Termistor de impressora 3D. O que faz em uma impressora 3D?

O que é um termistor de impressora 3D?

Um termistor é um resistor cuja resistência varia rapidamente e de maneira preditiva com as mudanças de temperatura.

Os termistores são feitos de semicondutores, principalmente germânio e silício, e seu valor de resistência depende da magnitude em sua faixa de temperatura.

O que um termistor faz em uma impressora 3D?

Termistores são usados ​​em impressoras 3D como sensores de temperatura. Eles são fixados em pontos sensíveis à temperatura, como o leito de aquecimento e a extremidade quente. Nesses pontos, eles monitoram a temperatura e enviam os dados para o microcontrolador.





Para controlar a temperatura da impressora, o microcontrolador da impressora usa os dados relacionados para regular a temperatura da impressora.

Quando eles aquecem, sua mudança de resistência é detectada e mapeada em relação aos dados de calibração pelo firmware da impressora para calcular as mudanças de temperatura.

Tipos de termistores

Existem dois tipos de termistores:

a) Coeficiente de Temperatura Negativo (NTC)

Este é o tipo de termistor mais usado em impressoras 3D. O termistor NTC oferece resistência variável dependendo da temperatura. Quando a temperatura aumenta, a resistência vai de alta para baixa e permite que a corrente passe.

Ao ligar, o NTC oferece uma série adicional de resistência quando usado para mitigar a corrente de inrush. A resistência cai para uma quantidade insignificante durante temperaturas normais quando o termistor se aquece com uma corrente, permitindo o fluxo de corrente normal.

b) Coeficiente de temperatura positivo (PTC)

O termistor PTC também oferece resistência variável dependendo da temperatura. À medida que a temperatura aumenta, a resistência aumenta de baixa para alta e evita a sobrecorrente.

Termistores PTC são usados ​​em certos cenários em vez de termistores NTC. São eles:em condições extremas de temperatura, em equipamentos com tempo de reinicialização quase zero, como termômetros digitais (verifique na Amazon) , ou em um sistema que apresenta disparos frequentes.

Por que os termistores são bons sensores?

Os termistores são vantajosos para uso em muitas aplicações como sensores devido à sua alta durabilidade e facilidade de uso, pois seu comportamento é bastante previsível. Seu uso em aplicações para medição e controle de temperatura é excelente.

Evidentemente, uma mudança na resistência elétrica de um termistor devido a uma mudança de temperatura correspondente é notável, independentemente de a temperatura do corpo do termistor ser alterada devido à radiação ou condução do ambiente circundante ou devido ao “autoaquecimento” causado pela dissipação de energia dentro do dispositivo.

A temperatura corporal do termistor será dependente da condutividade térmica de seu ambiente e também de sua temperatura quando um termistor for utilizado em um circuito onde a potência dissipada dentro do dispositivo é suficiente para causar “autoaquecimento”.

Os termistores são “autoaquecidos” para uso em aplicações como detecção de fluxo de ar, detecção de nível de líquido ou medições de condutividade térmica

Como faço para trocar o termistor na cama aquecida da minha impressora 3D?

As etapas a seguir podem ser usadas para substituir o termistor e o tubo de aquecimento.

Você vai precisar das seguintes ferramentas:

• Um termistor
• Tubo de aquecimento
• Uma tesoura
• Pinças
• Chave de fenda dupla
• chave sextavada de 1,5 mm
• Tira de cabo (verifique na Amazon)

Etapa 1:Desalojando o ventilador próximo ao bico

Em primeiro lugar, certifique-se de que o bico esteja resfriado à temperatura ambiente, para evitar ferimentos. Solte as duas tampas laterais usando uma chave de fenda e, em seguida, solte os dois parafusos próximos ao ventilador.

Desconecte o conector do ventilador usando uma pinça para segurar a porta e, em seguida, desaloje o ventilador.

Etapa 2:remover o termistor e o tubo de aquecimento antigo 

Agora, usando a pinça, desconecte os conectores do antigo tubo de aquecimento e do termistor, depois corte o antigo tubo de aquecimento e o termistor.

Após o corte, use a chave hexagonal de 1,5 mm para soltar o parafuso no bloco de aquecimento e extraia o tubo de aquecimento antigo e o termistor.

Etapa 3:Instalando o termistor e o novo tubo de aquecimento

Amarre o novo tubo de aquecimento e o termistor com uma braçadeira de cabo e, em seguida, insira o novo tubo de aquecimento e o termistor no bloco de aquecimento. Parte do tubo de aquecimento deve se estender do outro lado do bloco de aquecimento.

Certifique-se de que o termistor esteja dentro do bloco de aquecimento, aperte o parafuso e coloque o novo tubo de aquecimento e o termistor através do módulo. Conecte os conectores nas portas.

O tubo de aquecimento e o termistor não podem alcançar a extremidade quente.

Etapa 4:Instalando o ventilador

Conecte o conector do ventilador na interface e, em seguida, conecte-o ao módulo.

Etapa 5:Montando as peças

Instale as duas tampas laterais.

Etapa 6:testando o termistor

Conecte o módulo ao controlador e, em seguida, ligue a energia. Carregue o filamento da impressora, calibre o leito aquecido e inicie uma impressão curta para testar.

Verifique se pode haver problemas durante a impressão.

Como faço para testar a resistência de um sensor de temperatura?

Existem várias maneiras de verificar a resistência. Para esta discussão, consideraremos a verificação da resistência usando um multímetro.

A resistência não é um valor que você possa medir diretamente. Para encontrar a resistência do termistor, você terá que inferir o fluxo de corrente no termistor e medir a resistência resultante a ele.

A leitura variará entre as temperaturas, pois é um termistor. É preferível levar sua leitura à resistência à temperatura ambiente (25 ℃)

Passos sobre como verificar a resistência:

Para verificar a resistência à temperatura precisaremos; pontas de prova multímetro e multímetro

Etapa 1 :Remova o isolamento de fibra de vidro no par de fios que conectam o termistor.

Etapa 2 :Defina a faixa do multímetro para a resistência nominal do termistor, por exemplo. 100 mil.

Etapa 3: Aplique as pontas de prova do multímetro nos dois fios. O multímetro deve exibir a resistência à temperatura.

Como saber se um termistor está ruim?

A maioria dos termistores de impressão 3D tem uma resistência à temperatura de 100k à temperatura ambiente. Vários sintomas de um termistor ruim em uma impressora 3D incluem:

• Quando as temperaturas de impressão são mais altas que o normal

Os materiais da impressora normalmente têm temperaturas de impressão recomendadas. Se a impressora exigir uma temperatura mais alta para extrudar os materiais do que a temperatura nominal, o termistor pode estar com defeito.

• Fuga Térmica

Uma fuga térmica é uma situação em que uma impressora 3D aquece a temperaturas extremamente altas e não pode parar. Quando isso acontece, a impressora pode pegar fogo!

A fuga térmica pode ser devido a uma variedade de razões. No entanto, a causa mais provável é quando o termistor não está devidamente alinhado.

Devido ao mau alinhamento, o firmware aumentará continuamente o calor para que atinja o alvo.

Para evitar fuga térmica, você precisa instalar proteção contra fuga térmica no firmware da impressora. O firmware por si só não impede a fuga térmica. Ele apenas tenta interromper o superaquecimento da impressora.

• Falha ao imprimir pela impressora ou muitos erros de impressão devido a problemas de temperatura
• Leituras de variações anormais de temperatura no monitor da impressora

Como calibrar seu termistor 3d

Existem diferentes maneiras de calibrar um termistor 3D. Vamos aprender a calibrar usando um multímetro.

1. Testando o termopar

Teste se o termopar do multímetro é preciso. Ferva uma pequena quantidade de água e mergulhe o termopar na água. Uma leitura de 100℃ indica que o termopar é preciso

2. Identificando o Hot End

Agora abra o firmware da impressora. Verifique para identificar a extremidade quente. Geralmente, há um arquivo no arquivo de programa da impressora controlando o hot end. O manual do proprietário pode indicar a localização do arquivo da sua impressora.

3. Conectando o Hot End ao Multímetro

Junte o termopar do multímetro à extremidade quente. Uma maneira apropriada é encontrar um espaço entre a extremidade quente e o bico e colá-lo.

4. Copiando Tabela

Abra a tabela de temperatura, no firmware. A tabela contém os valores da resistência do termistor versus temperatura. Para determinar a temperatura a partir da resistência medida, a impressora utiliza este arquivo. Agora copie a tabela e exclua a coluna de temperatura na nova tabela.

5. Preenchendo a Tabela

Na tabela antiga, defina o hot end para o valor da temperatura e, em seguida, meça a leitura precisa da temperatura no multímetro. Copie as leituras para o valor de resistência na nova tabela correspondente ao valor na tabela antiga e repita as etapas para todos os valores de resistência.

6. Substitua a tabela

Exclua a tabela de termistor antiga e substitua-a pela nova depois de encontrar a temperatura desejada para os valores de resistência.

Fatores que podem levar a um erro na faixa de temperatura

Apesar de todos os cálculos e cálculos de dados relacionados aos termistores, as medidas do termistor ainda exibem margens de erros anormalmente altas acima da margem aceitável de 1% em impressoras 3D. Esses erros podem ser atribuídos a:

A seguir estão vários fatores que causarão tais erros:

1. Falha aparente do termistor

Os fios do termistor são bastante frágeis. Eles podem ser facilmente estragados ao trocar o bico. O termistor danificado pode levar a uma leitura de temperatura extremamente baixa. Isso, por sua vez, pode ser desastroso para a impressora, pois as leituras relatadas não são a temperatura real. Em alguns casos raros, pode levar a um incêndio.

2. Desvio ao longo do tempo

Os termistores se desgastam com o tempo como resultado da exposição contínua a altas temperaturas. A exposição a altas temperaturas leva a um aumento na resistência, que pode se traduzir em leituras de temperatura anormalmente mais baixas que realmente são.

Essa exposição é um fator adicional ao desvio normal no tempo esperado em qualquer máquina ou componente de uma máquina devido à degradação.

3. Dados de calibração imprecisos

Dados de calibração incorretos podem causar erros nos termistores. Portanto, além dos erros causados ​​pela tolerância, a margem de erro aqui será muito maior do que o esperado.

4. Tolerância

Os termistores são relativamente consistentes em desempenho, no entanto, suas tolerâncias diminuem com o aumento da temperatura.

O desvio para termistores usados ​​em alguns hot ends de impressora 3D pode não ser necessariamente preciso em 1%. Pode ser superior a 2% e até superior durante a impressão.

5. Circuito da placa-mãe

Alguns componentes na placa-mãe da impressora ou resistência anormalmente alta nos cabos de conexão podem causar erros de leitura de temperatura do termistor. Esses incidentes podem mudar e derivar ao longo do tempo.

6. Ajuste de PID ruim

O ajuste inadequado do PID pode fazer com que as temperaturas do leito aquecido ou do hotbed de uma impressora voltem e, em alguns casos, sejam relatadas incorretamente.

Comprando um termistor

A principal razão para se comprar um termistor é se o que eles têm se tornou defeituoso.

Em segundo lugar, pode-se comprar uma nova se desejar modificar sua impressora para imprimir em uma temperatura mais alta do que a normalmente projetada.

Você também deve considerar comprar de um revendedor reconhecido para que tudo o que você comprar seja genuíno.

Conclusão

Um termistor é um pequeno componente em uma impressora 3D, mas desempenha um papel fundamental na impressão. O status do termistor não deve ser negligenciado, pois pode fazer tudo parar.