Widziałem ograniczniki mechaniczne (mikroprzełącznik), optyczne i magnetyczne (magnes + czujnik Halla).
Czy są jakieś różnice w tym, jak dokładnie przełączają się we właściwej lokalizacji? Jeśli tak, które są najbardziej precyzyjne?
Widziałem ograniczniki mechaniczne (mikroprzełącznik), optyczne i magnetyczne (magnes + czujnik Halla).
Czy są jakieś różnice w tym, jak dokładnie przełączają się we właściwej lokalizacji? Jeśli tak, które są najbardziej precyzyjne?
Odpowiedzi:
Istnieje kilka różnych kryteriów, których powinniśmy użyć, aby wybrać typ przełącznika:
Ważne jest, aby zapytać, jakiej dokładności przełączania tak naprawdę potrzebujemy? Typowy układ napędowy drukarki 3D wykorzystujący silnik krokowy z mikrostopem może precyzyjnie ustawić ruch obrotowy w zakresie +/- jeden 1/16 mikrostopu (nawet przy zastosowaniu drobniejszego mikrostopu) z uwagi na efekty wywołujące błędy, takie jak moment tarcia i błąd kąta zatrzymania magnetycznego. To około +/- 0,01 mm dla większości drukarek. Przełącznik naprowadzania musi być tak precyzyjny, jak ustawienie silnika! Nic nie zyskuje dzięki, powiedzmy, precyzyjnym ogranicznikom 0,001 mm.
Tę precyzję +/- 0,01 mm można osiągnąć dla wszystkich typów przełączników krańcowych, przy odpowiednim doborze i konfiguracji przełączników.
Następnie są trzy „standardowe” typy przełączania stosowane w drukarkach 3d dla konsumentów / hobbystów:
Przełączniki mechaniczne
Precyzja / powtarzalność zależy od jakości przełącznika, długości zamocowanego ramienia dźwigni (dłuższy wzrost odległości kontaktu, ale gorszy dla precyzji) oraz prędkości uderzenia wózka z przełącznikiem. Można mieć dobry przełącznik mechaniczny lub zły przełącznik mechaniczny. Jest to zazwyczaj rozsądny wybór domyślny, ponieważ jest prosty i tani.
Mały przełącznik mechaniczny z krótkim ramieniem dźwigni (lub zdjętym ramieniem dźwigni) zazwyczaj osiąga wymaganą precyzję przełączania +/- 0,01 mm. Bardzo tanie przełączniki, duże prędkości styku i długie ramiona dźwigni mogą zapewniać nieodpowiednią rozdzielczość do bazowania Z lub sondowania, ale nadal będą wystarczające do celów precyzyjnego bazowania X i Y.
Tam, gdzie przełączniki mechaniczne zwykle powodują problemy, występuje tłumienie hałasu. Różne płyty kontrolera używają różnych sposobów okablowania przełącznika: niektóre używają dwóch przewodów i wysyłają sygnał tylko po uruchomieniu. Gdy nie zostanie wyzwolony, przewód sygnałowy pozostaje pływający lub słabo podciągany przez mikrokontroler, podczas gdy jest podłączony do długiego drutu, który działa jak antena do wychwytywania szumu elektromagnetycznego. BARDZO powszechne jest, że okablowanie nagrzewnicy lub silnika krokowego emituje nieprzyjemny EMR ze względu na kontrolę prądu PWM. Dwuprzewodowe kable ograniczające powinny być zawsze poprowadzone z dala od przewodów krokowych i grzejnika. Dobrym pomysłem jest również ekranowanie i skręcanie przewodów.
Bardziej niezawodnym podejściem jest zastosowanie przełączników trójprzewodowych, które aktywnie ciągną linię sygnałową w górę lub w dół w zależności od położenia przełącznika. Będą one lepiej odrzucać hałas.
Bardzo tanie przełączniki mechaniczne mogą ulec awarii w trakcie eksploatacji drukarki. Jednak większość wyłączników krańcowych jest oceniana na miliony cykli, co jest mało prawdopodobne w ciągu normalnej żywotności drukarki.
Przełączniki mechaniczne można łatwo wyrównać i łatwo uruchomić ręcznie podczas rozwiązywania problemów.
Przełączniki optyczne
Opierają się one na flagach blokujących okno między emiterem światła a detektorem. Jest to bezdotykowe i może być dość niezawodne, ale wprowadza pewne wyzwania. Dokładna pozycja wyzwalania (a tym samym precyzja) może zależeć od poziomu oświetlenia w pomieszczeniu, ponieważ czujnik monitoruje, czy światło spada poniżej określonej intensywności. Może więc być bardzo powtarzalny / precyzyjny w krótkim okresie, ale może mieć pewien dryf, jeśli czujnik porusza się i wychodzi ze słońca w ciągu dnia.
Przełączanie wydaje się być bardziej spójne i niezawodne, jeśli flaga wchodzi do okna z boku, a nie z góry.
Przełączniki optyczne będą aktywnie ciągnąć linię sygnałową wysoko lub nisko, a tym samym mają dobre tłumienie szumów elektrycznych.
Przełączniki Halla
Mierzą one intensywność pobliskiego pola magnetycznego i wyzwalają go, gdy przekroczy on pewną wartość w określonej polaryzacji. Jest to bardzo precyzyjne / powtarzalne (lepsze niż +/- 0,01 mm) i wyjątkowo odporne na hałas i warunki otoczenia. (Chyba że twoja drukarka znajduje się obok czegoś, co emituje duże pole magnetyczne.)
Przełączniki halla, które widziałem, mają regulowany pulpit do przycinania, aby dostroić odległość wyzwalania. To miła cecha, gdy próbujesz ręcznie skalibrować deltę lub złoże Z dla wysokości pierwszej warstwy.
Podstawowym minusem przełączników halla jest to, że potrzebują magnesu, aby uruchomić przełącznik. Może to być trudne do ręcznego uruchomienia podczas rozwiązywania problemów i wymaga przymocowania magnesu gdzieś na ruchomej karetce. Klej działa dobrze ... ale nie przyklejaj magnesu do tyłu!
Thomas Sanladerer wykonał dokładnie to , o co prosisz . Sprawdź cały film.
W rezultacie czujniki indukcyjne są najdokładniejsze, ale w dużym stopniu zależą od wybranego materiału złoża.
Przełączniki mechaniczne (gołe, bez metalowego ramienia) są tak samo dokładne i zachowują tę samą dokładność z każdym materiałem łóżka (jednak potrzebujesz mechanizmu, aby je cofnąć, co może, ale nie musi, zmniejszyć dokładność).
Inne czujniki są mniej dokładne.
W każdym razie większość z nich jest już znacznie lepsza niż wymagana, ponieważ wszystko poniżej 50 mikronów jest w porządku i zasadniczo wszystkie osiągają tę dokładność.
Wybierz na podstawie innych czynników, takich jak waga, instalacja, cena. Indukcyjne, po kalibracji w oparciu o określone łóżko, może być najłatwiejsze, ponieważ nie wymagają wycofania, ale są nieporęczne. BLtouch jest prawdopodobnie drugim wyborem, mechaniczne mikroprzełączniki trzecim.
Nie sądzę, że istnieje prosta odpowiedź.
Moim zdaniem dokładność czujnika domowego nie ma znaczenia. Oprogramowanie układowe zwykle umożliwia ustawienie przesunięcia między wskazaną pozycją a pozycją rzeczywistą. Najważniejsza jest powtarzalność. Za każdym razem, gdy czujnik wskazuje pozycję, pozycja jest taka sama.
Przełączniki mechaniczne
Podczas testowania kilku przełączników mechanicznych stwierdziłem, że zdarzenie „make” jest mniej powtarzalne niż zdarzenie „break”. Aby uzyskać najlepsze wyniki, przesuwam się w kierunku położenia, które zamyka przełącznik, a następnie poruszam się w przeciwnym kierunku, aż przełącznik się otworzy. Jeśli dobrze pamiętam, mam powtarzalność „zrób” około 0,02 ”(0,5 mm) i powtarzalność„ zerwania ”około 0,005” (0,13 mm).
Przełączniki optyczne
W drukarce delta 3D używam czujników optycznych. Czujniki optyczne mają wbudowane oświetlenie i czujnik, zwykle po przeciwnych stronach rozwidlonej konstrukcji. Strona czujnika ma szczelinę, która maskuje odbierane światło, pomagając osłonić je przed światłem otoczenia. Szczelina jest wzdłuż osi, która jest albo wyrównana z widelcem, albo prostopadła do niego. Flaga używana do przerywacza powinna całkowicie zakrywać szczelinę, a dla dobrej powtarzalności krawędź flagi musi być równoległa do szczeliny. Innymi słowy, niektóre czujniki oczekują, że flaga wejdzie z boku, podczas gdy inne oczekują, że flaga wejdzie z góry. Oba będą działać, ale musisz wybrać odpowiedni czujnik do konfiguracji urządzenia.
Oświetlenie otoczenia z przełącznikami optycznymi
Być może światło otoczenia może stanowić problem. Jeśli tak, można to rozwiązać poprzez zacienienie czujnika.
Załóżmy, że diody LED w czujniku mają taką samą wydajność, jak diody LED otoczenia. Dla porównania, tutaj jest specyfikacja typowego przerywacza optycznego stosowanego w czujnikach optycznych: http://www.isocom.com/images/stories/isocom/isocom_new_pdfs/H21A.pdf Pakiet czujnika optycznego został zaprojektowany w celu zmniejszenia podatności do światła otoczenia.
Intensywność światła spada wraz z odległością ^ 2, a iluminatory w czujniku są bardzo blisko. Jaki wpływ ma światło w pomieszczeniu na czujnik?
W moim sklepie używam 8-stopowych żarówek zamiennych LED do świetlówek. Dzięki temu mam 72 waty oświetlenia LED, które, powiedzmy, równomiernie oświetla półkulę pod sufitem. Pełna kula ma 12,56 sr (steradian lub stereo-radian), więc półkula to 6,28 steradian, dla mocy 11,46 W / sr. Na czujniku należy go podzielić przez kwadrat odległości, powiedzmy 8 stóp. To daje nam (11,46 W / sr) / (96 cali ^ 2) = 0,119 W / obszar.
Oświetlająca dioda LED ma moc (zwykle) 1,2 V * 0,05 A lub 0,06 W. Stożek świetlny typowej diody LED wynosi około 30 stopni, czyli 1 sr, dla mocy 0,06 W / sr. Skalowane w celu oszacowania odległości między emiterem a czujnikiem 4 mm lub 0,157 ", wynosi (0,06 W / sr) / (0,157 cala ^ 2) = 2,43 W / obszar.
Wydaje się mało prawdopodobne, aby ogólne oświetlenie otoczenia stanowiło problem. Gdyby tak było, montaż czujnika można by zaprojektować tak, aby osłaniał czujnik przed bezpośrednim działaniem światła otoczenia.
Ważne jest, aby czujniki optyczne upewniały się, że flaga przerywająca jest rzeczywiście nieprzezroczysta dla światła iluminatora. Jak zauważyłem, czerwony PLA nie jest szczególnie nieprzejrzysty dla światła podczerwonego, więc musiałem pomalować flagi czarną pigmentowaną farbą.
Przełączniki Halla
Nie mam doświadczenia z magnetycznymi wyłącznikami krańcowymi z efektem Halla. Inne odpowiedzi tutaj chwaliły ich, ponieważ mają regulację, której można użyć do ustawienia dokładnego punktu detekcji. Nie lubię korekt, ponieważ dryfują. Doniczki podlegają zużyciu, utlenianiu oraz zarówno powolnej, jak i szybkiej zmienności ich odporności. Wolałbym mieć coś nieregulowanego i powtarzalnego w sprzęcie i używać oprogramowania do utrzymania kalibracji.
Przykład wyboru hybrydowego
Na 6-osiowej maszynie CNC z architekturą delta, którą buduję, stosuję hybrydowe podejście do wykrywania pozycji wyjściowej. Przełączniki mechaniczne wskazują pozycję zbliżoną do pozycji wyjściowej, a impuls indeksowy enkodera obrotowego określa dokładną pozycję wyjściową. Oprogramowanie bazowe przesuwania przesuwa się w stronę domu, dopóki przełącznik mechaniczny się nie zamknie, a następnie w dal, aż się otworzy, a następnie z powrotem w kierunku domu, aż wykryje puls indeksu. Ponieważ jest sześć osi, istnieje sześć zestawów tych przełączników i koderów. Zastosowanie mechanicznego przełącznika do zgrubnego bazowania ma sens dla tej maszyny, ponieważ czujnik indeksu jest trafiany raz na obrót, więc nie jest to unikalny wskaźnik domu, a ta maszyna wytwarza dużo kurzu i wiórów, które mogłyby zablokować czujnik optyczny .
Bez bezwzględnej odpowiedzi preferuję przełączniki optyczne zapewniające powtarzalność.
Myślę, że istnieje kilka czynników, w których czujniki są najlepsze, ale ogólne zamówienie dla mnie to Hall, Optical, a następnie mechaniczne. Wszystkie typy będą podlegać pewnym dryfom z powodu wibracji i zmian w drukarce w związku z użytkowaniem. Dlatego w ocenie liczy się łatwość regulacji, a także dokładność przystanku.
Z mojego doświadczenia wynika, że czujniki efektu Halla są najdokładniejsze i najłatwiejsze. Nie polegają na fizycznym przełączaniu (jak w przypadku mechanicznym), co oznacza, że element nie ma „zużycia” i punkt przełączania pozostanie niezmieniony. Posiadają potencjometr, który można regulować w celu zmiany położenia stopu bez interwencji mechanicznej, co pozwala na bardzo dokładne dostrojenie. Mogą być bardzo dokładne.
Optyczne są podobnie dokładne, ale zwykle mają stały element, który tnie wiązkę, aby włączyć / wyłączyć czujnik. Regulacja ogranicznika będzie zwykle mechaniczna, ponieważ punkty mocowania będą musiały zostać dostosowane - zmniejsza to ich dokładność. Istnieją różne regulowane mocowania, aby złagodzić to na czymś lub podobnym.
Przełączniki mechaniczne są podobne do optycznych pod względem regulacji z dodatkową niedokładnością faktycznego mechanizmu przełączającego, który może z czasem ulec pogorszeniu.
Jeśli spojrzysz na Wiki RepRap , krótko wyjaśniają te trzy przełączniki:
„ Ograniczniki mechaniczne to najbardziej podstawowa forma ograniczników, wykonana ze zwykłego przełącznika, dwóch przewodów. Zmiana stanu przełącznika sygnalizuje elektronikę.
„Te optyczne ograniczniki krańcowe obserwują poziom światła i reagują na nagłe zmiany”.
„Te ograniczniki; czujniki efektu Halla to przetwornik, który zmienia napięcie wyjściowe w odpowiedzi na pole magnetyczne. Czujniki efektu Halla są używane do przełączania zbliżeniowego, pozycjonowania, wykrywania prędkości i wykrywania prądu”.
Jeśli chodzi o twoje pytanie, zależy to od twoich okoliczności. Jednak w większości przypadków dobry mechaniczny przełącznik jest powtarzalny i dobrze spełnia swoje zadanie.
Ja osobiście umieściłem przełączniki optyczne i magnetyczne w kategorii elementu wielofunkcyjnego. Oznacza to, że oba te przełączniki (ogólnie) zapewniają cenny zakres wykrywania obiektów. Może to potencjalnie prowadzić (w zależności od komputera) do wypychanego polecenia, które mówi maszynie, aby zwolniła, gdy zbliży się do miękkiego zatrzymania.
Ponownie osobiście byłbym ostrożny w używaniu optycznego ogranicznika z potencjalnym szumem światła białego pochodzącego z oświetlenia otoczenia lub innych źródeł. Mogę się mylić, jeśli chodzi o niektóre moduły, które rozwiązują tego rodzaju problemy.
Tak więc, jeśli ograniczymy się do mechanicznego i magnetycznego: - Magnetyczny zapewniłby łagodniejsze podejście, zmniejszając (potencjalnie) zużycie - Jednak zakładam, że przełączniki magnetyczne wymagają „wybierania” w zależności od komponentów zastosowanych w czujniku . Może to prowadzić do niepożądanego zasięgu wyzwolenia czujnika. - Przełączniki mechaniczne są proste. One dotykają albo nie dotykają (włączone lub wyłączone) - Możliwym pro (lub con) jest możliwość ręcznego manipulowania spustem, łatwiej. Kilka razy spotkałem się z sytuacją, w której musiałem ręcznie uruchomić ogranicznik krańcowy w ramach procedury rozwiązywania problemów. Ale jeśli przypadkowo uderzysz zderzakiem, gdy maszyna jest uruchomiona, nic dobrego.
Odrębnym problemem, który nie został poruszony w innych odpowiedziach, jest to, że zderzaki końcowe dla osi X / Y mają inne wymagania niż te dla osi Z.
Kiedy drukarka oferuje kalibrację XYZ (jak Prusa i3 MK2), właściwości przełączników X i Y odgrywają pewną rolę, ponieważ w przypadku sondowania Z sonda powinna być wyśrodkowana nad fiducialami (miedzianymi kółkami) w łóżku. Część XY kalibracji mierzy pozycję fiducials względem punktu wyzwalającego krańcowego końca. Następnie kalibracja Z mierzy wysokość każdego punktu odniesienia.
Kiedy kalibracja XYZ nie jest oferowana, zwykle nie ma potrzeby bardzo powtarzalnego pozycjonowania w stosunku do końców przesuwu X i Y, a na większości drukarek można po prostu przesuwać silniki, aż zaczną pomijać kroki i wywołać dzień - to będzie dokładne w ciągu kilku kroków.
Oś Z zawsze ma wysokie wymagania dotyczące dokładności i powtarzalności, a istnieją dwa ogólne podejścia do określania jej pozycji:
Bez ograniczników krańcowych w systemie napędowym osi Z, sonda jest zamontowana na głowicy drukującej i służy do wykrywania, kiedy głowica znajduje się w pewnej odległości nad łożem drukującym. Można to wykorzystać do 9-punktowej kalibracji kształtu łóżka, a tym samym eliminuje potrzebę poziomowania łóżka.
Ograniczniki krańcowe stosowane w układzie napędowym osi Z. Brak czujnika na głowicy drukującej. Łóżko musi być oddzielnie wypoziomowane w stosunku do dyszy - w ten sposób śruby poziomujące łóżko.
W przypadku Delta masz zasadniczo trzy sterowniki osi Z i podobnie jak w kartezjańskim napędzie XYZ, nie potrzebujesz żadnych ograniczników, jeśli masz sondę na głowicy drukującej. Za pomocą takiej sondy można również wykonać wielopunktowe poziomowanie łoża.
Ograniczniki X i Y stają się niepotrzebne po użyciu sterowania krokowego w zamkniętej pętli, takiego jak Mechaduino lub liniowe cyfrowe czujniki położenia (np. Stosowane w maszynach CNC).
Sonda Z jest nadal przydatna, jeśli nie chcesz ręcznie poziomować łóżka.