Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterownik grzałki platformy drukarki 3D z sterowaniem fazowym

Sareph 20 Lis 2016 13:33 4701 10
  • Sterownik grzałki platformy drukarki 3D z sterowaniem fazowym

    W większości drukarek 3D FDM występuje podgrzewana platforma, występuje bo termoplastiki lubią się kurczyć i większość z nich, głównie wariacje na temat ABSów bez podgrzewanego spodu zamieniają się w jakaś formę łódki. Większość z tych grzałek to wariacja na temat modelu mk2/mk3 - PCB dostosowanego do bycia grzałką. Opcja tania, tylko moc pozostawia trochę do życzenia. Ale nawet jakby miały mieć sensowną moc to sposób w jaki są zasilane pozostawia, w mojej opinii, trochę do życzenia. Raz, że niskie napięcie oznacza bardzo duże prądy (i przejście 12 -> 24V wiele nie zmienia), a dwa, że potrzeba do tego potężnego zasilacza.

    Sterownik grzałki platformy drukarki 3D z sterowaniem fazowym

    Lepszym, przynajmniej dla mnie rozwiązaniem okazało się zastosowanie względnie taniego, słabego, bo ledwie 100W zasilacza 12V wraz z odpowiednio 500W (20x20cm platforma) i 600W (30x30cm) silikonowymi matami grzejnymi, zasilanymi wprost z sieci, prądem o napięciu 230V. Pozwalają osiągnąć platformie temperaturę 120 stopni w około 40-50s dla wariantu 1 i 2:45 dla wariantu drugiego. Co jest sporą poprawą w stosunku do oryginalnej grzałki pierwszej platformy która 90 stopni osiągała w 23 minuty, a dobić do 100 bez dodatkowej izolacji (także od góry) nie była w stanie.

    Tymi grzałkami trzeba jednak sterować. Oryginalnie używałem kombinacji 2xBTA24 + MOC3043 na żelazkowo przygotowanych płytkach. Dwa triaki - chcąc uniknąć specjalnego ich chłodzenia. Rozwiązanie jest w sumie ok, z tym, że jedyna metoda sterowania takim układem to bang-bang. A oryginalnie używany przy mk2/3 dostępny był PWM, czyli opcja korzystania z bardzo stabilnej kontroli temperatury za pomocą któregoś algorytmu PID. Chcąc przywrócić tę opcję stworzyłem taki oto układ:

    Sterownik grzałki platformy drukarki 3D z sterowaniem fazowym Sterownik grzałki platformy drukarki 3D z sterowaniem fazowym

    Niestety, jak zwykle nie ma schematu, ale z drugiej strony aż tak bardzo nietypowy czy skomplikowany układ nie jest aby się nie dało pojąć jak działa. Układ wykonawczy, tnący sinusiode zbudowany prawie jak w pierwotnej wersji - na dwóch triakach BTA24. Towarzyszące im optotriaki zostały zastąpione modelami MOC3023, bo w przeciwieństwie do MOC3043 nie posiadają układu przełączenia w zerze. To pozwala kontrolerowi na uruchamianie ich akurat wtedy kiedy potrzebuje. Wykrywacz przejścia przez zero zbudowany jest z optoizolatora H11AA1M, który ma tę zaletę, że zawiera dwie przeciwnie podłączone diody, co pozwala na wyeliminowanie mostka prostowniczego z tego typu układu. Prąd na diodzie ograniczony przez standardowe 2x100k rezystory. Poza sygnałem PWM grzałki wymagane jest zasilanie 5-12V, redukcji do 3v3 użytego do zasilania CPU dokonuje AMS1117.
    Sercem całości jest ATtiny13, bo jest wystarczająco mały, fizycznie. Układ musiał być mały aby się zmieścić z inną płytką w 1dm2.
    Wielkiej filozofii przy jego podłączeniu nie ma, wyjście optoizolatora dostarczone jest do ADC, który pracuje z maksymalna możliwa częstotliwością. Jeden pin wykorzystany jest do włączania optotriaków (przez mosfet) i jeden bezpośrednio podłączony do LEDa, sygnalizującego stan urządzenia. I jeden (przy użyciu PCInt i timera) do pomiaru wypełnienia sygnału wejściowego. Reszta pinów wyprowadzona na złączu z 1,25mm rastrem dla potrzeb ISP.

    Cięcie sinusa możliwe jest na 64 równe poziomy, czyli 6 bit. To niestety nie daje liniowej regulacji mocy, ale w sumie - i tak liniowa regulacja, akurat w tym wypadku nie ma większego znaczenia. Do pomiaru wypełnienia sygnału PWM wykorzystany jest jeden jedyny dostępny w tiny13 timer, pracujący z dzielnikiem 256 przy 9,6MHz zegarze głównym. Pomiar daje prawidłowe rezultaty w zakresie sygnału wejściowego od około 2Hz do 125Hz. Co przy wykorzystaniu 8 bitowych timerów w kontrolerze drukarki, przekłada się na ich dopuszczalne zegary z zakresu ~512Hz do ~32kHz. Z braku lepszego pomysłu i braku więcej niż jednego timera, w ramach timera, do obsługi LEDa wykorzystałem sygnał z detektora przejścia przez zero. Minus takiego rozwiązania jest taki, że w razie utraty zasilania sieciowego, LED zostanie w takim stanie w jakim ostatnio go widziano kiedy zasilanie było poprawne.

    Obudowa, tak żeby chronić przed przypadkowym macaniem wysokonapięciowych złącz, wydrukowana z ABS. Przypadkowo doskonale pasuje do profili aluminiowych z rodziny V-Slot, z których zrobiona jest moja główna drukarka.

    Sterownik grzałki platformy drukarki 3D z sterowaniem fazowym

    Całkowity koszt części, około 50-60zł.


    Fajne!
  • #2 22 Lis 2016 21:59
    paluszasty
    Poziom 23  

    Układ wykonany starannie. Jednak czemu kolega uparł się na sterowanie fazowe a nie grupowe grzałki?

  • #3 22 Lis 2016 22:31
    Sareph
    Poziom 14  

    Nie wiem czy się uparł, jakoś po prostu nie przyszło mi do głowy skorzystanie z niego, fazowe wydawało mi się jakoś bardziej naturalne. Ale tak z ciekawości, miało by jakieś zalety względem fazowego? Bo w sumie to tylko kwestia zmian w programie.

  • #4 23 Lis 2016 04:22
    sundayman
    Poziom 24  

    Sterowanie grupowe jest o tyle lepsze, że nie generuje żadnych zakłóceń, ponieważ włączanie i wyłączanie jest zawsze w "zerze" zasilania. Dlatego warto jest stosować tam, gdzie można - a to właśnie są wszelkiego rodzaju grzałki.

  • #5 23 Lis 2016 12:25
    krisRaba
    Poziom 22  

    Dokładnie, sterowanie grupowe świetnie nadaje się do obiektów wykazujących dużą bezwładność, np. grzałek. Przy dużej bezwładności nie ma znaczenia, czy przepuścisz 8 z 10 przebiegów, żeby uzyskać 80% mocy, czy też puścisz wszystko, ale wytniesz odpowiednią część sinusoidy, efekt końcowy będzie ten sam (no może poza zakłóceniami ;) ). Dodatkowo jeśli chciałbyś programowo zadawać procenty, które rzeczywiście miałyby oznaczać procent mocy, to musiałbyś linearyzować zadaną wartość cosinusem, bo tniesz sinusa, a nie prostokąt, więc czas opóźnienia wyzwolenia nie jest wprost procentem mocy. Przy PID to oczywiście nieistotne, bo regulator sam się martwi w którym momencie odpalić triaka, żeby uzyskać żądaną wartość mierzoną.
    Regulacja fazowa stosowana jest natomiast do obciążeń o niskiej bezwładności. Gdybyś sterował grupowo żarówką, to szybko zauważysz, że to nie najlepszy pomysł ;)

  • #7 23 Lis 2016 23:02
    Jacek Rutkowski
    Poziom 22  

    Grupowe sterowanie ma tylko jeden duży mankament, jeśli zasilanie idzie z odległego transformatora to nawet 600W załączane grupowo powoduje denerwujące miganie żarówek. Osobiście zastosowałem taki trik dla sterowania grzałką 1kW w baniaku z zacierem i niestety po pierwszej wizycie w piwnicy wieczorem zrezygnowałem z tego sterowania. Efekt był jak przy spawarce, miganie żarówek było zbyt denerwujące dla mnie.

  • #8 25 Lis 2016 17:51
    pheonix
    Poziom 13  

    Skąd masz takie maty grzewcze i ile za nie zapłaciłeś ??

  • #10 11 Gru 2016 13:49
    GlobiGal
    Poziom 9  

    Może tu jeszcze ja coś powiem.
    W układach grzania form w przetwórstwie tworzyw sztucznych rozwiązane jest to tak że podczas rozruchu jest sterownie fazowe (głównie chodzi o pozostałości wilgoci która może tam się znajdować) a potem już po odwilgoceniu praca w sterowaniu grupowym.
    W sterowniku Elwik jest dodatkowo sprawdzane w początkowej fazie sterowania czy nie ma upływu prądu do uziemienia.
    Czy twój regulator ma opcje auto-tuningu? Jak wyliczyłeś parametry regulatora? Czy stosujesz zabezpieczenia w obwodzie grzania?

    Dziękuje i pozdrawiam.

  • #11 11 Gru 2016 13:56
    Sareph
    Poziom 14  

    GlobiGal napisał:
    Czy twój regulator ma opcje auto-tuningu? Jak wyliczyłeś parametry regulatora? Czy stosujesz zabezpieczenia w obwodzie grzania?

    Nie ma auto tuningu, bo nie musi mieć, a z reszta i tak się nie da, bo nie ma niczego do odczytu temperatury. To tylko trochę bardziej zaawansowany przekaźnik, który po prostu wie jak się obchodzić z prądem zmiennym, czego nie wie kontroler (smoothie, repetier, marlin czy cokolwiek). Jak mu elektronika sterując powie "włącz z taką oto mocą" to włączy zasilanie z taką oto mocą.

 
Promocja -20%
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
tme