Bagaimana cara mendapatkan pembacaan yang konsisten dan akurat dari termokopel?

Saya memutakhirkan ke ekstruder ganda Mk9, dan ia datang dengan termokopel yang dipasang sebagai pengganti termistor yang saya miliki sebelumnya.

Tidak peduli apa yang saya lakukan dengan termokopel, suhu yang ditunjukkan melonjak sebanyak 30C atau lebih. Singkatnya, setelah beberapa minggu mengutak-atik saya tidak pernah mendapatkan termokopel untuk bekerja dengan baik, dan menggantinya dengan termistor, yang baik-baik saja

Jadi pertanyaan saya adalah: apa yang dibutuhkan untuk mendapatkan termokopel untuk memberikan pembacaan yang andal, konsisten, dan akurat? Apakah mereka hanya sangat sensitif?

Beberapa hal yang saya coba antara lain:

• Tentu saja, seseorang harus menambahkan sirkuit (biasanya papan penguat termokopel seperti http://wiki.ultimaker.com/Thermocouple_Sensor_Board_v1 ), untuk mengubah perbedaan voltase kecil menjadi perbedaan besar yang dapat digunakan dengan Arduino atau input analog serupa.

• Tempatkan papan itu dekat dengan termokopel, tetapi cukup jauh sehingga berada pada suhu yang cukup stabil sendiri.

• Sama sekali tidak memiliki ekstensi kawat splices, perubahan jenis kawat (bahan), dll.

• Hindari melakukan pengukuran berulang terlalu cepat.

• Saya mengganti papan termokopel dengan 5V melalui potensiometer ke pin input analog, untuk menyingkirkan masalah di Arduino, konfigurasi pin, atau perangkat lunak, dan mendapat bacaan stabil.

• Saya memeriksa celana pendek ke tanah dari blok pemanas, kedua sisi termokopel, pemanas itu sendiri, dll. Tidak ada yang ditemukan.

• Kabel termokopel dikelilingi oleh perisai yang dikepang (tidak umum atau disingkat menjadi kawat termokopel); Saya mencoba untuk menghubungkannya ke kedua ujung dan kedua ujungnya, ke blok panas, bingkai printer, catu daya catu daya, dan papan RAMPS ground. Ini memiliki berbagai efek (kadang-kadang besar), tetapi saya tidak dapat menemukan konfigurasi yang membuat pembacaan stabil (apalagi kurang akurat!).

Ada yang hilang?

Terima kasih!

Steve

Termokopel bekerja dengan secara pasif menghasilkan tegangan SANGAT kecil melalui efek Seebeck - biasanya beberapa puluh milivolt. Mereka benar-benar hanya sepasang kabel yang terbuat dari dua paduan khusus berbeda, yang dihubungkan secara elektrik pada ujung "panas". Sambungan kawat itu dapat dipasang di dalam apa pun jenis ujung lug atau lug yang diinginkan.

Fakta bahwa mereka sangat sederhana dan perangkat pasif membuatnya sangat tepat dan konsisten antara TC dari jenis yang sama, JAUH lebih banyak daripada termistor. Termokopel tipe-K apa pun di dunia akan memberi Anda hasil akurat yang sama +/- 1-2C atau lebih. Anda bahkan dapat memotong termokopel menjadi dua, memutar kembali ujung-ujung kabel bersama-sama, dan itu masih akan bekerja!

Namun, sinyal sangat kecil (milivolt) yang mereka hasilkan cukup rentan terhadap kebisingan listrik dan desain sirkuit. Tegangan sinyal harus sangat diperkuat agar bermanfaat. Jadi tidak butuh banyak ESDM dari pemanas atau kabel stepper untuk mengganggu pembacaan TC. Masalah yang sering terjadi dengan sirkuit TC pada printer 3d adalah GROUND LOOP yang ditakuti - jika ujung "panas" terhubung secara elektrik ke blok panas, tegangan dan arus pada pemanas dan kabel motor dapat menginduksi arus kecil melalui kabel TC yang benar-benar mengacaukan sinyal millivolt. Penguat mengambil tegangan tersesat ini dan itu membuang temp baca. Jadi, ada beberapa panduan penting untuk mencegah kebisingan dari kabel TC:

• Kabel TC harus secara elektrik diisolasi dari perangkat keras pemasangan (eye lug, thermowell, apa pun yang dimiliki ekstruder Anda). Anda dapat memeriksa ini dengan multimeter - Anda ingin infinite / out of range resistance dari ujung TC ke ujung pemasangan dan blok panas. Saat Anda melakukannya, pastikan kabel kartrid pemanas Anda tidak korslet ke blok panas - itu tidak aman dan juga dapat menyebabkan masalah dengan TC.
• Dekatkan kedua kabel TC, dan jangan langsung sejajar dengan sumber kebisingan seperti pemanas yang dikendalikan PWM atau kabel stepper. Jika Anda harus menjalankan TC dalam satu bundel dengan kabel lainnya, TWIST pasangan kabel pemanas / stepper. (Untuk steppers, putar masing-masing pasangan gelung ke nada yang berbeda jika memungkinkan. Anda tidak perlu memutar pasangan gelung yang terpisah satu sama lain.)

Masalah umum lainnya dengan sirkuit TC adalah KOMPENSASI DINGIN DINGIN. Termokopel tidak mengukur suhu ujung, ia mengukur PERBEDAAN suhu antara ujung panas dan persimpangan dingin di mana TC terhubung ke kabel amp atau tembaga. TC amp memiliki termistor onboard yang digunakan untuk menambah suhu di persimpangan dingin ke sinyal yang diukur dari termokopel. Ada beberapa hal yang perlu Anda lakukan untuk memastikan kompensasi cold-junction bekerja dengan baik:

• Anda harus menjalankan kawat TC dari ujung "panas" ke ampli TC. Anda DAPAT menyambungkan dan memasang colokan, tetapi hanya dengan lebih banyak kawat tipe-K TC dan colokan termokopel tipe-K yang tepat. Ini menggunakan logam yang sama dengan kawat TC sehingga mereka tidak menghasilkan tegangan sambungan yang tidak diinginkan yang mengganggu sinyal TC. Jika Anda menyambungkan kabel tembaga antara TC dan amp, perbedaan temp di sepanjang tembaga tidak akan diukur! Ini adalah masalah yang sangat besar jika Anda menyambungkan ke tembaga di dalam penutup yang hangat dan kemudian menjalankan tembaga ke amp di luar penutup.
• Amp seharusnya tidak super panas. Termistor onboard dirancang untuk secara akurat mengukur suhu yang cukup dekat dengan suhu kamar, bukan suhu panas.
• Seharusnya tidak ada gradien suhu yang besar di dekat amp atau antara terminasi kawat TC dan chip amp yang sebenarnya. Tempatkan amp yang cukup jauh dari ujung panas dan sumber panas lainnya (seperti motor stepper) sehingga tidak mengalami profil suhu yang aneh.

Jika Anda melakukan hal di atas, TC akan mengeluarkan sinyal yang bagus, dan amp akan membacanya dengan benar. Tapi ada satu halangan lagi. Mainboard harus tahu cara memahami output amp. Papan kontrol printer 3D yang dirancang khusus untuk TC, seperti Mightyboards, biasanya menggunakan komunikasi digital antara amp dan chip kontrol utama (MCU). Ini adalah keandalan tinggi dan tidak memerlukan konfigurasi firmware khusus - dukungan dimasukkan. Tetapi jika Anda memasang TC eksternal ke papan yang mengharapkan termistor, Anda harus memberi tahu firmware cara membaca sinyal. dari amp.Teknik yang paling umum adalah agar amp mengeluarkan sinyal tegangan linier ke input termistor normal (ADC) MCU. Kemudian Anda mengkonfigurasi firmware untuk menggunakan "tabel termistor" yang sesuai (benar-benar tabel pencarian tegangan) untuk amp tersebut. Tergantung pada papan pengontrol Anda, Anda juga mungkin perlu memastikan resistor pull-up / pull-down termistor biasa tidak mempengaruhi output amp.

Jadi, Anda perlu memastikan:

• Anda tidak memiliki masalah kebisingan listrik
• Kompensasi cold-junction berfungsi sebagaimana mestinya
• Firmware dan papan pengontrol dikonfigurasi dengan benar untuk output chip amp Anda

Jika Anda melakukan semua itu, TC harus memberikan akurasi dan keandalan yang unggul di atas termistor.

Sepertinya Anda hanya memiliki termokopel yang rusak. Tapi, saya baru saja melakukan pencarian Google untuk "Mengapa termokopel tidak akurat" dan menemukan artikel ini tentang mengidentifikasi termokopel yang buruk dan pemeliharaan preventif. Saya tidak pernah memikirkan banyak tips dalam artikel ini, tetapi saya juga tidak mengalami kesalahan suhu yang drastis.