열전대에서 일관되고 정확한 판독 값을 얻는 방법?

Mk9 이중 압출기로 업그레이드했으며 이전에 사용했던 서미스터 대신 열전대가 설치되어있었습니다.

열전대로 무엇을 하든지 지시 된 온도는 30C 이상으로 뛰어 올랐습니다. 요컨대, 몇 주 동안 조사한 결과 열전대가 제대로 작동하지 않아 서미스터로 대체 되었기 때문에 문제가 없었습니다.

따라서 제 질문은 열전대가 신뢰성 있고 일관된 정확한 판독 값을 제공하는 데 필요한 것입니까? 그들은 정말 놀랍습니까?

내가 시도한 것은 다음과 같습니다.

• 물론 작은 전압 차이를 Arduino 또는 유사한 아날로그 입력에서 사용할 수있는 더 큰 차이로 변환하려면 회로를 추가해야합니다 (일반적으로 http://wiki.ultimaker.com/Thermocouple_Sensor_Board_v1 과 같은 열전대 증폭기 보드 ).

• 보드를 열전대에 가깝게 배치하지만 온도가 꽤 안정적 일 수 있습니다.

• 스플 라이스의 와이어 연장, 와이어 유형 (재료) 변경 등은 절대로 없어야합니다.

• 반복 측정을 너무 빨리하지 마십시오.

• Arduino, 핀 구성 또는 소프트웨어의 문제를 배제하기 위해 전위차계를 통해 열전대 보드를 전위차계를 통해 5V로 대체하고 안정적인 판독 값을 얻었습니다.

• 히터 블록, 열전대 양쪽, 히터 자체 등의 접지 단락을 확인했습니다.

• 열전대 와이어는 편조 차폐로 둘러싸여 있습니다 (열전대 와이어에 공통이거나 단락되지 않음). 한쪽 끝과 양쪽 끝을 열 블록, 프린터 프레임, 전원 공급 장치 접지 및 RAMPS 보드 접지에 접지하려고했습니다. 이것들은 다양한 영향을 미쳤지 만 (때로는 큰), 측정 값을 안정적으로 만드는 구성을 찾을 수 없었습니다.

내가 놓친 게 있습니까?

감사!

스티브

열전대는 제벡 효과 (대개 수십 밀리 볼트)를 통해 매우 작은 전압을 수동적으로 생성함으로써 작동합니다. 문자 그대로 두 개의 서로 다른 특수 합금으로 만들어진 한 쌍의 전선 일뿐입니다. 이 와이어 접합은 원하는 종류의 부착 팁 또는 러그 내부에 장착 할 수 있습니다.

그것들이 매우 단순하고 수동적 인 장치라는 사실은 서미스터보다 훨씬 더 동일한 유형의 TC간에 매우 정확하고 일관성있게 만듭니다. 세계의 모든 K 형 열전대는 +/- 1-2C 정도의 동일한 정확한 출력을 제공합니다. 열전대를 반으로 자르고 전선의 끝을 다시 꼬아도 여전히 작동합니다!

그러나 이들이 생성하는 매우 작은 (밀리 볼트) 신호는 전기 노이즈 및 회로 설계에 매우 취약합니다. 신호 전압은 크게 증폭되어 유용해야합니다. 따라서 히터 또는 스테퍼 와이어에서 TC 판독을 방해하는 데 많은 EMR이 필요하지 않습니다. 3D 프린터에서 TC 회로의 빈번한 문제는 끔찍한 GLOUND LOOP입니다. "핫"팁이 핫 블록에 전기적으로 연결된 경우 히터와 모터 와이어의 전압 및 전류가 완전히 고정되는 TC 와이어를 통해 작은 전류를 유도 할 수 있습니다. 밀리 볼트 신호. 증폭기는 이러한 스트레이 전압을 포착하여 온도 판독 값을 차단합니다. 따라서 TC 와이어에서 노이즈를 제거하기위한 몇 가지 중요한 지침이 있습니다.

• TC 와이어는 장착 하드웨어 (압출기가 가지고있는 아이 러그, 써모 웰)와 전기적으로 절연되어야합니다. 멀티 미터로이를 확인할 수 있습니다. TC 리드에서 장착 팁 및 핫 블록에 이르기까지 무한 / 범위 밖의 저항을 원합니다. 사용하는 동안 히터 카트리지 와이어가 핫 블록에 단락되지 않도록하십시오. 안전하지 않으며 TC에 문제를 일으킬 수 있습니다.
• 두 개의 TC 와이어를 서로 가깝게 유지하고 PWM 제어 히터 나 스테퍼 배선과 같은 노이즈 소스와 바로 평행하지 않도록하십시오. 다른 와이어와 함께 번들로 TC를 실행해야하는 경우 히터 / 스테퍼 배선 쌍을 트위스트하십시오. 스테퍼의 경우 가능하면 각 코일 쌍을 다른 피치로 꼬으십시오. 별도의 코일 쌍을 서로 꼬을 필요는 없습니다.

TC 회로의 또 다른 일반적인 문제는 COLD JUNCTION COMPENSATION입니다. 열전대는 팁 온도를 측정하지 않으며 TC가 앰프 또는 구리 배선에 연결된 핫 팁과 콜드 정션 간의 온도 차이를 측정합니다. TC 앰프에는 온보드 서미스터가있어 콜드 접점의 온도를 열전쌍의 측정 된 신호에 추가하는 데 사용됩니다. 냉 접점 보상이 제대로 작동하도록하기 위해 수행해야 할 몇 가지 사항이 있습니다.

• "핫"팁에서 TC 앰프까지 TC 와이어를 연결해야합니다. 더 많은 타입 K TC 와이어와 적절한 타입 K 열전대 플러그로만 연결하고 플러그를 설치할 수 있습니다. 이들은 TC 와이어와 동일한 금속을 사용하므로 TC 신호를 방해하는 원하지 않는 접합 전압을 생성하지 않습니다. TC와 앰프 사이에 구리선을 연결하면 구리를 따라 온도 차이가 측정되지 않습니다! 따뜻한 인클로저 내부에서 구리로 접합 한 다음 인클로저 외부의 앰프로 구리를 연결하는 경우 특히 큰 문제입니다.
• 앰프는 뜨겁지 않아야합니다. 온보드 서미스터는 핫 블록 온도가 아니라 실온에 가까운 온도를 정확하게 측정하도록 설계되었습니다.
• 앰프 근처 또는 TC 와이어 종단과 실제 앰프 칩 사이의 온도 변화가 크지 않아야합니다. 이상한 온도 프로파일이 발생하지 않도록 앰프를 핫 엔드 및 다른 열원 (스테퍼 모터와 같은)에서 충분히 멀리 떨어 뜨려 놓으십시오.

위의 작업을 수행하면 TC가 양호한 신호를 출력하고 앰프가 올바르게 읽습니다. 그러나 한 가지 더 장애가 있습니다. 메인 보드는 앰프의 출력을 이해하는 방법을 알아야합니다. Mightyboards와 같이 TC 전용으로 설계된 3D 프린터 제어 보드는 일반적으로 앰프와 MCU (Main Control Chip) 간의 디지털 통신을 사용합니다. 안정성이 높고 특별한 펌웨어 구성이 필요하지 않습니다. 지원이 중단됩니다. 그러나 서미스터가 필요한 보드에 외부 TC 앰프를 연결하는 경우 펌웨어에 신호를 읽는 방법을 알려야합니다 앰프에서.가장 일반적인 기술은 앰프가 선형 전압 신호를 MCU의 일반 서미스터 입력 (ADC)에 출력하는 것입니다. 그런 다음 해당 특정 앰프에 적절한 "서미스터 테이블"(실제로 전압 조회 테이블)을 사용하도록 펌웨어를 구성합니다. 컨트롤러 보드에 따라 일반 서미스터 풀업 / 풀다운 저항이 앰프의 출력에 영향을 미치지 않는지 확인해야 할 수도 있습니다.

따라서 다음을 확인해야합니다.

• 전기 소음 문제가 없습니다
• 냉 접점 보상이 의도 한대로 작동합니다
• 펌웨어 및 컨트롤러 보드가 앰프 칩의 출력에 맞게 올바르게 구성되어 있습니다

이 모든 것을 수행하면 TC는 서미스터보다 뛰어난 정확도와 신뢰성을 제공해야합니다.

열전대에 결함이있는 것 같습니다. 그러나 방금 "열전대가 왜 정확하지 않은지"에 대한 Google 검색을 수행하여 열전대 불량 및 예방 유지 보수를 식별하는 방법에 대한 기사 를 찾았습니다 . 나는 기사에서 많은 팁을 생각하지 못했지만 온도 변화가 그다지 크지 않았다.