Автоуровень стола на пьезодатчике

Подписаться на 3Dtoday
warezzzok
Идет загрузка
Загрузка
09.07.17
5025
42
печатает на Huxley
Техничка
27
Статья относится к принтерам:
Prusa i3 Steel
Думаю, что уже можно написать о результатах моих изысканий :)
У меня есть бывший Tronxy P802 MA, который переделан в Prusa i3 на раме NIOZ. Изначально был оснащен датчиком автоуровня, но крепление родного датчика было откровенно лажовое и датчик все время съезжал. Я заменил его на LJ12A3-4-Z/BX и, какое-то время, он даже не плохо работал, хотя, показания периодически скакали в зависимости от температуры стола и фазы луны. Стол принтера — алюминиевая плита из анодированного алюминия (под плитой подогрев). Из-за анодирования, к плите ничего не липнет. Решил положить на стол зеркало, но 4мм датчик тупо не пробивал толщу стекла и принтер впиливал сопло в стол. Я пробовал подкладывать фольгу под стекло, клеить ее на стекло, наносить в места проб разные краски-металлики — в итоге, ничего достойного придумать не получилось. Заказал датчик на 8мм, но он оказался в 2 раза толще и массивнее, хотя, внутри эти датчики пустотелые и какой смысл деать такую здаровую байду — мне не понятно. Подумав, поразмыслив, я передумал использовать подобные датчики вообще и начал поиск вариантов.
Плата у принтера Melzi, свободных выходов нет и поставить на нее сервопривод с щупом можно, но это то еще развлечение. В инете находил мануал, но решил не заморачиваться. Нужно было решение, которое втыкается вместо концевика двумя проводками. На робофоруме есть фак, где собрано много разных вариантов автоуровней, я долго изучал все эти варианты, в итоге остановился на самом «навороченом» датчике уровня из сенсора от мышки. Даже нашел все расходники, но, в последний момент, меня заломало изобретать корпус для сборки и калибровки оптики и крепления на мой принтер. Может и зря, но теперь уже не так важно.
Читая интернет, я еще наткнулся на датчик уровня на пьезо-сенсорах. Тема оказалась не сильно популярной, но ув. Slonic на тудее не однократно упоминал, что у него дельта с пьезодатчиками и даже фотки потрохов выкладывал. Я связался с ним и он любезно разъяснил всю интересующуюю меня инфу. После этого, я начал копать тему с удвоеным усердием и нашел вот этот проект, а так же вот это.

Т.к каретка по оси Х у NIOZ стальная, тяжеленная и не пригодна для директ-экструдера, было решено от нее избавиться в пользу легкой печатной, с частичным использованием деталей от родного экструдера китай-МК8 и с креплением под китай-е3d v6.
Получилось вот так:

Сам датчик зажимается между 2 половинок (правая деталь — под пьезоэлементы от зажигалок, левая на экструдере — под пьезодиск). Вот тут есть фотки и по ним все понятно.

Финальный вариант в сборе:

Можно использовать модель с тинги из ссылки выше. Чувак, который ее придумал, уже вылизал всю конструкцию и во всю продавал ее пару месяцев назад, но я решил изобрести велик снова и нарисовал свое :)

Далее встал вопрос как это все подключить. Пьеза штука такая, просто так ее вместо датчика не воткнешь, нужен усилитель-преобразователь сигнала. Сначала пробовал в тупую использовать усилитель сигнала на операционнике для какой-то ардуинной приблуды, типа сенсора влажности почвы, но он оказался очень дубовый и его диапазона усиления не хватило. Заказывать с али тоже было не охота т.к требовалось вот прям здесь и сейчас. Порывшись в своих закромах, нашел практически все, что необходимо для точного повторения схемы из репрапвики (версия 1.1). В оригинале там используется микруха TLC27L4CD. Естесственно, у меня ее небыло, а искать было не охота, заменил ее на 2 пошлых LM358, остальное все как в схеме, только резистор между контактами пьезы 5.1МОм т.к мегаомного было маловато (опять же, спасибо Slonic за совет).
Кроме всего прочего, на выходе схемы вкрячил биполярный npn транзистор т.к для срабатывания концевика, его надо закоротить на землю, а данная схема наоборот — выдает на выходе напряжение больше 0. Можно было инвертировать концевик в прошивке, но мелзи, для которой я все это начинал делать, разведена так, что в состоянии покоя нога процессора подтянута к питанию аппаратно и инвертировать прошивкой не получилось. На другой плате сработало бы. Наверное. Конечная схема приобрела примерно вот такой вид:

Сначала хотел сделать все красиво — развести, вытравить, спаять, но уставший и пустой картридж в принтере убил возможность ЛУТа на корню, а потом еще и лень подключилась. В итоге, сделал все криво по уродски на макетке. Но работает.

На обратную сторону лучше не смотреть, дабы не получить разрыв сознания.

Сам датчик я выдрал из какой-то пищалки. Это просто пьезо диск 20мм в диаметре, коих на алиэкспрессе валом за 5 копеек кубометр.

Просверлил в центре алмазным гравером отверстие для филамента. Фотку делал, но найти не могу сейчас, да и не нужно особо — просто дырка под 4мм тефлоновую трубку по центру диска. Под трубку т.к радиатор e3d изначально был под боуден и трубка идет до термобарьера, так что трбопровод у меня идет практически от шестерни экструдера до термобарьера. Немного инерционный получился директ, но все же лучше боудена.

Кроме пьезодиска, пробовал использовать 3 пьезоэлемента из зажигалок. Они менее чувствительны, им требуется большее усиление и у них аллюминиевые проводники, которые не паяются. В целом, жить можно, доступны везде, но диск лучше.
aa2d24206fe3d213b48d5f9701a64bb3.jpg
Собрав электронику и откалибровав чувствитеольность я столкнулся с одним очень неприятным моментом — вибрация от 40*40*20 кулера охлаждения экструдера забивает датчик насмерть. Хотел даже выносить кулер на гибком шланге куда подальше, но в итоге, разобрал кулер, снял крыльчатку и отбалансировал посредством высверливания углублений в роторе крыльчатки. Для балансировки использовал вот такую приблуду:
fbea38be60e1680409e2ad7043350d25.jpg
Два шарикоподшипника от мертвого кулера, стянуты термоусадкой на ручке из чего угодно. В подшипники вставляется ось крыльчатки, примерно так:
Вибрация практически исчезла и проблема практически решилась.
Вторая проблема — вибрация от поганых китайских LM8UU, которые как не менял, так утихомирить и не получилось, в итоге, в прошивке задушил ускорения не печатного перемещения по Х и У до 100, принтер зазвучал по другому, зато в момент пробинга стола датчик перестал ловить стук горизонтальных подшипников.
Также немного увеличил скорость перемещения головы по Z, т.к при дефолтном, очень медленном касании стола датчик не выдавал импульс, достаточный для сработки.
Не скажу, что все стало идеально, но в любом случае, такая система мне нравится больше индуктивного барахла, которое стояло раньше. Плюс, пропала необходимость вылавливать оффсеты по всем 3 осям для правильной калибровки.
Теперь, перед началом печати, после прогрева сопла, слайсером запускается G28, затем G29 и начинается печать.
Пропала проблема плохой адгезии из-за большого зазора между столом и соплом или слишком хорошей из-за вмазывания пластика в стол.
Вот, собственно, и все.
Немного инфы для любителей цифр :)
16:44:18.581 : M48 Z-Probe Repeatability Test
16:44:41.580 : Finished!
16:44:41.580 : Mean: -0.441000 Min: -0.442 Max: -0.435 Range: 0.007
16:44:41.580 : Standard Deviation: 0.002550
16:44:41.580 : X:100.00 Y:0.00 Z:5.00 E:2288.25 Count X: 10050 Y:0 Z:2000
16:45:42.003 : M48 Z-Probe Repeatability Test
16:46:02.500 : Finished!
16:46:02.500 : Mean: -0.442750 Min: -0.445 Max: -0.440 Range: 0.005
16:46:02.500 : Standard Deviation: 0.001750
16:46:02.501 : X:100.00 Y:0.00 Z:5.00 E:2288.25 Count X: 10050 Y:0 Z:2000
Подписаться на 3Dtoday
27
Комментарии к статье

Комментарии

10 Июл 01:10
1
Просверлить диск - неплохо придумано.
10 Июл 01:14
1
Я честно украл идею :)
10 Июл 01:29
1
Я идею похвалил, а Вы тут же спалились :)
Напрасно.
Я вот тут подумал: может проблема в пласмассовой конструкции.
У меня allmetall с чётким вектором срабатывания.
Тех трудностей которые Вы описываете, у меня просто не было.
10 Июл 01:58
1
Я стараюсь не присваивать чужих достижений :)

Возможно, что и так. Хотя, по большому счету, проблема ложных срабатываний возникает только при перемещениях головы. Думаю, что если поставить на рельсы или хотя бы нормальные втулки, а не ту дрянь, что стоит сейчас, станет на порядок лучше. Кулер получилось отбалансировать так, что на него датчик перестал срабатывать совсем, а до этого - была сплошная помеха.
А у Вас рельсы или колеса?
10 Июл 16:12
0
Рельсы и эффектор на рычагах от них далеко.
Вентиляторы все на шариковых подшипниках, их вообще не слышно.
Так же не слышно момента касания соплом стола, хотя легко сделать что бы постукивало слегка.
10 Июл 17:00
0
На сколько я понял из прочтенного в процессе конструирования этой системы, пьезоэлемент выдает напряжение пропорционально скорости воздействия на него. Т.е, условно, искажая плосскость датчика на 200 микрон, при большей скорости он выдаст больший заряд и сам по себе звук касания не так важен. У меня его тоже не слышно, но если касаться медленно, то он срабатывает когда сопло уже глубоко в столе. В цифрах скорость не скажу - не помню.
10 Июл 01:14
1
Часть фоток не вставилась. попробую исправить.
На этот выступ опирается пьезодиск, в ответной части - углубление чуть больше диаметра этого выступа. При давлении на экструдер, диск искривляется и выдает разряд.
52033ab299ba8b1e95153e3a787ef796.jpg

Схема:
8af8b175beab3a0360fd4dce423f0737.png

Справа под зажигалки, слева - под диск.
561169a5cd7facf774c0d11fc8dcdc20.jpg

Мрак и ужос макетной платы:
d9168bd171e5af201711805681a9b6cb.jpg

3 пьезоэлемента от зажигалки, расположены треугольником и сильно зажаты. Под острыми электродами пластинки из металла, чтоб не продавить пластик:
67f7ef3508f44abe3e073469aca5a689.jpg
9c3a4c0a02ee45f8d88a10a7e3e156e7.jpg


и вся конструкция в сборе. Финальная версия.
a7fd8ca5dfa124593a48c17eea4b1d29.jpg
10 Июл 11:27
0
Пошла мода на подобные датчики (и это правильно).
Сам сейчас тоже тружусь над чем-то похожим, правда на базе FSR402 + Arduino 32u4 + OLED Display + пара кнопок для оперативной регулировки чувствительности.
Как будет что показать, обязательно отчитаюсь.
10 Июл 13:36
0
FSR402 + Arduino 32u4 + OLED Display + пара кнопок для оперативной регулировки чувствительности
А зачем так сложно? Она ж настраивается 1 раз подстроечником и все, какой смысл городить ардуину да еще и с диплеем и кнопками?
10 Июл 13:58
1
Да ничего там сложного. Зато можно какие-то полезные фичи ещё на ней реализовать. Да и собственно какая разница на чем делать, главное что б работало.
И кстати ардуина позволит программно бороться с "дребезгом" датчика от той же механики принтера.
10 Июл 15:35
0
warezzzok ,
я всё-таки не очень понял, как сверлить пъезопищалку по центру пусть даже сверлом по стеклу и/или по керамике...

... и не накрошить вовнутрь.

Может я чего не понял - поясните пожалуйста.

Дремель - есть. Пищалки возьму от поздравительной открытки "С Новым Годом!", вроде диаметр - похож.

8198a064ec0861ff7b3f7623c31ae4b1.jpg



Вот такая насадка - нужна, или можно чем попроще:
60572119491907e189e9d13480dee1fb.jpg



33000 оборотов - достаточно? или - многовато?
10 Июл 16:27
1
Дак я такой фрезой и сверлил. Ничего резать не нужно, просто дырка в центре для прохождения филамента\трубки боудена.
Я сверлил на самых низких оборотах, у меня не дремель, а аналог, выдает на низах около 9 или 10тыс, можно и на высоких - просто греться будет сильнее сама пластина
fc9e8b666634c609641cef14e419f735.png
31bd7617a971e2a8b401636524a06a88.png

Диаметр пищалки не играет роли, просто я моделировал опоры под 20мм пищалку т.к она у меня была. можно любой пьезо-динамик использовать, который можно просверлить.

А про накрошить во внутрь я не совсем понял. если имеется в виду в процессе работы чтоб кристалл не начал крошиться, то его можно либо покрыть слоем лака, либо очистить края отверстия от него, это если филамент будет подаваться без трубки. у меня сделан тефлоновый трубопровод от шестерни экструдера до термобарьера, чтоб при засовывании прутка в экструдер, он не упирался краями в кучу граней от экструдера, пьезодиска, опоры пьезодиска, радиатора и.т.п. Если радиатор не рассчитан на трубку, ну тогда можно весь слой датчика от экструдера до радиатора протянуть тефлоновую трубку, чтоб сам датчик был изолирован от филамента. так даже лучше будет - меньше вибрации при подаче пластика.
10 Июл 18:33
0
про накрошить во внутрь я не совсем понял
Я всегда считал что внутри у пьезопищалки имеется полость.
Наверно - заблуждался...

P.S.
Я выше нарисовал как смог.
Супер-картинки - я вроде понял...
Благодарю!
Ski.
10 Июл 18:53
1
Сам резонатор выглядит как на фото, приведенном Вами. Есть еще пищалки с полостью, но полость это просто металлический короб с одной стороны резонатора, на подобии пустого корпуса гитары. Короб можно оторвать и резонатор будет как датчик все равно работать
10 Июл 21:59
0

Понятно.
Сверлить начинать со стороны керамики с напылением, я правильно Вас понял?
(не со стороны тонкого металла)

Есть еще пищалки с полостью...
Вроде таких - понятно:

a9e5d7cd03ef84713f4d1b9249b85f1e.jpg
52da1d30626f13467303d7bba43aca72.png
10 Июл 23:04
1
Да, нарисуйте фломастером точку на напылении и просто сверлите без сильного давления. Напыление по консистенции что-то типа засохшей термопасты - довольно хрупкое. Если сверлить со стороны металической пластины, края метала загибаются и напыление с обратной стороны начнет осыпаться кусками, такчто начинать сверлить надо с напыления. Как проковыряете дырку - просто расширяйте ее по немногу до нужного диаметра.

Нет, я имел в виду пищалку с полостью вот такую.
На Вашем фото какая-то хитрая пищалка. Видимо, она или как датчик работает за одно, или на другой частоте может резонировать. Хз, если четно, я таких не встречал. У меня есть 2 в таком же точно корпусе, но внутри резонаторы как на фотках выше - всего 2 провода и нет язычка (как на этой от красного провода). Если эта пьеза будет выдавать сигнал от черного и зеленого, думаю, что красным можно пренебречь и засверлиться в серединку. Или вообще объединить полигоны зеленого и красного проводов
11 Июл 08:16
0
Вроде теперь суперпонятно.
Пора приниматься за дремель.
Благодарю Вас за пояснения!
С Уважением,
Ski.
10 Июл 16:14
1
Можно попробовать на сегменты нарезать обычным "алмазом".
10 Июл 16:35
1
Не, если делать из такого диска, то ничего резать не потребуется. Я выше нарисовал как смог. От Вашей конструкции отличается тем, что у Вас 3 сенсора, каждый срабатывает +/- на свой сектор окружности, а в моем случае один сенсор и охватывает он сразу всю окружность, независимо от того, с какой стороны на него давят, плоскость датчика искажается и он срабатывает. По этому я и не придал особой важности жесткости конструкции, в отличие от Вашей.
главное, чтоб сам пьезослой не искривлялся усилием, т.е не упирался ни во что, иначе раскрошится. Достаточно пластину по краям изгибать а середина так или иначе но деформируется и этого хватает для фиксации сигнала электроникой.

К слову, нарезать диск можно, и он будет работать, но у меня не получилось припаяться к пьезокристаллам. Только на уже залуженное заводом место и то очень аккуратно - слой олова если снять, обратно он не ляжет. Только прижимать контакт останется
10 Июл 16:40
1
Я могу выложить свою модель для крепления пьезы и е3д, но к каретке вся эта байда у меня крепится 4 шпильками, которые за одно и стягивают всю конструкцию, под другую каретку ее придется переделывать, либо печатать переходник
10 Июл 16:49
1
Тоже пытался в ещепрошлым летом прицепить его на экструдер, так себе вариант оказался из-за множества помех от кулера/подшипников и моторов. В итоге поставил четыре диска под пружины стола просверлив их. ОУ тоже на LMке собрал.
Рассматривал вариант собрать все на пружине под центром стола, на одном диске, но руки не дошли.

И еще, что там тяжеленного в каретке ниозовской? Вся каретка из отверстий под мотор и подшипники, которые в сумме раз в шесть больше каретки весят )
10 Июл 17:34
1
Каретка хороша если боуден - крепление прекрасное и удобное. Но у меня директ, НИОЗы как-то нигде не упоминали о том, что там боуден, а я думал, что крепление универсально, хотя бы для какого-то распространенного директа. В итоге я был удивлен, что "НИЧОНИПАДХОДИТ!!!". Я пытался ее приспособить, вышел колхоз из костылей и велосипедов, с которым работать было очень не удобно а разбирать и подавно. А на этапе настройки разбирать пришлось много раз. Задолбало и при переделке этого колхоза, я решил совсем избавиться от метала каретки и перепечатать ее, объединив с экструдером. В итоге, честно говоря, не уверен, что выиграл сильно в массе, но от лишних запчастей и тонны неудобного крепежа избавиться удалось. Жизнь покажет хорошо это или не очень. на данный момент мне нравится как все работает, лучше, чем на той каретке :)
10 Июл 18:02
0
Так на ниозовской каретке есть дыра под мотор по центру, можно Мк8 наверное поставить напрямую.
10 Июл 18:09
0
Неа, я тоже думал так. Там сзади проходят ремни и дыра под мотор нема 14, смнашка туда не лезет. Судя по всему, дыра просто для облегчения
10 Июл 17:31
1
По совету Николая ака slonic купил у китаёз плату, на макете попробовал работает, на боевой принтер все не могу поставить, фрезер не доделан вырезать крепления. Схему перерисовал, для наших целей про выход AO можно забыть.

e70f88605011966405a65414a1508a70.jpg
10 Июл 21:34
1
Тема пьезо-датчиков очень интересна. Как раз ставлю сейчас на свой принтер. До этого стоял неплохой IR-датчик от Escher 3D, однако к сожалению он работает не на всех поверхностях.
2a35c732be9d24506ebd5d1cce9643b9.jpg
10 Июл 21:58
1
Ну, дак, собсно, с этого вдохновение и черпалось :) Когда я начал все это мостырить - у них было out of stock, да и цена малость напрягла - сейчас с деньгами туговато :(
В общем-то, моя конструкция - это то же самое, в т.ч и электроника, просто сделано на коленке и под мои крепления
10 Июл 21:49
1
Коллеги, а не проще ли прилепить датчик к столу, а не к экструдеру? И сверлить ничего не надо.
10 Июл 22:02
1
Да, я обдумывал такой вариант, но у меня стол это бутерброд из пробки, платы нагревателя, алюминиевой пластины и скотча или стекла. Между слоями можно засунуть датчики только под пробку и я не уверен, что он будет хорошо читаться т.к он будет считывать только вибрацию от касания (т.е надо сильно тыкнуть сопло в стол, чтоб пошел звук), а в конструкции на экструдере он срабатывает на деформацию (изгиб).
Понятно, что физика явления одна и та же, но изгиб, как по мне, легче считать, чем слабую вибрацию
10 Июл 22:13
0
Мы пробовали класть под стекло и приклеивать на плату нагрева снизу. В обоих случаях на осциллографе при касании соплом - очень хороший сигнал. Правда, дальше осциллографа дело не зашло, решили, что тыкать соплом в стол - не самая лучшая идея для сопла :)
10 Июл 22:38
0
Ну, тут и да и нет. Сопла китайские по цене семечек, так что не смертельно, оригиналы жальче, но их у меня нет, да и пока что тыкаю в синий скотч, а он сопла не портит, судя по наблюдениям :)
А как устроен автоуровень на вашей продукции? И есть ли (нужен ли) он там?
11 Июл 00:23
0
У меня кстати в настройках платы управления (Duet WiFi) для режима калибровки можно отдельно установить максимальный ток драйверов моторов, независимо от основного режима печати. Это по идее должно продлить жизнь соплу?
11 Июл 05:23
1
Мне кажется идея здесь в том, что датчик автолевела не нужен.
Ставится минимально возможный ток для того, что бы всё двигалось.
Сопло упрётся в стол и остановится.
Это и будет ноль, уехав в дом можно узнать координату.
Или так можно заменить EndStop, просто ШД паркуются до упора - это и будет абсолютно точная позиция "HOME"
28 Сен 23:18
0
a037b80cedde481c00ef8389e6c2fd88.jpg


у меня стол прикреплён к раме через подпружиненные регулировочные винты М5. Я просто надел на них пьезодатчики, просверленные по центру, а чтобы не закоротить контакты, проложил пьезодатчики шайбами небольшого диаметра сверху и снизу. Любое касание стола соплом считывается изумительно (я на всякий случай считаю скользящее среднее 3 подряд показаний пьезо с периодом в 100мс).

Раньше пьезо стояло в эффекторе, но там работает хуже - если голову перекашивает, датчик врёт.
11 Июл 15:11
1
Пьеоэлементы очень не любят нагрева выше 80*, так что лепить их на подогреваемую зону так себе идея.
11 Июл 16:35
0
О, вот этой особенности не знали. А что с ними случается?
11 Июл 09:04
1
Если сверлить в воде, будет малость полегче и качественней. В принципе, есть сверла-трубки для стекла 3 мм - меньше не встречал. И, конечно, дремельские фрезы различные, которые коллеги уже озвучили.
28 Сен 23:20
0
меня в процессе сверления посетила мысль, что в следующий раз надо будет попробовать дыроколом
28 Сен 23:29
0
Не выйдет. Кристалл раскрошится просто. Он не пластичный. По тому и сврелить желательно алмазом или на очень высоких оборотах, чтоб подача была минимальная
11 Июл 18:08
0
Часы прикольные. Которые 7:30 показывают. Вопрос, а как цифры меняются?
11 Июл 18:13
0
Это просто табличка-наклейка. А часы сделать из них - это идея, надо обдумать будет
15 Июл 07:18
0
Заказал датчик на 8мм, но он оказался в 2 раза толще и массивнее, хотя, внутри эти датчики пустотелые и какой смысл деать такую здаровую байду — мне не понятно.
линейный размер катушки

ЗЫ а почему 7-30 а не 7-40? :D

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Противогаз из S.T.A.L.K.E.R.

Сканеры - наш друг и помощник в жестоком мире репРапа

3Dtoday за 60 секунд от 17 ноября

Во время печати оккультной статуэтки сгорел 3D-принтер. В поджоге подозреваются нечистые силы

И все-таки она настоящая: усомнившийся в SexyCyborg основатель журнала Make раскаялся в содеянном

Осторожно, не связывайтесь и не платите им! Мошенники!!! ООО «Фабберс»