Pytanie:
Jak uzyskać spójne i dokładne odczyty z termopar?
TextGeek
2016-01-14 00:02:28 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zaktualizowałem do podwójnej wytłaczarki Mk9 i przyszedł z zainstalowanymi termoparami zamiast termistorów, które miałem wcześniej.

Bez względu na to, co zrobiłem z termoparami, wskazana temperatura podskoczyła nawet o 30 ° C lub więcej. Krótko mówiąc, po kilku tygodniach majstrowania nigdy nie udało mi się sprawić, by termopary działały dobrze i zastąpiłem je termistorami, które były w porządku.

Moje pytanie brzmi: co jest potrzebne, aby termopary dawały niezawodne, spójne, dokładne odczyty? Czy są po prostu niesamowicie drażliwe?

Niektóre rzeczy, których próbowałem, to:

  • Oczywiście należy dodać obwody (zwykle płytka wzmacniacza termopary, taka jak http://wiki.ultimaker.com/Thermocouple_Sensor_Board_v1), aby zamienić drobne różnice napięcia na większe różnice, które można wykorzystać z Arduino lub podobnymi wejściami analogowymi.

  • Umieść je płytki w pobliżu termopar, ale na tyle daleko, że same mają dość stabilną temperaturę.

  • Nie mają absolutnie żadnych przedłużeń drutów spawów, zmian typów drutów (materiału) itp.

  • Unikaj zbyt szybkiego powtarzania pomiarów.

  • Zastąpiłem płytkę termopary napięciem 5 V przez potencjometr do styku wejścia analogowego , aby wykluczyć problemy z Arduino, konfiguracjami pinów lub oprogramowaniem i uzyskałem stabilne odczyty.

  • Sprawdziłem, czy nie ma zwarć do masy z bloku grzejnika, po obu stronach termoelementy, sam grzejnik itp. Nie znaleziono.

  • Termopara w iry są otoczone plecionym ekranem (nie są wspólne ani nie są zwarte z żadnym przewodem termopary); Próbowałem uziemić to na obu końcach i na obu końcach, do bloku grzejnego, ramy drukarki, uziemienia zasilacza i masy płyty RAMPS. Miały one różne efekty (czasem duże), ale nie mogłem znaleźć żadnej konfiguracji, która zapewniłaby stabilność odczytów (znacznie mniej dokładnych!).

Czy czegoś mi brakuje?

Dzięki !

Steve

Bardzo fajne pytanie!
Czy istnieje duża różnica w kosztach między termoparami a termistorami?
Może 10 USD za termoparę typu K plus 10 USD za dodatkową kartę wzmacniacza, której potrzebujesz. 1 dolar lub mniej za termistor, sądząc po szybkim wyszukiwaniu w Internecie.
@MartinCarney [Relevant] (http://electronics.stackexchange.com/q/24975/25159).
Aby dodać do tego, przeszedłem przez wiele tego samego po przełączeniu na całkowicie metalowy E3D i uszkodzenie termistora. Przez chwilę mogłem drukować za pomocą termopary, a potem nie miałem końca. Temperatura podskakująca ~ 20C przy każdej aktualizacji i bardzo niespójna. Wypróbowałem kilka różnych płyt, termopar, a nawet posunąłem się do oddzielnego zasilania płytki. Skończyło się na tym, że z jakiegoś powodu usunąłem diodę z jednej i tę płytkę można znaleźć tutaj - https://oshpark.com/shared_projects/p8Yv87Ks, ale nie wierzę, że to w ogóle pomogło.
Dwa odpowiedzi:
#1
+7
Ryan Carlyle
2016-01-20 22:40:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Termopary działają na zasadzie pasywnego generowania BARDZO małych napięć poprzez efekt Seebecka - zwykle kilkadziesiąt miliwoltów. To dosłownie para drutów wykonanych z dwóch różnych specjalnych stopów, połączonych ze sobą elektrycznie na „gorącym” końcu. To złącze przewodów można zamontować w dowolnym rodzaju końcówki lub ucha mocującego.

Fakt, że są to bardzo proste i pasywne urządzenia, sprawia, że ​​są one niezwykle precyzyjne i spójne między TC tego samego typu, DUŻO więcej tak niż termistory. Każda termopara typu K na świecie daje taką samą dokładną moc wyjściową +/- 1-2 ° C. Możesz nawet przeciąć termoparę na pół, ponownie skręcić razem końce przewodów i nadal będzie działać!

Jednak bardzo mały (miliwolty) sygnał, który generują, jest dość podatny na szum elektryczny i konstrukcję obwodu. Aby sygnał był użyteczny, musi być znacznie wzmocniony. Więc nie potrzeba dużo EMR z twojego grzejnika lub przewodów krokowych, aby zakłócać odczyt TC. Częstym problemem związanym z obwodami TC w drukarkach 3D jest przerażająca pętla GROUND LOOP - jeśli "gorąca" końcówka jest elektrycznie podłączona do gorącego bloku, napięcie i prąd na przewodach grzejnika i silnika mogą indukować małe prądy przez przewody TC, które są całkowicie wkręcane sygnał miliwoltowy. Wzmacniacz odbiera te błądzące napięcia i wyrzuca odczyt temp. Tak więc istnieje kilka ważnych wskazówek, jak chronić przewody TC przed hałasem:

  • Przewody TC muszą być izolowane elektrycznie od sprzętu montażowego (ucho oczkowe, osłona termometryczna, cokolwiek ma Twoja wytłaczarka). Możesz to sprawdzić za pomocą multimetru - chcesz mieć nieskończoną / poza zasięgiem rezystancję od przewodów TC do końcówki montażowej i gorącego bloku. Skoro już to robisz, upewnij się, że przewody wkładu grzejnego nie zwierają do gorącego bloku - to niebezpieczne i może również powodować problemy z TC.
  • Trzymaj dwa przewody TC blisko siebie, a nie bezpośrednio równolegle do źródeł zakłóceń, takich jak grzejniki sterowane PWM lub okablowanie krokowe. Jeśli musisz uruchomić TC w wiązce z innymi przewodami, SKRĘĆ pary przewodów grzałka / krok. (W przypadku silników krokowych skręć każdą parę cewek w innym skoku, jeśli to możliwe. Nie musisz skręcać oddzielnych par cewek względem siebie.)

Innym częstym problemem związanym z obwodami TC jest ODSZKODOWANIE ZIMNEJ KOŃCÓWKI. Termopara nie mierzy temperatury końcówki, mierzy RÓŻNICĘ temperatury między gorącą końcówką a zimnym złączem, gdzie TC jest podłączony do wzmacniacza lub przewodów miedzianych. Wzmacniacz TC ma wbudowany termistor, którego używa do dodawania temperatury na zimnym złączu do mierzonego sygnału z termopary. Jest kilka rzeczy, które musisz zrobić, aby upewnić się, że kompensacja zimnego złącza działa prawidłowo:

  • Powinieneś poprowadzić przewód TC od „gorącej” końcówki do wzmacniacza TC. MOŻESZ go łączyć i instalować wtyczki, ale tylko z większą liczbą przewodów typu K TC i odpowiednimi wtyczkami termopary typu K. Używają tego samego metalu co przewód TC, więc nie generują niepożądanego napięcia na złączu, które zakłóca sygnał TC. Jeśli połączysz przewód miedziany między TC a wzmacniaczem, wszelkie różnice temperatur wzdłuż miedzi nie będą mierzone! Jest to szczególnie duży problem, jeśli podłączysz miedź do miedzi wewnątrz ciepłej obudowy, a następnie doprowadzisz miedź do wzmacniacza poza obudową.
  • Wzmacniacz nie powinien być bardzo gorący. Wbudowany termistor jest przeznaczony do dokładnego pomiaru temperatury zbliżonej do temperatury pokojowej, a nie temperatury bloku gorącego.
  • Nie powinno być dużych gradientów temperatury w pobliżu wzmacniacza lub między zakończeniem przewodu TC a rzeczywistym układem wzmacniacza. Umieść wzmacniacz wystarczająco daleko od gorącego końca i innych źródeł ciepła (takich jak silniki krokowe), aby nie występowały dziwne profile temperaturowe.

Jeśli wykonasz powyższe, TC wyprowadzi dobry sygnał, a wzmacniacz odczyta go poprawnie. Ale jest jeszcze jeden problem. Płyta główna musi wiedzieć, jak rozumieć wyjście wzmacniacza. Płytki sterujące drukarki 3D, które są przeznaczone wyłącznie dla TC, takie jak Mightyboards, zwykle wykorzystują komunikację cyfrową między wzmacniaczem a głównym układem sterującym (MCU). Jest to wysoce niezawodne i nie wymaga żadnej specjalnej konfiguracji oprogramowania układowego - wsparcie jest wbudowane. Ale jeśli przypinasz zewnętrzny wzmacniacz TC do płyty, która oczekuje termistorów, będziesz musiał powiedzieć oprogramowaniu układowemu, jak to zrobić odczytaj sygnał ze wzmacniacza. Najpopularniejszą techniką jest wyprowadzanie przez wzmacniacz liniowego sygnału napięciowego do normalnego wejścia termistora MCU (ADC). Następnie konfigurujesz oprogramowanie układowe tak, aby korzystało z odpowiedniej „tabeli termistorów” (w rzeczywistości tabeli wyszukiwania napięcia) dla tego konkretnego wzmacniacza. W zależności od płyty kontrolera może być również konieczne upewnienie się, że zwykłe rezystory podwyższające / obniżające termistor nie wpływają na wyjście wzmacniacza.

Więc musisz się upewnić:

  • Nie masz problemów z szumami elektrycznymi
  • Kompensacja zimnego złącza działa zgodnie z przeznaczeniem
  • Oprogramowanie układowe i płyta kontrolera są poprawnie skonfigurowane dla wyjścia układu wzmacniacza

Jeśli to wszystko zrobisz, TC powinien zapewniać lepszą dokładność i niezawodność niż termistor.

Dzięki! Wiele dobrych informacji. Nie próbowałem odsuwać przewodów TC zbyt daleko od przewodów silnika / grzałki / ogranicznika lub skręcać tego ostatniego; warto spróbować. Wrócę, gdy spróbuję, ale skoro mam działającą drukarkę z termistorami, przez jakiś czas nie mogę z nią zadzierać .... :)
#2
+2
tbm0115
2016-01-20 05:54:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To brzmi tak, jakbyś miał uszkodzoną termoparę. Jednak właśnie wyszukałem w Google hasło „Dlaczego termopary są niedokładne” i znalazłem ten artykuł na temat identyfikowania złych termopar i konserwacji zapobiegawczej. Nigdy nie myślałem o wielu wskazówkach w artykule, ale nie miałem też tak drastycznych błędów temperaturowych.

Dzięki za referencje, dobry artykuł! To musiałyby być * 2 * wadliwe termopary, ponieważ mam podwójne wytłaczarki. Mogę je podgrzać i odczytać niewielką zmianę napięcia za pomocą miernika bezpośrednio do nich podłączonego, więc nie są całkowicie martwe.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...