poke để chỉnh đường kính và mức ống nhô lên khỏi bề mặt.

2. Thử hãng khác: không đảm bảo kết quả và tốn tiền, nhưng là một lựa chọn.

3. Mẹo giấy nướng (oven paper trick): nghe lạ nhưng đã test. Dùng file paper template để in một khuôn dạng vòng donut, rồi dùng nó cắt vài miếng giấy nướng thành các đĩa. Xếp chồng chúng với một ít grease kẹp giữa spider và rotor thay cho các ống PTFE; thử xem bao nhiêu là đủ và bao nhiêu là quá nhiều. Dù không lý tưởng, giấy nướng giúp làm “phẳng” các lớp in và cho chuyển động mượt hơn so với để hai bề mặt trần cọ trực tiếp vào nhau.