創(chuàng)建3D打印智能燈絲傳感器的教程

3D 打印機已成為快速原型制作的一個重要方面，并已接觸到廣泛的制造商和工程師。但是這些打印機中的大多數(shù)都是業(yè)余愛好，因此需要不斷地修補和維修以保持它們的工作。在所有挑戰(zhàn)中，3D 打印機耗材斷裂或纏結(jié)是每個使用 3D 打印機的人在某些時候遇到的最常見問題之一，因為這個問題導(dǎo)致大量打印和耗材被浪費。為避免此問題，我們將使用燈絲傳感器，這將使您的打印機能夠識別燈絲何時用完，并在您更換線軸時停止打印。

今天我將演示如何使用光學(xué)編碼器傳感器和控制器在穿孔板上創(chuàng)建 3D 打印智能燈絲傳感器。我為我們的燈絲傳感器設(shè)計了一個單獨的傳感器外殼，因為我也想在其他打印機上使用它。當燈絲因斷裂或纏結(jié)而停止移動時，此燈絲傳感器會發(fā)出蜂鳴聲提醒您。

構(gòu)建 DIY 燈絲跳動傳感器所需的材料

對于傳感機制部分：

BB3609 光電編碼器傳感器 X 1

軸承625×3

M5 30mm 內(nèi)六角螺栓，帶螺母 X 1

PC4 M5 氣動耦合器 X 2

彈簧 X 1

對于控制器和蜂鳴器部分：

AT-微型 85 X 1

DPDT 按下開關(guān)

2 針線連接器

7805

7812

有源蜂鳴器 5V

女伯格帶

燈絲傳感器的工作原理

由于有兩種類型的燈絲傳感器，一種使用限位開關(guān)檢測燈絲的存在，另一種使用光學(xué)旋轉(zhuǎn)編碼器來感受燈絲在其中移動的速度。每個燈絲傳感器都有自己的優(yōu)點和缺點。

帶有限位開關(guān)的那個是用于長絲溢出或當擠出機電機由于長絲斷裂而趨于干轉(zhuǎn)時。盡管如此，由于其簡單且沒有移動組件，因此易于設(shè)置和維護，并且其緊湊性使其更有用。但是，如果燈絲在傳感器輸出附近斷裂，它將不會接合，因為燈絲在燈絲斷裂后仍然存在。

圖1：在上圖中，您可以看到盡管輸出端的燈絲斷了，但開關(guān)仍然指示燈絲的存在

當涉及到基于光學(xué)旋轉(zhuǎn)的傳感器時，無論燈絲斷裂的位置和程度如何，它都會通知您。當燈絲纏結(jié)導(dǎo)致燈絲停止時，它會發(fā)出嗶嗶聲?，F(xiàn)在，如果燈絲在任何地方斷裂并且無法以任何方式到達擠出機電機，傳感器就會發(fā)出嗶嗶聲，表明出現(xiàn)問題。

因為我們更關(guān)心精度和有效性，我們將使用基于 MOC7811 的光學(xué)旋轉(zhuǎn)傳感器模塊構(gòu)建燈絲傳感器，這將確保燈絲連續(xù)移動。

在這里，您可以查看市場上現(xiàn)有的傳感器。

圖 2：基于限位開關(guān)的燈絲傳感器，可以檢測燈絲的存在

圖 3：上圖顯示了一個基于旋轉(zhuǎn)編碼器的傳感器，它可以感知燈絲的存在和移動

基于運動的燈絲傳感器

既然我們已經(jīng)談到了限位開關(guān)傳感器的優(yōu)點和缺點。現(xiàn)在讓我們談?wù)劵跓艚z運動的傳感器。

這些傳感器是智能燈絲傳感器，在檢測燈絲堵塞、纏結(jié)和斷裂等方面非常準確和有用。

我們將構(gòu)建的傳感器將允許我們修改燈絲運動的時間延遲或不活動，這將取決于打印質(zhì)量和速度。如果燈絲移動速度慢，則打印速度也慢。為了個性化，我們將創(chuàng)建一個安裝在電位器旋鈕上的轉(zhuǎn)子。它還將包含一個停用傳感器按鈕，該按鈕將在不使用傳感器時關(guān)閉傳感器。

您可以在下圖中看到最終連接。

我使用了 ATtiny 85 digispark 板來檢測旋轉(zhuǎn)和控制蜂鳴器。

編程 AT-Tiny 85

我使用 Arduino IDE 對 ATtiny85 digispark 板進行編程。如果您是 Digispark Boards 的新手并想了解如何使用 Arduino IDE 對ATtiny85進行編程，請單擊鏈接。

我們之前使用這款 ATtiny85控制器制作了許多令人興奮的項目，您可以查看一下。

編寫以下程序，每次旋轉(zhuǎn)輪隨燈絲移動時，都會觸發(fā)中斷。

#include  
#include  
// 定義用于切換 LED 的引腳，加上選擇的用于
響應(yīng) #define INTERRUPT_PIN PCINT1 的中斷 // 這是示意圖中的
PB1 #define INT_PIN PB1 // 板上 LED 中斷引腳選擇：PB1（與 PCINT1 相同） - 引腳 6 
#define LED_PIN PB4 // PB4 - 引腳 3 
#define BUZZ PB0 
#define PCINT_VECTOR PCINT0_vect // 這一步不是必需的 - 這是一個命名的東西清晰度
// 僅供參考：在 ISR 中使用的變量必須聲明為 Volatile。
// 靜態(tài)易失字節(jié) LEDState; 
// setup 函數(shù)只在 ALU 啟動時運行一次
void setup() { 
    pinMode(LED_PIN, OUTPUT); // 將我們選擇的 LED 視覺反饋設(shè)置為輸出引腳（PB4 / Pin 3）
    pinMode（BUZZ，輸出）；    
    數(shù)字寫入（LED_PIN，高）；// 閃爍表示它正在啟動并且你的 LED 連接正確
    delay(500); 
    數(shù)字寫入（LED_PIN，低）；
    延遲（500）；
    // 這里的代碼是配置和啟用中斷的關(guān)鍵部分
    cli(); // 在設(shè)置期間禁用中斷
    PCMSK |= (1 << INTERRUPT_PIN); // 為我們選擇的中斷引腳（PCINT1/PB1/引腳 6）啟用中斷處理程序 (ISR) 
    GIMSK |= (1 << PCIE); // 在通用中斷掩碼中啟用 PCINT 中斷
    pinMode(INT_PIN, INPUT_PULLUP); // 使用上拉將中斷引腳設(shè)置為輸入以保持穩(wěn)定
    sei(); //最后一行設(shè)置 - 設(shè)置后啟用中斷
}
無符號長 current_millis=0; 
無符號長 prev_millis=0; 
整數(shù)區(qū)間；
void loop() { 
  // 將任何通用處理代碼放入主循環(huán)
  // 注意 - 如果 INT_PIN 更改狀態(tài)，則循環(huán)將暫停，同時 ISR 運行完成
  interval=map(analogRead(1),0,1023 ,0,20); 
  current_millis=millis(); 
  if ((unsigned long)(current_millis-prev_millis)>=interval*1000) 
  { 
    digitalWrite(BUZZ,1); 
    延遲（50）；
    數(shù)字寫入（嗡嗡聲，0）；
    延遲（50）；
    數(shù)字寫入（BUZZ，1）；
    延遲（50）；
    數(shù)字寫入（嗡嗡聲，0）；
    延遲（50）；
    數(shù)字寫入（BUZZ，1）；
    延遲（50）；
    數(shù)字寫入（嗡嗡聲，0）；
    延遲（50）；
    數(shù)字寫入（BUZZ，1）；
    延遲（50）；
    數(shù)字寫入（嗡嗡聲，0）；
    延遲（150）；
   } 
} 
// 這是當 INT_PIN 發(fā)生任何變化時調(diào)用的中斷處理程序
// ISR 在頭文件中定義 - ATtiny85 只有一個處理程序
ISR(PCINT_VECTOR) 
{ prev_millis=millis(); 
  如果（digitalRead（INT_PIN）== HIGH）{ 
    digitalWrite（LED_PIN，HIGH）；
  }else{ 
    digitalWrite(LED_PIN, LOW); 
  } 
}

外殼的 3D 設(shè)計

我從Thingiverse得到了這個想法。在那里，我遇到了一個正是我需要的設(shè)計。不幸的是，我無法找到該設(shè)計的 BOM 中包含的所有需要的組件，因此我不得不修改設(shè)計，您可以從提供的鏈接中獲得該設(shè)計?？刂破麟娐番F(xiàn)在需要安裝在自己的附加盒中。

在這里您可以找到設(shè)計的圖像。