Thermoelemente erzeugen passiv SEHR kleine Spannungen über den Seebeck-Effekt - normalerweise einige zehn Millivolt. Es handelt sich buchstäblich nur um ein Paar Drähte aus zwei verschiedenen Speziallegierungen, die am "heißen" Ende elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Drahtverbindung kann in jeder Art von Befestigungsspitze oder -öse montiert werden, die gewünscht wird.
Die Tatsache, dass es sich um sehr einfache und passive Geräte handelt, macht sie für TCs desselben Typs äußerst präzise und konsistent, VIEL mehr als für Thermistoren. Jedes Typ-K-Thermoelement auf der Welt liefert ungefähr die gleiche Genauigkeit von +/- 1-2 ° C. Sie können sogar ein Thermoelement in zwei Hälften schneiden, die Enden der Drähte erneut verdrillen, und es funktioniert immer noch!
Das sehr kleine Signal (Millivolt), das sie erzeugen, ist jedoch sehr anfällig für elektrisches Rauschen und Schaltungsdesign. Die Signalspannung muss stark verstärkt werden, um nützlich zu sein. Es ist also nicht viel EMR von Ihrer Heizung oder Ihren Stepper-Kabeln erforderlich, um den TC-Messwert zu stören. Ein häufiges Problem bei TC-Schaltkreisen in 3D-Druckern ist die gefürchtete Erdungsschleife. Wenn die "heiße" Spitze elektrisch mit dem heißen Block verbunden ist, können Spannung und Strom an der Heizung und den Motorkabeln kleine Ströme durch die vollständig verschraubten TC-Kabel induzieren bis das Millivolt-Signal. Der Verstärker nimmt diese Streuspannungen auf und löscht den abgelesenen Wert. Daher gibt es einige wichtige Richtlinien, um Rauschen von den TC-Kabeln fernzuhalten:
- Die TC-Drähte müssen von den Montageteilen (Öse, Schutzrohr, unabhängig von Ihrem Extruder) elektrisch isoliert sein. Sie können dies mit einem Multimeter überprüfen - Sie möchten einen Widerstand von unendlich / außerhalb des Bereichs von den TC-Kabeln zu der Montagespitze und dem heißen Block. Stellen Sie dabei sicher, dass die Kabel der Heizpatronen nicht zum Hot Block kurzgeschlossen sind. Dies ist nicht sicher und kann auch zu Problemen mit TCs führen.
- Halten Sie die beiden TC-Drähte nahe beieinander und nicht unmittelbar parallel zu Störquellen wie PWM-gesteuerten Heizungen oder Schrittschaltern. Wenn Sie den TC in einem Bündel mit den anderen Kabeln betreiben müssen, VERDREHEN Sie die Kabelpaare Heizung / Stepper. (Verdrillen Sie bei Steppern nach Möglichkeit jedes Spulenpaar auf eine andere Tonhöhe. Sie müssen die einzelnen Spulenpaare nicht gegeneinander verdrillen.)
Ein weiteres häufiges Problem bei TC-Schaltungen ist die KALTKOMPENSATION. Ein Thermoelement misst nicht die Spitzentemperatur, sondern den Temperaturunterschied zwischen der heißen Spitze und der kalten Verbindungsstelle, an der der TC entweder mit dem Verstärker oder der Kupferverkabelung verbunden ist. Der TC-Verstärker verfügt über einen integrierten Thermistor, mit dem die Temperatur an der Vergleichsstelle zum gemessenen Signal des Thermoelements addiert wird. Es gibt ein paar Dinge, die Sie tun müssen, um sicherzustellen, dass die Vergleichsstellenkompensation ordnungsgemäß funktioniert:
- Sie sollten das TC-Kabel von der "heißen" Spitze bis zum TC-Verstärker verlegen. Sie KÖNNEN es verbinden und Stecker installieren, jedoch nur mit mehr Typ-K-TC-Kabeln und geeigneten Typ-K-Thermoelementsteckern. Diese verwenden dasselbe Metall wie das TC-Kabel, damit keine unerwünschten Sperrschichtspannungen erzeugt werden, die das TC-Signal stören. Wenn Sie einen Kupferdraht zwischen dem TC und dem Verstärker spleißen, werden Temperaturunterschiede entlang des Kupfers nicht gemessen! Dies ist ein besonders großes Problem, wenn Sie Kupfer in einem warmen Gehäuse verbinden und dann Kupfer zu einem Verstärker außerhalb des Gehäuses führen.
- Der Verstärker sollte nicht super heiß sein. Der eingebaute Thermistor misst Temperaturen, die der Raumtemperatur angemessen nahe kommen, genau und nicht den Hot-Block-Temperaturen.
- In der Nähe des Verstärkers oder zwischen dem TC-Drahtabschluss und dem eigentlichen Verstärkerchip sollten keine großen Temperaturgradienten auftreten. Stellen Sie den Verstärker so weit entfernt vom heißen Ende und anderen Wärmequellen (z. B. Schrittmotoren) auf, dass keine seltsamen Temperaturprofile auftreten.
In diesem Fall gibt der TC ein gutes Signal aus und der Verstärker liest es richtig. Aber es gibt noch einen Haken. Das Mainboard muss wissen, wie der Ausgang des Verstärkers zu verstehen ist. Steuerplatinen für 3D-Drucker, die ausschließlich für TCs entwickelt wurden, wie z. B. Mightyboards, verwenden normalerweise die digitale Kommunikation zwischen dem Verstärker und dem Hauptsteuerchip (MCU). Dies ist sehr zuverlässig und erfordert keine spezielle Firmware-Konfiguration - die Unterstützung ist integriert. Wenn Sie jedoch einen externen TC-Verstärker auf eine Platine legen, die Thermistoren erwartet, müssen Sie der Firmware mitteilen, wie das Signal gelesen werden soll vom amp.Die gebräuchlichste Technik besteht darin, dass der Verstärker ein lineares Spannungssignal an den normalen Thermistoreingang (ADC) der MCU ausgibt. Anschließend konfigurieren Sie die Firmware so, dass die entsprechende "Thermistortabelle" (eigentlich eine Spannungsnachschlagetabelle) für diesen bestimmten Verstärker verwendet wird. Abhängig von Ihrer Controller-Karte müssen Sie möglicherweise auch sicherstellen, dass die regulären Pull-Up- / Pull-Down-Widerstände des Thermistors den Ausgang des Verstärkers nicht beeinflussen.
Sie müssen also sicherstellen, dass:
- Sie haben keine Probleme mit elektrischem Rauschen
- Die Vergleichsstellenkompensation funktioniert wie vorgesehen
- Die Firmware- und Controller-Karte ist korrekt für den Ausgang Ihres Amp-Chips konfiguriert
Wenn Sie das alles tun, sollte ein TC überlegene Genauigkeit und Zuverlässigkeit gegenüber einem Thermistor bieten.