Датчик температуры

В стоке кажется на любом принтере установлен NTC полупроводниковый терморезистор, он же термистор. Но его возможно заменить на терморезистор с измерительным элементом из металла" (обычно платина), которая в разы точнее. Так же ещё существует термопара. Т.е. два сваренных между собой провода из разных металлов. Рассмотрим все виды измерительных элементов подробнее в контексте использования в принтере.

NTC полупроводниковый терморезистор

У него НЕлинейная зависимость сопротивления от температуры, "N" в аббревиатуре означает что с нагревом сопротивление термистора уменьшается, и имеет вид вот такой кривой.

Эта кривая описывается "уравнением Стейнхарта-Харта". И коэффициенты этого уравнения ИНДИВИДУАЛЬНЫ для каждого экземпляра термистора. А глядя на эту кривую мы можем понять, что чем выше температура- тем больше погрешность.

Коэффициенты для уравнения Стейнхарта - Харта изготовители NTC термисторов указывают в своей документации, но они у разных изготовителей РАЗНЫЕ. И указываются они не для конкретного данного экземпляра NТС термистора, а только для его типа.

Ну а температура, в случае Эндера, измеряется "по китайски". Т.е. к источнику питания подключен резистор, к нему термистор, а другой конец термистора на землю. Напряжение в точке их соединения зависит от температуры. НО!!! Оно также зависит и от ФАКТИЧЕСКОГО номинала этого самого резистора, и от напряжения питания.

Плюс еще добавляет погрешности индивидуальный разброс коэффициентов Стейнхарта - Харта для конкретного экземпляра термистора.

От всего этого и средние попугаи по больнице, когда у одного на 280 АБС спекается, а у другого на 300 не спекается.

Кстати, именно поэтому просят указать ТИП термистора при настройке Клипера/Марлина.

Форм-факторы термисторов.

• Может быть в гильзовом исполнении, в виде капли и латунный "винт м3".

Гильзовые лучше держатся в нагревательном блоке, и такой датчик сложнее раздавать.

Капли самые дешёвые. Любят умирать от физического воздействия. А ещё они часто выпадают. И в идеале требуют термопроводящий клей.

"Болт". По опыту- у таких термисторов часто отваливается провод. Он у них мягкий, при этом по прежнему одножильный. Поэтому через пару закручиваний он уже разваливается.

Металлический терморезистор

То бишь резистор с измерительным элементом из металла, например Pt100 или Pt1000. "Pt" - означает "платина", т.е. обычно это напыленная на керамику тонкая пленка из платины. "1000" (или "100") - это его сопротивление в Омах, при нуле градусов по Цельсию (при нагреве его сопротивление УВЕЛИЧИВАЕТСЯ, в отличии от NTC термистора).

Плюсы:

• Зависимость сопротивления от температуры практически линейная.

Минусы:

• Изменение сопротивления достаточно небольшое по сравнению с полупроводниковым NTC термистором.
• Для корректного измерения нужно учесть сопротивление подводящих проводов, переходное сопротивление контактов и т.д. Из-за причины выше. Для этого, "по хорошему", используют так называемую четырех проводную схему Кельвина.

В нашем "принтерном" случае самый оптимальный вариант использовать готовую плату преобразователя в цифровое значение на специализированном чипе (например max31865). Можно подключить Pt1000 "по китайски", как NTC-термистор, и оно даже будет работать, но толку от такого мало.

Итак, к практике. Что нам нужно?

Сам терморезистор. Берём ПТ100. НЕ ПТ1000!!! В данном случае он нам не подходит. Берём с 4 контактами, он самый точный. Длина кабеля любая. Но всё, что более 1 метра- достаточно.

Усилитель. Подходит модуль датчика температуры GY-MAX31865

Ставим перемычку между цифрами 2 и 4 т.к. у нас терморезистор на 4 провода. Остальные перемычки для другого кол-ва проводов, о них мы писать не будем.

На всякий случай прозваниваем провода. Ищем пары с сопротивлением примерно 100 Ом. Одну пару вставляем в RTD+ RTD-, вторую пару в F+ F- (Force)

Снизу контакты подписаны.

Теперь задача более сложная. С другой стороны усилителя мы видим вот такие выходы.

VIN Вход питания 3,3-5,0v. Можно взять от БП (или понижайки), которые питают Пишку, либо, если на плате принтера есть SPI, берём 5в прям оттуда.

GND Ground. Земля. С того же БП, преобразователя или SPI платы.

CS Chip Select pin. Вход выбора ведомого (MAX31865). Активный уровень – низкий. В любой пин SPI

SDI Serial Data In Вход данных от контроллера к MAX31865 Microcontroller Out Sensor In (MOSI) PB5

SDO Serial Data Out Выход данных от MAX31865 к ведущему контроллеру/Microcontroller In Sensor Out pin, (MISO) PB4

Так же там есть выходы... 3V3 ВЫХОД 3.3 (не более 100мА)

DRDY Индикатор готовности данных.

...которые, в нашем случае, не надо никуда подключать.

Термопара

Это контакт (обычно сварка) из двух проводов из разных металлов или сплавов

Ими часто комплектуются мультиметры.

Приспособить её для измерения температуры в принтере в принципе можно, но с кучей геммороя.

Дело тут в том, что, во первых, термопара на то она "пара", что ВСЕГДА это фактически ДВЕ термопары, и измерение происходит по факту как РАЗНОСТЬ температур этих пар.

Поэтому для корректного измерения используют так называемую "схему компенсации температуры холодного спая".

Ну и в промышленности (не наш случай) используют для подключения термопар так называемый "компенсационный провод" состоящий обычно из тех же сплавов что и термопара.

К тому же паразитные термопары могут возникнуть где угодно - на разъемах, на пайках проводов из разных металлов.

Все "это" еще и усугубляется тем, что напряжение вырабатываемое термопарой - маленькое (милливольты).

Термопары почти всегда обозначают буквой латинского алфавита (иногда буква+цифра), в зависимости от того из каких сплавов(металлов) сделана пара.

Разное

Также есть еще разные полупроводниковые датчики температуры, как с аналоговым, так и с цифровым выходом, но они на рабочих температурах стола/хотэнда не выживут.

Хотя для каких либо других целей например датчик DS18B20 плюс какайнить ардуинка или микроконтроллер дают замечательный результат, который "искропки" имеет сразу точность в десятые доли градуса.

Внимание!

Неисправный термистор, может привести к пожару! Вылетевший во время печати термистор больше не ограничивает нагрев термоблока, если в прошивке не установлена защита, отключающая нагрев принтера, если термистор показывает неадекватную температуру. Поэтому при установке термистора в нагревательный блок, стоит внимательнее отнестись к монтажу.

За материал спасибо @L0ki_1024