Я видел механические (микровыключатель), оптические и магнитные (магнит + датчик Холла) концевые упоры.
Есть ли различия в том, как точно они переключаются в нужном месте? Если да, то какие из них наиболее точные?
Я видел механические (микровыключатель), оптические и магнитные (магнит + датчик Холла) концевые упоры.
Есть ли различия в том, как точно они переключаются в нужном месте? Если да, то какие из них наиболее точные?
Ответы:
Есть несколько различных критериев, которые мы должны использовать, чтобы выбрать тип переключателя:
Важно спросить, сколько точности переключения нам действительно нужно? Типичная трансмиссия 3D-принтера, использующая шаговый электродвигатель с микрошагом, может точно позиционировать движущуюся нагрузку только в пределах +/- одного 1/16 микрошага (даже если используется более мелкий шаг, чем этот) из-за вызывающих ошибку эффектов, таких как момент трения и ошибка магнитного угла фиксации. Для большинства принтеров это около +/- 0,01 мм. Переключатель самонаведения должен быть точно таким же, как и положение двигателя! Ничего не получается, скажем, с точностью до 0,001 мм.
Эта точность +/- 0,01 мм достижима для всех типов концевых выключателей при правильном выборе и конфигурации переключателей.
Тогда есть три «стандартных» типа переключения, используемых в потребительских / любительских 3d принтерах:
Механические выключатели
Точность / повторяемость зависит от качества переключателя, длины прикрепленного рычага (больше увеличивает контактное расстояние, но хуже для точности) и скорости удара каретки с переключателем. Возможно иметь хороший механический переключатель или плохой механический переключатель. Обычно это разумный выбор по умолчанию, потому что он простой и дешевый.
Маленький механический переключатель с коротким рычагом (или рычаг снят) обычно обеспечивает требуемую точность переключения +/- 0,01 мм. Очень дешевые переключатели, высокая скорость контакта и длинные рычаги могут обеспечить недостаточное разрешение для перемещения по оси Z или зондирования, но все же будут достаточны для целей низкой и высокой точности перемещения по оси Y и Y.
Где механические переключатели имеют тенденцию вызывать проблемы, в подавлении шума. Разные платы контроллера используют разные способы подключения коммутатора: некоторые используют два провода и посылают сигнал только при срабатывании. Когда не запускается, сигнальный провод остается плавающим или слабо вытянутым микроконтроллером, в то время как он прикреплен к длинному проводу, который действует как антенна для приема электромагнитного шума. ОЧЕНЬ распространено, чтобы нагреватель или шаговая проводка испускали неприятную ЭМИ из-за ШИМ-контроля тока. Двухпроводные концевые кабели всегда следует прокладывать вдали от проводов шагового двигателя и нагревателя. Экранирование и скручивание проводников тоже хорошая идея.
Более надежный подход заключается в использовании трехпроводных переключателей, которые активно повышают или понижают сигнальную линию в зависимости от положения переключателя. Они будут лучше подавлять шум.
Очень дешевые механические переключатели могут выйти из строя в течение срока службы принтера. Однако большинство концевых выключателей рассчитаны на миллионы циклов, что вряд ли произойдет в течение нормального срока службы принтера.
Механические переключатели легко настраиваются и легко включаются вручную во время поиска неисправностей.
Оптические переключатели
Они полагаются на флаг, блокирующий окно между излучателем света и детектором. Это неконтактно и может быть довольно надежно, но создает некоторые проблемы. Точное положение триггера (и, следовательно, точность) может зависеть от уровня окружающего освещения в комнате, потому что датчик отслеживает уменьшение света ниже определенной интенсивности. Так что это может быть очень повторяемым / точным в краткосрочной перспективе, но иметь некоторый сдвиг, если датчик движется в течение дня и выходит из Солнца.
Переключение имеет тенденцию быть более последовательным и надежным, если флаг входит в окно сбоку, а не сверху.
Оптические переключатели будут активно тянуть сигнальную линию высоко или низко и, таким образом, будут иметь хорошее подавление электрических помех.
Эффекты Холла
Они измеряют напряженность близлежащего магнитного поля и срабатывают, когда оно превышает определенную величину в определенной полярности. Это очень точный / повторяемый (лучше +/- 0,01 мм) и чрезвычайно устойчивый к шуму и условиям окружающей среды. (В любом случае, если ваш принтер не находится рядом с чем-то, что излучает большие магнитные поля.)
У переключателей в зале, которые я видел, есть регулируемый триммер для настройки расстояния до спускового крючка. Это хорошая функция, когда вы пытаетесь вручную откалибровать Delta или Z-кровать по высоте первого слоя.
Основным недостатком переключателей холла является то, что им нужен магнит для включения переключателя. Это может быть трудно вызвать вручную во время поиска неисправностей, и для этого требуется прикрепить магнит где-нибудь на движущейся каретке. Клей работает нормально ... но не клеите магнит назад!
Томас Санладерер выполнил именно то, что вы просите . Проверьте все видео.
В результате индуктивные датчики являются наиболее точными, но они сильно зависят от выбранного материала слоя.
Механические переключатели (голые, без металлического рычага) примерно такие же точные и сохраняют одинаковую точность с любым материалом кровати (однако вам необходим механизм для их отвода, который может или не может снизить точность).
Другие датчики менее точны.
В любом случае, большинство из них уже намного лучше, чем требуется, так как все, что ниже 50 микрон, хорошо, и в основном все они достигают этой точности.
Выберите на основе других факторов, таких как вес, установка, цена. Индуктивный, после калибровки, основанной на вашей конкретной кровати, может быть самым простым, так как они не требуют втягивания, но они громоздки. BLtouch, вероятно, второй выбор, механические микропереключатели - третий.
Я не думаю, что есть простой ответ.
На мой взгляд, для дома точность датчика не имеет значения. Прошивка обычно позволяет установить смещение между указанной позицией и фактической позицией. Что действительно важно, так это повторяемость. Каждый раз, когда датчик показывает положение, положение остается тем же.
Механические выключатели
В ходе тестирования нескольких механических переключателей я обнаружил, что событие make менее повторяемо, чем событие break. Для достижения наилучших результатов я двигаюсь в положение, которое замыкает переключатель, затем двигаюсь в противоположном направлении, пока переключатель не открывается. Если я правильно помню, я получил повторяемость "make" около 0,02 "(0,5 мм) и повторяемость" break "около 0,005" (0,13 мм).
Оптические переключатели
Для дельта 3D-принтера я использую оптические датчики. Оптические датчики имеют встроенную подсветку и датчик, обычно на противоположных сторонах раздвоенной конструкции. Сторона датчика имеет щель, которая маскирует принимаемый свет, помогая защитить его от окружающего света. Прорезь проходит вдоль оси, которая либо выровнена с вилкой, либо перпендикулярна ей. Флаг, который вы используете для прерывателя, должен полностью закрывать слот, а для хорошей повторяемости край флага должен быть параллелен слоту. Другими словами, некоторые датчики ожидают, что флаг войдет со стороны, в то время как другие ожидают, что флаг войдет сверху. Либо будет работать, но вам нужно выбрать правильный датчик для конфигурации вашей машины.
Рассеянный свет с оптическими переключателями
Возможно, окружающий свет может быть проблемой. Если это так, это может быть решено путем затенения датчика.
Давайте предположим, что светодиоды в датчике имеют ту же эффективность, что и окружающие светодиоды. Для справки приведем спецификацию типичного оптического прерывателя, используемого в оптических датчиках: http://www.isocom.com/images/stories/isocom/isocom_new_pdfs/H21A.pdf Упаковка оптического датчика предназначена для уменьшения восприимчивости окружающему свету.
Интенсивность света падает как расстояние ^ 2, и осветители в датчике очень близко. Какое влияние оказывает комнатное освещение на датчик?
В моем магазине я использую 8-футовые сменные светодиодные лампы для люминесцентных ламп. При этом у меня 72 Вт светодиодного освещения, которое, скажем, равномерно освещает полусферу под потолком. Полная сфера - 12,56 ср (стерадианы, или стереорадианы), поэтому полусфера - 6,28 стерадиана, для мощности 11,46 Вт / ср. На датчике это должно быть разделено на квадрат расстояния, скажем, 8 футов. Это дает нам (11,46 Вт / ср) / (96 дюймов ^ 2) = 0,119 Вт / площадь.
Подсветка светодиода имеет мощность (обычно) 1,2 В * 0,05 А или 0,06 Вт. Световой конус от типичного светодиода составляет около 30 градусов, что составляет 1 ср, для мощности 0,06 Вт / ср. Масштабирование для оценки расстояния между излучателем и датчиком 4 мм или 0,157 дюйма составляет (0,06 Вт / ср) / (0,157 дюйма ^ 2) = 2,43 Вт / площадь.
Кажется маловероятным, что общий рассеянный свет будет проблемой. Если бы это было так, крепление датчика можно было бы спроектировать так, чтобы оно защищало датчик от прямого воздействия окружающего света.
При использовании оптических датчиков важно убедиться, что флажок прерывания действительно непрозрачен для света осветителя. Как я обнаружил, красный PLA не особенно непрозрачен для инфракрасного света, поэтому мне нужно было покрасить флаги черной пигментированной краской.
Эффекты Холла
У меня нет опыта работы с магнитными концевыми выключателями с эффектом Холла. Другие ответы здесь хвалили их, потому что они имеют настройку, которая может быть использована для установки точной точки обнаружения. Я не люблю корректировки, потому что они дрейфуют. Горшки подвержены износу, окислению и как медленному, так и быстрому изменению их сопротивления. Я бы предпочел иметь что-то нерегулируемое и повторяемое в оборудовании и использовать программное обеспечение для проведения калибровки.
Пример гибридного выбора
На 6-осевом станке с ЧПУ с дельта-архитектурой, который я строю, я использую гибридный подход для определения исходного положения. Механические переключатели указывают положение, близкое к исходному, а индексный импульс поворотного энкодера определяет точное исходное положение. Встроенное ПО перемещается к дому до тех пор, пока механический переключатель не закроется, затем отойдет до его открытия, а затем обратно к дому, пока не обнаружит индексный импульс. Поскольку имеется шесть осей, существует шесть наборов этих переключателей и энкодеров. Использование механического переключателя для грубого возвращения в исходное положение имело смысл для этой машины, потому что указательный датчик срабатывает один раз за оборот, поэтому он не является уникальным показателем дома, и эта машина создает много пыли и сколов, которые могут заблокировать оптический датчик ,
Итак, без абсолютного ответа, я предпочитаю оптические переключатели для повторяемости.
Я думаю, что есть несколько факторов, которые влияют на то, какие датчики являются лучшими, но общий порядок для меня был бы Холл, Оптический, а затем механический. Все типы будут подвержены некоторому дрейфу из-за вибраций и изменений в работе принтера. Поэтому в оценке учитывается простота настройки, а также точность остановки.
По моему опыту датчики эффекта Холла являются самыми точными и простыми. Они не полагаются на физическое переключение (как на механическое), что означает отсутствие износа компонента, и точка переключения останется неизменной. У них есть потенциометр, который можно отрегулировать так, чтобы положение остановки изменилось без какого-либо механического вмешательства, что позволяет очень точно настроить. Они могут быть очень точными.
Оптические приборы также точны, но обычно имеют фиксированный компонент, который обрезает луч для включения / выключения датчика. Регулировка упора, как правило, будет механической, поскольку необходимо отрегулировать точки крепления - это снижает их точность. Существуют различные регулируемые крепления, чтобы облегчить это на вещах или тому подобное.
Механические переключатели схожи с оптическими с точки зрения регулировки с добавленной неточностью фактического механизма переключения, который может со временем ухудшаться.
Если вы посмотрите на RepRap Wiki , они кратко объяснят эти три параметра:
« Механические концевые выключатели - это самая базовая форма концевых накладок, состоящая из обычного двухпроводного переключателя. Изменение состояния переключателя сигнализирует электронике.
«Эти оптические концевые выключатели наблюдают за уровнем освещенности и реагируют на внезапные изменения».
«Эти концевые стойки; датчики с эффектом Холла - это преобразователь, который изменяет свое выходное напряжение в ответ на магнитное поле. Датчики с эффектом Холла используются для бесконтактного переключения, позиционирования, определения скорости и измерения тока».
Что касается вашего вопроса, это зависит от ваших обстоятельств. Однако большую часть времени хороший механический переключатель повторяется и хорошо выполняет свою задачу.
Лично я бы отнес оптические и магнитные переключатели в категорию многофункциональных компонентов. Это означает, что оба этих типа переключателей (как правило) обеспечивают ценный диапазон для обнаружения объекта. Это может привести (в зависимости от вашей машины) к нажатой команде, которая заставляет вашу машину замедляться, когда она приближается к плавному останову.
Опять же, лично я бы с осторожностью использовал оптическую стойку с потенциальным шумом белого света от окружающего освещения помещения или других источников. Я могу ошибаться в своих соображениях по поводу некоторых модулей, которые решают такие проблемы.
Итак, если мы сузим между механическим и магнитным режимами: - Магнитный подход обеспечит более мягкий подход, уменьшая (потенциально) степень износа. - Однако, я предполагаю, магнитные переключатели требуют «набора» в зависимости от компонентов, используемых в датчике. , Это может привести к нежелательному диапазону срабатывания датчика. - Механические выключатели просты. Они либо касаются, либо не касаются (вкл. Или выкл.). Возможным плюсом (или минусом) является возможность более простого манипулирования спусковым крючком вручную. Несколько раз я сталкивался с ситуацией, когда мне нужно было вручную активировать конечную остановку в процессе устранения неполадок. Но, если вы случайно натолкнетесь на конечную остановку во время работы машины, ничего хорошего.
Отдельная проблема, не рассматриваемая в других ответах, заключается в том, что конечные упоры для осей X / Y предъявляют другие требования, чем для оси Z.
Когда принтер предлагает калибровку XYZ (например, Prusa i3 MK2), свойства переключателей X и Y играют роль, так как для измерения Z датчик должен быть центрирован над проверочными точками (медными кружками) в кровати. Часть XY калибровки измеряет положение контрольных точек относительно конечной точки запуска. Тогда калибровка Z измеряет высоту каждого фидуциальные.
Когда калибровка XYZ не предлагается, обычно нет необходимости в очень повторяемом позиционировании относительно концов хода X и Y, и на большинстве принтеров вы можете просто перемещать двигатели, пока они не начнут пропускать шаги, и назвать это днем - это будет точно с точностью до нескольких шагов.
Ось Z всегда предъявляет высокие требования к точности и повторяемости, и существует два основных подхода к определению ее положения:
В системе привода по оси Z нет упоров, на печатающей головке установлен зонд, который используется для определения того, находится ли головка на определенном расстоянии над печатной платформой. Это может быть использовано для 9-точечной калибровки формы кровати и, таким образом, устраняет необходимость выравнивания кровати.
Концевые упоры, используемые в системе привода оси Z. Нет датчика на печатающей головке. Кровать должна быть отдельно выровнена относительно сопла - таким образом, выравнивающие винты кровати.
Для Delta у вас есть три драйвера оси Z, и, как и для декартового привода XYZ, вам не нужны конечные упоры, если у вас есть пробник на печатающей головке. Вы также можете выполнить многоточечное выравнивание слоя с помощью такого зонда.
Концевые поверхности X и Y становятся ненужными, когда вы используете шаговое управление с обратной связью, такое как Mechaduino или линейные цифровые датчики положения (например, используемые в станках с ЧПУ).
Z-зонд по-прежнему полезен, если вы не хотите выполнять выравнивание кровати вручную.