3D打印机组装与调试 课件 第11讲 3D打印机的传感器和控制主板

3D打印机的传感器和控制主板授课教师：陈金英3D打印机组装与调试3D打印机的传感器3D打印机的控制主板思考题0102033D打印机组装与调试3D打印机的传感器传感器（Transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、控制等要求。传感器的概念1传感器的特点包括微型化、数字化、智能化、多功能化、网络化，能够实现自动检测和自动控制。根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件等十大类。柔性可穿戴电子传感器（a）感应手套的照片（b）电缆布线和应力消除由叠加的热敏膜提供（c）传感器放置和集成示意图：（i）使用硅胶粘合剂连接传感器和（ii）带有粘附热膜的传感器（d）手指运动时手指的电容输出。感应手套的性能测试美国哈佛大学维斯生物启发工程研究所和约翰·保尔森工程和应用科学学院的研究团队创造出一种高度灵敏的柔性电容传感器3D打印机的传感器在3D打印机中温度传感器是用来测量挤出头和加热床的温度，有的使用热敏电阻元件，有的使用热电偶元件。温度传感器2在实际应用中温度变化并不是线性的，所以测量精准的温度需要依据厂商提供的温度和阻值对应表，而不是根据温度阻值曲线公式计算。热敏电阻可以在测量范围内精确地测量温度所对应的阻值，预测温度的变化。热敏电阻阻值随着温度变化而变化有的随着温度的升高，其阻值降低；有的随着温度升高，阻值升高。3D打印机的传感器（1）热敏电阻测温原理热敏电阻测温是通过模一数转换器(ADC)测量热敏电阻一端的电压，从而间接测量出热敏电阻的阻值，再通过热敏电阻的阻值查表找到对应的温度。实际电路中串联一个固定阻值的热敏电阻(R2)，两端连接5V电源(Ucc)，模一数转换器(ADC)测量两电阻的中间电压(Uout)。模一数转换器把测量的电压(Uout)除以5V参考电压(Uref)乘以模一数转换器的分辨率，大部分3D打印机模一数转换器都为10bit，0～1023，得到模一数转换器(ADC)对应的数值(ADC_count)。其公式：ADC_count=1024Uout/Uref=1024Rx/(R2+Rx)3D打印机的传感器（2）常见的热敏电阻型号及封装材料热敏电阻型号有EPCOS100K、RF100K、Honeywell100K、Honeywell5500K、ATCSemitec104GT-2、PT100、PT1000。玻封热敏电阻的封装形式有几种不同的材料，如环氧树脂，SMD，玻璃等。其中玻封热敏电阻是指用隔热玻璃封的热敏电阻，因为玻璃隔热，所以热敏电阻不受额外的温度影响，大大提高了控制的灵敏度和精确度。玻封热敏电阻主要作用是温度补偿，热敏电阻玻封是NTC（负温度系数），其主要的特点是耐高温，耐潮湿。相对于其它材料的封装，该封装反应速度较慢一点，约在十几秒左右。玻封热敏电阻3D打印机的控制主板3D打印机一般选择两种控制电路板，一体控制电路板和模块化控制电路板。一体控制电路板1一体控制电路板使用简单、集成度高、接线方便、稳定性高，其代表Mezi2.0控制电路板。优点价格低廉；缺点支持单一挤出机，扩展性能差。Melzi.2.0控制电路板是开源3D打印机的核心部件，控制整个打印机的正常运行。通过USB接口可以与计算机连接，实现数据交换，通过SD卡可实现脱机打印。Mezi2.0控制电路板3D打印机的控制主板模块化控制电路板2优点扩展性好，可以自行选择模块。常见组合是ArduinoMega2560主控板、Ramps1.4扩展板、A4988驱动模块配合使用。配合Ramps1.4扩展板使用的液晶屏模块非常多，支持双挤出头。起过渡的作用，与其它硬件进行更好的连接和控制。ArduinoMega2560Ramps1.4全套控制电路板3D打印机的控制主板GT2560主板3D打印机的控制主板主板运行电压在12V到24V，可以在一个MOSFET管输出90W的功率，使步进电机有更大的转矩、更高的转速。GT2560集成Arduinomega2560+Ultimaker和Arduinomega2560Me+Ramps1.4的所有功能，组成身形小巧、元器件排列紧湊的结构。在软件或是硬件上都可以取代ArduinoMega2560+UltimakerShield和ArduinoMega2560+Ramps1.4组合。该产品重新设计接口，完全解决了组合板接口繁琐，易出故障的问题。具有更小体积、结构紧凑、高集成度和易于安装的特点。GT2560支持5路步进电机，电机驱动部分可随意更换驱动模块，还具有强大的ATmega2560256KB内存处理器，运行频率为16MHZ，可以通过高性能USB转串口芯片FT232RQ连接到电脑。思考题什么是传感器？传感器有什么特点？温度传感器在3D打印机中的作用是什么？常见的