Endstop mana yang paling tepat?

Saya telah melihat berhenti mekanik (saklar mikro), optik dan magnetik (magnet + sensor hall).

Apakah ada perbedaan dalam seberapa tepat mereka beralih di lokasi yang tepat? Jika demikian, mana yang paling tepat?

Ada beberapa kriteria berbeda yang harus kita gunakan untuk memilih jenis sakelar:

• Presisi / pengulangan: apakah saklar memicu di tempat yang sama setiap waktu? Berapa spread yang ada di posisi pemicu? Apakah perubahan lingkungan atau perubahan pengaturan mesin mempengaruhi posisi pemicu?
• Jarak kontak: apakah sakelar mendaftar dengan jarak bebas yang cukup sehingga hard disk berhenti sebelum bertabrakan dengan sesuatu?
• Penolakan kebisingan: apakah saklar HANYA memicu ketika seharusnya?

Penting untuk bertanya, berapa banyak saklar presisi yang sebenarnya kita butuhkan? Sistem penggerak 3d printer tipikal menggunakan motor stepper microstepping hanya dapat secara akurat memposisikan beban bergerak dalam +/- satu microstep ke-1/16 (bahkan jika menggunakan microstepping lebih baik dari itu) karena efek pemicu kesalahan seperti torsi gesek dan kesalahan sudut detent magnetic. Itu sekitar +/- 0,01mm untuk sebagian besar printer. Sakelar pengarah hanya perlu seakurat posisi motor! Tidak ada yang diperoleh dengan memiliki, katakanlah, endstops presisi 0,001mm.

Ketepatan +/- 0,01mm ini dapat dicapai untuk semua jenis sakelar endstop, dengan pemilihan dan konfigurasi sakelar yang tepat.

Lalu ada tiga tipe switching "standar" yang digunakan di printer 3d konsumen / penghobi:

• Sakelar mekanis, biasanya sakelar batas NO / NC ganda, yang dapat menarik atau menarik pin sinyal dengan menghubungkan sirkuit listrik ketika dipicu
• Sakelar optik, yang menggunakan transistor untuk mendeteksi ketika penghalang ("bendera") menghalangi jendela antara emitor dan sensor
• Sakelar efek hall, yang menggunakan transistor untuk mendeteksi ketika medan magnet melebihi batas kekuatan medan tertentu

Sakelar Mekanik

Presisi / pengulangan tergantung pada kualitas sakelar, panjang lengan tuas yang terpasang (lebih lama meningkatkan jarak kontak tetapi lebih buruk untuk presisi), dan kecepatan tumbukan carriage dengan sakelar. Dimungkinkan untuk memiliki sakelar mekanis yang baik atau sakelar mekanis yang buruk. Ini biasanya merupakan pilihan standar yang masuk akal karena sederhana dan murah.

Sakelar mekanis kecil dengan lengan tuas pendek (atau lengan tuas dilepas) umumnya akan mencapai presisi switching +/- 0,01mm yang diperlukan. Sakelar yang sangat murah, kecepatan kontak yang tinggi, dan lengan tuas yang panjang mungkin memberikan resolusi yang tidak memadai untuk homing Z atau probing, tetapi masih akan memadai untuk keperluan homing X dan Y presisi rendah.

Di mana sakelar mekanis cenderung menyebabkan masalah dalam penolakan kebisingan. Papan pengontrol yang berbeda menggunakan berbagai cara pengkabelan: beberapa menggunakan dua kabel dan hanya mengirim sinyal ketika dipicu. Ketika tidak dipicu, kabel sinyal dibiarkan mengambang atau ditarik dengan lemah oleh mikrokontroler, sementara melekat pada kabel panjang yang bertindak sebagai antena untuk mengambil suara EM. Sangat SANGAT umum untuk pemanas atau kabel stepper untuk memancarkan ESDM jahat karena kontrol arus PWM. Kabel endstop dua kawat harus selalu lari dari kabel stepper dan pemanas. Melindungi dan memutar konduktor adalah ide yang bagus juga.

Pendekatan yang lebih kuat adalah dengan menggunakan sakelar tiga kawat yang secara aktif menarik garis sinyal tinggi atau rendah tergantung pada posisi sakelar. Ini akan cenderung menolak kebisingan dengan lebih baik.

Sakelar mekanis yang sangat murah mungkin gagal dalam masa pakai printer. Namun, sebagian besar sakelar batas diberi peringkat untuk jutaan siklus, yang tidak mungkin terjadi selama masa pakai normal printer.

Sakelar mekanis mudah disejajarkan dan mudah dipicu dengan tangan selama pemecahan masalah.

Sakelar Optik

Ini bergantung pada bendera yang menghalangi jendela antara pemancar cahaya dan detektor. Ini bukan kontak dan bisa sangat andal, tetapi menghadirkan beberapa tantangan. Posisi pemicu yang tepat (dan dengan demikian presisi) mungkin tergantung pada tingkat cahaya sekitar di ruangan itu, karena sensor memantau cahaya berkurang di bawah intensitas tertentu. Jadi mungkin sangat berulang / tepat dalam jangka pendek tetapi ada beberapa pergeseran jika sensor bergerak masuk dan keluar dari matahari sepanjang hari.

Perpindahan cenderung lebih konsisten dan andal jika bendera memasuki jendela dari samping, bukan dari atas.

Sakelar optik akan secara aktif menarik garis sinyal tinggi atau rendah, dan karenanya memiliki penolakan kebisingan listrik yang baik.

Switch Efek Hall

Ini mengukur intensitas medan magnet terdekat dan memicu ketika melebihi jumlah tertentu dalam polaritas tertentu. Ini sangat presisi / berulang (lebih baik dari +/- 0,01mm) dan sangat tahan terhadap kebisingan dan kondisi lingkungan. (Kecuali jika printer Anda berada di samping sesuatu yang memancarkan medan magnet besar.)

Switch hall yang saya lihat memiliki pot trim yang bisa disesuaikan untuk menyetel jarak pemicu. Itu fitur yang bagus ketika mencoba untuk secara manual mengalibrasi Delta atau Z-bed untuk ketinggian lapisan pertama.

Kelemahan utama dari hall switch adalah mereka membutuhkan magnet untuk memicu sakelar. Ini bisa sulit dipicu dengan tangan selama pemecahan masalah, dan mengharuskan memasang magnet di suatu tempat di kereta bergerak. Lem berfungsi dengan baik ... tapi jangan lem magnet di tempat mundur!

Thomas Sanladerer melakukan perbandingan persis seperti yang Anda minta . Periksa seluruh video.

Hasilnya adalah bahwa sensor induktif adalah yang paling akurat, tetapi mereka sangat bergantung pada bahan unggun yang dipilih.

Sakelar mekanis (telanjang, tanpa lengan logam) hampir seakurat dan menjaga keakuratan yang sama dengan setiap material unggun (namun Anda memerlukan mekanisme untuk menariknya, yang mungkin atau mungkin tidak mengurangi keakuratan).

Sensor lain kurang akurat.

Bagaimanapun, kebanyakan dari mereka sudah jauh lebih baik dari yang dibutuhkan, karena apa pun di bawah 50 mikron baik-baik saja dan pada dasarnya semuanya mencapai keakuratan itu.

Pilih berdasarkan faktor lain seperti berat, pemasangan, harga. Induktif, setelah kalibrasi berdasarkan tempat tidur spesifik Anda, mungkin yang paling mudah karena mereka tidak perlu retraksi, tetapi mereka besar. BLtouch mungkin adalah pilihan kedua, microswitches mekanik yang ketiga.

Saya kira tidak ada jawaban sederhana.

Menurut pendapat saya, untuk akurasi sensor rumah tidak masalah. Firmware biasanya memungkinkan pengaturan offset antara posisi yang ditunjukkan dan posisi yang sebenarnya. Yang penting adalah pengulangan. Setiap kali sensor menunjukkan posisi, posisinya sama.

Sakelar Mekanik

Saya telah menemukan melalui pengujian beberapa sakelar mekanis bahwa acara "make" kurang dapat diulang daripada acara "break". Untuk hasil terbaik, saya bergerak ke posisi yang menutup saklar, lalu bergerak ke arah yang berlawanan sampai saklar terbuka. Jika saya ingat dengan benar, saya mendapat "membuat" pengulangan sekitar 0,02 "(0,5 mm), dan" mematahkan "pengulangan sekitar 0,005" (0,13 mm).

Sakelar Optik

Untuk printer 3D delta, saya menggunakan sensor optik. Sensor optik memiliki iluminasi dan sensor bawaan, biasanya pada sisi berlawanan dari struktur bercabang. Sisi sensor memiliki slot yang menutupi cahaya yang diterima, membantu menyelimutinya dari cahaya sekitar. Slot tersebut berada di sepanjang sumbu yang disejajarkan dengan garpu atau normal. Bendera yang Anda gunakan untuk interrupter harus benar-benar menutupi slot, dan untuk pengulangan yang baik tepi bendera harus paralel dengan slot. Dengan kata lain, beberapa sensor mengharapkan bendera masuk dari samping sementara yang lain mengharapkan bendera masuk dari atas. Keduanya akan berfungsi, tetapi Anda harus memilih sensor yang tepat untuk konfigurasi mesin Anda.

Cahaya Sekitar dengan Sakelar Optik

Mungkin cahaya sekitar bisa menjadi masalah. Jika demikian, itu bisa diatasi dengan menaungi sensor.

Mari kita asumsikan bahwa LED pada sensor memiliki efisiensi yang sama dengan lampu LED ambient. Untuk referensi, berikut adalah lembar spesifikasi untuk pengganggu optik tipikal yang digunakan dalam sensor optik: http://www.isocom.com/images/stories/isocom/isocom_new_pdfs/H21A.pdf Paket sensor optik dirancang untuk mengurangi kerentanan. ke cahaya sekitar.

Intensitas cahaya turun dari jarak ^ 2, dan iluminator di sensor sangat dekat. Berapa efek cahaya ruangan pada sensor?

Di toko saya, saya menggunakan lampu pengganti LED 8-kaki untuk lampu neon. Dengan ini, saya memiliki pencahayaan LED 72 watt, yang, katakanlah, menerangi secara merata bola semi di bawah langit-langit. Sebuah bola penuh adalah 12,56 sr (steradians, atau stereo-radian), sehingga setengah bola adalah 6,28 steradians, dengan kekuatan 11,46 W / sr. Pada sensor, ini harus dibagi dengan kuadrat jarak, katakanlah 8 kaki. Ini memberi kita (11,46 W / sr) / (96 dalam ^ 2) = 0,119 W / area.

LED yang menyala memiliki kekuatan (biasanya) 1,2 V * 0,05 A, atau 0,06 W. Kerucut cahaya dari LED tipikal adalah sekitar 30 derajat, yaitu 1 sr, untuk daya 0,06 W / sr. Skala untuk perkiraan jarak antara emitor dan sensor 4 mm atau 0,157 ", adalah (0,06 W / sr) / (0,157 dalam ^ 2) = 2,43 W / area.

Tampaknya tidak mungkin bahwa cahaya sekitar akan menjadi masalah. Jika ya, pemasangan sensor dapat dirancang untuk melindungi sensor dari paparan langsung ke cahaya sekitar.

Penting dengan sensor optik untuk memastikan bahwa bendera yang mengganggu sebenarnya buram pada cahaya iluminator. Seperti yang saya temukan, PLA merah tidak terlalu buram terhadap cahaya inframerah, jadi saya perlu mengecat bendera dengan cat berpigmen hitam.

Switch Efek Hall

Saya tidak punya pengalaman dengan sakelar batas magnetik efek Hall. Jawaban lain di sini memuji mereka karena mereka memiliki penyesuaian yang dapat digunakan untuk mengatur titik deteksi yang tepat. Saya tidak suka penyesuaian karena mereka melayang. Pot tahan aus, oksidasi, dan variasi ketahanannya lambat dan cepat. Saya lebih suka memiliki sesuatu yang tidak dapat disesuaikan dan dapat diulang dalam perangkat keras dan menggunakan perangkat lunak untuk menahan kalibrasi.

Contoh Pilihan Hibrida

Pada arsitektur mesin 6-axis delta CNC yang saya bangun, saya menggunakan pendekatan hybrid untuk merasakan posisi rumah. Sakelar mekanis menunjukkan posisi yang dekat dengan rumah, dan pulsa indeks dari rotary encoder menentukan posisi rumah yang tepat. Firming perangkat bergerak ke arah rumah sampai saklar mekanis ditutup, kemudian menjauh sampai terbuka, lalu kembali ke rumah sampai mendeteksi pulsa indeks. Karena ada enam sumbu, ada enam set sakelar dan enkoder ini. Menggunakan sakelar mekanis untuk homing kasar masuk akal untuk mesin ini karena sensor indeks dipukul sekali per revolusi, jadi itu bukan indikator unik rumah, dan mesin ini menciptakan banyak debu dan keripik, yang dapat memblokir sensor optik .

Jadi, tanpa jawaban absolut, preferensi saya adalah sakelar optik untuk pengulangan.

Saya pikir ada beberapa faktor yang terlibat di mana sensor yang terbaik, tetapi pemesanan umum bagi saya adalah Hall, Optical diikuti oleh mekanik. Semua jenis akan mengalami penyimpangan karena getaran dan perubahan pada printer karena penggunaan. Oleh karena itu kemudahan penyesuaian serta keakuratan penghentian yang diperhitungkan dalam penilaian.

Dalam pengalaman saya, sensor efek hall adalah yang paling akurat dan termudah. Mereka tidak bergantung pada pergantian fisik (seperti pada mekanik) yang berarti tidak ada "keausan" pada komponen dan titik pergantian akan tetap. Mereka memiliki potensiometer yang dapat disesuaikan untuk membuat posisi berhenti berubah tanpa intervensi mekanis yang memungkinkan penyetelan yang sangat baik. Mereka bisa sangat akurat.

Optik juga sama akuratnya tetapi biasanya memiliki komponen tetap yang memotong sinar untuk menghidupkan / mematikan sensor. Penyesuaian pemberhentian biasanya bersifat mekanis karena titik pemasangan perlu disesuaikan - ini mengurangi akurasinya. Ada berbagai tunggangan yang bisa disesuaikan untuk mengatasi masalah ini di thingyverse atau sejenisnya.

Sakelar mekanis mirip dengan optik dalam hal penyesuaian dengan ketidaktepatan yang ditambahkan dari mekanisme sakelar aktual yang dapat menurun seiring waktu.

Jika Anda melihat pada RepRap Wiki , mereka secara singkat menjelaskan tiga switch ini:

• Mekanis

  " Mechanical Endstops adalah bentuk endstop yang paling dasar, terbuat dari sakelar biasa, dua kabel. Mengubah status sakelar memberi sinyal pada elektronik.

• Optik

  "Optical Endstops ini mengamati level cahaya dan bereaksi terhadap perubahan mendadak."

• Magnetik

  "Endstop ini; Sensor efek hall adalah transduser yang memvariasikan tegangan outputnya sebagai respons terhadap medan magnet. Sensor efek hall digunakan untuk switching kedekatan, penentuan posisi, deteksi kecepatan, dan aplikasi penginderaan saat ini."

Sehubungan dengan pertanyaan Anda, itu tergantung pada keadaan Anda. Namun, sebagian besar waktu Switch Mekanik yang baik dapat diulang dan melayani tujuannya dengan baik.

Saya, secara pribadi, akan menempatkan sakelar optik dan magnetik dalam kategori komponen multifungsi. Artinya, kedua jenis sakelar ini ^(umumnya) menyediakan rentang yang berharga untuk deteksi objek. Ini berpotensi menyebabkan (tergantung pada mesin Anda) ke perintah yang ditekan yang memberi tahu mesin Anda untuk melambat ketika hampir berhenti.

Sekali lagi, secara pribadi, saya akan berhati-hati menggunakan endstop optik dengan potensi suara cahaya putih dari pencahayaan ruangan sekitar atau sumber lain. Saya bisa salah dalam keprihatinan saya untuk beberapa modul yang menangani masalah semacam ini.

Jadi, jika kita mempersempit antara mekanis dan magnetik: - Magnetik akan memberikan pendekatan yang lebih lembut, mengurangi (berpotensi) jumlah keausan - Namun, saya mengasumsikan, sakelar magnetik memerlukan "panggilan masuk" tergantung pada komponen yang digunakan dalam sensor . Ini dapat menyebabkan rentang yang tidak diinginkan yang memicu sensor. - Saklar mekanik sederhana. Mereka menyentuh atau tidak menyentuh (hidup atau mati) - Kemungkinan pro (atau kontra) adalah kemampuan untuk memanipulasi pelatuk secara manual, lebih mudah. Saya telah mengalami situasi beberapa kali di mana saya perlu memicu endstop secara manual sebagai bagian dari langkah pemecahan masalah. Tetapi, jika Anda secara tidak sengaja menabrak endstop saat mesin sedang berjalan, tidak ada gunanya.

Masalah terpisah yang tidak dibahas dalam jawaban lain adalah bahwa pemberhentian ujung untuk sumbu X / Y memiliki persyaratan yang berbeda dengan yang untuk sumbu Z.

Sumbu X / Y

Ketika printer menawarkan kalibrasi XYZ (seperti Prusa i3 MK2), properti dari sakelar X dan Y berperan, karena untuk pemeriksaan Z, probe harus dipusatkan di atas fidusia (lingkaran tembaga) di tempat tidur. Bagian XY dari kalibrasi mengukur posisi fiducial relatif terhadap titik pemicu end-stop. Kemudian kalibrasi Z mengukur tinggi setiap fidusia.

Ketika kalibrasi XYZ tidak ditawarkan, biasanya tidak perlu untuk penentuan posisi yang sangat berulang relatif terhadap ujung perjalanan X dan Y, dan pada sebagian besar printer Anda cukup memindahkan motor sampai mereka mulai melewatkan langkah-langkah dan menyebutnya sehari - itu akan akurat dalam beberapa langkah.

Z Axis

Sumbu Z selalu memiliki persyaratan tinggi tentang akurasi dan pengulangan, dan ada dua pendekatan umum untuk menentukan posisinya:

1. Tidak ada ujung-berhenti pada sistem penggerak sumbu-Z, probe dipasang pada print head dan digunakan untuk mendeteksi kapan head berada pada jarak tertentu di atas print bed. Ini dapat digunakan untuk kalibrasi 9-titik bentuk bedengan dan dengan demikian menghilangkan perlunya leveling bed.

2. End-stops digunakan pada sistem penggerak sumbu Z. Tidak ada sensor pada print head. Kasur harus diratakan secara terpisah sehubungan dengan nozzle - dengan demikian sekrup pengatur bedeng.

Delta Z

Untuk Delta, Anda pada dasarnya memiliki tiga driver sumbu Z, dan mirip dengan drive Cartesian XYZ, Anda tidak perlu berhenti-akhir jika Anda memiliki probe di print head. Anda juga dapat melakukan leveling multi-point bed dengan probe semacam itu.

Pendekatan Lain

Endstop X dan Y menjadi tidak perlu setelah Anda menggunakan kontrol stepper loop tertutup, seperti Mechaduino atau sensor posisi digital linier (mis. Seperti yang digunakan dalam mesin CNC).

Probe Z masih berguna jika Anda tidak ingin melakukan leveling tempat tidur secara manual.