Domanda:
Come ottenere letture coerenti e accurate dalle termocoppie?
TextGeek
2016-01-14 00:02:28 UTC
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Sono passato a un doppio estrusore Mk9 e veniva fornito con termocoppie installate al posto dei termistori che avevo prima.

Indipendentemente da ciò che ho fatto con le termocoppie, la temperatura indicata è aumentata di 30 ° C o più. In breve, dopo diverse settimane di giocherellare non ho mai fatto funzionare bene le termocoppie e le ho sostituite con termistori, che andavano bene.

Quindi la mia domanda è: cosa è necessario per ottenere termocoppie affidabili, letture coerenti e accurate? Sono solo incredibilmente permalosi?

Alcune cose che ho provato includono:

  • Ovviamente, è necessario aggiungere dei circuiti (tipicamente una scheda di amplificazione per termocoppie come http://wiki.ultimaker.com/Thermocouple_Sensor_Board_v1), per convertire le piccole differenze di tensione in differenze maggiori utilizzabili con Arduino o ingressi analogici simili.

  • Posiziona quelli schede vicine alle termocoppie, ma abbastanza lontane da essere a una temperatura abbastanza stabile.

  • Non hanno assolutamente estensioni di fili di giunzioni, cambi di tipo di filo (materiale), ecc.

  • Evita di eseguire misurazioni ripetute troppo velocemente.

  • Ho sostituito una scheda termocoppia con 5 V tramite un potenziometro al pin di ingresso analogico , per escludere problemi in Arduino, nelle configurazioni dei pin o nel software e ottenere letture stabili.

  • Ho controllato per cortocircuiti a massa dal blocco del riscaldatore, su entrambi i lati le termocoppie, il riscaldatore stesso, ecc. Nessuno trovato.

  • La termocoppia w i fili sono circondati da uno schermo intrecciato (non comune o in corto su uno dei fili della termocoppia); Ho provato a collegarlo a terra alle due estremità e alle due estremità, al blocco termico, al telaio della stampante, alla massa dell'alimentatore e alla massa della scheda RAMPS. Questi avevano vari effetti (a volte di grandi dimensioni), ma non sono riuscito a trovare alcuna configurazione che rendesse stabili le letture (molto meno accurate!).

Mi manca qualcosa?

Grazie !

Steve

Domanda molto bella!
C'è una grande differenza di costo tra termocoppie e termistori?
Forse $ 10 per una termocoppia di tipo K, più $ 10 extra per la scheda dell'amplificatore di cui hai bisogno. $ 1 o meno per un termistore, a giudicare da una rapida ricerca sul web.
@MartinCarney [Rilevante] (http://electronics.stackexchange.com/q/24975/25159).
Solo per aggiungere a questo, ho passato più o meno lo stesso dopo essere passato a un E3D interamente in metallo e avere un termistore guasto. Sono stato in grado di stampare per un po 'usando la termocoppia e poi non ho avuto fine ai miei problemi. Temperatura che rimbalza ~ 20 ° C ad ogni aggiornamento e molto incoerente. Ho provato diverse schede, termocoppie e persino un alimentatore separato per la scheda. Ho finito per rimuovere il diodo da uno per qualche motivo e quella scheda può essere trovata qui - https://oshpark.com/shared_projects/p8Yv87Ks ma non credo che abbia aiutato affatto.
Due risposte:
#1
+7
Ryan Carlyle
2016-01-20 22:40:02 UTC
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Le termocoppie funzionano generando passivamente tensioni MOLTO piccole tramite l'effetto Seebeck, di solito poche decine di millivolt. Sono letteralmente solo una coppia di fili costituiti da due diverse leghe speciali, collegati elettricamente insieme all'estremità "calda". Quella giunzione del filo può essere montata all'interno di qualsiasi tipo di punta o capocorda di attacco si desideri.

Il fatto che siano dispositivi molto semplici e passivi li rende estremamente precisi e coerenti tra TC dello stesso tipo, MOLTO di più quindi dei termistori. Qualsiasi termocoppia di tipo K al mondo ti darà la stessa uscita precisa +/- 1-2 ° C circa. Puoi persino tagliare a metà una termocoppia, attorcigliare nuovamente le estremità dei fili e funzionerà ancora!

Tuttavia, il segnale molto piccolo (millivolt) che generano è abbastanza suscettibile al rumore elettrico e alla progettazione del circuito. La tensione del segnale deve essere notevolmente amplificata per essere utile. Quindi non ci vuole molto EMR dal tuo riscaldatore o dai cavi dello stepper per interferire con la lettura TC. Un problema frequente con i circuiti TC nelle stampanti 3D è il temuto GROUND LOOP: se la punta "calda" è collegata elettricamente al blocco caldo, la tensione e la corrente sui fili del riscaldatore e del motore possono indurre piccole correnti attraverso i fili TC che si avvitano completamente il segnale in millivolt. L'amplificatore raccoglie queste tensioni parassite e getta via la lettura della temperatura. Quindi, ci sono alcune linee guida importanti per mantenere il rumore fuori dai cavi TC:

  • I cavi TC devono essere isolati elettricamente dall'hardware di montaggio (capocorda, pozzetto termometrico, qualunque cosa abbia l'estrusore). Puoi verificarlo con un multimetro: vuoi una resistenza infinita / fuori intervallo dai cavi TC alla punta di montaggio e al blocco caldo. Già che ci sei, assicurati che i fili della cartuccia del riscaldatore non siano in cortocircuito verso il blocco caldo: non è sicuro e può anche causare problemi con i TC.
  • Tieni i due fili TC vicini e non immediatamente paralleli a sorgenti di rumore come riscaldatori controllati da PWM o cavi passo-passo. Se è necessario eseguire il TC in un fascio con gli altri fili, TORCIA le coppie di cavi del riscaldatore / stepper. (Per gli stepper, torcere ciascuna coppia di bobine con un passo diverso, se possibile. Non è necessario torcere le coppie di bobine separate l'una con l'altra.)

Un altro problema comune con i circuiti TC è il COMPENSAZIONE GIUNZIONE FREDDO. Una termocoppia non misura la temperatura della punta, misura la DIFFERENZA di temperatura tra la punta calda e la giunzione fredda dove il TC è collegato all'amplificatore o al cablaggio in rame. L'amplificatore TC dispone di un termistore integrato che utilizza per aggiungere la temperatura alla giunzione fredda al segnale misurato dalla termocoppia. Ci sono alcune cose che devi fare per assicurarti che la compensazione della giunzione fredda funzioni correttamente:

  • Dovresti far passare il cavo TC dalla punta "calda" all'amplificatore TC. È POSSIBILE unirlo e installare le spine, ma solo con più cavi TC di tipo K e spine per termocoppie di tipo K. appropriate. Questi utilizzano lo stesso metallo del filo TC in modo da non generare tensioni di giunzione indesiderate che interferiscono con il segnale TC. Se unisci un filo di rame tra il TC e l'amplificatore, eventuali differenze di temperatura lungo il rame non verranno misurate! Questo è un problema particolarmente grave se si collega al rame all'interno di un involucro caldo e quindi si collega il rame a un amplificatore all'esterno del contenitore.
  • L'amplificatore non dovrebbe essere molto caldo. Il termistore integrato è progettato per misurare con precisione temperature ragionevolmente vicine alla temperatura ambiente, non le temperature del blocco caldo.
  • Non dovrebbero esserci grandi gradienti di temperatura vicino all'amplificatore o tra la terminazione del cavo TC e l'effettivo chip dell'amplificatore. Posiziona l'amplificatore abbastanza lontano dall'estremità calda e da altre fonti di calore (come i motori passo-passo) da non avere strani profili di temperatura.

Se fai quanto sopra, il TC emetterà un buon segnale e l'amplificatore lo leggerà correttamente. Ma c'è un altro intoppo. La scheda madre deve sapere come capire l'uscita dell'amplificatore. Le schede di controllo della stampante 3D progettate esclusivamente per i TC, come Mightyboards, di solito utilizzano la comunicazione digitale tra l'amplificatore e il chip di controllo principale (MCU). Si tratta di un'elevata affidabilità e non richiede alcuna configurazione firmware speciale: il supporto è integrato. Ma se stai collegando un amplificatore TC esterno su una scheda che prevede termistori, dovrai dire al firmware come farlo leggere il segnale dall'amplificatore. La tecnica più comune prevede che l'amplificatore emetta un segnale di tensione lineare al normale ingresso del termistore (ADC) dell'MCU. Quindi si configura il firmware per utilizzare la "tabella dei termistori" appropriata (in realtà una tabella di ricerca della tensione) per quel particolare amplificatore. A seconda della scheda del controller, potresti anche dover assicurarti che i normali resistori pull-up / pull-down del termistore non influenzino l'uscita dell'amplificatore.

Quindi devi assicurarti che:

  • Non hai problemi di rumore elettrico
  • La compensazione della giunzione fredda funziona come previsto
  • Il firmware e la scheda controller sono configurati correttamente per l'uscita del chip dell'amplificatore

Se fai tutto questo, un TC dovrebbe fornire una precisione e un'affidabilità superiori rispetto a un termistore.

Grazie! Ci sono un sacco di buone informazioni. Non ho provato a spostare i cavi TC ben lontano dai cavi motore / riscaldatore / limite, né a torcere questi ultimi; vale la pena provare. Ripubblicherò quando lo proverò, anche se dal momento che ho una stampante funzionante con i termistori, potrei non scherzare per un po '... :)
#2
+2
tbm0115
2016-01-20 05:54:03 UTC
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Sembra che tu abbia solo una termocoppia difettosa. Tuttavia, ho appena cercato su Google "Perché le termocoppie sono imprecise" e ho trovato questo articolo sull'identificazione di termocoppie difettose e sulla manutenzione preventiva. Non ho mai pensato a molti suggerimenti nell'articolo, ma non ho nemmeno avuto errori di temperatura così drastici.

Grazie per il riferimento, buon articolo! Dovrebbero essere * 2 * termocoppie difettose, poiché ho due estrusori. E posso riscaldarli e leggere una piccola variazione di tensione con un misuratore direttamente collegato a loro, quindi non sono completamente morti.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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