Lars Pötter
2016-05-05 18:24:37 UTC
我見過機械式（微動開關），光學式和磁性式（磁體+霍爾傳感器）終端擋。
它們在正確位置的開關精度有何不同？如果是這樣，哪個最精確？
我見過機械式（微動開關），光學式和磁性式（磁體+霍爾傳感器）終端擋。
它們在正確位置的開關精度有何不同？如果是這樣，哪個最精確？
我們應該使用一些不同的標準來選擇開關類型：
重要的是要問，我們實際上需要多少開關精度？由於諸如摩擦轉矩和磁棘爪角度誤差之類的誤差引起的影響，使用微步進步進電機的典型3d打印機傳動系統只能將移動負載準確地定位在+/- 1/16微步內（即使使用的微步距更小）。對於大多數打印機而言，大約為+/- 0.01mm。歸位開關只需要與電機的定位一樣精確！擁有0.001mm的精密擋塊無法獲得任何收益。
使用適當的開關選擇和配置，所有類型的擋塊開關均可達到+/- 0.01mm的精度。
然後，在消費者/業餘愛好者3d打印機中使用三種“標準”開關類型：
機械開關
精度/重複性取決於開關的質量，所連接的槓桿臂的長度（較長的接觸距離會增加接觸距離，但對於精度而言則更差）以及托架對開關的衝擊速度。機械開關好壞都有可能。這通常是一個合理的默認選擇，因為它既簡單又便宜。
帶有短槓桿臂（或槓桿臂已卸下）的小型機械開關通常可達到所需的+/- 0.01mm開關精度。非常便宜的開關，較高的接觸速度以及較長的槓桿臂可能無法為Z歸位或探測提供足夠的分辨率，但仍足以滿足低精度X和Y歸位目的。
機械開關容易引起問題的地方是噪聲抑制。不同的控制板使用不同的方式對開關進行佈線：有些使用兩條線，僅在觸發時才發送信號。當未觸發時，信號線會懸空或微控制器微弱上拉，同時連接到用作天線的長線以拾取EM噪聲。由於PWM電流控制，加熱器或步進器的接線會發出討厭的EMR，這是很常見的。兩線製末端制動器電纜應始終遠離步進器和加熱器的佈線。屏蔽和絞合導體也是一個好主意。
一種更可靠的方法是使用三線開關，根據開關位置主動拉高或拉低信號線。這些往往會更好地抑制噪聲。
很便宜的機械開關在打印機的使用壽命內可能會失效。但是，大多數限位開關的額定壽命為數百萬個週期，在任何正常打印機的使用壽命內都不太可能發生。
在故障排除期間，機械開關易於對準並且易於手動觸發。
光開關
這些依賴於標誌來阻擋光發射器和檢測器之間的窗口。這是非接觸式的並且可以相當可靠，但是帶來了一些挑戰。確切的觸發位置（以及因此的精度）可能取決於房間中的環境光水平，因為傳感器正在監視光以減少到特定強度以下。因此，在短期內它可能是非常可重複的/精確的，但是如果傳感器在一天內從太陽移入和移出太陽，則會有一些漂移。
如果標誌進入傳感器，則開關趨於更加一致和可靠。窗口從側面而不是頂部。
光開關會主動拉高或拉低信號線，因此具有良好的電氣噪聲抑制能力。
霍爾效應開關
這些將測量附近磁場的強度，並在一定極性下超過一定量時觸發。這是高精度/可重複的（優於+/- 0.01mm），並且極耐噪聲和環境條件。 （無論如何，除非您的打印機靠近會發射大磁場的物體。）
我見過的霍爾開關具有可調的調整電位器來調節觸發距離。嘗試手動校準第一層高度的Delta或Z軸時，這是一個很好的功能。
霍爾開關的主要缺點是它們需要一塊磁鐵來觸發開關。在故障排除期間很難手動觸發，並且需要在移動的滑架上的某個地方安裝磁鐵。膠水可以很好地工作...但是不要將磁鐵向後膠水！
托馬斯·桑德拉德（Thomas Sanladerer）完全按照您的要求進行了比較。檢查整個視頻。
結果是電感式傳感器最精確，但是高度依賴於所選的床材料。
機械開關（裸露，無金屬臂）幾乎與每種床料一樣精確，並且保持相同的精度（但是您需要一種機制來收回它們，這可能會或可能不會降低精度）。
其他傳感器的精度較低。
無論如何，它們中的大多數都已經遠遠超出了要求，因為任何小於50微米的都可以，並且基本上都可以達到該精度。
請根據其他因素（例如重量，安裝）進行選擇， 價錢。在根據您的特定床進行校準之後，感應式可能是最簡單的，因為它們不需要縮回，但體積很大。 BLtouch可能是第二選擇，機械微動開關是第三選擇。
我認為沒有簡單的答案。
在我看來，家用傳感器的精度並不重要。固件通常允許在指示位置和實際位置之間設置偏移量。真正重要的是可重複性。每次傳感器指示位置時，位置都是相同的。
機械開關
通過測試多個機械開關，我發現“ make”事件它比“ break”事件的可重複性要差。為了獲得最佳效果，我朝關閉開關的位置移動，然後向相反的方向移動直到開關打開。如果我沒記錯的話，我的“ make”可重複性約為0.02英寸（0.5毫米），“斷裂”可重複性約為0.005英寸（0.13毫米）。
光學開關
對於增量3D打印機，我使用光學傳感器。光學傳感器通常在叉狀結構的相對兩側具有內置的照明和傳感器。傳感器側有一個槽，可遮擋接收到的光，從而將其與周圍的光隔離開。槽沿與叉對齊或垂直於叉的軸線。用於滅弧室的標誌應完全覆蓋插槽，並且為確保良好的重複性，標誌的邊緣必須與插槽平行。換句話說，某些傳感器期望標誌從側面進入，而其他傳感器期望標誌從頂部進入。兩種方法都可以使用，但是您需要為機器的配置選擇合適的傳感器。
帶光開關的環境光
也許環境光可能是一個問題。如果是這樣，可以通過遮蔽傳感器來解決。
讓我們假設傳感器中的LED與周圍的LED燈具有相同的效率。作為參考，以下是用於光學傳感器的典型光學斷續器的規格表： http://www.isocom.com/images/stories/isocom/isocom_new_pdfs/H21A.pdf光學傳感器旨在減少對環境光的敏感性。
光強度隨著距離^ 2的降低而下降，並且傳感器中的照明器非常靠近。室內光對傳感器有多大影響？
在我的商店中，我將8英尺LED替換燈泡用於熒光燈。這樣，我有72瓦的LED照明，可以說均勻地照亮了天花板下面的半球形。一個完整的球體為12.56 sr（立體聲或立體聲弧度），所以一個半球體為6.28球面度，功率為11.46 W / sr。在傳感器處，這必須除以距離的平方，例如8英尺。這樣就得出（11.46 W / sr）/（96in ^ 2）= 0.119 W /面積。
照明LED的功率（通常）為1.2V * 0.05A，或0.06W。典型LED的錐度約為30度，即1 sr，功率為0.06 W / sr。估計發射器和傳感器之間的距離為4毫米或0.157英寸，縮放比例為（0.06 W / sr）/（0.157in ^ 2）= 2.43 W /面積。
似乎不太可能普通的環境光將是一個問題。如果是這樣，則可以將傳感器安裝座設計為屏蔽傳感器，使其免受直接暴露於環境光的影響。我發現紅色的PLA對紅外光不是特別不透明，所以我需要用黑色顏料噴塗標誌。
霍爾效應開關
我沒有霍爾效應磁性限位開關的經驗。這裡的其他答案都稱讚它們，因為它們具有可用於設置精確檢測點的調整。我不喜歡調整，因為它們會漂移。鍋具容易磨損，氧化，並且電阻的變化緩慢和快速。我希望在硬件上有一些不可調整且可重複的內容，並使用軟件來進行校準。
混合選擇示例
在6軸增量上我構建的CNC架構計算機，我使用混合方法來感應原始位置。機械開關指示一個接近原點的位置，而旋轉編碼器的索引脈衝定義了精確的原點位置。歸位固件向家移動，直到機械開關閉合，然後離開，直到其斷開，然後向家移動，直到檢測到索引脈衝。由於有六個軸，因此有六套這些開關和編碼器。對於機器，使用機械開關進行粗略歸位是很有意義的，因為索引傳感器每轉會被擊中一次，因此這並不是唯一的指示，並且機器會產生大量灰塵和碎屑，從而可能會阻塞光學傳感器。 。
因此，在沒有絕對答案的情況下，我更喜歡光開關的可重複性。
我認為最好的傳感器涉及多個因素，但是對我來說，一般的訂購順序是霍爾，光學，然後是機械。由於振動和打印機在使用過程中的變化，所有類型的打印機都可能會有些偏差。因此，評估的便捷性在於調節的容易程度以及止損的準確性。
以我的經驗，霍爾效應傳感器是最準確，最簡單的。它們不依賴於物理切換（與機械切換一樣），這意味著組件上沒有“磨損”，切換點將保持不變。它們有一個電位計，可以調節該電位器以改變擋塊的位置，而無需任何機械干預即可進行非常精細的調節。它們可能非常準確。
光學元件的精度類似，但通常具有固定的組件，該組件會切割光束以打開/關閉傳感器。擋塊的調整通常是機械的，因為需要調整安裝點-這會降低其精度。有各種可調節的安裝座可減輕這種情況。
機械開關在調節方面與光學開關相似，但實際開關機構的附加誤差會隨時間推移而降低。
如果您查看 RepRap Wiki，他們簡要介紹了這三個開關：
“ 是最基本的止動件形式，由普通的開關，兩根電線製成。更改開關狀態會向電子設備發出信號。
“這些光學擋塊會觀察光水平並對突髮變化做出反應。”
“這些終結點；霍爾效應傳感器是一種傳感器，可根據磁場改變其輸出電壓。霍爾效應傳感器用於接近開關，定位，速度檢測和電流感測應用。“
關於您的問題，這是
I親自將光學和磁性開關都放在多功能組件的類別中，具體取決於您的情況。意思是，這兩種類型的開關（通常） sup>都提供了有價值的對象檢測範圍，這有可能導致（取決於您的計算機）導致推送的命令，該命令告訴您的計算機在其運行時變慢再說一次，我個人會很警惕使用光學終端擋塊，它可能會受到環境室內照明或其他來源的潛在白光噪聲的影響。對於某些模塊，我可能是錯的
因此，如果我們縮小機械和磁性之間的距離：-磁性會提供一種更溫和的方法，（可能）減少磨損量-但是，我假設，磁性開關需要“插入”，具體取決於傳感器中使用的組件。這可能會導致傳感器觸發範圍超出預期。 -機械開關很簡單。他們正在觸摸或未觸摸（打開或關閉） -一種可能的優點（或缺點）是能夠更輕鬆地手動操作觸發器。我遇到了幾次需要作為故障排除步驟的一部分手動觸發終點站的情況。但是，如果在機器運行時意外撞到了擋塊，那就不好了。
其他答案中未解決的一個單獨問題是X / Y軸的終點擋塊與Z軸的終點擋有不同的要求。
何時打印機提供XYZ校準（如Prusa i3 MK2），因此X和Y開關的屬性起作用，因為對於Z探測，探頭應居中在床的基準點（銅圈）上方。校準的XY部分測量基準點相對於終點止動觸發點的位置。然後Z校準測量每個基準點的高度。
當不提供XYZ校準時，通常不需要相對於X和Y行進端進行非常可重複的定位，並且在大多數打印機上，您都可以簡單地移動電機，直到它們開始跳過步驟並稱其為一天-它將在幾步之內就變得準確。
Z軸始終對精度有很高的要求重複性，以及確定其位置的兩種通用方法：
在Z軸驅動系統上沒有終端擋塊，在打印頭上安裝了探針並使用了以檢測打印頭是否在打印平台上方一定距離處。可以將其用於床身形狀的9點校準，因此無需進行床身調平。
Z軸驅動系統上使用的末端擋塊。打印頭上沒有傳感器。床需要根據噴嘴單獨調平-因此床調平螺絲。
對於Delta，您基本上有三個Z軸驅動器，與笛卡爾XYZ驅動器類似，如果您在打印頭上裝有探針，則無需任何終端擋塊。您也可以使用此類探針執行多點床調平。
使用閉環步進控制（例如 Mechaduino或線性數字位置傳感器（例如，用於CNC機器）。
如果您不想手動執行床平整，Z探針仍然有用。