ПРОСТЫЕ ВЕЩИ: Разум поперёк…

Я тебе поверила

Сердцем поперёк

Мы с тобой два дерева,

Посреди – пенёк…

(Народная перепевка песни «Два берега», 1960 г.)

Во времена, когда деревья были большими, «по приколу» было что-нибудь самому сделать. Чего-нибудь полезное, чего у других не было, и в магазине не купить. Даже тогда, когда деревья стали поменьше рукотворчеством мы тоже не брезговали. Сейчас это хэндмейд (handmade) зовётся, но... - наша привычка при нас осталась. К тому же всё чаще и чаще в магазинах вещи одноразовые стали продавать. И не только резиновые, да латексные, но и вполне пластмассово-электронные, и даже железные. Потому, по нынешним временам, - на «гугл» (google) надейся, да сам не плошай. А принтер аддитивный нам в помощь будет. Вот и «стори» (story) подходящая есть…

Однажды с коллегой делали мы системы обогрева помещений из набора электротеплопанелей типа «горячий плинтус» его, коллеги, авторской разработки. И понадобились нам терморегуляторы. Взяли в экспериментальную разработку несколько вариантов - от простых аналоговых до цифровых. В процессе поиска и тестирования натолкнулись на китайский терморегулятор под наименованием XH-W3001. У него на борту имеется собственный встроенный блок питания, термометр и два пороговых режима включения и отключения. На первый взгляд устройство выглядело вполне симпатично и отвечало всем нашим требованиям по коммутируемым параметрам тока и напряжения. К тому же, на известной торговой интернет-площадке красовалось фото изделия аж со значком «QC passed – контроль качества пройден». Круто… Цена тоже вполне подходящая.

Для тестирования заказали мы небольшую партию. Пришла партия без всякого «куалити» контроля. Продавец – «добрый китайский друг» - «честно» так заявил, что, мол, забыли наклеить, пришлите товар обратно. За наш счёт конечно… Крякнули мы, плюнули, растёрли и занесли этого продавца в «черный список». Для тестирования и без наклейки обойдёмся. Такие вот, понимаешь, «цветочки».

Первые проверки на работоспособность прошли вполне успешно. Однако, спустя пару-тройку месяцев потребовалось нам корпус этого терморегулятора вскрыть. И к своему изумлению наблюдаем следующую картину. Реле, коммутирующее нагрузку, рассчитано на напряжение почти вдвое меньше заявленного на корпусе – 125VAC вместо 220VAC! Зато ток, указанный на корпусе реле, в два раза больше – 20А вместо 10А, обозначенных на крышке контроллера. Ошибка в маркировке? Смотрим «даташит» реле JQC-T78, её контактной группы – там вообще песня с другими словами. Просто ребус какой-то китайский.

И с какого такого закона Ома китайские товарищи на корпусе 1500W нарисовали? Оно, конечно, работать сможет, но сколько? А вдруг полыхнёт? А может у них, номинала нужного под рукой не было, вот и воткнули они чего под руку подвернулось, для выполнения плана? Или может они товар под «штатовские» стандарты делали, но торгуют им куда получиться? Или партия нам бракованная попалась… Эх, нет у нас на всё это ответа. Такие вот, блин, «ягодки»…

Однако этот ребус нужно было как-то решать. Надо сказать, что ещё на этапе концептуального проектирования мы предполагали использовать цифровые терморегуляторы с коммутацией нагрузки при помощи симистора. У такого решения есть один существенный плюс – практически бесконечное количество рабочих циклов и отсутствие искрения в замыкающих контактах. Однако готовых изделий так и не нашли. Пробовали собирать схемы, которые в большом количестве гуляют по просторам интернета, но ничего из предложенного стабильно в реальности не работало. Даже готовый набор от известных «китовых мастеров» не функционировал – при подаче управляющего сигнала, нагрузка подключалась, а отключить её можно было, лишь полностью обесточив всю схему. По совету службы поддержки (лучше б не спрашивали) недели две перебирали мы потенциалы резисторов для стабильной работы устройства – никакого толку.

И всё же, дорогу осилит даже ползущий. Удача нам улыбнулась и, по воле случая, приемлемое решение нашлось.

Как известно, симистор при работе выделяет тепло и ему требуется радиатор охлаждения. Для небольшой нагрузки - в нашем случае это одна теплопанель мощностью 350 Вт - достаточно было закрепить его на алюминиевой пластине 60х45х2мм, которая могла бы разместиться в штатном корпусе терморегулятора. Но при использовании нескольких теплопанелей требовалась коммутация большей мощности, и по расчетам нужны были радиаторы посолиднее. Такие в типовой корпус китайского терморегулятора не помещались. Конечно, можно было бы разработать новый корпус, однако тогда бы существенно возрастала себестоимость. Нас это не устраивало, поэтому решили работать с тем, чем богаты. Нужна была деталь, в которую с одной стороны монтируется силовая часть, а с другой – цифровая в штатном корпусе. Эдакий «переходничок». Нам просто надо было слить в едино «коня и трепетную лань»…

Не было печали, а тут ещё одна…

Случилось так, что при очередном сервисном обслуживании принтера сорвал я резьбу в алюминиевом кубике хотэнда, где ещё термистор и нагреватель крепятся. Пришлось его менять, а под рукой на тот момент были только модные анодированные - я их для нового H-bota припас. Он в проекте пока.

Брак при печати филаментом FDplast «тёплое солнце».

Всё переставил, отъюстировал, но, при первой же печати, появился брак – отвратительно отпечатались несколько слоёв. На фото они по нижнему краю выемки идут. Многим 3D печатникам этот эффект известен. Как правило, он появляется, в тех местах, где в геометрии модели присутствуют резкие переходы, пазы, отверстия, выемки и пр.

Периодически такой артефакт наблюдался у меня и ранее, но особенно он проявился, после замены этого хотэндовского кубика. Вот уж действительно – не всё красивое полезно.

С этой бедой я до сих пор окончательно не разобрался. Предполагаю, что из-за больших размеров высоты нового кубика увеличилась зона расплава. И в процессе печати 0,2 соплом на скорости 60-80 мм/с, при резком сокращении площади слоя, в горячей зоне хотэнда, происходит перегрев филамента с его последующем стеклованием и повышенной усадкой. Усилением обдува решить эту проблему удаётся не всегда – возможно, не хватает мощности турбины. Приходится в Симплифае уменьшать температуру печати за несколько слоёв до значительных изменений геометрии модели. Но угадать точно, что получится в результате крайне трудно. Возможно, придется снова править таблицу термистора…

Откровенно говоря я уже не вспомню, каким хитрым образом мне удалось минимизировать этот эффект, но на кронштейнах из «слоновой кости» злосчастная ямка почти не видна. В общем, сделал я эти детали, в конце-концов.

Печатал пластиком PLA от FDplast. Кстати снова «респект» ему. По моему, безусловно субъективному мнению, этот филамент очень дружелюбен к печатнику. Убирать поддержки, например, одно удовольствие. Температура печати у него ниже, чем у других пластиков (официально 190 - 200 °С), поэтому и стол сильно греть не обязательно – 40-50 градусов Цельсия вполне достаточно и отрыва углов детали не наблюдается. Хорошая текучесть в расплавленном состоянии, способствует великолепной адгезии. Расслоения слоёв (сори за тавтологию) в моей практике печати этим филаментом не было ни разу.

Для технического прототипирования этот пруток вполне подходящий материал. Так при тестировании собранного терморегулятора температура радиатора поднималась до 55-60 °С и никаких деформаций напечатанной детали замечено не было. Корпус отлично выдержал нагрузки, не потрескался, не потёк. Жаль, что никак руки не доходят заняться постобработкой отпечатанных предметов – загрунтовать, ошкурить, отполировать, покрасить…

Тем временем история о многострадальных терморегуляторах подходит к концу. Несмотря на недобросовестное поведение «рукоделов» из «поднебесной» нам удалось-таки создать работающие прототипы функциональных приборов контроля температуры воздуха в помещении. Придуманный корпус силовой части удачно сроднился с готовым цифровым блоком при минимальной его доработке (ему удалили «уши»). Монтаж электроники не сложен – выпаивание «инопланетного» реле и впаивание 4 проводов не занимает много времени. Наиболее ответственным моментом сборки является точное сверление пары отверстий крепления в радиаторе, с допуском погрешности не более 0,3-0,5 мм и последующим нарезанием резьбы в них.

Конечно, назвать такое устройство «готовым продуктом» сложно. Это скорее набор деталей, конструктор, позволяющий с минимальными затратами отработать инженерную идею и технические решения. Мощность коммутируемой нагрузки этих терморегуляторов колеблется от 350 Вт, при использовании маленького радиатора, до 1 кВт и более (Мах ток 8А) если установить радиатор большего размера. Температура на поверхности радиаторов не превышает 60 °С в пиковых значениях. Радиопомех не наблюдается.

Вышеперечисленные параметры позволяют применять такие устройства в системах отопления жилых, служебных и промышленных помещений с большим количеством точек обогрева, которые способствуют быстрому равномерному распространению тепла, и создают комфортную среду обитания.

Скажу по совести - сложно представить, как иначе можно было бы добиться полученного результата, если бы под рукой не было 3D принтера. Вот уж действительно палочка-выручалочка современного инженера-проектировщика. И потому, «виват» аддитивным технологиям, а также искренняя благодарность порталу 3D Today за многотрудную работу в продвижении и популяризации этой индустрии созидания.

Читающим тоже большое спасибо. :)