Автоуровень стола на пьезодатчике

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:

[IMG ID=523108file WIDTH=601 HEIGHT=444]

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.

[IMG ID=523110file WIDTH=601 HEIGHT=444]

Финальный вариант в сборе:

[IMG ID=523111file WIDTH=601 HEIGHT=444]

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:

[IMG ID=523115file]

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.

[IMG ID=523117file WIDTH=601 HEIGHT=812]

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.

[IMG ID=523118file WIDTH=601 HEIGHT=601]

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.

[IMG ID=109062 WIDTH=601 HEIGHT=444]

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:

[IMG ID=109063 WIDTH=601 HEIGHT=476]

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.