Калибровка китайских термисторов по 0.5$/шт или как я чуть не выкинул Магнум

Моя эпопея с самой дешевой деталью 3D-принтера началась несколько месяцев назад и наконец благополучно завершилась. А началась она с того, что при печати на Магнуме (Magnum Creative Uni 2) я начал замечать катышки на стенках деталей. Здесь на форуме намекнули на перегрев пластика. Я взял на заметку и решился разобраться, а сколько у меня на хотенде реально Цельсиев при 240 попугаях на дисплее. В люминивом кубике сидел традиционный термистор-капелька NTC 3950 100k. И прошивка была под него. Дело за малым - воткнуть в хотенд еще какой-нибудь термистор и снять его показания... Мда... это порочный круг...

Тогда я притащил к станку 3 разных тестера с возможностью замера температуры термопарой. Среди них бытовой нонейм DT830 за 300руб., китайский навороченный Vici за 1000р с Али и корпоративный Mastech за 2000р. (модель не помню). Естественно вопрос – а кто калибровал тестеры с их термопарами? Но 3 тестера – это уже возможность увидеть что-то среднее по больнице.

Итак, добавив 2мм сверлом еще одно отверстие глубиной 3 мм в кубик хотенда, я прогрел хотенд до 240 попугаев и засунул в него термопару тестера. И… 270! В смысле?! Другой тестер – 275! Что??? Не верю никому! И пошел к инженерам за калиброванным Бошевским тепловизором за пару тыш уе. И получил картину в стиле «Хищник» с красным квадратом на экране с надписью 275 град. Не, я конечно, знал, что термисторы-капельки за доллар/пучок с Али не блещут точностью, что разброс +/- 2-3-5 градусов норма, но 30 град! Думаю, ну может прилегает не плотно в кубике. Не сводя тепловизора с цели, еле-еле пошевелил термистор в гнезде и тепловизор с все еще воткнутым тестером резво насчитали мне 320 град. (читающий да розумеет).

«Термобарьеру с тефлоном конец», - подумал я. А еще ж не известно, во время работы принтера, когда голова прыгает, не болтался ли термистор в гнезде со всеми вытекающими до 300 град…Вобщем, после всех уплотнений и ловли положения термистора в гнезде, температура была 270-280 реальных на 230-240 попугайных. После долгой возни меня переклинило – "контроллер врет", - решил я. И решил заменить проприетарный хитрый контроллер Магнума на что-то популярное с Али. Но после пристального изучения корпуса принтера и форм-фактора контроллера, понял, что затея влечет кучу переделок вплоть до применения болгарки. Я сжал губы и решил, что надо куда-то этот Магнум девать. И пока отложил дальнейшие прыганья.

Время прошло, утро вечера мудренее, и я решился все-таки на более инженерный подход. Итак.

Выписал с Али пучок термисторов-капелек и пучок термисторов-гильз, тоже не дорогих. Взял снова 3 своих тестера, бошевский тепловизор, чистый MKS Gen L, сенсорный экран MKS TFT32, чистый кубик для Вулкана, нагреватель и блок питания. И на коленке собрал тестовый стенд для поверки-калибровки термисторов.

Итак, делюсь с общественностью результатами эксперимента. К сожалению, ни видео, ни детальных фото нет. Видео не снимал, а часть фото потерялось. Но кое-что приложу, чтобы не ограничиваться только словами.

Методика испытания:

В нагревательный элемент для «Вулкана» (этот кубик по-крупнее) вставляется нагревательный элемент 24В 40Вт и испытуемый термистор. Все это коммутируется в прошитый обычным 1-м Марлином контроллер MKS Gen L c сенсорным дисплеем MKS TFT32 - им удобнее температуры гонять вверх-вних. Дополнительно в кубик вставляется термопара от Мастека и на все это нацеливается Бош.

Далее установка включается, на дисплее выставляется температура прогрева хотенда с последовательностью 100, 150, 200, 220, 230, 240 град и проводятся контрольные замеры тестером (точнее всеми тремя) и тепловизором. Данные сводятся в таблицу для последующего анализа.

Вот так видит хотенд хищник по имен Бош:

 Первое, что выяснилось (и это уже позитивный результат эксперимента) – показания всех трех совершенно разных тестеров совпадают. И с ними практически совпадают показания дорогого калиброванного профессионального тепловизора Bosch. Правда пользоваться последним – это еще то искусство. К нему нужно долго приноравливаться и понимать, как он и что он. Но я вроде справился. Показания этих 4-х приборов шли практически ноздря в ноздрю с точностью до 2-3 град, особенно в диапазоне 230-240 град. Там совпадения были до 1град. До 200 град и после 250 начинались разбеги. При 280-300 уже разбросы были 5-6 град и очень скакали показания. Замерять было сложно.То есть в принципе, любой тестер с термопарой боле-мене аутентичен при замере температур от 200 до 250 град.

Далее – результаты замеров показаний по термисторам. Все грустнее. Дешевые термисторы-капельки – это не датчики. Это засада. С десяток экземпляров показали разброс от 2 до 20 град при замерах температур в диапазоне 200-250. Среди них были и из одной закупки и из разных. Но общая тенденция такая – 8 из 10 термисторов отстают от температуры на приборах на 15-20 град. Это значит, что, выставляя на дисплее принтера 230 град, в реальности на кубике мы приборами замеряем 245-250. А при 240 – чуть ли не 250-260. И только 2 из 10 показали отставание на 3-5 град, что худо-бедно приемлемо и нивелируется обычной обязательной пользовательской «калибровкой» принтера – печать термобашен и тп.

Картинка ниже - отставание показаний термистора на 10 град.

Ну а герой с моего Магнума был уникален – он просто отставал почти на 40град. И потому из-за него я чуть не выкинул принтер.

Далее я перешел к тестированию термисторов в капсулах – не дорогих, которые по 60 руб. К сожалению, посылку с хорошими термисторами от Меллоу с 11.11 повернули обратно в Китай =( . И я остался без интересного материала для эксперимента и без хороших термисторов для своих принтеров. Но тем не менее. Замер 4-5 капсулированных термисторов показал, что их показания практически во всем диапазоне совпадают с данными приборов. Те же 2-3-4 градуса во всем диапазоне 200-260град. Даже один-два экземпляра обогнали приборы на пару градусов.

Выводы: 1. При сомнениях в корректности показаний термисторов в принтере, их условно-можно контролировать любым самым дешевым тестером с термопарой. Для этого в кубике нужно обязательно организовать лунку диаметром 2мм и глубиной до 3мм. Просто прислонить термопару к кубику – бесполезно. Если показания разнятся больше, чем на 5-6 град, а уже тем более на 10-15 - повод заменить термистор, потому что термобашнями это уже плохая идея компенсировать.

2. Скорее всего ВСЕ термисторы-капельки по 30 руб/шт с Али отстают от реальных значений. То есть показания на дисплее принтера будут меньше, чем реальные значения. И шанс купить на Али боле-мене точный термистор – примерно 1/5. А то и 1/10. Отставание может быть любым. Разница в десятки градусов – не сюрприз. Мой рабочий экземпляр (с небольшим пробегом) отставал на 35-40 град. Плюс к этому, они могут плохо контактировать с кубиком, шевелится в гнезде и из-за этого их показания могут быть запредельно неправильными. Вплоть до повреждения чего-нить в принтере... Нагрев до 300 при показаниях на дисплее 230 из-за плохого прилегания... возможно... Причем Вы об этом даже не узнаете...

3. Термисторы в капсулах более адекватны и аутентичны. Их показания совпадают с показаниями приборов с разницей в пару градусов. Как в плюс так и в минус. Но их инерционность велика – пока они засекут прогрев до 240, кубик уже реально достиг 250. И при остывании – то же самое. Термистор еще горячий, а кубик уже остыл. И так по кругу. И когда PID начнет устанавливать заданную температуру, синусоида может быть очень амплитудной. Из-за этого можно порекомендовать метод – устанавливать температуру на хотенде в 2 захода. – Пока греется стол, задать хотенду вручную значение на 10 град меньше целевого. И когда он прогреется до этого значения, потом следующие 10 град автоматика доведет легко и быстро стабилизирует. И еще они ЛУЧШЕ и надежнее сидят в своих гнездах в кубику и лучше фиксируются.По итогу всего проделанного эксперимента, я повторил его уже с контроллером Магнума и убедился в полном совпадении его показаний с таковыми по MKS. Выбрав из пучка подходящий капсульный термистор, поставил его в принтер, провел калибровку PID и пошел спать. На фото ниже видно, что показания на тестере слева совпадают с данными на дисплее Магнума справа.

PS. У легкого отставания показаний термисторов-капелек может быть и реально полезный эффект.Дело в том, что филамент идет по каналу горло-сопло. И холодный филамент этот канал все время охлаждает. А температура сопла, вкрученного в кубик, по тепловизору всегда была видна как низкая – 70-80 град даже при 230 на кубике. Оно выпирает, охлаждается, да еще и холодный филамент через себя гонит. Поэтому вполне возможно, что перегрев хотенда на лишние 5 град от показаний термистора будут только на пользу процессу печати. На фото ниже видно, что при температуре кубика 245 град, температура сопла всего 75. Да и цвет температурной картины говорит красноречиво.