Проблема поддержания температуры стола (ложное охлаждение стола)

Подписаться на 3Dtoday
yohabi
Идет загрузка
Загрузка
10.02.19
773
17
RepRap
6
Описание установки:
- принтер Prusa i2 (самодел)
- плата управления MKS GEN L с прошивкой Marlin 1.1.9 (31 Jul 2018)
- блок питания 12В/300Вт
- стол MK2 (измеренная максимальная мощность 120Вт) подключен через внешний MOSFET IRF540 с оптронной развязкой
- хотэнд E3D V6 (номинальная мощность 40Вт)
- контроль температуры термисторами 100кОм (нонэйм)

Нагрев настроен с ПИД-регулированием.
Парк шаговых двигателей не имеет значения, т.к. проблема проявляется еще до включения ШД в работу.

Описание проблемы:
При подготовке к печати происходит нагрев стола до 112 градусов, после достижения установившегося значения температуры стола, начинается нагрев хотэнда.
При нагреве хотэнда __иногда__ происходит падение температуры стола на 5..6 градусов (считать точкой невозврата). К этому моменту температура хотэнда достигает заданного значения в 250 градусов, и тогда температура стола может либо восстановиться до 112 градусов, либо продолжить падать с последущим отключением принтера по защите.
Error:Thermal Runaway, system stopped! Heater_ID: bed
Error:Printer halted. kill() called!


Воспроизвести ситуацию можно циклическими прогревами стола и хотэнда, как при начале печати.
Проблема с температурой стола может проявиться как при нагреве хотэнда, так и при его остывании.

Действия по диагностике:
1. Допуская дефект в БП и нехватку мощности, подключил стол на отдельный блок питания 24В/400Вт через внешний MOSFET (т.е. плата управления с хотэндом остались подключенными к 12В/300Вт).
Ситуация не изменилась.
2. Допуская проблему с внешним MOSFET'ом стола попробовал измерить потребление тока, подключив стол напрямую без MOSFET'а. Потребляемая без MOSFET'а мощность в диапазоне температур 60..110 градусов точно совпадает с той, что потребляется через MOSFET. К тому же, сам MOSFET на хорошем радиаторе и совсем не греется.
3. Допуская проблемы с отдельным каналом АЦП, АЦП целиком и термистором стола, подключил второй термистор 100кОм к столу (без герметика, просто плотно прижав к столу). У меня примитивная теплоизоляция -- под столом лист гофрокартона, как раз между ним и столом расположил второй термистор поближе к центру.
Термистор подключил к мультиметру, чтобы следить за сопротивлением в момент, когда происходит остывание стола.
Что обнаружил??? В момент, когда вижу, что температура стола падает, а MOSFET натужно старается догреть стол, сопротивление дополнительного термистора снижается, что говорит о фактическом нагреве стола.
Т.е. динамика основного термистора стола и дополнительного противоположны!!! Верить стоит дополнительному термистору, т.к. MOSFET открыт (светодиод в базе) и стол греется от отдельного блока питания с 3-кратным запасом мощности.

Зона поиска сужается!
Под подозрением несколько компонентов: канал АЦП, АЦП микроконтроллера целиком (источник опорного напряжения, какие-нибудь перекосы напряжений в делителях каналов из-за прогрева термистора хотэнда) или термистор.

На плате управления развязаны 3 канала температуры, т.е. есть еще свободный канал под второй хотэнд.
Термистор подключил к свободному каналу температуры, чтобы мониторить за термистором уже через АЦП, а не мультиметром.
Когда проблема проявилась, динамика двух термисторов опять не совпала.

4. Попробуем переназначить каналы между собой: дополнительный термистор, который показывал температуру второго хотэнда, станет показывать температуру стола, а основной термистор стола приклееный к столу герметиком станет показывать температуру второго хотэнда.

Не меняя физические подключения, отредактировал pins_RAMPS.h

Меняю...
// Temperature Sensors
//
#define TEMP_0_PIN 13 // Analog Input
#define TEMP_1_PIN 15 // Analog Input
#define TEMP_BED_PIN 14 // Analog Input


... на это ...
// Temperature Sensors
//
#define TEMP_0_PIN 13 // Analog Input
#define TEMP_1_PIN 14 // Analog Input
#define TEMP_BED_PIN 15 // Analog Input


При нагреве хотэнда, температура по каналу с подключенным основным термистором стола стала снижаться.
Что удивило, когда температура основного термистора стола сравнялась с температурой дополнительного термистора стола, они стали обе снижаться до срабатывания защиты. Лажа по двум каналам?! При этом температура хотэнда регулировалась исправно.

Отключил физически основной термистор стола и повторил опыт только с дополнительным термистором, подключенным к каналу 15 платы управления (т.е. к каналу второго хотэнда).
Проблема воспроизвелась, т.е. температура стола упала до срабатывания защиты.

В чем проблема?
Проблема с блоком питания? Однозначно нет, блок питания независимый и имеется чрезмерный запас по мощности.
Проблема с MOSFET'ом? Однозначно нет, сравнение токов показало, что он открывается в "полный рост".
Питание стола обеспечено качественно.
Проблема в измерении температуры, что подтверждает мультиметр с подключенным термистором 100кОм.
Проблема с термисторами? Нет (крайне маловероятно), проблема воспроизводится на двух термисторах, закрепленных на столе и подключенных самым разным образом.
Проблема с обвязкой канала микроконтроллера? Нет (крайне маловероятно), проблема воспроизводится по двум каналам.

Возможно, проблема с прошивкой. Стоит попробовать прошить прошивкой других версий.
Возможно, проблема с АЦП (например, источником опорного напряжения). Перепаивать микроконтроллер или менять плату целиком.

5. Сделал самое простое, накатил прошивку 1.1.7 с дефолтными настройками.
В настройках поменял только следующее (Configuration.h):
- указал плату MKS GEN L;
- включил термистор стола;
- коэффициенты ПИД-регуляторов.

Включил нагрев стола - прогрелся до 112, температуру держит больше 10 минут в норме.
Включил нагрев хотэнда - прогрелся до 250, температуру держит больше 10 минут в норме.

Обратил внимание, что хотэнд не охлаждается, для этого нужно указать в прошивке, чтобы вентилятор хотэнда включался вместо вентилятора обдува детали.
Вентилятор необходим, чтобы филамент не размягчался до подхода к соплу. Поэтому при достижении температуры хотэнда 50 градусов, он у меня включается автоматически.
В Simplify3D включил вентилятор хотэнда принудительно - началось падение температуры стола.
Повторил еще раз, но уже только стол подогревал и включал вентилятор, проблема воспроизвелась.
Вентилятор управляется ШИМом, возможно, в этом проблема.
Повторил так, отключил провода вентилятора, в Simplify3D включил вентилятор на 100%.
Работает нормально, температура стола в порядке.
Подключил провода с заданием на обороты 100%, но заблокировал вентилятор механически. Температура стола в порядке. Как только отпустил вентилятор - началось падение температуры стола.
36370fef38721277444f35d11f9db3fa.png
562ba0fabb18c4d9c8675dba0f0a0939.png
Подключил питание вентилятора напрямую к блоку питания 12В - температура стола стала снижаться до срабатывания защиты. Т.е. пагубное влияние ШИМ вентилятора исключено.
40baf4034f0195920983455f8aaafbad.png
Виноват сам вентилятор хотэнда! Вероятно, "шумит" и наводит помеху.
Пробовал вращать корпус вентилятора вокруг оси хотэнда - безрезультатно.
2a787ec4f62689afe2b96d32649053bf.jpg
3605e04d9c92c8538298804cf822a7bf.jpg
А ведь я даже подумывал купить стол с подогревом от 220В и с твердотельным реле.
К тому же для экспериментов пришлось снимать блок питания 24В с ЧПУ фрезера.
К каким еще затратам мог привести подлый вентилятор?
Учитывая то, что неисправность проявлялась не всегда, то самыми большими потерями были нервы.
Теперь, учитывая, что я печатаю только ABS'ом (относительно тугоплавким пластиком), то вентилятором я могу пожертвовать. Время найти вентилятор получше теперь точно есть.
Подписаться на 3Dtoday
6
Комментарии к статье

Комментарии

10.02.19 в 19:39
0
Виноват сам вентилятор хотэнда! Вероятно, "шумит" и наводит помеху.
Пробовал вращать корпус вентилятора вокруг оси хотэнда - безрезультатно.
Такой трактат наваяли.
Скорей всего вентилятор у вас дует так что попадает на зону установки термистора. Возможно в этои направлении поискать. Установите "защиту, так чтоб поток с хотенда не попадал на стол и проверьте.
10.02.19 в 19:55
0
Влияние потока исключаю:
1. у вентилятора есть свои направляющие, надевающиеся на тело радиатора хотэнда. Поток направляется горизонтально;
2. Оребрение радиатора в горизотальной плоскости также помогает удерживать поток горизонтально;
3. Тепловой поток от стола может только способствовать подъему потока от вентилятора вверх;
Даже если отвести хотэнд за область стола, эффект тот же. Да и поток от этой "дуйки" ничтожо мал для теплоемкости стола (нагревательный элемент + стекло).
4. Вы не прочитали про то, что динамика по двум рядом расположенным термисторам была противоположна. При чем тут влияние вентилятора на охлаждение стола?!
Вот такие нюансы и навеяли написать "трактат". Неисправность нетривиальна.
10.02.19 в 20:39
0
Вы не прочитали про то, что динамика по двум рядом расположенным термисторам была противоположна.
возможно я упустил этот момент что рядом расположены.
Как у вас организованно питание меги? Подробно опишите
10.02.19 в 20:46
0
Плата управления с хотэндом остались подключенными к 12В/300Вт
10.02.19 в 20:46
0
(т.е. плата управления с хотэндом остались подключенными к 12В/300Вт).
10.02.19 в 21:14
0
странно, вы так подробно писали трактат, а на просьбу
Как у вас организованно питание меги? Подробно опишите
даете совсем не информативный ответ. о том что так запитано понятно и из заметки.
11.02.19 в 11:40
0
БП ~220/=24 (300Вт), корпус алюминиевый цельный с вент.отверстиями.
Провода питания гибкие 30см сечением 4мм.кв.
Питание подано на штатные винтовые клеммы MKS GEN L.

Никакие провода на принтере не имеют экранирования. К заземлению у принтера тоже подключения нет.

При эксперименте с прямым подключением вентилятора к БП, провод вентилятора только на одном участке (15см) следовал параллельно проводам питания хотэнда и термистора хотэнда. На остальном участке провода вентилятора были удаленны от всех цепей принтера, т.к. подключал лабораторными щупами.

В перспективе хочу попробовать оценить влияние вентилятора при:
1. Экранировании проводов вентилятора;
2. Установке керамического конденсатора непосредственно на вентиляторе;
3. Питании вентилятора источником, изолированным от остальных цепей принтера (АКБ, гальв.развязка DC/DC) - это только в экспериментальных целях. DC/DC развязка есть на работе
11.02.19 в 16:45
0
Может я пропустил, но не увидел, что вы пробовали, просто заменить термистор на другой. Ну тот который дополнительный, подключить к каналу измерения температуры стола, а "родной" под герметиком повесить на резервный канал для наблюдения показаний.
Вообще странная история. Термистор СТОЛА? а вентилятор на хотенде, и тому термистору ни как не мешает вентилятор.
Если есть возьмите осциллограф и посмотрите картину на входе ацп проблемного канала, как что изменяется при подключении оборудования. Посмотрите на шине питания какой уровень помех. Можно дополнительно навесить блокировочных конденсаторов. Стабильность питания на процессоре, есть ли изменения и на сколько(когда подрубаете оборудование) АЦП один, ИОН один, на других каналах вы такой аномалии не наблюдаете. Копать обвязку этого канала, можно и немного доработать.
НО прежде все-же попробовать другой термистор.
11.02.19 в 02:31
0
Я просто решил эту проблему:
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Больше 75 стол не грею :)
А какой смысл?
1.На 12В греть 110+ безумно долго (30мин).
2.Смысла это делать на прюше нет - то что требует такой адгезии все равно разорвет по слоям.
3.Стекло жалко, время жалко, то, что напечаткается - не стоит того. Лучше за это время по первой печати модель подкоректировать и на чистовик напечатать.
4.АБС - убогий материал. Кроме скорости печати один плюс - можно напечатать шарик, а потом напильником быстро сделать из него кубик. Мягкая фигня для фигурок, долго воняющая ацетоном ;)
11.02.19 в 03:03
0
1, доработка небольшая + поднятие напряжения до 14-15В. греет 7 мин вместе с зеркалом до100гр до 120 за 9мин
2, Для таких конструкций как у вас народ ставит коробку чтоб не сквозило. правильная калибровка стола+ 3Д лак отличная адгезия
3, ??? эмоции???
4,Абс отличный материал. Есть просто такие мейкеры
убогий
Мягкая фигня для фигурок, долго воняющая ацетоном
;)
11.02.19 в 03:50
0
Не мне, не мне, я давно определился ;)
11.02.19 в 11:28
0
Вы с ABS'ом греете до 75?
Я попробую.
Но на первых порах, когда еще экспериментировал с покрытиямия, экспериментально пришел к температуре стола в 112 градусов.
Сейчас уверен в своем выборе - "синий Эрик" (доступно, нетоксично, надежно). Теперь можно повторить эксперименты с выбором температуры стола.
11.02.19 в 12:40
0
У меня греется минут за 10 до 120C в качестве утеплителя пакеты от посылок (бумажные с пупыркой внутри)
11.02.19 в 09:20
0
С Ваших слов

"...подключил второй термистор 100кОм к столу (без герметика, просто плотно прижав к столу). У меня примитивная теплоизоляция -- под столом лист гофрокартона, как раз между ним и столом расположил второй термистор поближе к центру."
вторым термистором вы измеряли не температуру стола, а температуры нагревателя, а это, как говорят в Одессе, две большие разницы. И ничего удивительного в разности показаний двух датчиков нет, потому, что сверху, на столе, лежит стекло, которое, не хило так, забирает на себя тепло. Штатный датчик установлен в отверстии(во всяком случае, должен быть там) на некотором расстоянии от дорожек нагревателя и ближе к стеклу, тому самому потребителю тепла.

Ну и собственно говоря, причину вы и сами нашли
"Подключил провода с заданием на обороты 100%, но заблокировал вентилятор механически. Температура стола в порядке. Как только отпустил вентилятор - началось падение температуры стола."
Вот только проблема не здесь
"Виноват сам вентилятор хотэнда! Вероятно, "шумит" и наводит помеху."
А, вероятнее всего,

"Скорей всего вентилятор у вас дует так что попадает на зону установки термистора."

Сам сталкивался с подобной проблемой: https://3dtoday.ru/questions/pri-pechati-stol-nachinaet-ostyvat-mozhet-kto-stalkivalsya/
11.02.19 в 11:24
0
http://3dtoday.ru/blogs/yohabi/the-problem-of-maintaining-the-temperature-of-the-table-about-the-cool/#508493

С телефона не там ответил на ваше замечание.
Оценивалась динамика показаний термисторам, а не абсолютное значение
11.02.19 в 11:20
0
ничего удивительного в разности показаний двух датчиков нет
Верно. Поэтому оценивалась не разница показаний, а динамика "нагрев", "охлаждение", т.е. интересна была не T, а dT/dt
11.02.19 в 12:11
0
Дак и динамика будет тоже разной. Потому что датчики меряют разные показания. Одни меряет, если грубо - стекло, другой текстолит, и каждый материал в своих условиях, текстолит под слоем гофрокартона, а стекло на открытом воздухе отдает тепло в окружающую среду. Естественно и скорости нагревания-охлаждения у них разные.
Попробуйте подключить к плате управления термистор, который между гофрой и нагревателем - ситуация существенно улучшится.
Попробуйте отключить все вентиляторы и, после нагрева, подуть на стол сторонним вентилятором, который точно не создаст наводки в схеме, и все станет на свои места. Слишком уж маломощные эти текстолитовые нагреватели, не способны они справляться со сквознячком на поверхности стола, вот и приходится извращаться. Мой вариант изврат в этой области - 16 вольт на стол и 4 мм алюминия, снизу гофрокартон. Печатаю, в основном PETg на 70 попугаях с датчика стола. ABS - 110 попугаев и полностью закрытый принтер

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Компания Thor3D анонсировала ручной 3D-сканер Calibry

3D принтер Anisoprint Composer A4. Альтернатива 3D печати металлом? Обзор от 3Dtool

Карбон + 3D печать = суперлегкая и компактная штанга для металлоискателя

Космическая компания Relativity Space получила патент на фирменную технологию 3D-печати

Склад Top 3D Shop переехал

Обзор 3D-сканеров Metronor