Я бачив механічні (мікроперемикач), оптичні та магнітні (магніт + датчик Холла) кінцеві зупинки.
Чи є різниці в тому, наскільки точно вони перемикаються в потрібному місці? Якщо так, які є найбільш точними?
Я бачив механічні (мікроперемикач), оптичні та магнітні (магніт + датчик Холла) кінцеві зупинки.
Чи є різниці в тому, наскільки точно вони перемикаються в потрібному місці? Якщо так, які є найбільш точними?
Відповіді:
Існує кілька різних критеріїв, які ми повинні використовувати для вибору типу комутатора:
Важливо запитати, яка точність перемикача нам насправді потрібна? Типовий привід 3d-принтера, що використовує кроковий двигун мікроскопа, може лише точно розташувати рухоме навантаження в межах +/- одного 1/16 мікроскопа (навіть якщо використовувати більш точний мікроступінчик) через такі наслідки, що викликають помилки, як крутний момент тертя та помилка кута магнітного затримки. Це приблизно +/- 0,01 мм для більшості принтерів. Вимикач навішування повинен бути таким же точним, як і положення двигуна! Нічого не можна отримати, скажімо, з точністю кінці 0,001 мм.
Ця точність +/- 0,01 мм досягається для всіх типів кінцевих вимикачів, при правильному виборі та конфігурації перемикачів.
Тоді існують три "стандартні" типи комутації, які використовуються у споживачах / любителях 3d-принтерів:
Механічні вимикачі
Точність / повторюваність залежить від якості вимикача, довжини прикріпленого важеля (довше збільшує відстань контакту, але гірше для точності) та швидкості удару каретки з вимикачем. Можливо, хороший механічний вимикач або поганий механічний вимикач. Зазвичай це розумний вибір за замовчуванням, оскільки він простий і дешевий.
Невеликий механічний перемикач з короткою рукояткою (або знята важіль), як правило, досягає необхідної точності перемикання +/- 0,01 мм. Дуже дешеві вимикачі, велика швидкість контакту та довгі важелі можуть забезпечити неадекватну роздільну здатність для наведення або зондування Z, але все одно будуть достатні для цілей наведення X та Y з низькою точністю.
Там, де механічні вимикачі, як правило, викликають проблеми, - це відхилення шуму. Різні плати контролерів використовують різні способи підключення вимикача: деякі використовують два дроти і передають сигнал лише при спрацьовуванні. Якщо його не спрацьовувати, сигнальний провід залишається плаваючим або слабо підтягується мікроконтролером, при цьому він приєднується до довгого проводу, який виконує функцію антени для отримання ЕМ-шуму. ДУЖЕ звичайно для нагрівачів або крокових проводів випромінюють неприємні ЕМР за рахунок керування струмом ШІМ. Двопровідні кінцеві кабелі завжди повинні бігти від крокової та нагрівальної проводки. Екранування та скручування провідників теж хороша ідея.
Більш надійний підхід полягає у використанні трижильних комутаторів, які активно підтягують лінію сигналу високою або низькою залежно від положення комутатора. Вони, як правило, краще відхиляють шум.
Дуже дешеві механічні вимикачі можуть вийти з ладу протягом життя принтера. Однак більшість кінцевих вимикачів оцінюються за мільйони циклів, що навряд чи відбудеться протягом будь-якого нормального терміну служби принтера.
Механічні вимикачі легко вирівняти і легко спрацьовувати вручну під час усунення несправностей.
Оптичні вимикачі
Вони покладаються на прапор, що блокує вікно між випромінювачем світла та детектором. Це безконтактно і може бути досить надійним, але створює певні проблеми. Точне положення тригера (і, отже, точність) може залежати від рівня навколишнього освітлення в приміщенні, оскільки датчик стежить за тим, щоб світло не знижувався нижче визначеної інтенсивності. Таким чином, це може бути дуже повторюваним / точним у короткостроковій перспективі, але мати деякий дрейф, якщо датчик рухатиметься та виходить із сонця протягом дня.
Перемикання має тенденцію бути більш послідовним та надійним, якщо прапор потрапляє у вікно збоку, а не зверху.
Оптичні вимикачі будуть активно витягувати лінію сигналу високою або низькою, а отже, матимуть гарне відхилення електричного шуму.
Перемикачі ефекту Холла
Вони вимірюють напруженість сусіднього магнітного поля і спрацьовують, коли воно перевищує певну величину в певній полярності. Це високоточна / повторювана (краще +/- 0,01 мм) і надзвичайно стійка до шуму та навколишнього середовища. (Якщо тільки ваш принтер поруч із чимось, що випромінює великі магнітні поля).
Перемикачі залу, які я бачив, мають регульований обрізний горщик для налаштування дистанції спуску. Це приємна особливість при спробі вручну відкалібрувати Дельту або Z-ліжко на висоту першого шару.
Основним недоліком перемикачів Хола є те, що їм потрібен магніт для спрацювання вимикача. Це може бути важко запустити вручну під час усунення несправностей і вимагає приєднання магніту десь на колясці, що рухається. Клей працює чудово ... але не склеюйте магніт на місці назад!
Томас Санладерер виконав саме те порівняння, яке ви просите . Перевірте все відео.
Результат полягає в тому, що індуктивні датчики є найбільш точними, але вони сильно залежать від обраного матеріалу ліжка.
Механічні вимикачі (голі, без металевої руки) є настільки ж точними і зберігають однакову точність з кожним матеріалом ліжка (однак, вам потрібен механізм їх відтягування, що може або не знизити точність).
Інші датчики менш точні.
У будь-якому випадку, більшість з них вже набагато кращі, ніж потрібно, оскільки все, що нижче 50 мкм, добре, і в основному всі вони досягають такої точності.
Вибирайте, виходячи з інших факторів, таких як вага, установка, ціна. Індуктивна, після калібрування на основі вашої конкретної ліжка, може бути найпростішою, оскільки вони не потребують втягування, але вони об'ємні. BLtouch - це, мабуть, другий вибір, механічний мікроперемикач - третій.
Я не думаю, що відповідь проста.
На мою думку, для домашнього сенсора точність не має значення. Прошивка зазвичай дозволяє встановити зміщення між вказаною позицією та фактичною позицією. Що дійсно має значення - це повторюваність. Кожен раз, коли датчик вказує положення, положення є однаковим.
Механічні вимикачі
Через тестування декількох механічних вимикачів я виявив, що подія "make" менш повторювана, ніж подія "break". Для найкращих результатів я рухаюсь до положення, яке закриває вимикач, а потім рухаюсь у зворотному напрямку, поки вимикач не відкриється. Якщо я пам'ятаю правильно, я отримав "зробити" повторюваність приблизно 0,02 "(0,5 мм) і" зламати "повторюваність приблизно 0,005" (0,13 мм).
Оптичні вимикачі
Для дельта-3D-принтера я використовую оптичні датчики. Оптичні датчики мають вбудовану підсвічування та датчик, як правило, на протилежних сторонах роздвоєної конструкції. Сторона датчика має проріз, який маскує отримане світло, допомагаючи захистити його від навколишнього світла. Проріз розташований уздовж осі, яка вирівняна вилкою або нормальною до неї. Прапор, який ви використовуєте для переривача, повинен повністю покривати гніздо, а для кращої повторюваності край прапора повинен бути паралельним слоту. Іншими словами, деякі датчики очікують, що прапор буде введений збоку, а інші очікують, що прапор введе зверху. Або буде працювати, але вам потрібно вибрати правильний датчик для конфігурації вашої машини.
Навколишнє світло з оптичними вимикачами
Можливо, навколишнє світло може стати проблемою. Якщо це так, це можна вирішити затіненням датчика.
Припустимо, що світлодіоди в датчику мають таку ж ефективність, як і зовнішні світлодіодні світильники. Для довідки, ось специфікаційний лист для типового оптичного переривача, який використовується в оптичних датчиках: http://www.isocom.com/images/stories/isocom/isocom_new_pdfs/H21A.pdf Комплект оптичного датчика призначений для зменшення сприйнятливості до навколишнього світла.
Інтенсивність світла падає з відстані ^ 2, а освітлювачі в датчику знаходяться дуже близько. Який вплив має світло кімнати на датчик?
У своєму магазині я використовую 8-футові лампочки для заміни люмінесцентних ламп. З цим у мене є 72 Вт світлодіодного освітлення, які, скажімо так, освітлюють рівномірно напівсферу під стелею. Повна сфера - 12,56 ср (стерадіани або стерео-радіани), тому половина сфери - 6,28 стерадіанів, потужністю 11,46 Вт / с. На датчику це потрібно ділити на квадрат відстані, скажімо, 8 футів. Це дає нам (11,46 Вт / ср) / (96in ^ 2) = 0,19 Вт / площа.
Світловий світлодіод має потужність (як правило) 1,2 В * 0,05 А, або 0,06 Вт. Світловий конус від типового світлодіода становить близько 30 градусів, що становить 1 ср, для потужності 0,06 Вт / с. Масштабується для оцінки відстані між випромінювачем і датчиком 4 мм або 0,157 ", становить (0,06 Вт / ср) / (0,157 дюймів ^ 2) = 2,43 Вт / площа.
Навряд чи загальне освітлення навколишнього середовища буде проблемою. Якби це, кріплення датчика могло б бути розроблене для захисту екрана від прямого впливу навколишнього світла.
Оптичним датчикам важливо бути впевненим, що перериваючий прапор насправді непрозорий для світла освітлювача. Як я виявив, червоний PLA не є особливо непрозорим для інфрачервоного світла, тому мені потрібно було пофарбувати прапори чорною пігментованою фарбою.
Перемикачі ефекту Холла
У мене немає досвіду роботи магнітних кінцевих вимикачів ефекту Холла. Інші відповіді тут похвалили їх, оскільки вони мають регулювання, яке можна використовувати для встановлення точної точки виявлення. Мені не подобаються коригування, оскільки вони дрейфують. Горщики піддаються зносу, окисленню, а також повільні та швидкі зміни їх стійкості. Я вважаю за краще мати щось нерегульоване та повторюване в апаратному забезпеченні та використовувати програмне забезпечення для проведення калібрування.
Приклад гібридного вибору
На 6-вісній дельта-архітектурі з ЧПУ, яку я будую, я використовую гібридний підхід до зондування домашнього положення. Механічні вимикачі вказують на положення, близьке до домашнього, а індексний імпульс поворотного кодера визначає точне домашнє положення. Прошивка наводки рухається додому до тих пір, поки механічний вимикач не закриється, потім подалі, поки він не відкриється, а потім назад додому, поки не виявить імпульс індексу. Оскільки є шість осей, є шість наборів цих вимикачів і кодерів. Використання механічного перемикача для грубого наведення має сенс для цієї машини, оскільки датчик покажчика потрапляє один раз за обороти, тому це не унікальний домашній показник, і ця машина створює багато пилу і трісок, які можуть блокувати оптичний датчик .
Отже, без абсолютної відповіді, я віддаю перевагу оптичним вимикачам для повторюваності.
Я думаю, що є кілька факторів, в яких сенсори найкращі, але загальне впорядкування для мене було б Hall, Optical з наступним механічним. Усі типи можуть зазнавати певних змін через вібрації та зміни принтера над використанням. Тому в оцінці враховується простота регулювання, а також точність зупинки.
На мій досвід, датчики ефекту залу є найточнішими та найпростішими. Вони не покладаються на фізичне перемикання (як це стосується механічного), тобто немає компонента "зношування" компонента, і точка перемикання залишиться фіксованою. У них є потенціометр, який можна регулювати, щоб змінити положення зупинки без будь-якого механічного втручання, що дозволяє дуже тонкої настройки. Вони можуть бути дуже точними.
Оптичні аналогічно точні, але зазвичай мають нерухомий компонент, який ріже промінь для включення / вимикання датчика. Регулювання упору зазвичай буде механічним, оскільки точки кріплення потрібно буде відрегулювати - це знижує їх точність. Існують різні регульовані кріплення, щоб полегшити це на речі або навпаки.
Механічні вимикачі подібні до оптичних за рівнем регулювання з доданою неточністю фактичного механізму вимикача, який може погіршитися з часом.
Якщо ви подивитеся на RepRap Wiki , вони коротко пояснюють ці три комутатори:
" Механічні кінцеві стрижні - це найосновніша форма кінцевих стрибків, виготовлена зі звичайного вимикача, двох проводів. Зміна стану вимикача сигналізує електроніку.
"Ці оптичні кінцеві стрибки спостерігають рівень освітлення і реагують на раптові зміни".
"Ці кінцеві крани; Датчики ефекту Холла - це перетворювач, який змінює свою вихідну напругу у відповідь на магнітне поле. Датчики ефекту Холла використовуються для переключення на відстань, позиціонування, виявлення швидкості та поточного зондування".
Що стосується вашого питання, це залежить від вашої обставини. Однак більшу частину часу хороший механічний вимикач є повторюваним і добре виконує своє призначення.
Я особисто ставив би як оптичні, так і магнітні вимикачі до категорії багатофункціональних компонентів. Це означає, що обидва ці вимикачі (як правило) забезпечують цінний діапазон для виявлення об'єктів. Це потенційно може призвести (залежно від вашої машини) до натиснутої команди, яка наказує вашій машині гальмувати, коли вона наближається до м'якої зупинки.
Знову особисто, я б насторожено використовував оптичний кінцевий стоп із потенційним шумом білого світла від освітлення навколишнього приміщення чи інших джерел. Я можу помилятися, коли переймаюся деякими модулями, які стосуються подібних питань.
Отже, якщо ми звузимось між механічним і магнітним: - Магнітний забезпечив би більш щадний підхід, зменшивши (потенційно) кількість зносу - Однак, я припускаю, магнітні вимикачі потребують "набору номера" залежно від компонентів, що використовуються в датчику . Це може призвести до небажаного діапазону спрацьовування датчика. - Механічні вимикачі прості. Вони або торкаються, або не торкаються (увімкнено або вимкнено) - Можливий профі (або проти) - це можливість керувати спусковим механізмом вручну, простіше. Я кілька разів стикався з ситуацією, коли мені потрібно було вручну запускати кінцеву зупинку як частина кроку усунення несправностей. Але, якщо ви випадково зіткнетеся з кінцевою зупинкою, поки машина працює, нічого поганого.
Окреме питання, яке не розглядається в інших відповідях, полягає в тому, що кінцеві упори для осей X / Y мають інші вимоги, ніж для осі Z.
Коли принтер пропонує калібрування XYZ (наприклад, Prusa i3 MK2), властивості перемикачів X і Y відіграють певну роль, оскільки для зондування Z датчик повинен бути зосереджений над фідуціалами (мідними колами) в ліжку. Частина калібрування XY вимірює положення фідукулярів відносно точки спуску кінцевої зупинки. Тоді калібрування Z вимірює висоту кожного довідника.
Коли калібрування XYZ не пропонується, зазвичай не потрібно дуже повторюваного позиціонування відносно кінців ходу X і Y, а на більшості принтерів ви можете просто переміщати мотори, поки вони не почнуть пропускати кроки і зателефонувати в день - це буде точно протягом декількох кроків.
Вісь Z завжди має високу вимогу до точності та повторюваності, і існує два загальних підходу до визначення її положення:
У системі приводу осі Z немає ніяких кінцевих упорів, на друкуючій головці встановлено зонд і використовується для виявлення, коли головка знаходиться на певній відстані над друкарським шаром. Це можна використовувати для 9-бальної калібрування форми ліжка і таким чином позбавляє від необхідності вирівнювання ліжка.
Кінцеві упори, використовувані в системі приводу осі Z. На друкарській головці немає датчика. Ліжко потрібно окремо вирівняти відносно насадки - таким чином, гвинти вирівнювання ліжка.
Для Delta у вас, по суті, три драйвери осі Z і подібні до декартового приводу XYZ, вам не потрібні кінцеві зупинки, якщо у вас є зонд на друкуючій головці. Ви також можете виконати багатоточкове вирівнювання ліжка з таким зондом.
Кінцеві стрибки X і Y стають непотрібними, коли ви використовуєте ступінчасте керування закритим контуром, наприклад, Mechaduino або лінійні цифрові датчики положення (наприклад, як це застосовується у верстатах з ЧПУ).
Зонд Z все ще корисний, якщо ви не хочете виконувати вирівнювання ліжка вручну.