Spinnmeister 3000

Das Projekt ‚elektrisches Spinnrad‘ ist abgeschlossen‘! Ich hatte gedacht, dass Marvin und ich das viel eher beenden, weil der Prototyp so schnell funktionsfähig war. Es war ja ’nur‘ der Motor zu laut und zu langsam. Ha, lachen kann ich da jetzt nur noch über meine Naivität! ;) Aber man wächst halt mit seinen Aufgaben. Damit der Post nicht allzu sehr ausufert, werde ich versuche mich auf die Unterschiede der finalen Version zum Prototyp zu beschränken. Den Post zum Prototypen findet ihr hier. Dieser Post beinhaltet auch einen bunten Fritzing Schaltplan, den Code und eine Einkaufsliste. Und wenn ihr das Projekt nachbaut und Fragen habt oder mehr Infos braucht oder einfach nur so Fragen habt, dann schreibt mir und ich werde mein bestes geben die Fragen dann ausführlich zu beantworten.

Nach dem Prototypen habe ich nochmal einen Trip zum Baumarkt gemacht, weitere Holzleisten, Lack, Schrankknöpfe, Federn und Schrauben gekauft. Die Holzbox ist die gleiche wie beim Prototyp, ich hatte direkt zwei Stück bestellt. Die Anordnung der Löcher haben wir auch im groben so vom Prototypen übernommen.

Alle Teile hat Marvin mit Maston Sprühlack lackiert. Ich habe unterdessen einen 12V Motor ohne Getriebe mit deutlich mehr Umdrehungen und eine passende Motorhalterung bestellt. Das ganze ließ sich schnell zusammenbauen, beim erste Test kam dann die Ernüchterung: nach ein paar Minuten wurde der Motor immer langsamer, bis er dann vollkommen aus ging. Marvin ist aufgefallen, dass der Motortreiber heiß wird und 30 Minuten googlen später war klar: der Motor zieht deutlich mehr Strom als der Motortreiber in der Lage ist bereitzustellen. Der L298N kann maximal 2 Ampere liefern. Und das ist der Höchstwert, das kann der Motortreiber nur für kurze Zeit. Die 2 Ampere die das Netzteil liefert wurden also gar nicht genutzt. Zusätzlich lief der Motor erst ab 9V, bei niedrigerer Spannung bewegte der sich nicht.

Danach haben wir eine Motorgroßbestellung bei Pollin gemacht. Super der Shop! Die Motoren kosten fast nichts, dafür sind sie auch alle ein bisschen speziell und man muss halt sehen was man gerade bekommt. Wir haben Motoren bestellt, die so circa 8000 U/min im Leerlauf haben, deren Betriebsspannung mindestens bei 3 V startet und die unter Last maximal 10 Ampere aufnehmen. Bei der Stromstärke haben wir viele verschieden Motoren ausgesucht. Wir wollten ungern das Motorsteuergerät austauschen, anderseits wusste wir nicht, ob ein Motor der unter Vollast maximal 2 Ampere zieht kräftig genug ist.

Wir haben alle Motoren ausprobiert. Als erstes einen der maximal 8 Ampere zieht, bei dem dann wieder das Motorsteuergerät zu warm wurde. Dann einen der maximal 1 Ampere (oder so in der Größenordnung) zieht und der war viel zu schlapp um den Flügel anzudrehen. Ich kam nicht mehr drum herum, eine neue Motorsteuerung musste her. Ich bin auf das IBT-2 Motorsteuergerät gestoßen, das liefert maximal 43 Ampere, hat also deutlich mehr Power. Das Netzteil liefert nur 2 Ampere und wir habe schon befürchtet das noch austauschen zu müssen, mussten wir aber nicht. Wir haben dann den ersten Motor der unter Höchstlast 8 Ampere zieht wieder eingebaut und mussten dafür dann noch passendes Zubehör kaufen. Ich musste nochmal an die Verkabelung, Marvin hat die neue Verkabelung dann gelötet und wir brauchten noch einen Spannungswandler von 12V auf 5V um den Arduino mit demselben Netzteil betreiben zu können, im L298N war der integriert. Die Motorhalterung von dem vorherigen Motor passte leider nicht. Erst hat Marvin eine improvisiert und dann hat er uns einen 3D Drucker gekauft und eine gedruckt, die zu dem neuen Motor und den schon gebohrten Löchern der alten Halterung passt. Ist er nicht ein guter Ehemann? ;)

Hier die Geschichte nochmal in Bildern:

Ich habe eine Einkaufsliste geschrieben, verlinke aber (außer beim Motor) nicht auf Shops um keine Werbung zu machen und damit in dem Post nicht in einem Jahr viele tote Links sind. Ich habe mich bemüht genug Informationen zu jedem Bauteil zu geben, so dass man das einfach nachkaufen kann. Ihr könnt mir aber schreiben wenn ihr etwas nicht findet.

Einkaufsliste:

  • 1 Holzbox 13,8 x 21,5 x 10 cm (könnte 1 cm kürzer sein, also 20,5 cm. Marvin hat einen Abstandshalter gedruckt um das ein bisschen auszugleichen) 5 €
  • 1 Holzleiste 40 x 8 x 90 mm 2 €
  • 2 Möbelknöpfe Durchmesser 33 mm 2,90 €
  • 2 Kippschalter (MTS-101: 1-polig, 2 Kontakte) 1,20 €
  • 1 Motorsteuergerät IBT-2 (2 BTS7960 chips) 11,49 €
  • 1 12 V Gleichstrommotor Johnson 65890 (Betriebsspannung 1 – 13,5 V, Stromaufnahme Leerlauf 0,58 A Maximal 8,5 A, DrehzahlLeerlauf 8000 U/min, Maximalleistung 4000 U/min) 0,90 €
  • 1 Keilriemenscheibe (GT-2 36 Zähne) + Kupplung 9,50 €
  • 1 Arduino Nano 4,75 €
  • 1 Netzteil 12 V 2 Ampere 8,99 €
  • 1 Potentiometer (10.000 Ohm) 0,90 €
  • 1 Spannungswandler LM2596S 1,40 €
  • 1 Potiknopf 2,20 €
  • 1 Motorhalterung selbst gedruckt
  • 1 Ashford Standard Spinnflügel 42,50 €
  • 2 zusätzliche Spulen 15,80 €
  • 1 Ashford Spulenbremse 1,50 €
  • 1 Ashford Einzughaken 1,90 €
  • 1 Antriebsriemen 8 €
  • 1 Flügelhalterung 2,60 €

Insgesamt: 123,53 €

Die Spulen und die Flügelhalterungen kann man auch selber drucken, dann wäre man bei 105,13 € . Der ausgewählte Motor hatte eine sehr schmale Welle von nur 3,15 mm. Deshalb haben wir erst eine Wellenkupplung auf die Welle geschraubt, das hat den Durchmesser auf 1 cm vergrößert und dann eine passende Keilriemenscheibe dafür gekauft. Man kann die Keilriemenscheibe aber auch selber drucken und käme dann sogar auf nur 95,60 €.

Das sind jetzt natürlich nicht die wahren Kosten ;) Wir haben viel mehr ausgegeben. Für jeden Fehlversuch haben wir neue Elektronik bestellt und Keilriemenscheiben haben wir jetzt auch einige. Aber die zusätzlichen Teile können wir sicher woanders nochmals verwenden.

Außerdem haben wir einiges an Werkzeug und Arbeitsmaterial gekauft. Den 3D Drucker und das Zubehör dafür zum Beispiel ;) Aber auch Sägen, Sprühlack, Hakenschrauben (die von Meyco waren super!), Filz, Kleber, Schrauben, Federn, Kabel, einen Lötkolben und eine helfende Hand. Und wahrscheinlich vergesse ich noch was.

Und dann wollte ich noch eine Powerbank kaufen, damit ich mit dem Gerät beim Spinntreff auf Komplimentefang gehen kann (hat funktioniert ;)). Die Powerbank braucht einen 12 V und 2 A Ausgang und wenn man da was vernünftiges will muss soweit ich das überblicke so 100 € ausgeben. Marvin hatte die gute Idee einfach einen Batteiehalterung zu kaufen für 10 1,2V Akkus. Die Halterung gab es sogar direkt mit dem richtigen Kabel dran. Und die hat nur 4,50 € gekostet, für die Batterien habe ich nochmal 12 € gezahlt. Die Batterien haben 2400 mAh und haben so 3-4 Stunden durchgehalten.

Hier der Schaltplan. Weil wir schon gelötet hatten bevor der neue Motortreiber kam haben wir alles was ging an den Spannungswandler gelötet. Deshalb gehen jetzt einige Kabel direkt vom Spannungswandler an die Motorsteuerung. Eigentlich würde man, denke ich, vom Arduino zur Motorsteuerung verbinden, funktionieren tut aber beides.

Der Code ist nicht exakt der der auch auf meinem Arduino läuft. Weil der Motor zu schell war habe ich den zum Beispiel im Code gedrosselt, man hätte auch eine kleinere Keilriemenscheibe bestellen können. Und weil ich den Poti falsch zusammen gesteckt habe habe ich das auch im Code repariert. Der Schaltplan ist aber angepasst, der Poti ist richtig und Code und Schaltplan passen jetzt zusammen. Also sollte ;)

#define motorSpeed 9
#define direction1 6
#define direction2 7
#define powerIn 11
#define potiIn 3
#define directionIn 10

int currentSpeed;
int rotationDirection;
int delayTime = 15;
int speedStep = 1;
bool powerOn = false;

void setup() {
  pinMode(motorSpeed, OUTPUT);
  pinMode(direction1, OUTPUT);
  pinMode(direction2, OUTPUT);
  pinMode(powerIn, INPUT_PULLUP);
  pinMode(directionIn, INPUT_PULLUP);
  pinMode(potiIn, INPUT);

  // change pwm frequency to prevent motor
  // from making squeaky noises at slow speeds
  setPwmFrequency();
  // initialize motor
  powerOn = false;
  setRotationDirection();   
}

void loop() { 
  checkRotationDirection();
  if (digitalRead(powerIn) == HIGH) {
    currentSpeed = analogRead(potiIn) / 4;
    if (!powerOn) {
      softStart(); 
      powerOn = true;      
    }    
    analogWrite(motorSpeed, currentSpeed); 
  }
  else if (powerOn) {
    softStop();
    powerOn = false;    
  }
  delay(50);
}

void checkRotationDirection() { 
  if (digitalRead(directionIn) != rotationDirection) {     
    if (powerOn)
      softStop();            
    setRotationDirection();    
    if (powerOn)
      softStart();    
  }
}

void setRotationDirection() {
  rotationDirection = digitalRead(directionIn);
  digitalWrite(direction1, rotationDirection);  
  digitalWrite(direction2, 1 - rotationDirection);
}

void softStart() {
  int startSpeed = 0;
  while (startSpeed < currentSpeed) { 
    analogWrite(motorSpeed, startSpeed); 
    delay(delayTime); 
    startSpeed += speedStep; 
  } 
  analogWrite(motorSpeed, currentSpeed); 
} 

void softStop() { 
  int startSpeed = currentSpeed; 
  while (startSpeed > speedStep) {
    analogWrite(motorSpeed, startSpeed); 
    delay(delayTime);
    startSpeed -= speedStep;
  }
  analogWrite(motorSpeed, 0);
}

void setPwmFrequency() {    
  byte mode = 0x01; 
  TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000 | mode;
}

Ich bin sehr zufrieden mit dem fertigen E-Spinner und überhaupt mit dem ganzen Projekt, auch wenn es sich am Ende schon gezogen hat und es keinen Spaß macht ständig neue Elektronikteile aussuchen und ausprobieren zu müssen. Zumindest mir nicht. Der Flügel ist ziemlich schnell und viel viel leiser als ich gedacht hätte. Ich würde sogar sagen man hört den Motor gar nicht, sondern nur den Flügel und die Spule.

Noch ein Wort zur Spule: die auf den Bildern ist selber gedruckt! Cool oder?! Das Skript dafür habe ich bei bei Thingiverse heruntergeladen. Das ist aber erst der Prototyp, die Spule schleift noch. Dann wollte ich darüber vielleicht auch schreiben. Und vielleicht kann ich Marvin überreden etwas über den Drucker zu schreiben. Würdet ihr das gerne lesen?

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Und wenn ihr Fragen habt, wie immer, gerne her damit! :)

Ich wünsche euch nen schöne Tag! :)

Katharina

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20 Gedanken zu „Spinnmeister 3000

  1. Alexandra

    Klasse, toll – danke für die vielen Infos. Ich würde gerne etwas über den Drucker lesen….
    Liebe Grüße vom Chiemsee
    Alexandra

    Antworten
  2. Nadine

    Wow! Das ist echt toll geworden. Den Prototyp fand ich schon gut, aber hier hast du richtig Gas gegeben. Deine Anleitung für den E-Spinner leite ich an meinem Mann weiter. Er darf mir den dann bis Weihnachten nachbauen. ;) Einen passenden Flügel mit Spulen habe ich ja schon.
    Die Spule aus dem 3D-Drucker gefällt mir auch sehr. Wie lange dauert es denn eine zu drucken? Bestimmt ein paar Stunden oder? Da würde ich mich wirklich über einen Bericht zum Drucker freuen. Die Teile finde ich nämlich ganz spannend.
    LG Nadine

    Antworten
    1. Katharina Artikelautor

      Dankeschön :)
      Oh, da bin ich gespannt! Wenn ihr Hilfe braucht schreibt :)
      Die Spule haben wir in 2 Teilen gedruckt und ich glaube das hat so 6 Stunden gedauert. Dauert also echt lang. Der Flügel-Prototyp hat so 4 Stunden gedauert, kommt auch immer sehr darauf wie stabil und ordentlich das Ergebnis sein soll.

      Antworten
  3. Twill & Heftstich

    Absolut cool, Katharina! Ich bin auch schwer beeindruckt.
    Das Ding scheint nicht nur nützlich, sondern sieht auch total knuffig aus. Selbst wenn die Tüftelei länger als gedacht gedauert hat (bei mir übrigens immer), ist der Spinnmeister doch saisongerecht fertig geworden. Zumindest hier ist es inzwischen kalt geworden …
    Mich würde ein Post über den 3D Drucker auch sehr interessieren.
    Liebe Grüße,
    Manuela

    Antworten
  4. Bele

    Sehr toll wieder mal!
    Auch wenn ich so bald nicht in Versuchung bin, das nachzubauen, bedanke ich mich für diese Bereicherung der textilen community. Davon lebt sie.
    So ein Drucker ist schon ein zwar langsames, aber bereicherndes Spielzeug, oder? Hier steht sogar einer im Maker Space der Stadtbibliothek, aber wir mussten feststellen, dass unsere Projekte dafür zu langwierig sind. Das Tollste, was wir bisher druckten, war ein Geschenk: Eine „digitale“ Sonnenuhr, die man überall auf der nördlichen Halbkugel einsetzen kann. Auch als shareware gefunden.
    Viel Spaß mit deinem Spinnmeister3000!
    LG, Bele

    Antworten
    1. Katharina Artikelautor

      Vielen lieben Dank Bele, dass du dir trotzdem die Zeit genommen hast mir einen so netten Kommentar zu hinterlassen :)
      Ja, so ein 3D Drucker braucht echt lange, aber wir haben viel Spaß daran :) Und die Sonnenuhr klingt echt spannend! :)

      Antworten
  5. Punktemarie

    Liebe Katharina,

    ich bin tierisch beeindruckt… Spinnen und so reicht bei Dir nicht mehr… Du musst auch noch einen E-Spinner bauen – in Perfektion versteht sich :-) Genial. Laos ich hab Dir schon viele Sachen nachgemacht, aber das bewundere ich nur und wenn ich irgendwann mal meine es muss ein E-Spinner sein, werde ich mir einfach Dich fragen, ob Du mir einen baust oder mir einen fertigen kaufen :-) das ist auf jedenfalls für mich zu kompliziert…

    Übrigens ist dir auch die Gestaltung des Teil super gelungen :-) Tolle Farben, man will es ja auch schön haben… Genau richtig!!

    Ich wünsche Dir ganz viel Spaß mit diesem Teil und hoffentlich kannst Du ganz, ganz viele Komplimente dafür einfangen. Ihr habt es Euch echt verdient!!!

    Ganz viele liebe Grüße, Brigitte

    Antworten
  6. fetzich

    Wow, ich versteh nur die Hälfte, aber finde es supercool, dass du/ihr euch so ein Projekt vorgenommen habt. Da gehört neben der Idee auch eine Menge Ausdauer dazu, damit man nicht einfach alles in die Ecke wirft, wenn der Motor heiß läuft :) Hut ab!
    Viele Grüße,
    Jenny

    Antworten
  7. Christina

    Meinen Respekt hast du. Ein tolles Projekt, so finden Technik und Handarbeiten zusammen, super. Da darf ich gar nicht an meinen Arduino Gießanzeiger denken, der wartet schon seit Monaten auf seine Fertigstellung.

    Ich fand die ganze Reihe sehr spannend zu lesen, auch den Prozess, vom Tier auf der Wiese bis zum fertigen Pullover. Vielen Dank dafür!

    Antworten
    1. Katharina Artikelautor

      Vielen lieben Dank! :) Am Ende des Projekts hat die Lust bei mir dann auch echt nachgelassen, gerade das Fertigstellen und die berühmten letzten 10 % machen ja oft am wenigsten Spaß.

      Antworten