Лучшие Датчики Автоматического Выравнивания Стола 3D-принтера

Датчики автоматического выравнивания стола 3D-принтера могут облегчить выравнивание. В этой статье вы узнаете о лучших датчиках ABL!

В 3D-печати очень важно убедиться в том, что ваш стол выровнен, прежде чем начинать печать. Невыровненный стол часто приводит к проблемам с качеством печати, таким как деформация или полностью испорченные отпечатки, что означает напрасную трату филамента и времени.

В большинстве 3D-принтеров пользовательского класса выравнивание стола включает в себя регулировка нескольких (обычно четырех, по одному на каждый угол) регулеровочных винтов для поднятия или опускания стола в разных точках. Этот процесс может быть утомительным и неточным, но есть автоматическое решение! Автоматическое выравнивание стола (ABL) — это отличная функция для 3D-принтеров, которая позволяет очень точно выровнять стол практически без ручной регулировки.

При автоматическом выравнивании используется датчик, обычно прикрепленный к печатающей головке, для измерения высоты стола в разных точках. Эти измерения затем используются для создания выравнивающей сетки, чтобы гарантировать, что сопло будет находиться на одинаковом расстоянии от стола во всех точках во время печати.

Существует множество датчиков, но не все они одинаковы. Различные датчики ABL используют различные технологии для работы и обеспечивают разную точность. В этой статье мы рассмотрим некоторые из лучших датчиков ABL и их основные характеристики, такие как цена и совместимые поверхности.

Типы датчиков ABL

Прежде чем мы погрузимся в список лучших датчиков ABL, важно отметить, что существует несколько различных типов. В этом разделе мы кратко рассмотрим основные технологии выравнивания.

Эффект Холла

Датчики на эффекте Холла определяют близость объекта — обнаруживая наличие статического магнитного поля. Некоторые датчики выравнивания стола используют датчики на эффекте Холла механическим способом: Зонд выдвигается и втягивается с помощью магнитов. Такая конфигурация позволяет датчикам ABL на эффекте Холла работать на билд-пластинах из любого материала, а не только на металлических.

Индуктивные

Подобно датчикам на эффекте Холла, индуктивные датчики также используют магнитные поля для определения близости объекта. Однако они измеряют изменение магнитного поля, а не наличие статического магнитного поля. Это делается путем зарядки катушки проволоки и измерения ее тока.

Индуктивные датчики ABL — это бесконтактные устройства, которые обычно имеют форму небольшого металлического цилиндра с резиновым наконечником. К сожалению, они могут обнаруживать только металлические поверхности, что исключает пластиковые или другие неметаллические билд-пластины стола.

Емкостные датчики

Датчики очень похожи на индуктивные, но ключевое отличие в том, что они могут обнаруживать как металлические, так и неметаллические поверхности. Емкостные датчики ABL, как и индуктивные, являются бесконтактными, но они обнаруживают электростатические поля, а не магнитные. Хотя они работают с любой поверхностью, исследования показали, что этот тип датчиков менее точен, чем другие технологии.

Смарт-эффекторы

Смарт-эффекторы — это особый тип датчика приближения, используемый в 3D-принтерах. В то время как большинство датчиков ABL крепятся к печатающей головке принтера, смарт-эффектор — это универсальный вариант, который интегрирует датчик ABL в хотенд. Эти датчики работают путем измерения изменения электрического сопротивления сопла, когда оно приближается к поверхности печатной пластине.

Как и следовало ожидать, существует ограниченное количество вариантов интеллектуальных эффекторов. Найти совместимый с вашим принтером может быть еще сложнее. К счастью, подключение хотенда интеллектуального эффектора должно быть проще, чем подключение хотенда и датчика ABL по отдельности.

Инфракрасный

Инфракрасные (ИК) датчики, как следует из их названия, представляют собой устройства использующие инфракрасный свет для обнаружения поверхности. ИК-датчики обычно имеют светодиод и свет отраженный от близлежащих поверхностей, измеряется, чтобы определить, когда датчик находится близко к столу. Этот датчик может быть сложнее настроить, но он не займет много места.

Пьезодатчик

Пьезодатчики, хотя и не очень популярны для автоматического выравнивания, также могут использоваться для выравнивания стола. По своей функциональности эти устройства похожи на смарт-эффектор, использующий сопло для обнаружения приближения поверхности. Однако пьезодатчики отличаются тем, что они основаны на измерении свойства, известного как пьезоэлектричество.

Поскольку существует не так много популярных вариантов, предназначенных для 3D-принтеров, найти совместимый пьезодатчик может быть несколько затруднительно. Тем не менее, пьезодатчики должны работать с большинством материалов печатных пластин и считаются довольно точными.

Концевик

Концевики — это те же устройства, которые используются в большинстве 3D-принтеров для установки осей. Их можно найти на многих других повседневных устройствах, где требуется нажатие кнопки, включая стиральные машины, холодильники, системы домашней безопасности и даже кнопки лифта.

Концевики редко используются в ABL, поскольку их нужно убирать вручную, но они очень полезны для наведения осей, когда они не установлены на печатающей головке. Многие пользователи концевиков используют команду G-кода, чтобы быстро убрать датчик после выравнивания печатной пластины.

Несмотря на недостатки, это один из самых точных и аккуратных типов датчиков. Это объясняется простотой устройства и жесткими допусками на изготовление внутренних компонентов. Он совместим со всеми типами рабочих поверхностей, поскольку имеет с ними механический контакт.

Оптические

Оптические датчики — самый новый тип датчиков в этом списке и они направлены на усовершенствование конструкции датчика на эффекте Холла. Они могут выглядеть и функционировать точно так же, как и датчики Холла, но в целом они более точны.

Повышение точности обусловлено цифровой природой датчика. Оптический датчик измеряет, когда зонд соприкасается с печатной пластиной, преломляя луч света, обеспечивая цифровой выход. Технология на основе эффекта Холла должна быть преобразована из аналоговой в цифровую строку, прежде чем принтер сможет использовать данные, что добавляет еще один уровень потенциальных ошибок округления. Этот датчик совместим со всеми типами материалов поверхности печатной пластины, поскольку он осуществляет механический контакт с пластиной.

Датчики ABL

BLTouch

Датчик Antclabs BLTouch пожалуй самый популярный датчик автоматического выравнивания пластины, обычно используемый на бюджетных принтерах, таких как Ender 3 V2. BLTouch V3.1 — это датчик прямого контакта, который выдвигает зонд, который активирует датчик в устройстве, если его толкнуть достаточно далеко. Датчик работает на эффекте Холла. Когда зонд перемещается вверх, он изменяет электрическое поле в устройстве и это изменение регистрируется датчиком с точностью около 0,01 мм. Как физический датчик, устройство BLTouch не имеет ограничений материалов печатной пластины.

BLTouch также совместим с определенной прошивкой, например общедоступные файлы конфигурации Marlin содержат готовый к работе код для устройства. BLTouch V3.1 также имеет два монтажных отверстия, которые позволяют легко установить датчик к печатающей головке, особенно с сотнями доступных для 3D-печати и покупных креплений.

Как и следовало ожидать, установка BLTouch V3.1 должна быть довольно простой. Однако, согласно отзывам, у некоторых пользователей возникли проблемы с установкой работы устройства с материнской платой их принтера. По этой причине мы рекомендуем перед покупкой проверить совместимость вашего принтера и BLTouch.

• Технология: Механическая (эффект Холла)
• Совместимые материалы поверхности: Любые (например металл, стекло, пластик)

Проверить цену BLTouch на сайте:

• Aliexpress

CR Touch

CR Touch является прямым конкурентом BLTouch. Этот сенсор использует оптическую технологию, в отличие от BLTouch, который использует технологию эффекта Холла. Это делает CR Touch чуть более точным. Он полностью заменяет BLTouch, требуя от пользователя только замены входящего в комплект монтажного крепления и регулировки Z-offset в интерфейсе принтера.

Одним из недостатков использования оптического датчика является то, что он может работать неправильно вблизи яркого источника света. Проблема, которая может возникнуть — это световые помехи. Если яркий свет находится рядом с датчиком, он может выйти из строя до начала процедуры выравнивания. Еще одна проблема с устройством — дребезжание датчика во время печати. Эта проблема хорошо задокументирована и есть несколько способов, которыми пользователи пытались устранить ее. Ни одна из этих проблем не встречается в BLTouch, в котором используется технология эффекта Холла и пластиковый датчик вместо металлического.

• Технология: Оптическая
• Совместимые материалы поверхности: Любые (например металл, стекло, пластик)

Проверить цену CR Touch на сайте:

• Aliexpress

SuperPINDA

SuperPINDA (Prusa Induction Auto Leveling Sensor) — это индуктивный датчик выравнивания, разработанный Prusa Research , производителем высококачественных 3D-принтеров с открытым исходным кодом. SuperPINDA был заменой Prusa для предыдущего датчика PINDA V2.

В качестве индуктивного датчика выравнивания SuperPINDA использует электрическую индукцию для измерения магнитных полей поверхностей. Это означает, что вы должны использовать только металлическую рабочую пластину (например лист PEI из пружинной стали) с SuperPINDA. Однако некоторые пользователи обнаружили, что при правильном Z-offset и достаточно тонкой печатной пластине можно использовать печатную пластину из других материалов (например полипропилена), потому что датчик может обнаруживать металлическую пластину рабочего стола под тонким полипропиленом.

Предыдущие датчики PINDA использовали встроенный датчик температуры для определения температуры рабочей пластины, чтобы попытаться компенсировать разницу в измерениях. SuperPINDA улучшает это, заменяя датчик температуры компонентами, которые обеспечивают более стабильные измерения, независимо от температуры.

Помимо того, что SuperPINDA является недорогим по сравнению с другими вариантами ABL, его можно легко прикрепить к печатающей головке, так как раме датчика нарезана резьба и контр-гайка.

• Технология: Индуктивная
• Совместимые материалы поверхности: металлы (неметаллы работают, если они достаточно тонкие)

Проверить цену SuperPINDA на сайте:

• Aliexpress

Датчик BD

Как насчет возможности выровнять стол 3D-принтера за 15 секунд, без физического контакта с датчиком, с точностью до 0,01 мм? Именно это вы получите с помощью датчика BD, который впервые появился на Hackaday в 2022 году. Вы также можете регулировать сопло в режиме реального времени, даже при температуре до 120 ºC, для получения безупречного первого слоя. У датчика BD есть еще несколько хитростей в рукавах, например, совместимый интерфейс BLTouch для более простой установки и совместимости.

Этот индуктивный датчик работает путем измерения изменения электрического тока в катушке на кончике зонда с временем отклика менее 4 м/с. Зонд находится вдали от основных электронных компонентов и способен выдерживать температуру до 85 ºC. Высоту можно регулировать в режиме реального времени без необходимости перемещения по оси Z для проведения измерений. Конечно, как и любой индуктивный датчик, он имеет свои ограничения. Например, он требует металлической поверхности и подвержен влиянию перепадов температуры.

Колебания в 0,06 мм могут наблюдаться при испытаниях, когда температура стола превышает 100 ºC, как показано в видеоролике на YouTube. В другом видео демонстрируется, что на датчик не влияет магнитное основание. Датчик также совместим как с Marlin, так и с Klipper. В некоторых комментариях сообщества Klipper на Reddit подчеркиваются ограничения индуктивного датчика по сравнению с датчиками лидарного типа. Более подробную информацию можно найти в репозитории GitHub, там же есть информация по установке с техническими деталями и рекомендациями.

• Технология: Индуктивный
• Совместимые материалы поверхности: Металл

Проверить цену BD Sensor на сайте:

• Aliexpress

Емкостный датчик Taiss

Модель LJC18A3-HZ, как следует из названия, является емкостным датчиком уровня. Это означает, что он работает путем измерения емкости энергии, которую он может удерживать, которая изменяется, когда объекты находятся перед датчиком с точностью 0,001–0,01 мм. Устройство имеет расстояние обнаружения 1-10 мм и рабочую температуру до 65 °C, поэтому оно должно работать на 3D-принтере, если вы не печатаете с высокой температурой рабочего стола (например ABS).

По отзывам покупателей датчик Taiss очень точен и работает на всех материалах печатной пластины, как и ожидалось от емкостного датчика. Некоторые пользователи также заявляют, что датчик работает очень хорошо, но только после калибровки чувствительности устройства.

• Технология: емкостный
• Совместимые материалы поверхности: Любые (например металл, стекло, пластик)

Duet3D Smart Effector

Хотя Duet3D Smart Effector работает только на дельта 3D-принтерах и является хотендом, который также служит датчиком ABL. Smart Effector, созданный Duet3D, производителем материнских плат для 3D-принтеров, использует модифицированную версию хотенда E3D V6 со специальной печатной платой, которая позволяет соплу выполнять измерения для выравнивания пластины.

Duet3D отмечает, что Smart Effector упрощает процесс подключения, поскольку провода хотенда и ABL соединены вместе. Хотя это правда, учитывая сложность и непопулярность устройства, общая установка датчика может быть несколько сложной.

• Технология: Умный эффектор
• Совместимые материалы поверхности: Любые (например металл, стекло, пластик)

Проверить цену Duet3D Smart Effector на сайте:

• Aliexpress

EZABL Pro

EZABL Pro представляет собой емкостной датчик выравнивания стола, созданный TH3D — разработчик комплектующих для 3D-принтеров и собственной прошивки. Являясь емкостным датчиком, EZABL Pro не использует магнитное поле для обнаружения объектов, а значит, может обнаруживать поверхности рабочего стола из любых материалов (в отличие от индуктивных датчиков, которые могут обнаруживать только металлы).

EZABL несомненно находится в верхнем ценовом диапазоне для датчиков ABL, но он поставляется с собственным источником питания, который позволяет устанавливать датчик без пайки. Рекомендуется установить прошивку на материнскую плату принтера, разработанную компанией TH3D на основе Marlin, но TH3D также утверждает, что датчик работает и с другими прошивками, например Klipper и RepRap. Что касается оборудования, вы можете прикрепить EZABL Pro к печатающей головке, используя более 40 креплений для 3D-печати.

• Технология: емкостный
• Совместимые материалы поверхности: Любые (например металл, стекло, пластик)

Инфракрасный зонд Duet3D

Инфракрасный зонд Duet3D — еще одно ABL устройство, предлагаемое компанией Duet3D в основе работы которого лежит инфракрасная технология. Устройство измеряет расстояние, проецируя свет от двух специально расположенных светодиодов и измеряя расстояние между отражениями двух лучей.

Поскольку в процессе выравнивания участвует свет, устройство требует дополнительной настройки для работы на отражающих или прозрачных поверхностях, таких как стекло. Кроме того, рекомендуется покрывать эти поверхности непрозрачной поверхностью с клеем или без него (это может повлиять на чувствительность датчика). Тем не менее датчик стоит недорого и занимает небольшую площадь. Существует также несколько руководств по установке датчика.

• Технология: инфракрасный
• Совместимые материалы поверхности: стекло, PEI, BuildTak, PrintBite, металл (все с непрозрачными поверхностями)

Проверить цену Duet3D на сайте:

• Aliexpress

Precision Piezo Orion

Наконец Precision Piezo — это компания которая специализируется на решениях для автоматического выравнивания пластины рабочего стола с помощью пьезоэлектрических датчиков. Precision Piezo Orion является самодельным комплектом датчика выравнивания стола, похожий на Duet3D смарт-эффектор, потому что она позволяет добавлять функцию ABL хотенду.

В Orion используется пьезоэлектрический датчик, который обнаруживает и измеряет электрические заряды, производимые объектами, с точностью до 0,005 мм. Orion предназначен для установки на хотенд, в частности в области термобарьера, чтобы обнаруживать рабочую пластину, когда сопло касается ее.

Precision Piezo заявляет, что Orion может работать с любым материалом стола, включая стекло, полипропилен и металл. Установка Orion может быть более сложной, чем установка более популярных датчиков (например BLTouch), но доказано, что он работает с хотендом E3D V6 и официальным креплением Precision Piezo для 3D-печати.

• Технология: пьезо
• Совместимые материалы поверхности: Любые (например металл, стекло, пластик)

Самодельный датчик

Для любителей делать самоделки, чтобы сэкономить деньги или для тех, кто просто ищет новый проект, это может стать отличной идеей! Этот самодельный датчик предназначен для превращения вашего концевика по оси Z в полнофункциональный датчик автоматического выравнивания стола. Данное описание создано специально для Creality Ender 3 и содержит подробные инструкции по сборке и обновления прошивки.

Хотя файлы крепления в этом руководстве совместимы только с Ender 3, они будут работать с Ender 3 Pro и Ender 3 V2 без каких-либо модификаций. Этот проект может быть совместим с любым принтером, достаточно большим для того, чтобы поддерживать датчик автоматического выравнивания стола с некоторыми изменениями креплений, которые могут быть выполнены в программе 3D-моделирования, например Tinkercad.

Настройка прошивки и 3D-печатные детали позволят этому датчику работать почти так же хорошо, как и коммерческим датчикам автоматического выравнивания стола, главным образом потому, что в нем используется точная технология концевиков. Хотя этот проект требует опыта пайки и некоторых знаний в области редактирования прошивки Marlin, он может стать отличным вариантом для тех, кто хочет освоить некоторые базовые методы модификации 3D-принтера и улучшить свои навыки.

• Технология: Микропереключатель
• Совместимые материалы поверхности: Любые (например металл, стекло, пластик)