Корпус с подогревом для 3D-принтера Ultimaker для печати с использованием материала ABS, "manualslib"

[Robertprank]

Запуск 3D-принтера

Программное обеспечение и инструкция по использованию были не очень хорошими, но поддержка группы пользователей отличная, и я настоятельно рекомендую использовать программное обеспечение с открытым исходным кодом для нарезки и управления принтером. Ссылки приведены ниже.
Обязательно начните с отличной программы Cura, чтобы максимально упростить начальный этап обучения.
Лично мне нравится полный контроль, поэтому я делаю нарезку, масштабирование и подготовку отдельно на своем основном рабочем столе, а затем сохраняю файл G-Code на сервере. Затем я использую программу “Printrun” на специальном маленьком компьютере для запуска принтера.
Форум Ultimaker и wiki: www.Ultimaker.com
Программное обеспечение для нарезки и печати: http://daid.github.com/Cura /
Группа пользователей Google: ultimaker@googlegroups.com

Здесь все, что нужно знать для сборки. Вм нужно настроить и адаптировать Ultimaker к вашему собственному принтеру.
Для печати с использованием материала ABS желательно иметь корпус с подогревом, чтобы избежать термических напряжений в пластике.

Существует множество способов создания корпуса для Ultimaker, которые можно увидеть на различных веб-сайтах. Я хотел чего-то лучшего, и вот что я придумал, чтобы соответствовать своим требованиям
Выглядит достаточно хорошо
Прозрачный
легко снимается для полного доступа

Поскольку я хотел, чтобы корпус был очень прозрачным, я решил изготовить его из прозрачного акрила толщиной 5,2 мм. Рекомендуемая постоянная максимальная рабочая температура указана как 82 ° C, что звучит невысоко, но даже если внутренняя температура намного выше, фактическая температура пластика будет намного ниже, поскольку он охлаждается воздухом комнатной температуры.

Поскольку существует множество типов корпусов, существует также множество способов фактического изготовления корпуса. Я выбрал лазерную резку различных деталей и сварку их растворителем. Альтернативным подходом к сварке растворителем были бы винты и гайки, подобные корпусу Ultimaker. Вместо лазерной резки различных деталей их можно распилить.

Я скачал оригинальные файлы лазерной резки корпуса Ultimaker с официального веб-сайта Ultimaker и преобразовал их в формат чертежа AutoCAD, который затем отредактировал, чтобы получить только контур дверных проемов. К сожалению, существует несколько поколений Ultimaker, в которые вносились постепенные улучшения, поэтому некоторые размеры не соответствовали моей версии. После нескольких измерений и обновления файла AutoCAD в соответствии с моим Ultimaker, файл был использован для генерации G-кода для лазерного резака и были вырезаны дверные панели. Мои дверные панели прилегают вплотную к корпусу, поэтому они должны иметь точную форму вырезов.

Простой способ добиться этого вручную - поместить акриловую панель, на которую все еще нанесена защитная бумага, снаружи дверного проема, затем обвести контур отверстия изнутри корпуса, а затем тщательно распилить и отшлифовать панели, чтобы они соответствовали этому контуру.

Стандартный корпус вентилятора с левой стороны немного выступает вперед, но поскольку я нахожусь в процессе переделки корпуса вентилятора для двух вентиляторов, это не будет для меня долгосрочной проблемой. Временно мне приходится закрывать дверцу после наведения при запуске. В качестве альтернативы к блоку можно добавить небольшой удлинитель, нажав на левый переключатель home, чтобы он остановился на несколько миллиметров раньше.

Двери:
Секрет создания мгновенно снимаемых дверей: петли! Я купил их у McMaster в США. Не забудьте заказать петли как с левой, так и с правой стороны. Магниты удерживают двери закрытыми.

Я начал фотографировать, но быстро обнаружил, что трудно показать прозрачный объект. Видимые алюминиевые ручки являются продолжениями приводного вала, поэтому я могу вручную перемещать головку при выключенном питании, не открывая корпус. Когда я менял валы, чтобы установить двигатели с прямым приводом снаружи. Мне пришлось сделать вырез в дверце, чтобы не задевать ручку. http://www.mcmaster.com/#lift-off-hinges/=rh12y3

20140410_040307_ 20140410_040451_

Верхний раздел:
Я сделал много снимков, но было трудно получить хорошие снимки верхней части, так как она вся из прозрачного акрила. У меня действительно не было времени временно покрасить ее водорастворимой краской для фотографий. Пожалуйста, извините за так себе картинки.

20140410_204610_Ultimaker стоит на столе, а монитор выдвигается на кронштейне и складывается, когда им не пользуются, то же самое относится и к клавиатуре. На столе также виден регулятор температуры для стеклянного стола с подогревом.

Корпус просто устанавливается поверх Ultimaker и может быть мгновенно снят. Все стороны расположены под углом 90 градусов, за исключением наклонной передней панели.

Задняя часть устройства выходит сразу за подающее устройство, поэтому трубка Боудена может входить снизу, а не сзади.
Крупным планом показан критический слот, который позволяет мгновенно снять верхнюю секцию. Также видны вырезы в верхней базовой секции, позволяющие убрать различные предметы, торчащие над верхней панелью Ultimaker. Поскольку длинная задняя секция Ultimaker практически закрывает всю заднюю полку, к задней кромке приварен укрепляющий растворитель.
Другой вид. Никаких винтов, только сварка растворителем. Самая сложная часть - это согласование наклоненной передней панели с верхней панелью и передним краем основания, потому что края должны быть обрезаны под углом для правильной подгонки. Смотрите файл CAD. Было бы намного проще просто сделать прямоугольную коробку без наклонной секции.

Модификации домашнего датчика и ограничений

Одним из первых, что я сделал, было добавление механического ограничения к Z-ступени. Двигатели X & Y с ремнями недостаточно прочны, чтобы вызвать какие-либо повреждения при превышении механических ограничений. Я действительно беспокоюсь о том, что ось Z может привести к повреждению, поскольку у нее преимущество в шаге винта для увеличения усилия. Для безопасности я добавил зажим на ходовой винт, который
создает безопасное ограничение, если все остальное выйдет из строя. Смотрите рисунок:
Для точного обнуления я добавил оптический прерыватель, который воспроизводится с точностью до нескольких микрон, что намного лучше стабильности деревянной рамы и настольного крепления.
У меня установлен opto таким образом, что он срабатывает примерно в миллиметре над столом, поэтому мне никогда не нужно беспокоиться о том, что я могу ударить по столу. Я в программном обеспечении отключил концевые выключатели и использую их только для наведения.

Затем в коде запуска у меня есть:
G28 X0 Y0; переместить X / Y в минимальные конечные точки
G28 Z0; переместить Z в минимальные конечные точки
G92 X0 Y0 Z0.95 E0; программный сброс положения на передний / левый / z = 0.0
Настройка значения Z позволит точно настроить таблицу, не пытаясь возиться с перемещением микропереключателей.

Платформа для сборки с подогревом “Кровать”
Опубликовано 5 августа 2012
Следующим предметом, который нужно было изменить, была платформа для сборки. Стандартная представляет собой акриловую пластину, покрытую клейкой лентой, и мне это действительно не нравится. Винты регулировки кровати также нуждались в доработке. Есть два основных способа добавить кровать с подогревом:

1. Используйте низковольтный сильноточный нагреватель. Обычно это вытравленный рисунок на печатной плате и внешний сильноточный источник питания постоянного тока.

2. Используйте нагреватель, работающий от сети, и отдельный источник питания с высоким током не требуется. Конечно, работа от сети сопряжена с дополнительными рисками, но также и подключение источника питания с высоким током, который также необходимо подключать к сети.

Я приобрел пластину из боро-силикатного стекла нужного размера, и поскольку у меня уже были грелки на 120 В, которые можно прикреплять высокотемпературным клеем, я прикрепил их к алюминиевой пластине соответствующего размера, чтобы равномерно распределять тепло, поскольку стекло обладает плохой теплопроводностью. Я добавил датчик термопары к самому стеклу, и нагреватели управляются коммерческим цифровым ПИД-контроллером, который у меня также случайно оказался.
После добавления новых крепежных и выравнивающих винтов я теперь очень доволен этим разделом.

Модернизация привода экструдера
Опубликовано 5 августа 2012
Механизм подачи нити накала в экструдер в основном состоит из шагового двигателя, который посредством шестерни вращает болт с накаткой. Нить накала прижимается к болту с накаткой, и по мере поворота болта нить накала выталкивается в трубку Боудена. Хотя это работает и у многих пользователей нет проблем, я и многие другие наговорили о нем много плохих слов. Поиск по группам пользователей и Thingiverse покажет множество исправлений и замен для накопителя. После анализа проблем я придумал хорошее улучшение, которое легко реализовать, и принтер может даже изготавливать улучшенные детали самостоятельно. В основном проблем три:

1. Приводной болт с накаткой незначителен. Компания Ultimaker недавно обновила его с версии V2 до версии V3, но мне нравится видеть еще лучший болт с “правильной” нарезкой зубьев вместо использования инструмента для накатки.

2. Нить прижимается к болту неподвижным куском пластика. Хотя она изготовлена из Delrin, возникает ненужное трение, поскольку усилие, прижимающее нить, довольно велико.

3. Положение прессованного пластика фиксировано, поэтому при незначительных изменениях размеров нити накала усилие прессования может значительно изменяться.
Решение, которое я предложил, касается последних двух пунктов и вносит существенное улучшение. Вот ссылка на подробную информацию:
http://www.vinland.com/UM_Extruder_Bearing.html
Я также разместил все файлы на Thingiverse, чтобы другим было проще их дублировать:

Измерение усилия привода экструдера
Опубликовано 5 августа 2012
Следующим шагом в стремлении повысить производительность и понять процесс печати было измерение фактической производительности привода в зависимости от приложенного усилия пружины. Для тех, кто заинтересовался, вот эта ссылка:

http://www.vinland.com/Extruder_Drive_Force.html

3D зондирование
Опубликовано 5 августа 2012
Чтобы воспроизвести объект, иногда необходимо точно измерить его. В основном, есть два направления: измерять точку за точкой с помощью цифрового зонда или другого точечного измерительного устройства или использовать оптический сканер для получения желаемой информации.
Для цифрового зонда требуется система ЧПУ, которая используется для получения точечных измерений данных. Когда требуется высочайшая точность, это правильный путь. Коммерческие зонды стоят очень дорого, много тысяч долларов. Вот ссылка на то, как сделать это самостоятельно, и на программное обеспечение для преобразования измеренных данных.
www.vinland.com/Touch-Probe.html

3D-сканирование

Это дополнение к предыдущему разделу о 3D-зондировании. Существует множество бесплатных и недорогих программных решений для оптических сканеров. Стоимость коммерческих сканеров варьируется от тысяч долларов до сотен тысяч или около того.

Одна очень отличная недорогая программа (около 200 долларов) называется David's Laser Scanner. Ссылки на нее приведены в описании ниже вместе с бесплатным программным обеспечением для конвертации. На самом деле лучший способ сегодня - использовать проектор и проецировать различные узоры на объект для измерения под управлением программы, и через несколько секунд создается очень хорошая 3D-копия. Ищите статьи о “Структурированном свете”. Потратьте некоторое время на веб-сайт Дэвида и посмотрите результат сканирования объектов, предоставленных пользователем.
http://www.vinland.com/Turn-Table.html

Растворяющий PLA

PLA - очень распространенный пластик, используемый для 3D-печати. Я пытался найти готовые продукты для растворения PLA как для простой очистки оборудования, так и для удаления, если PLA используется в качестве вспомогательного материала.

Моя первая цель - найти простой способ удаления PLA из форсунок, бочек и так Далее, чтобы их можно было собирать холодными без борьбы с остатками PLA. Пожалуйста, помните, что мы рассматриваем два процесса:

Ответ: Как удалить PLA с металлических деталей.

B: Растворяющий PLA и оставляющий ABS нетронутым.

Что касается безопасности, следует соблюдать разумную осторожность при удалении PLA, поместив маленькие металлические кусочки в стеклянную банку с химикатом и накрыв крышкой, а затем выуживая кусочки пинцетом или щипцами .

При удалении большого количества несущих конструкций из PLA гораздо важнее иметь безопасную жидкость, поскольку обычно обрабатываются относительно большие объекты.

Я тестировал:

Кипятим воду около 10 минут, затем настаиваем 24 часа: явных изменений нет.
Выдержка в денатурированном спирте в течение 24 часов: явных изменений нет.
Выдержка в ацетоне в течение 24 часов: PLA набухла, стала эластичной на ощупь и раскололась на несколько частей. Расщепление произошло через пару часов. Она не растворилась (прозрачная жидкость).
MEK = выдержка метилэтилкетона в течение 24 часов: небольшое набухание, ощущение эластичности и частичное расщепление по длине. Он не растворился (прозрачная жидкость).
Выдержка в трихлорэтане в течение 24 часов: небольшое набухание, ощущение эластичности и частичное расщепление по длине. Он не растворился (прозрачная жидкость).
Средство для чистки ПВХ: Oatley # 30782 выдержка в течение 24 часов: небольшое набухание, ощущение эластичности и частичное расщепление по длине. Средство не растворилось (прозрачная жидкость).
Средство для сварки № 5: Это растворитель для экструдированного акрила производства IPS corporation. Он полностью растворил PLA за пару часов, и в итоге у меня получилась красная жидкость. (Мой образец PLA был красного цвета). Ниже приведены дополнительные указания по сварке.
Средство для зачистки MS-111 от Miller-Stephenson. Оно растворяет PLA за час или два. Это химическое вещество очень неприятное, оно растворяет даже отвержденную эпоксидную смолу. Его разрешалось перевозить только наземным транспортом, и он был упакован как те русские матрешки друг в друга: я думаю, что внутри друг друга было 6 коробок с прокладками между ними. Одним промежуточным контейнером была металлическая банка, а внутри нее еще одна коробка и, наконец, стеклянная бутылка.
Кристаллы Draino. Средство для очистки сточных вод на основе щелока. Никакого эффекта через 12 часов.
Средство для удаления липкой краски Kleen Strip premium: Это средство для удаления краски, содержащее метиленхлорид. Оно указано как распыляемое и поставляется с распылителем, но все равно похоже на средство для удаления липкой краски, но более тонкое. Он растворяет PLA за пару часов, но получается грязным и липким и оставляет осадок, который приходится счищать.
Я купил растворитель для сварки № 5 несколько лет назад, и сегодня у меня проблемы с его поиском. В Интернете я вижу цемент № 5, но, по-видимому, он густой и не подходит. Вот ссылка на то, что у меня есть: http://www.coloradoplastics.com/wholesa ... -weld-on-5 /

Приварка № 5 снята с производства, и я должен найти и протестировать замену. Приварка рекомендована № 4, но я ее не тестировал. Вот некоторые подробности:

Приварка №5 содержит: метиленхлорид (75-09-02), ледяную уксусную кислоту (64-19-7), мономер метилметакрилата (80-62-6).

Приварка №4 содержит: метиленхлорид (75-09-02), метилацетат (79-20-9), мономер метилметакрилата (80-62-6).

Я понятия не имею, существенна ли разница, все, что я знаю, это то, что # 5 работает очень хорошо.

Вот ссылка на коммерческий продукт в Германии:
http://ifeelbeta.de/index.php/component ... /frontpage

На Youtube у 3DSystems есть очень полезное видео о том, как использовать каустическую соду (гидроксид натрия) для растворения PLA, используемого для поддержки. 217 грамм добавляют в 3 литра воды, используемой при температуре 60 ° C в течение 3 часов в ультразвуковом очистителе. 217 г в 3 литрах равно 72,3 г в 1 литре, что равно 1,8 молярной прочности.

http://www.youtube.com/watch?feature=pl ... WYn5wJ72zY

Указанная стоимость ультразвукового очистителя смехотворна. Несколько дней назад я купил промышленный ультразвуковой очиститель объемом 6 литров за 279 долларов.

http://www.amazon.com/Commercial-Kendal ... ic+cleaner

Мой старый умер примерно через 20 лет службы. Как только он прибудет, я, конечно, протестирую его на предмет удаления PLA.

Прибыл ультразвуковой очиститель, еще одно тестирование:


Образцы перед тестированием

На этот раз я протестировал несколько различных типов пластика и гидроксид натрия различной прочности.
1,0 моляр: 40 г на литр воды
1,8 Моляра: 72 г на литр воды (то же, что на видео)
3 Моляра: 120 г на литр воды
6 Моляра: 240 г на литр воды

Пластик: красные и белые образцы PLA, ABS, поликарбоната (Lexan) и нейлона-66


Через 5 часов при температуре 60 ° C

После 5 часов в ультразвуковом резервуаре при температуре 60 ° C не наблюдалось визуального эффекта на различные пластмассы, за исключением PLA. Количество растворенного PLA после высыхания остатка:

1 Моляр: 13%
1,8 Моляра: 42%
3 моляра: 88%
6 моляров: 56%

Пять часов - это намного больше времени, чем показано на видео, но растворение тонких каркасов будет намного быстрее, чем сплошной нити накала диаметром 2,9 мм, поэтому оценка в три часа звучит разумно. Большим сюрпризом было то, что более крепкая смесь оказалась хуже, так что, похоже, 3-4 моляра - это хорошее соотношение цены и качества

Предотвращение утечек из форсунок

Распространенной проблемой является подтекание пластика вокруг форсунки. Различные веб-сайты и вики-сайты предлагают использовать тефлоновую ленту на резьбе для герметизации. Это не понадобится, если детали изготовлены должным образом. Сопло Ultimaker и латунный корпус нагревателя, которые я получил, очень хорошо сделаны.

Есть только два места, где может произойти утечка: каждый конец латунного цилиндра. Резьба не протекает, что является признаком неисправного уплотнения на кончике цилиндра.

Самая большая проблема заключается в неправильной сборке! Форсунку следует плотно прижимать к латунному корпусу, а не к алюминиевому блоку. Обратите внимание, уплотнение находится на кончике корпуса, а не на резьбе.

Временно прикрепите пару контргруток к корпусу, чтобы обеспечить достаточную затяжку. После снятия контргруток проденьте корпус через блок нагревателя и пластиковый изолятор. Между форсункой и алюминиевым блоком должно быть небольшое пространство, чтобы гарантировать надлежащее уплотнение между наконечником форсунки и корпусом.

Если форсунка не плотно прилегает к наконечнику цилиндра, пластик может просочиться вверх по резьбе, а если форсунка плотно прилегает к блоку нагревателя, пластик может протечь через блок нагревателя и попасть на верхнюю часть блока.

Также обратите внимание, что если форсунку впоследствии прижать к блоку нагревателя, усилие микроскопически вытянет корпус из форсунки и, возможно, создаст течь на кончике ствола.

Аналогично, если течет форсунка, это может быть связано с плохим уплотнением между верхней частью ствола и трубкой Боудена, и в этом случае это соединение следует починить, иначе там могут быть заглушки.

UM также предлагает решение по подаче АБС-пластика небольшой длины через экструдер, и это поможет устранить утечки, если используется только PLA..

Примечание: если форсунка или фурнитура не герметизированы должным образом, возможно, потребуется использовать герметик. Это старая практика: разберитесь в этом, прежде чем чинить.

Конструкция и измерения кровати с подогревом для принтера

Очень желательно иметь платформу для сборки с подогревом, но, к сожалению, у Ultimaker ее нет. Поэтому пользователям приходится импровизировать свои версии. В принципе, существует два распространенных способа подачи тепла, но, как обычно, есть исключения. Обычно нагреватели используются для нагрева стеклянной пластины, которая служит встроенной платформой. Большим преимуществом является то, что плоскую стеклянную пластину легко достать, и ее можно легко очистить, не беспокоясь о повреждении оригинальной акриловой пластины и лент.

1. Использование печатной платы с медными дорожками, используемыми в качестве сопротивления и, следовательно, выполняющими роль нагревателя. Практически достижимое сопротивление довольно низкое, поэтому обычно она питается от низковольтного источника питания при высоком токе. Мощность источника питания Ultimaker слишком мала для использования, поэтому пользователям приходится подключать внешний источник питания от 120/240 В до 12 В или 24 В постоянного тока с большим током для питания нагревателя. Часто им управляют через Ultimaker либо напрямую, либо через реле.

2. Другим распространенным вариантом является использование гибкого нагревателя с питанием от сети, который питается непосредственно от сети и не требует дополнительного источника питания. Нагревателем можно управлять, как описано выше, или часто для регулирования температуры можно независимо подключить внешний недорогой "PID” регулятор температуры.

В случае нагревателей, работающих от сети, они обычно выпускаются в виде прямоугольных блоков и часто значительно меньше требуемого размера стекла. Для равномерного распределения тепла они крепятся к алюминиевой пластине, которая, в свою очередь, поддерживает стеклянную пластину.

Распространенный негативный отзыв о нагревателях с питанием от сети - это безопасность. Это также проблема с внешними источниками питания высокой мощности низкого напряжения, поскольку они также должны быть подключены надлежащим образом, чтобы обеспечить безопасность.

Моя кровать с подогревом.
Поскольку у меня были как нагреватели с питанием от сети, так и внешние ПИД-регуляторы температуры, было легко использовать их в качестве отправной точки. Оригинальная подставка Ultimaker имеет размеры 242 x 242 мм. Я купил немного большее боросиликатное листовое стекло, имеющееся в продаже в США, размером 254 x 254 мм (10 x 10 дюймов) и толщиной 6,6 мм. Я изготовил алюминиевую пластину толщиной 3,2 мм для равномерного распределения тепла. Два используемых нагревателя имеют общую мощность нагрева 170 Вт. Дно под нагревателями покрыто изоляцией из стекловолокна толщиной 6,5 мм.

Измерения мощности:
Я запрограммировал температуру 65 ° C и подождал, пока не будет достигнута стабильная температура, а затем измерил потребляемую мощность только для поддержания нужной температуры. Еще один способ сказать "что-то": поскольку температура была стабильной, это, должно быть, постоянные потери мощности в окружающей среде.

Сначала я измерял без изоляции: потеря мощности составила 51 Вт.

После добавления изоляции я повторил измерение. Потеря мощности составила 41 Вт, что на 10 Вт меньше. Снижение мощности было бы более значительным, если бы для ABS использовалась более высокая температура. Кроме того, дополнительная изоляция позволит ей достигать более высоких температур.

Временные измерения
Чтобы проверить теорию относительно времени до каждого заданного значения, я построил график зависимости температуры от времени. Хотя это и не очевидно, если не учитывать теорию, существенной разницы в достижении заданного значения 65 ° C с изоляцией или без нее нет. Причина в том, что почти вся энергия уходит на нагрев стеклянных и алюминиевых пластин до более высокой температуры.

Это поднимает важный момент: чем тоньше стекло, тем быстрее прогрев. То же самое касается алюминиевой пластины. В моем случае стекло излишне толстое и, возможно, алюминиевая пластина тоже. Нагреватель, который бы равномерно прилегал к стеклу, был бы еще одним улучшением, поскольку не требовалась бы алюминиевая пластина. Ниже приведен типичный график нагрева и охлаждения. Благодаря небольшому настольному вентилятору она очень быстро охлаждается, когда это необходимо. После сбора данных я настроил ПИД-регулятор температуры, чтобы уменьшить перерегулирование.

Измерение температуры термопары и устранение неполадок

Это практическое руководство по устранению неполадок, в качестве примера используется 3D-принтер Ultimaker. Смотрите: www.Ultimaker.com. Подробную теоретическую информацию о термопарах и источниках всегда можно найти в Google. Очень упрощенная теория:
Термопара (TC) образуется при соединении двух разных металлов. Генерируется очень небольшое напряжение, которое зависит от температуры соединения, обычно 40 микровольт / градус Цельсия, поэтому при 200 ° C напряжение будет составлять приблизительно 8 мВ.

Важным моментом является то, что измерение одной термопары невозможно! Поскольку там, где подключены измерительные провода, образуется по меньшей мере еще одна термопара, которая, как правило, нейтрализует первую. Если обе сформированные термопары имеют одинаковую температуру, чистое выходное напряжение будет равно нулю.

Вот простой пример использования constantan и меди: начните с медного провода и соедините провод constantan, чтобы создать первое соединение, затем соедините второй медный провод на другом конце провода constantan, и образуется второе соединение. Теперь оба провода на концах медные, и медные тестовые провода можно подключать без образования дополнительных соединений.

Стандартная процедура заключается в поддержании одного из соединений при известной температуре, например, погружении в воду с тающим льдом для получения эталонного значения нуля по Цельсию. Измеряя выходное напряжение и просматривая таблицу преобразования или используя математическую формулу, можно определить температуру другого ”горячего" соединения. Измеренное напряжение сети всегда определяется разницей между “холодным” и “Горячим” соединениями

Поскольку выходное напряжение очень низкое и нелинейное, часто используется интегральная схема, которая усиливает сигнал и линеаризирует его. Распространенным является AD597 от Analog Devices, который используется с термопарами типа “K”.

Как уже упоминалось, у нас не может быть одного соединения, поэтому образуется дополнительное соединение там, где измерительный TC подключен к преобразовательной микросхеме. Если известна температура этого дополнительного соединения (ов), это напряжение может быть компенсировано и может быть найдена температура измеряемого TC.

Часто для определения температуры на границе раздела используется отдельный датчик температуры. Очевидно, что для этого нельзя использовать TC, поэтому для определения температуры “холодного” конца используется термистор, полупроводник или другой тип датчика температуры. В корпусе AD597 имеется внутренний датчик температуры.

Выходное напряжение преобразовательной микросхемы является линеаризованной функцией по сравнению с температурой “горячего” соединения TC. Это напряжение обычно измеряется с помощью аналого-цифрового преобразователя (A-D), который может быть встроен в микроконтроллер (в данном случае Arduino).

Описание системы:
В случае Ultimaker термопара подключена к нагревательному блоку экструдера. Два провода TC подключены к очень маленькой печатной плате в верхней части экструдера. Именно здесь образуются дополнительные соединения. Эти соединения на клеммной колодке будут иметь ту же температуру, что и интерфейсная микросхема, и, следовательно, компенсированы. Линеаризованный выходной сигнал подключается к печатной плате Ultimaker, которая, в свою очередь, подает сигнал на плату контроллера Arduino Mega 2560, которая имеет внутренний аналого-цифровой преобразователь.

Преобразовательная печатная плата AD597
Примечание: Входной контакт № 8 и TC – напрямую подключены к земле.
TC + подключен к входному контакту № 1

Измерения температуры:
Измерить температуру жидкости легко. Просто вставьте стеклянный термометр на нужную глубину и перемешайте жидкость или используйте другие типы зондов, не забывая перемешивать. Очень сложно точно измерить температуру небольшого объекта по двум причинам: измерительный зонд часто изменяет температуру небольшого объекта, отводя тепло, и даже когда это не так, зонд нагревается объектом, но в то же время охлаждается температурой окружающей среды, поэтому он редко измеряет правильную температуру. Плохой тепловой контакт еще больше усугубляет эту проблему.

Инфракрасные термометры-измерители зависят от констант излучения и состояния излучающей поверхности и поэтому имеют ограниченную точность.

Использование термометров для мяса или других зондов с длинными металлическими втулками вредно, поскольку они плохо контактируют и зонд сильно охлаждается окружающей средой. Я увидел одно умное предложение: снимите сопло экструдера и вставьте зонд в корпус экструдера для обеспечения хорошего теплового контакта.

Для проверки температуры измерительный прибор должен быть точным, что очевидно, но часто забывается. Проверьте все подробные спецификации на фактическую температуру использования.

Датчик должен быть как можно меньше, чтобы избежать эффекта охлаждения окружающей среды, и, по возможности, подводящие провода датчика следует обернуть вокруг объекта, чтобы они не охлаждали измерительный датчик. Часто для улучшения контакта используется “термопаста”.

Для проверки датчика существует несколько более или менее удобных вариантов калибровки: ванна со льдом при температуре 0 ° C и кипящая вода при температуре 100 ° C. Используйте Google, чтобы узнать, как точно создать две ванны. 63/37% припоя плавится при 183 ° C, так что это еще одна точка отсчета, и, наконец, чистое олово плавится при 231,9 ° C

Проблемы с температурой:
Было много, слишком много комментариев по поводу температурных ошибок в экструдере Ultimaker. Я думаю, что многие из сообщений об ошибках температуры вызваны:

Периодические замыкания в проводке.
Я также подозреваю, что многие из сообщаемых температурных ошибок часто являются ошибками измерения. Очень сложно точно измерить температуру, поскольку ИК-излучение не является точным, а датчики температуры часто не вступают в надлежащий контакт, и через измерительные провода проходит тепло, что влияет на показания.
Я также видел много жалоб на конструкцию для измерения температуры Ultimaker, но я думаю, что она хороша и в ней нет присущих ей проблем.
Одна странная проблема с моей системой:
Для подключения входных сигналов TC обычно используется либо изолированный TC, который заземлен внутри на интерфейсной плате, либо используется TC с внешним заземлением и “плавающими” входами на печатной плате. Все производители TC поставляют оба типа. Мой TC частично заземлен, и техническая поддержка Ultimaker утверждает, что это нормально. Я так не думаю. Я никогда не видел частично заземленного TC и не смог бы купить его ни в одном из источников, которыми я ранее пользовался. Поскольку вход заземлен на интерфейсной плате, TC должен быть плавающим.

Несмотря на это, в большинстве случаев все работает нормально, поскольку нагревательный блок электрически плавающий (изолированный), но если возникнут какие-либо проблемы с заземлением нагревателя или напряжением питания, соприкасающимся с картриджем нагревателя, это приведет либо к большим температурным ошибкам, либо к повреждению интерфейсной микросхемы.

В качестве доказательства того, что конструкция работает, я тщательно измерил температуру головки моего Ultimaker, используя две разные термопары типа K хорошего качества и два разных измерителя. Все показания были сняты при установленной температуре 210C при стабильно установившейся температуре. Оба термопары были надлежащим образом прикручены к алюминиевому блоку нагревателя и обернуты вокруг блока нагревателя, чтобы уменьшить ошибки проводимости провода.

Измеритель № 1: Fluke 52 TC #1 209,4 C TC # 2 209,1C

Измеритель № 2: Extech 42525 TC #1 210 C TC # 2 209 C

Максимальная погрешность Fluke при 210C составляет + /-0,4 C, а максимальная погрешность TC равна +/- 1,1 C, поэтому точность измерения в худшем случае составляет + /-1,5 ° C и обычно +/ -1 ° C.

Итак, похоже, что мой Ultimaker работает должным образом, и все четыре измерения находятся в пределах 1 градуса C от установленного значения. Я понятия не имею, как работает другая единая система обмена сообщениями, поскольку это измерение с одним образцом. Как я уже упоминал ранее, правильно спроектированная настройка измерения температуры должна быть очень хорошей.

Отметим, что спецификация AD597 составляет + /- 4 ° C, но обычно современные микросхемы намного лучше, чем в наихудшем варианте. TC также обычно лучше, чем + / - 1 ° C, поэтому я ожидаю, что конечная температура обычно будет в пределах + /- 3 градусов или около того, предполагая, что внутреннее измерение напряжения в Arduino хорошее, но у меня нет никакой информации о его точности.

Устранение неполадок = Разделяй и властвуй
Некоторые ошибки можно обнаружить без какого-либо оборудования, но я рекомендую использовать DVM (фактически мультиметр, позволяющий также измерять сопротивление и ток). Рано или поздно он понадобится для устранения некоторых неполадок. Современные цифровые счетчики, как правило, очень точны, даже недорогие, поэтому нет необходимости тратить много денег.

Система измерения температуры Ultimaker четко определена, поэтому для решения проблем нам необходимо систематически изолировать каждую секцию и проверять, все ли в порядке или это является причиной проблемы. Нет необходимости изначально проводить измерения высокой температуры. Для начала, когда все имеет комнатную температуру, индикатор должен показывать комнатную температуру с точностью до нескольких градусов.

Как обычно, первым шагом должна быть проверка нормального напряжения питания (близко к 5 В для преобразовательной микросхемы). Измерьте трехконтактный разъем (черный - заземление, красный - + 5 В) и проверьте проводку, все ли соединения исправны и правильно ли подключены. Покачивайте и передвигайте предметы, чтобы увидеть, нет ли периодических ошибок.

Термопары очень прочны и редко выходят из строя. Перед покупкой новой термопары убедитесь, что все остальное в порядке. Первый шаг - отсоединить TC и заменить его на очень короткий соединительный провод. “Замыкание входных сигналов вместе”. На дисплее температуры должна отображаться комнатная температура. (Фактически температура интерфейсной микросхемы на верхней части экструдера.)

Если индикатор по-прежнему показывает неправильную температуру, то это не проблема термопары. Следующий шаг приведен ниже.

Если все читается хорошо, то в основном есть три варианта:

Провода термопары разомкнуты (сломаны). В этом случае выходное напряжение будет очень большим, более 3 Вольт на интерфейсном разъеме печатной платы. Черный - заземление, красный - + 5 В, а желтый - выходной провод. При необходимости используйте прямые булавки или швейные иглы для проведения измерений. Также, в зависимости от программного обеспечения контроллера, это может указывать на превышение температуры или срабатывание maxTemp. Открытые провода TC можно соединить, но их следует сварить, а это непростая процедура. Всегда есть Google..…
Провода TC закорачиваются в какой-то дополнительной точке. В этом случае образуются дополнительные соединения, что приводит к очень большим ошибкам.
Другая возможность заключается в том, что провода TC не изолированы от металлической втулки (как у меня) и что проблема косвенно вызвана картриджем нагревателя, который имеет нежелательное короткое замыкание на корпусе. После этого корпус будет либо заземлен, либо находится под напряжением питания. Устраните проблему, измерив напряжение блока нагревателя на землю при включении нагревателя и сопротивление заземлению при отключении питания. Напряжение не должно быть, и оно должно быть плавающим при отключенном TC. TC также должен быть плавающим, но смотрите Мое примечание выше.
Вот ссылки на многих поставщиков термопар в США: http://www.temperatures.com/tcvendors.html

Если температура по-прежнему неправильная из-за короткого замыкания на входе, нам нужно определить, находится ли проблема на интерфейсной плате или в каком-либо другом месте.
Выходное напряжение преобразовательной микросхемы можно измерить между черным и желтым проводами. В техническом паспорте AD597 есть информация о зависимости напряжения от соответствующей температуры. Если измерение напряжения Arduino правильное, оно должно отображать то же значение. Например, если температура микросхемы составляет 30 ° C, на выходе должно быть 0,295 В. Выходное напряжение микросхемы температурного интерфейса напрямую связано с температурой термопары.

На странице 3 спецификации приведен список зависимости выходного напряжения от температуры. Вы можете найти таблицу данных здесь: http://www.analog.com/static/imported-f ... 94_595.pdf

В случае неисправности есть еще один шаг для устранения проблемы:
Возможно, что-то замыкает или нагружает провода, или на печатной плате Ultimaker big, или на Arduino, и это влияет на выходное напряжение AD 597. Нам нужно отсоединить трехжильный кабель от печатной платы и независимо подключить заземление и напряжение 5 В. В основном либо внешний источник питания, либо небольшие соединительные провода для заземления и напряжения 5 В. После этого перепроверьте выходное напряжение, чтобы определить, по-прежнему ли оно плохое.

Если выходной сигнал хороший (правильное напряжение для температуры микросхемы), мы знаем, что проблема либо в проводке между интерфейсной платой и печатной платой big Ultimaker, либо в Arduino.

Альтернативный способ устранить проблему - отсоединить кабель, идущий к печатной плате преобразования температуры, от печатной платы Ultimaker big и ввести известное напряжение между землей и выводом № 3 для ввода сигнала на большой печатной плате. При наличии регулируемого источника питания его можно использовать. Можно использовать обычную одноэлементную щелочную батарею или другой тип аккумулятора, или резистивный делитель, образованный двумя резисторами одинаковой величины, по меньшей мере 1000 Ом, соединенными последовательно между землей и + 5 В и центральной точкой, подключенной к контакту ввода температуры (контакт № 3 Temp-1). Измеряя фактическое входное напряжение, а затем просматривая напряжение в техническом паспорте AD597, можно узнать, какая температура должна отображаться.

Если все в порядке, проблема в TC, или интерфейсной микросхеме, или в секции прокладки кабелей.

Если неисправна либо печатная плата Ultimaker, либо Arduino.

Извлекая Arduino и повторяя описанную выше процедуру, подавая напряжение непосредственно на Arduino, его также можно протестировать, и снова проблема будет разделена на более мелкие части для устранения неполадок.

Альтернативный метод устранения неполадок:
Существует множество способов устранения неполадок в подобной системе измерения температуры. В качестве альтернативы, просто начав измерять раздел за разделом, проблему также можно обнаружить. В принципе, зная, какими должны быть напряжения, а затем приступая к измерению на печатной плате преобразования и следуя проводке к печатной плате big Ultimaker, чтобы, наконец, к входному контакту Arduino, проблему, как правило, также можно обнаружить. Этот подход требует немного большего понимания электроники, поэтому предыдущий упомянутый метод "Разделяй и властвуй" может быть проще.
Подробные схемы и расположение печатных плат доступны по адресу: http://reprap.org/wiki/Ultimaker%27s_v1.5.6_PCB

Растворяющийся PLA используется в качестве опоры для ABS

При наличии двойного экструдера для 3D-печати очень желательно иметь возможность печатать с использованием материала-основы, который можно растворять, вместо того чтобы механически удалять его. Я видел интересное видео, описывающее процесс, с которого началось это исследование. Вот результат теста:

Видео:
На YouTube у 3DSystems есть очень полезное видео о том, как использовать каустическую соду (гидроксид натрия NaOH) для растворения PLA, используемого в качестве основы. 217 грамм добавляют в 3 литра воды, используемой при температуре 60 ° C в течение 3 часов в ультразвуковом очистителе. 217 г в 3 литрах равно 72,3 г в 1 литре, что равно 1,8 молярной прочности.
http://www.youtube.com/watch?feature=pl ... WYn5wJ72zY

Стоимость ультразвукового очистителя, указанная на YouTube, смехотворно высока. Несколько дней назад я купил аналогичный, но более мощный промышленный ультразвуковой очиститель объемом 6 литров за 279 долларов.
http://www.amazon.com/Commercial-Kendal ... ic+cleaner


Образцы перед тестированием
На этот раз я протестировал несколько различных типов пластика и гидроксид натрия различной прочности.
1,0 Молярный показатель: 40 г на литр воды
1,8 Молярный показатель: 72 г на литр воды (такой же, как на видео)
3 Молярный показатель: 120 г на литр воды
6 Молярный показатель: 240 г на литр воды

Пластик: красные и белые образцы PLA с нитью накала 2,9 мм и небольшие образцы ABS, поликарбоната (Lexan) и нейлона-66.

Все образцы и растворяющие жидкости оставляли в пробирках и одновременно тестировали в ультразвуковом резервуаре.

Результат теста:
После 5 часов пребывания в ультразвуковом резервуаре при температуре 60 ° C не наблюдалось никакого визуального эффекта или изменения твердости поверхности при оценке образцов различных типов пластика, кроме PLA, под микроскопом.

Количество растворенного PLA после высыхания остатка (см. верхнее изображение):
1 Молярный: 13%
1,8 Молярный: 42%
3 молярных: 88%
6 молярных: 56%

Пять часов - это намного больше времени, чем показано на видео, но растворение тонких строительных лесов будет намного быстрее, чем сплошной нити накала диаметром 2,9 мм, поэтому оценка в три часа звучит разумно. Большим сюрпризом стало то, что более крепкая смесь оказалась хуже, так что, похоже, 3-4 моляра - это хорошее значение. Более высокая температура также еще больше ускорила бы процесс приготовления.

Подводя итог, можно сказать, что это работает и выглядит как многообещающий способ создания строительных лесов для 3D-печати.
Вот ссылка для быстрого растворения PLA, если не используется другой пластик:
http://www.vinland.com/blog/?p=68

Как найти короткое замыкание на печатной плате
Опубликовано 7 июля 2013
Эта процедура предназначена для опытных специалистов по устранению неполадок.
Это работает и с дискретной проводкой.
• Хороший цифровой вольтметр (DVM):
Испытательное оборудование: В идеале оно должно иметь микровольтное разрешение.

• Игольчатые тестовые щупы: Обычные тестовые щупы слишком грубые. Сделайте сами игольчатые щупы из старых ручек, используя швейные иглы, припаянные к тестовым проводам, а затем приклейте / расплавьте / эпоксидной смолой иглы и провода к пустым корпусам ручек. Они будут выглядеть как обычные тестовые щупы, за исключением того, что наконечник будет похож на швейную иглу и очень острый. Он сможет проникнуть сквозь покрытие, устойчивое к припою, на следах печатной платы. Не вините меня, когда они упадут с верстака и застрянут у вас в ноге. Будьте осторожны.

• Источник питания: Используйте регулируемый блок питания или другой источник питания, чтобы обеспечить постоянный ток на печатной плате, но не настолько большой, чтобы что-то было повреждено.

Тестирование:
Отрегулируйте источник питания так, чтобы в печатную плату постоянно поступал ток, и, конечно, ток в конечном итоге будет поступать в короткое замыкание. Выберите подходящий ток, который ничего не разрушит.

От точки ввода питания будут проложены трассы печатной платы, ведущие к разным участкам печатной платы. В основном направляющие будут разветвляться на отдельные цепи. Любой ток, протекающий по проводнику, вызовет падение напряжения, поскольку проводник будет иметь некоторое сопротивление.

Цель состоит в том, чтобы найти перепады напряжения, поскольку именно там протекает ток. Измерьте напряжение на участке трассы. При необходимости воткните иглы через паяльную маску в медный провод на расстоянии нескольких миллиметров друг от друга, чем дальше друг от друга, тем лучше, поскольку измеряемое напряжение будет больше. Если вы видите напряжение, это означает, что через этот бегунок протекает ток на пути к короткому замыканию. Продолжайте следить за бегунами с током, пока не достигнете короткого замыкания.

Как только вы ознакомитесь с процедурой, она выполняется чрезвычайно быстро. Примечание: Вы всегда будете видеть несколько микровольт, вызванных тепловыми эффектами ЭДС (термопары, образованные различными металлами в тестовой системе, но вы научитесь распознавать их и игнорировать).)

Пример:
Этот метод сложнее с многослойными платами с внутренними силовыми плоскостями, но он все еще работает. На прошлой неделе мне пришлось провести анализ отказов большой сложной печатной платы с примерно 35 микросхемами, и это была 10-слойная печатная плата с внутренними уровнями питания. Клиент применил 12 В вместо 5 В, и несколько микросхем были разрушены. Микросхемы вышли из строя, потребляя избыточный ток около 50 мА, так что это была действительно плохая ситуация, поскольку это даже не было настоящим коротким замыканием.

Я нашел 5 неисправных микросхем. Я даже рассчитал ток в каждой из них, измерив падение напряжения на трассе печатной платы длиной всего 3 мм. Зная механические размеры медного следа, удельное сопротивление меди и падение напряжения, я смог рассчитать ток. Он был правильным примерно на 15%.
Это работает! Эта процедура чрезвычайно полезна для расширенного устранения неполадок.